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本文作者：閆薇薇1王建華2作者單位：1.廣州番禺職業技術學院珠寶學院2.中山大學地球科學系

1(略)。

2實驗研究

2．1樣品

選取緬甸翡翠礦區中的翡翠原石樣品，取相應的原生部位、藍霧部位、黃霧部位為實驗研究樣品，首先在偏光顯微鏡下初步分析，確定其礦物組成和組構，再將上述三個部位分別制成雙面拋光的光薄片及在瑪瑙缽體中研磨至150μm的粉末以待測。

2．2實驗方法與條件

將原生部位、藍霧部位、黃霧部位的光薄片樣品分別在電爐上加熱（加熱溫度為400℃）3或6個小時后冷卻至室溫，觀察加熱前、后各光薄片樣品在偏光顯微鏡下的特征區別。采用德國Bruker公司的EQUINOX55型傅里葉變換紅外光譜儀對加熱前、后的光薄片樣品進行透射法測試，測試范圍為4000～400cm－1。利用德國STA409PC型綜合熱分析儀對樣品粉末進行差熱分析，在空氣氣氛中升溫，升溫速率為20℃／min，測重量程為10mg，加熱溫度最高加熱到1300℃。

3實驗結果

3．1翡翠加熱處理后的外觀及偏光顯微鏡下的特征

加熱后，翡翠樣品中的藍霧部位由藍色霧轉變為紅色霧，其原生部位即白色部位在加熱前、后不發生變化（圖1a）；翡翠樣品中的黃霧部位加熱后可變成紅色霧，其原生部位加熱前、后不發生變化（圖1b）。偏光顯微鏡的觀察結果（圖1c，1d）顯示，圖1c中的右邊為加熱前的藍霧部位，左邊為加熱3h后的藍霧部位，加熱后的藍霧部位其邊緣處已由藍色開始變黃色；再繼續加熱3h后，藍霧部分邊緣處變黃部位的面積逐漸增多，其最邊緣處也由黃色變為紅色，且向內部逐漸呈黃色調（圖1d）。這說明，藍霧部位經過加熱會出現分層現象，最外側的邊緣處或裂隙處首先發生變化，顏色由藍色變為黃色，繼續加熱則由外及里逐漸變為黃色，而此時最外側變得更紅。由此，筆者認為，通過低溫（400℃以下）加熱能使翡翠中的藍霧部位顏色變成黃色或紅色，原生部位則不會變色。考慮到翡翠中的藍霧部位和黃霧部位分別由綠泥石、針鐵礦充填到硬玉顆粒間隙造成，綠泥石、針鐵礦均是含水且具有可變價態的鐵離子構成的礦物，故對藍霧部位和黃霧部位進行紅外光譜和差熱分析。

3．2紅外光譜分析

對加熱前、后翡翠樣品中的藍霧部位、黃霧部位及原生部位進行了紅外光譜測試，結果（圖2a）顯示，由上到下依次為23號翡翠樣品中藍霧部位的紅外光譜（A1101045）、加熱6h后藍霧部位的紅外光譜（A1101048）以及其原生部位的紅外光譜（A1101047）和加熱6h后原生部位的紅外光譜（A1101049）。圖2b由上到下依次為32號翡翠樣品中黃霧部位的紅外光譜（A1101050）、加熱6h后黃霧部位的紅外光譜（A1101052）以及其原生部位的紅外光譜（A1101051）和加熱6h后原生部位的紅外光譜（A1101053）。在藍霧部位和黃霧部位的紅外光譜圖中，其代表水的吸收峰（位于3700～3400cm－1范圍）比較深、寬，而原生部位中水的吸收峰則呈現比較窄的V形吸收峰。利用峰面積工具計算3500cm－1附近水的吸收面積，結果顯示，加熱前、后23號翡翠樣品中藍霧部位的水的吸收面積分別為118．5，97．3，原生部位的水的吸收面積分別為19．5，19．0；加熱前、后32號翡翠樣品中黃霧部位的水的吸收面積分別為171．0，69．0，原生部位的水的吸收面積在加熱前、后基本一致，均約為25．0。由上可知，翡翠中藍霧部位和黃霧部位的含水量均遠遠大于原生部位的。加熱前、后的黃霧部位、藍霧部位中水的吸收面積明顯減少，原生部位的則基本不變，這是因為藍霧部位中的綠泥石以及黃霧部位中的針鐵礦均是含水礦物，在低溫條件下加熱時，綠泥石，針鐵礦中的結晶水、吸附水易發生脫水，造成其含水量減少；而原生部位的主要礦物組成硬玉屬于名義無水礦物，其內部含有微量的結構水，且結構水的脫水溫度高，在低溫下不能被脫去。

3．3差熱實驗分析

對黃霧部位、藍霧部位及其相應的原生部位進行差熱分析，圖3中的左上和右上分別為23號翡翠樣品中原生部位和藍霧部位的差熱實驗結果，其原生部位的熔融溫度在1002．6℃，質量變化為－0．50％；藍霧部位的熔融溫度在1000．2℃，質量變化為－0．31％。圖3中的左下和右下分別為32號翡翠樣品中原生部位和黃霧部位的差熱實驗結果，其原生部位的熔融溫度是993．5℃，質量變化為－0．26％；黃霧部位的熔融溫度是995．8℃，質量變化為－0．44％。可以看出，翡翠粉末在空氣氛圍中加熱到1300℃的過程中，原生部位及藍霧部位，黃霧部位的質量變化均為負值，這說明，在加熱過程中，翡翠粉末樣品的重量都呈減少趨勢。藍霧部位的質量變化的絕對值比其相應的原生部位的小，表明藍霧部位重量的減少程度小于其相應的原生部位；黃霧部位的質量變化的絕對值比其相應的原生部位的大，表明黃霧部位重量的減少程度多于原生部位的。

