水镁石——寿山石的一种新型仿制品_福州新闻网_寿山石频道

摘要：在大批量流通的寿山石收藏品中混有异常样品，本文在对其进行详细常规宝石学参数测验的基础上，进行了红外光谱与X射线能量色散荧光光谱仪分析，确定了矿物成分为水镁石。并在红外光谱的帮助下，确定了水镁石中常见碳酸盐次要矿物的种类。

关键词：水镁石、FTIR、EDXRF、鉴别

中文分类号：P619.28　P575.4 P575.5 O434.13 O434.3 　O657.33 O657.34

Brucite，Similar to Larderite

Li Jianjun¹    Liu Xiaowei²    Cheng Youfa¹    Liu Huafeng¹

(1. National Gold and Diamond Testing Center –NGDTC, Jinan, P.R.C, 250014

2. Shandong Provincial Institute of Metrology –SDIM, Jinan, P.R.C, 250014)

Abstract: Larderite is the precious material for seal, carving. In the market, the author found some similar specimens to larderite in lot of larderite carving and ornaments. Author tested their refractive index, specific gravity, Mohs’ hardness, examined their U-V fluorescence and characters under microscope and in hydrochloric acid. But these data are not enough to diagnose the mineral names of the specimens.

Assist with infrared spectra： strong & keen peaks at 3698 cm^-1, wide bands in 3500 -3400cm^-1 means stretching vibration of –O-H，the peaks at 560 cm^-1 and 451 cm^-1, the author identify the specimens as brucite. The energy dispersion X ray fluorescence spectra (EDXRF) verify the conclusion.

Key word: Brucite, FT-IR, EDXRF, Identify

作者简介：

作    者：李建军，男，汉族，1976年4月生，工科学士学位，无机非金属材料(宝石学)专业，工程师，长期从事宝玉石鉴定咨询工作。

工作单位：国家黄金钻石制品质量监督检验中心

联系地址：山东省济南市千佛山东路28号国家黄金钻石制品质量监督检验中心

邮政编码：250014

联系电话：0531-82666369

电子信箱：geoli@vip.sina.com

水镁石——寿山石的一种新型仿制品

李建军¹ 刘晓伟² 程佑法¹ 刘化峰¹

(1国家黄金钻石制品质量监督检验中心，济南，250014

2山东省计量科学研究院，济南，250014)

1、引言

水镁石，是提取金属镁和氧化镁的重要原料，也可以作为镁质耐火材料^[1]。而高纯度的水镁石在食品工业、排烟脱硫、水处理等方面有广泛应用^[2]。致密块体产状的水镁石如果质地均匀细腻滑润，透明度好，颜色因Fe、Mn的混入而丰富多变形成自然条纹、天然图案造型时，具有观赏价值，因而可以雕琢成工艺品。在日常珠宝检测中，作者检测到1个被称为“善伯”冻石和2个未归类寿山石的样品，检测结果却不是寿山石，而是水镁石

2、实验测试方法

采用常规宝石学手段与傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)及X荧光能量色散光谱仪(EDXRF)

其中相对密度测量介质为去离子水，测量室内温度为20.0℃，所以介质密度取0.998203g/cm^3[3]。

FTIR为Thermo Nicolet Nexus_TM 470机器，配镜面反射支架附件，配Centaurus_TM型红外显微镜，测试方法用KBr压片透射法和镜面反射法。扫描次数均设为16次，先测量样品后扫描背景，分辨率为4nm^-1，1号样品底部有较大平面且不适合显微红外的样品台，采用镜面反射支架测试，珠子全部采用显微镜测试。

EDXRF为Thermo Noron QuanX EC型机器，电压20kV，电流选择自动，实际测量电流为0.08mA，抽真空，测量时间预设100秒，无滤片，Rh靶。

3、结果与讨论

3.1 常规宝石学检验结果与讨论

图1. 1号样品 Fig.1 Picture of No.1                      图2. 2号、3号、4号、5号样品局部

Fig.2 Part picture of No.3, No4, No.5

如图1、图2所示测试对象，图1中1号样品的确与寿山石类似，而图2中2号、3号样品虽然也被当作“寿山石”送检，但笔者认为其于和田玉以及脱玻化玻璃更为相似，所以选择4号样品玻璃、5号样品和田玉作为测试对比样品。

分别对5件样品进行外观特征描述及规格、密度、摩氏硬度、折射率等项目进行测试，观察了长波紫外光下的发光性，观察了宝石显微镜(10~70倍)下特征，并对每个样品包括每粒珠子进行滴盐酸实验。结果如表1所示。

