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琥珀产地红外检测综述

2018-10-20王佳丽

炎黄地理 2018年10期

王佳丽

摘 要:红外线检测技术是检测琥珀最快、最便捷、最精准的检测方法,本文基于国内琥珀红外线检测技术的发展和应用,综合评述了不同产地琥珀所共有的官能团(碳氢键、碳碳单键、碳氧双键、碳氧单键、环外碳碳双键、环内碳碳双键)红外检测特点,主要对琥珀四大产地(波罗的海、多米尼加、缅甸、中国)的红外吸收谱图特征吸收峰的波形、波数进行归纳分析,找出不同之处,总结当前国内琥珀产地检测的图谱方法,从而确定其产地。

关键词:波罗的海琥珀;多米尼加琥珀;缅甸琥珀;中国抚顺琥珀;红外光谱谱图;红外吸收峰

1 琥珀的行业现状

近年来珠宝首饰价格轮番上涨,琥珀价格也水涨船高,各式各样的检测样品也随之而来,实验室也面临前所未有琥珀检测大挑战。琥珀是由松科类或豆科类等植物的树脂滴落积聚后经地质作用掩埋于地下,经过漫长的地质年代逐渐石化而成。受到地质作用(地质年代、地质环境、产出树脂的树种不同)的影响,石化程度不同,琥珀产地鉴定非常困难。通过对不同产地琥珀检测的情况归纳总结,找出琥珀不同红外吸收峰特性进行归纳。

2 琥珀的主要产地

2.1波罗的海

欧洲波罗的海沿岸地区的琥珀蜜蜡储量居全球第一,波罗的海沿岸的多个国家均产出琥珀,其品质好开采历史悠久,出产量占世界产量的80%[1],是目前为止唯一的海珀产地。波罗的海沿岸有大片森林分泌大量树脂,经地壳沉降运动沉入大海,在经过漫长石化形成琥珀,在海水冲刷、搬运作用下,漂流到波罗的海沿岸国家。波罗的海琥珀产出多是新生代化石,大多数都含有琥珀酸,是鉴定琥珀产地的重要依据。

2.2加勒比海沿岸(多米尼加和墨西哥)

中美洲墨西哥和多米尼加琥珀形成时代大约是新生代晚第三纪渐新世至中新世的原生矿床的砂岩中。加勒比海中大安的列斯群岛上的伊斯帕尼奥拉岛,属于热带雨林和草原气候,多米尼加琥珀其成分中不含有琥珀酸。最出名的就是多米尼加蓝珀,拥有纯正的蜜黄色体色,在太阳光或白炽灯下显蓝色。

2.3缅甸

缅甸琥珀主要产自克钦邦密支那到德乃一带的康胡盆地[2],是缅甸北部与印度接壤的沼泽地带。矿区位于塔奈西南角20公里处,由达罗盆地和新平阳盆地组成的康胡河谷这个方向上第一座海拔250m的一座叫Noije Bum山上[3]。缅甸琥珀是被发现和利用最早的白垩纪琥珀,早在2000多年就进行开采作为工艺品。

2.4中国

在我国辽宁抚顺、云南腾冲、广西、河南、四川、湖北、吉林、黑龙江等地区都有琥珀产出。其中储量最丰富的地区就是辽宁抚顺,它产自古生代石炭纪、中生代、直至几千万年前的第三纪煤层和其它岩层的原地沉积矿床中。其中第三纪是琥珀出产量最多的地质年代,那时属于亚热带气候,四季温暖湿润适合松柏科植物生长繁殖并且分泌大量的树脂,随着盆地迅速沉降,原始森林被买入地下植物经炭化形成煤质,树脂经石化形成琥珀,这个时期产出的琥珀表面常被一层黑色煤质包裹。

3 琥珀产地检测综述

3.1 常规检测

波罗的海:黄红色、蓝色、白色、褐色、绿色等,内部有较多的小气泡

多米尼加:黄色、深红色、深蓝色、雾绿色、蓝色,其中最出名的就是蓝珀。琥珀中含有植物和昆虫化石种类也非常多,甚至还有脊椎动物化石蜥蜴和青蛙等。

墨西哥:蓝珀中普遍带有蓝绿色色调。

缅甸:樱桃红色、深红色、金黄色、紫罗兰色、蓝色,最出名的就是血珀。内部很少有气泡炸裂的现象,棕红珀含有红色定向流纹及天然深色矿物包体,风化纹是典型内含物,生物种类也是多种多样的,有多种节肢动物门和以被子植物、少量裸子植物的动植物类群,甚至有鸟类、两栖和爬行动物[4],是年代最久远的琥珀,摩氏硬度可达到3,荧光也非常强。缅甸琥珀中血珀最为珍贵。

