X-Ray Fluorescence
說到珠寶鑒定師,你一定認為是一群擁有火眼金睛,一眼辨真假的孫悟空。如果你要這樣夸小吉,我也是不反駁噠o(* ̄▽ ̄*)ブ
在科技快速發展的21世紀,珠寶鑒定師的日常除了肉眼觀察和常規寶石學特征測試,還會用到現代儀器對寶石結構和成分進行分析,例如FTIR、XRF、EPMA等等。
今天,大家一起來了解在元素測試方面十分厲害的XRF~
01
石榴石族寶石的亞種判定
石榴石族礦物存在著廣泛的類質同象替代,因此每一種石榴石的化學成分亦有較大變化。
圖1:納米比亞翠榴石,最大的一顆超過9克拉
其中翠榴石(鈣鐵榴石)和沙弗萊石(鉻釩鈣鋁榴石)同屬綠色系的石榴石。翠榴石含Cr,具有鮮嫩的綠色調和超強的火彩(色散值0.057,高于鉆石),沙弗萊石由于含Cr、V而呈現鮮艷的綠色,凈度通常也很高,因此這兩種綠色寶石都非常受歡迎。
但是翠榴石的產量稀少,且難有大晶體產出,1克拉以上的優質翠榴石已經非常難得。因此,翠榴石和沙弗萊石在市場上的價值也存在差異。
表1:沙弗萊石(Tsavorite)和翠榴石(Demantoid)部分元素對比(單位:ppm)
(ppm:濃度單位,表示百萬分之一)
二者顏色相近,由于同屬石榴石族,存在一些共性,因此肉眼區分會有不確定性。雖然通過折射率、包裹體等特征能將二者區分,但是成分分析無疑是最準確的證據。
利用XRF可以分析石榴石是鈣鋁榴石還是鈣鐵榴石,再加上顏色和其它致色元素的共同判定(表1),就能準確地將兩種石榴石分開。
02
帕拉伊巴碧璽的判定
帕拉伊巴碧璽是碧璽中的名貴品種,因最早產出于巴西的帕拉伊巴州而得名,后來指富Cu(銅)、Mn(錳)的藍色、綠色、藍紫色碧璽。
圖3:一顆顏色為Neon Blue(霓虹藍)的Paraíba碧璽
通常情況下, Cu(銅)、Mn(錳)元素的含量約在幾千ppm,以此與Fe致色的藍色碧璽區分(表2)。
表2:部分Paraíba碧璽的Cu、Mn元素含量(單位:ppm)
01
西瓜碧璽(多色碧璽)的顏色成因
碧璽顏色十分豐富,是不可多見的能承包彩虹色的寶石品種。由于電氣石色帶十分發育,常在一個單晶體上出現紅色、綠色的二色色帶或三色色帶,或以C軸為中心由里向外形成色環,外紅內綠則稱西瓜碧璽,曾因深受慈禧太后的喜愛而廣為人知。
圖5:一顆98.372克拉的多色碧璽
顏色優質凈度高的大顆粒多色碧璽價格昂貴。它的漸變色也引起了我們對于顏色成因的好奇,因此用XRF對一些西瓜碧璽進行了元素線掃描分析。
圖6:多色碧璽的Mn、Fe元素2組線掃描的結果
我們發現,Fe(鐵)和Mn(錳)元素的含量,隨著顏色由紅向黃再向綠色的過渡均呈現上升趨勢,其中以Fe元素的幅度較大,而其他元素無明顯規律(圖6)。
因此我們有理由相信,Fe元素對多色碧璽的呈色具有重大意義。具體如何影響,有待進一步測試研究。
02
藍方石的呈色機理
藍方石屬于方鈉石族礦物,是一種非常稀少的寶石,寶石級產出極低,顆粒通常很小,超過1克拉的可謂極其罕見。
圖7:一枚0.34ct的藍方石(Hauyne)戒指
藍方石呈現深邃的藍色,甚至比藍寶石的藍更多了一種帕拉伊巴藍的霓虹感,外觀十分美麗。
GUILD實驗室有幸收到一顆0.34克拉的藍方石戒指(圖7),我們對它進行了寶石學測試。
藍方石的理想化學式為(Na,Ca)4-8Al6Si6(O,S)24(SO4,Cl)1-2,我們測得的主量元素比例與之相符,結合其他寶石學特征,可確定這是一顆藍方石。
圖8:左:正常光源下 右:查爾斯濾色鏡下
圖9:藍方石的UV-VIS圖譜
查爾斯濾色鏡下樣品呈現鮮艷的紅色(圖8),而我們可以看到在UV-VIS(紫外-可見)的測試中,除了紅區和藍區,其他區域的光都被吸收(圖9),恰好與在日光下和濾色鏡下的呈色相呼應。
表3:該藍方石樣品的部分化學成分表(單位:ppm)
而后對它進行了XRF測試(表3),綜合判定,我們有理由認為藍方石呈現藍色與Fe元素有關。
XRF作為一種相對耗時少,無損,制樣簡單的元素分析儀器,在彩色寶石的檢測工作中發揮了不少的作用,而微量元素分析也越來越重要。
GUILD實驗室近40年來致力于建立和完善寶石數據庫,豐富完備的寶石數據庫是寶石鑒定和產地判定準確性的科學保障。
注:如無特殊說明,文中的數據均為半定量方法測試。
文章轉自:GUILD 小吉