表1、各样品的常规宝石学特征 Table 1. the routine characters of specemens

项目    编号

1

2

3

4

5

类型(category)

摆件

项链

手链

项链

项链

形状(shape)

雕件

圆珠

圆珠

圆珠

圆珠

规格(size, mm)

130×100×85

d8

d12

d8

d8

颜色(color)

褐红、淡灰绿

白

白

白

白

透明度(transparency)

半透明—微透明

半透明

半透明

半透明

半透明—微透明

光泽(luster)

油脂

蜡状

蜡状

玻璃

玻璃

密度(S.G, g/cm³)

2.39

不可测

不可测

不可测

不可测

摩氏硬度(Mohs’ H)

2.5*

2.5*~3

2.5*~3

6

3~6.5

折射率(点测)R.I.

1.55

1.56

1.56

1.52

1.57~1.62

紫外荧光(LW)

无

无

局部弱白

强蓝白

局部弱白

内部特征(microscope)

不规则絮状条纹

棉絮团

细粒，棉絮团

放射状微裂隙

细粒-糯米状

盐酸下(HCl)

无气泡

有腐蚀坑

无—弱气泡

有腐蚀坑

无—弱气泡

有腐蚀坑

无反应

剧烈气泡-无气泡

原标识名(Be Named)

“善伯尾矿”寿山石

寿山石

寿山石

玻璃

和田玉

*以指甲作为对比标准

从常规宝石学参数看，4号样品的折射率、荧光性及放射状的微裂隙可以成为确定样品为玻璃的有力证据，但是，对于5号样品的折射率及盐酸反应、硬度范围，都使得确定宝石种属有很大困难。1号、2号、3号样品由于特征的光泽、稳定的硬度和折射率基本确定了大方向为印章石类，但由于印章石类折射率多集中在1.53~1.58之间，硬度相当，宝石显微镜下特征不明显，所以，常规手段对这类玉石的定名具有难度。

3.2 FTIR与EDXRF结果

3.2.1 FTIR结果

通过Omnic6.1a之preview data collection功能快速确定2号、3号样品的每颗珠子都具有与1号样相同的红外光谱，对2号、3号样品随机选择5粒珠子采集显微镜面反射红外光谱，对1号样品借助镜面反射支架采集红外光谱，如图3。对获得的6000~400cm^-1范围内各波数段进行放大时发现，取自1号样品的光谱、取自2号样品的No.2a、No.2b和取自3号样品的No.3a光谱在1550~1400cm^-1之间有反射峰带，如图4。

由于多数矿物红外光谱文献都是采用KBr压片法采集的，基于文献查阅的需要，自3号样品随机抽1粒珠子刮粉末制样采集到如图5红外光谱。

4号样品各粒珠子红外光谱一致性好，而5号样品在1600~1400cm^-1之间有较大变化，如图6。

图3. 1号样品及随机抽取2号、3号样品中珠子的镜面反射红外光谱

Fig.3 The reflectance IR spectra of No.1, some beads of No.2, No.3

图4. 3件样品谱线在2000~800cm^-1范围内的特征

Fig.4 the IR spectra of Fig.3 in 2000~800cm^-1

图5. 3号样品某珠子的KBr法红外光谱

Fig.5 One bead’s IR spectrum collected with KBr powder

图6. 4号、5号样品的显微镜面反射红外光谱

Fig.6 The reflectance spectra of some beads in No.4, No.5 under IR microscope

3.2.2 EDXRF结果

受样品仓限制，仅对2号、3号样品进行EDXRF分析，所获得的谱图基本一致，如图7所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　图7. 样品2号、3号的EDXRF谱图

Fig.7 the EDXRF spectrum of No.2, No.3

3.2.3 讨论

由镜面反射红外光谱图(图3)可知，1号、2号、3号样品主要反射谱带在800cm^-1以下，图5谱线也给予验证，并且图5显示，在4000~3000cm^-1范围内有3698 cm^-1强尖峰和3420 cm^-1宽谱带，该范围内峰带应该归属-O-H键的吸收^[4]，结合指纹区谱带的分布，该矿物成分应归属为金属元素的氢氧化物^[5]，由此对照标准红外光谱图^[6]，确定样品1号、2号、3号为水镁石。

