两种蓝白色宝石材料的宝石学特征对比研究

摘要：对外观相似的两种蓝白色宝石材料针钠钙石和玻璃进行了各项测试和对比研究，得出针钠钙石位于1060cm-1附近的红外光谱吸收高峰、化学成分中Al、Zn元素的缺失和Mn元素的存在是其区别于玻璃的本质特征。

关键词：针钠钙石；海纹石；玻璃

海纹石（Larimar）以其美丽的蓝白色纹理得名，市面上又称“拉利玛”、“拉力玛”等，是多米尼加共和国国石。Larimar 的名字来自发现者Méndez女儿的名字Larissa和代表西班牙海水单词mar的组合[1]。目前，尽管我国国内有不少研究该类宝石材料的文献[2][3][4]，还是有很多人不知道海纹石是什么材料，常将其认作蓝白色玻璃。为厘清两种宝石材料的性质差异，本文对包括一件海纹石（Larimar）和两件蓝白色玻璃材料进行了对比研究。

样品来自深圳珠宝市场，为判断样品种属，对三件样品分别进行了折射率测试和红外光谱测试。

一.种属判断

（一）宝石学特征

外观上三件样品都是蓝白色系。其中，样品S1半透明，绿蓝色，表面分布水波状无色和白色条纹，背面有少量黑色点状矿物。样品S2不透明，淡蓝色，颜色对比其它样品偏暗。样品S3亮线处半透明，其余部分不透明，明亮的天蓝色，弧面最中间有白色亮线，具猫眼效应。由于外观相似，对所有样品进行了折射率测试。样品S1折射率点测值1.60，与海纹石（蓝色针钠钙石）一致。样品S2、S3折射率点测值为1.52，与玻璃类似。

（二）、红外光谱测试

为进一步验证折射率观察结果，明确样品种属，对三件样品分别进行了红外光谱测试。采用尼高力（Nicolet）IS10红外光谱仪测试了样品的红外光谱。测试条件：利用漫反射附件，扫描次数32，分辨率8cm-1，增益1，范围2000-400cm-1。

红外光谱测试比对结果显示，样品S1红外吸收光谱与针钠钙石的红外光谱图一致，确定为针钠钙石。样品S2、S3比对结果为玻璃。

样品S1红外吸收光谱测试结果表明，1384cm-1为海纹石中OH的弯曲振动吸收峰，1060cm-1，993cm-1，964cm-1，923cm-1的振动吸收峰应由Si-O-Si的不对称伸缩振动产生，680cm-1，640cm-1，518cm-1的振动吸收峰为Si-O-Si的对称伸缩振动引起，而472cm-1，409cm-1的振动吸收峰应归因于Si-O-Si的弯曲振动[2]。

样品S2、S3红外光谱测试结果分析表明，非结晶态玻璃中Si-O键的伸缩振动分别导致了红外光谱中1071cm-1和1043cm-1单吸收峰。

红外光谱位置对比表明，针钠钙石由Si-O-Si的不对称伸缩振动产生的位于1100-900cm-1的振动吸收峰从本质上区别于非结晶态玻璃中Si-O键的伸缩振动产生的1071cm-1、1043cm-1单吸收峰。

二.对比研究

（一）化学成分对比

三件样品颜色相似，为深入探讨其化学成分和颜色成因差异，采用德国布鲁克（Bruker）AXS公司生产的S4 Explorer X射线荧光光谱仪对样品化学成分进行了分析。测试条件：fast-Va8，半定量，全部元素测定，采用HS（高灵敏度）谱线，真空模式，30秒/谱线，准直器为8mm。

测试结果表明，样品S1主要化学成分为Si、Ca和Na，另含有微量的Al、Fe、Mn元素，和针钠钙石的化学成分基本吻合。

根据R E Woodruff等人的研究，Cu是蓝色针钠钙石的主要致色元素，但是样品S1中未能检测到微量元素Cu。Ca的大比例存在代表了样品中的方解石（CaCO3）矿物，方解石为白色，说明样品检测到的是海纹石中的白色的部分。方解石的存在表明标本可能产生于金伯利岩[2]。

样品S2、S3主要化学成分Si的含量高，说明石英（SiO2）是其主要组成矿物成分。与样品S1对比，Si、Na、Al元素百分数提高，Ca元素百分数降低。微量元素方面，S2、S3中微量元素有Fe、Ti、Mg、K、Ba、Cu、S、As、Pb、Zr、Zn、Sr、Mn等，元素种类明显增多。其中，Fe、Ti、Cu等微量元素都可以让其呈现蓝色。微量元素方面，样品S1中的Mn元素含量是样品S2的2倍多。样品S3不含Mn，但含有Cu元素。

（二）、内部结构对比

样品S2、样品S3肉眼观察特征与样品S1类似。尤其是样品S3，具有白色的猫眼效应的眼线，和样品S1表面水波纹状的白色条纹极为相似。为进一步分清两者的差异，对样品进行了放大观察和扫描电鏡观察。结果表明，两种材料从内部结构方面存在差异。蓝色针钠钙石结构致密，含有显微片状物；样品S2具有粒状结构，在局部小范围内形成层状构造；样品S3具有大量定向排列的短管状包裹体，是样品具有猫眼效应的根本原因。继续放大至10k×，可见清晰的直径不到2μm的管状包裹体及管状破裂形成的破口。

三、结论

通过对外观相似的两种蓝白色宝石材料海纹石和玻璃的各项测试和对比研究，得出海纹石与玻璃通过折射率可区别开来。海纹石位于1060cm-1附近的吸收峰、化学成分中Al、Zn元素的缺失和Mn元素的存在是其区别于玻璃的本质特征。

参考文献：

[1]Larronde，Suzanne Murphy.romancing the stone[J].Americas，Vol.59 Issue 4，p5-5.2/3p，Jul/Aug2007，

[2]郑晨，尹作为等，“海纹石"的矿物学及谱学特征研究，光谱学与光谱分析[J]，第33卷，第7期，2013年7月

[3]汪建明，一种稀少的宝石——蓝色针钠钙石[J]，地质学刊，第34卷，第3期，2010年3月

[4]谢意红，多米尼加蓝色宝石Larimar 的宝石学研究[J]，宝石和宝石学杂志，第12卷第2期，2010年6月

作者简介：杨满珍，女，湖北应城，1977年4月生，硕士研究生，研究方向：宝石矿物材料学。