3．4討論

在紅外光譜的測試中，加熱前、后翡翠樣品的含水量遞減，差熱分析中也出現了質量變化為負值，這體現了各種類型的水在加熱過程中失去這一現象。從紅外光譜的水的吸收峰的面積的計算結果可知，藍霧部位和黃霧部位的含水量遠遠大于原生部位的。差熱分析卻出現了藍霧部位的粉末樣品重量比其相應原生部位的重量的減少要小。黃霧部位的粉末樣品重量的減少程度比其相應原生部位的重量的減少要大。造成藍霧部位出現此現象的原因在于：翡翠中的藍霧部位是由硬玉顆粒間隙充填綠泥石所致，而綠泥石含有大量的Fe2＋［4～6］，在空氣氛圍下加熱可使綠泥石中大量的Fe2＋發生氧化反應轉變為Fe3＋，其價態的轉變會使差熱分析曲線出現增重的現象。因此，藍霧部位粉末樣品加熱后，由于Fe價態的轉變造成重量增加從而彌補了一部分由失水造成的重量減少，使得藍霧部位重量的減少程度不如其相應的原生部位重量的減少程度。緬甸翡翠中原生部位的主要礦物組成為硬玉，當其加熱到1300℃時，硬玉的晶格遭受破壞，其結構水發生脫失，其中的Fe2＋氧化轉變為Fe3＋。據袁心強等［7］的研究認為，翡翠原生部位中Fe3＋的質量分數遠高于Fe2＋的，故Fe價態的轉變對差熱實驗中的增重現象貢獻小，主要表現為結構水脫去后的失去重量現象；黃霧部位是由硬玉顆粒間隙充填針鐵礦、赤鐵礦所致，它主要含有Fe3＋，故在加熱過程中基本上不會出現由價態轉變而引起的重量增加現象，主要表現為含水量的減少。因此，黃霧部位樣品重量的減少程度大于其相應原生部位的重量減少程度。在Fe2＋逐漸轉化Fe3＋的過程中，發生了由綠泥石向針鐵礦過渡的一系列過程，這也在偏光顯微鏡下觀察到，充填在硬玉顆粒間隙的褐色綠泥石，且分布有針鐵礦，即針鐵礦隨綠泥石分布，或者說針鐵礦有從綠泥石中析出的特征，圖4a，4b體現了該現象，在翡翠的顆粒間隙中有兩種顏色，象征兩種成分的物質，而電子探針可知翡翠的顆粒間隙中充填的一般是綠泥石或針鐵礦。在加熱過程中，藍霧部位出現分層變黃現象，即氧氣先與斷面或裂隙處的綠泥石接觸，發生氧化反應使綠泥石中的Fe2＋轉變為Fe3＋，之后氧氣繼續進入內側，再與內側綠泥石中的Fe2＋發生氧化反應，從而逐層產生黃色。最外側先變黃的部位由于繼續加熱，轉變為Fe3＋的離子增多，且失水導致顏色由黃色變為紅色。這說明Fe價態的轉變會使翡翠樣品中的霧部位相應發生由藍色變為黃－藍色混合色再變為黃色及紅色的變化，在天然翡翠礫石的霧部位也常見到該種混合色調的現象。天然紅翡總帶有褐色調，推測是綠泥石向針鐵礦、赤鐵礦發生轉變后，仍有未被氧化的Fe2＋存留于其中所致，該點將有待更深入的研究。主要礦物組成為硬玉的原生部位，其化學式本身含有微量的Fe2＋，雖然分布在其表面的Fe離子局部會發生氧化反應而產生紅色，但這種紅色調不具有褐色感。筆者在進行相關實驗時發現，市場上燒紅的翡翠是亮紅色，沒有褐色感。

4結論

緬甸翡翠礫石的原生部位主要礦物組成是硬玉，藍霧部位與黃霧部位則是由硬玉及充填在其中的綠泥石和針鐵礦組成。加熱實驗、鏡下分析、紅外光譜及差熱分析結果對比表明，Fe2＋的多少以及其發生氧化的難易程度制約和影響著可以用來做燒紅處理的部位，即：（1）翡翠中能用來做燒紅處理的部位應是藍霧部位或黃霧部位，而原生部位不適合做燒紅處理；（2）翡翠中藍霧部位的含水量大，差熱實驗表明其重量的減少程度小于其相應原生部位的，在偏光顯微鏡下顯示針鐵礦隨綠泥石分布，共同指示低溫加熱過程中，藍霧部位中含有的大量的低價Fe離子發生了價態變化，實現由綠泥石向針鐵礦的轉變，這是藍霧部位可用來做燒紅處理的根源；（3）翡翠中的藍霧部位在加熱過程中出現分層現象，其經低溫加熱后先變成黃色，繼續加熱黃色部位可變為紅色，這體現氧化過程在藍霧部位是由表及里逐漸進行的。硬玉須在更高的溫度以至破壞其晶格的情況下才可以被燒紅，但此時晶格已破壞，沒有燒紅意義，且由硬玉原生部位表面的Fe離子發生氧化反應而產生紅色，不具有由綠泥石氧化轉變為針鐵礦后所具有的褐色感。