EDXRF谱图中，除去Rh靶的强干扰峰，所测得的元素中，镁含量占绝对优势，对红外光谱图的结果给予了很好的验证。

而图4反映的1550~1400cm^-1之间有反射峰带，应该归属CO₃基团的伸缩振动^[7]，同时，该基团的弯曲振动频率^[7]在900-670 cm^-1之间应有体现，对照镁的碳酸盐矿物菱镁矿的标准图谱^[8]，在测试谱线No.1、No.2a、No.2b中均出现明显的890cm^-1峰（图4），由此可见，1号、2号样品主要矿物为水镁石，混有少量菱镁矿。

同理，5号样品是在透闪石矿物主体内混有一定量的铁白云石矿物，表现了在1600~1400cm^-1之间的CO₃基团的伸缩振动与877cm^-1处^[9]的CO₃基团弯曲振动峰。这与文献介绍的蚀变成因透闪石白云质大理岩^[10]型软玉是吻合的。

而对于4号样品，由于形态非晶质，仅仅在1100-800cm^-1硅酸盐区域表现SiO4基团的振动谱宽带，而无晶体形态硅酸盐的分裂谱峰。

文献^[11]记载，寿山石的主要矿物成分有地开石、叶蜡石、高岭石、伊利石、珍珠陶土，次要矿物有石英、黄铁矿、硬水铝石、红柱石、绿帘石、绢云母等。迄今为止，没有发现以水镁石为主要矿物的寿山石类型。而据武新逢、崔文元的研究结果^[12]，寿山溪南侧和北侧的寿山石均是以迪开石等高岭石族矿物为主，而西侧的旗山则是以叶蜡石为主。笔者特地收集了纯度较高的地开石、叶蜡石的红外光谱图，如图8、9、10、11、12、13、14。由地开石、叶蜡石、水镁石的红外光谱图可以看出，三种矿物的谱线特征性明显，能很好地区分矿物属性。

图8、地开石镜面反射红外光谱 Fig.8. The reflectance spectra of Dickite

图9、地开石镜面反射红外光谱   Fig. 9. The reflectance spectra of Dickite

图10、地开石粉末KBr压片红外光谱 Fig.10 Dickite’s IR spectrum collected with KBr powder

图11、叶蜡石镜面反射红外光谱   Fig.11 The reflectance spectra of Pyrophyllite

图12、叶蜡石镜面反射红外光谱 Fig.12 The reflectance spectra of Pyrophyllite

图13、叶蜡石粉末KBr压片红外光谱图 Fig.13 Pyrophyllite’s IR spectrum collected with KBr powder

图14、叶蜡石粉末KBr压片红外光谱图Fig.14 Pyrophyllite’s IR spectrum collected with KBr powder

4、结论

通过以上测试与分析，我们可以看出：水镁石以高档寿山石仿制品身份出现在收藏品市场上，通过常规手段难以准确确定其矿物名称，红外光谱、特别是KBr粉末压片法获得的红外光谱是其鉴定的必要手段与重要依据。利用X荧光能量色散光谱仪可以对其矿物成分进一步验证。

参考文献

1．马鸿文.《工业矿物与岩石(第二版)》[M]。北京：化学工业出版社，2005年8月，起止页215-218。

2. 郑遗凡，岳林海等.水热处理氢氧化镁微晶性质研究[J].《无机化学学报》，2003年 19卷 6期，起止页：636-640。

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4.马礼敦.《高等结构分析》[M]。上海：复旦大学出版社，2007年7月，起止页：145-197。

5.彭文世、刘高魁.《矿物红外光谱图集》[M]。北京：科学出版社，1982年9月，起止页：1-50。

6.彭文世、刘高魁.《矿物红外光谱图集》[M]。北京：科学出版社，1982年9月，起止页：129。

7.吴瑾光.《近代傅立叶变换红外光谱技术及应用（下卷）》[M]。北京：科学技术出版社，1994年12月，起止页129-155

8.彭文世、刘高魁.《矿物红外光谱图集》[M]。北京：科学出版社，1982年9月，起止页：143。

9.彭文世、刘高魁.《矿物红外光谱图集》[M]。北京：科学出版社，1982年9月，起止页：147。

10.张蓓莉.《系统宝石学(第二版)》[M]。北京：地质出版社，2006年5月，起止页：365-374。

11.张蓓莉.《系统宝石学(第二版)》[M]。北京：地质出版社，2006年5月，起止页：452-465。

12.武新逢、崔文元，寿山石的矿物学研究[J]。《岩石矿物学杂志》，1999年第18卷第2期。