辽宁抚顺:表面存在黑色碳质物,带黄色色调的白色、不同深浅的橙黃色、黄色及深黄色到深褐色。还有白、黄、褐色条纹相间花琥珀及黑琥珀[5]。抚顺琥珀产自煤层中,颗粒大小不均,颗粒从10cm-3mm都有,常为l -2cm,呈不规则状、滴状、扁平状、球粒状等[6]。

3.2 红外检测

红外检测中不能作为产地判断的是琥珀的基本骨架为脂肪族,主要由碳氢键(C-H)和碳碳单键(C-C)组成,这些基本骨架是不会随着地质年代和地质条件(温度、压强)变化而变化,所以在琥珀产地的检测中由碳氢键和碳碳单键产生的红外吸收的峰形和峰位基本相同,只能用来确定是否为琥珀,并不能直接鉴定琥珀产地[7]。它们的红外吸收峰为碳氢键(C-H)2930cm-1,2864cm-1;碳碳单键(C-C)1460cm-1,1380cm-1。碳氧双键(C=O)存在形式有两种,一种是酯基,一种是羧基。酯基较稳定并不随地质年代和地质环境所改变;而羧基虽然会随着地质年代和地质环境变化而吸收强度发生变化。因此也碳氧双键中的酯基吸收峰也不能作为产地判断的依据。

红外检测中的能够进行产地区分的吸收峰有以下几种:羧基碳氧双键(C=O)在1750-1350cm范围内的四个吸收峰1725、1690、1460和1380cm附近,波罗的海琥珀位于1690附近的吸收峰很弱,不易观察到,1460峰位强度小于1380峰;墨西哥和缅甸琥珀在1725附近的吸收峰强度大于1690附近的吸收强度,而多米尼加刚好相反,辽宁抚顺的1725和1690附近比较前几种产地的吸收峰强度明显较弱,且两个峰位强度接近。缅甸琥珀红外检测出现的1652cm-1属于芳香结构的弱吸收峰,是缅甸产出的琥珀含有少量的芳族结构产生的,这是由于琥珀中含有少量的煤屑等杂质导致。

碳氧单键(C-O)的吸收峰在1300-1100cm-1,波罗的海琥珀的吸收峰为1260cm-1和1164cm-1双吸收峰,并且1164cm-1吸收峰强于1260cm-1,1164cm-1为波罗的海的特有吸收峰,可以作为波罗的海琥珀产地鉴定的重要依据。而多米尼加琥珀在此区域内存在多个吸收峰并在1240cm-1附近吸收最高,峰形独立清晰;墨西哥琥珀吸收强度较弱,峰位相对于多米尼加琥珀吸收峰较平缓;而缅甸琥珀在此区域内也是呈现“山”字吸收峰[8],在1150cm-1附近处吸收峰为缅甸琥珀特征吸收峰。多米尼加和墨西哥琥珀缺失1164cm-1吸收峰。这是产生天然树脂的不同树种决定的。

环外碳碳双键(-CH=CH2)因波罗的海琥珀不特征,多米尼加和缅甸、辽宁抚顺的两个峰形标准且明显分布在1000cm-1两侧,而墨西哥琥珀在此处的吸收峰较弱不易判断,可配合其他吸收峰位进行产地区分。

环内碳碳双键(>C=CH-)是在888cm-1附近产生的一处较明显吸收峰,波罗的海和辽宁抚顺均有波数888cm-1的吸收峰[9],多米尼加和墨西哥、缅甸所产出琥珀在此处的吸收峰均缺失。

参考文献

[1]邢秋雨.不同产地琥珀的宝石学特征研究[D].云南:昆明理工大学,2014

[2]张思航.缅甸晚白垩世琥珀中马陆的系统分类[D].甘肃:兰州大学,2018

[3]李继红,林劲畅.缅甸琥珀的宝石学性质及鉴别.东方藏品,2018:184-185

[4]谢欣,狄敬如,吴晓兵.缅甸琥珀的品种及宝石学特征.宝石和宝石学杂质,2017(05):48-59

[5]王微枢.辽宁抚顺煤田琥珀的矿物学特征[J].国外非金属矿与宝石

[6]李鹏,琥珀产地特征鉴定[D].天津:天津大学,2014.

[7]张超,齐丽曼,王楠,等.波罗的海、多米尼加、墨西哥琥珀的产地鉴定探究.鉴定与检测,2018(03):42-45

[8]王妍,施光海,师伟,等.三大产地(波罗的海、多米尼加和缅甸)琥珀红外光谱鉴别特征[J].光谱学与光谱分析,2015(8):2164-2169.

[9]张超,齐丽曼,王楠,等.抚顺琥珀红外吸收光谱中特征峰的研究.技术平台,2018(01):59-62

[10]邢莹莹,亓利剑,麦义城,等.2015.不同产地琥珀FTIR和13C NMR谱学表征及意义[J].宝石和宝石学杂质,2:8-16