不同产地琥珀的鉴别特征研究进展

刘嘉钧，吕欣怡

(1.桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541006；2.广州城市理工学院 珠宝学院，广东 广州 510800)

0 引言

琥珀是指经过漫长的地质作用石化形成的有机物，形成时代自晚古生代至新生代[1]。世界上产出琥珀的国家和地区有很多，除南极洲外，各大洲均有产出[2]。随着琥珀市场不断扩大，人们对其购买与收藏的力度也逐步提升，琥珀的质量与其颜色、品种、透明度、内含物等密切相关，不同产地琥珀品质有所差异，其价值亦大不相同，故而对不同产地琥珀的鉴别显得尤为重要。

21世纪以来，国内外学者围绕琥珀展开深入细致的研究，地质学者关注琥珀地质成因方面，宝石学者集中于研究琥珀的宝石学、谱学特征等[3]。当前研究显示，利用现代测试技术可分析不同产地琥珀的成分特征、地球化学特征以及谱学特征，从而探索琥珀的产地来源。本文系统地归纳总结国内外学者对我国抚顺、波罗的海、多米尼加、墨西哥、缅甸等五大产地金珀的鉴别特征，指出目前琥珀产地溯源存在的问题以及未来可研究的十大方向。

1 宝石学特征

不同产地琥珀常规宝石学特征差异不大(表1)，其中颜色、内含物以及紫外荧光的差异对琥珀产地的判断具有可靠的参考价值。琥珀颜色可分为黄、棕、红、蓝、绿以及黑色系列等，五大产地金珀颜色色调略有不同，如多米尼加金珀呈浅黄色，而抚顺金珀多为橘黄色[3]。琥珀形成需经过长时间的沉淀，其包裹的物质种类繁多，常见包裹体类型为植物、昆虫等，五大产地金珀的气泡、流淌纹的形状、大小亦有所不同[4]。另外，抚顺、缅甸金珀常见蓝紫色荧光，多米尼加、墨西哥金珀荧光多为蓝色，波罗的海金珀则具有蓝白色荧光。

表1 五大产地金珀的宝石学特征[3-7]

2 地球化学特征

2.1 主量元素

琥珀的化学成分为C10H16O，主要由C、H、O等元素组成，可含有N、S、Al、Fe、Ca、Mg、Cu等微量元素[8]。综合前人研究[1,4,9]，不同产地金珀C、H、O平均质量分数具有显著差异(表2)。根据C、H、O平均含量制作柱状图(图1)发现，琥珀C元素平均含量排序为中国抚顺>缅甸>墨西哥>多米尼加>波罗的海，H元素平均含量排序为缅甸>多米尼加>中国抚顺>墨西哥>波罗的海，O元素平均含量排序为波罗的海>中国抚顺>多米尼加>缅甸>墨西哥。

表2 五大产地金珀的C、H、O平均质量分数[1,4,9]

图1 五大产地金珀的C、H、O元素平均质量分数柱状图

2.2 稳定同位素

综合同位素特征、物化性质以及包裹体特征等，能够准确区分宝玉石产地[10]。王雅玫[11]等利用稳定同位素比值质谱仪(IRMS)对波罗的海、多米尼加、墨西哥、缅甸等地琥珀的13C、D、18O同位素进行高精度测定(表3、图2)，并通过δ13C、δD、δ18O的差异示踪琥珀产地。

表3 五大产地金珀的δ13C、δD、δ18O同位素平均值 [11]

图2 五大产地金珀的δ13C、δD、δ18O同位素平均值柱状图

3 光谱学特征

3.1 红外光谱

琥珀基团主要由C—H单键(3000～2800 cm-1)、C=O双键(1800～1700 cm-1)、C—C单键(1500～1300 cm-1)、C—O单键(1300～1100 cm-1)、环外CH=CH2双键(1100～900 cm-1)、环内CH=CH2双键(900～800 cm-1)组成[12]。

天然琥珀红外吸收峰主要位于2929、2861、1732、1695、1457、1384 cm-1附近(表4)[13]，其中，缅甸琥珀1460 cm-1附近吸收尖峰具有产地意义，1227、1148 cm-1两处吸收峰呈“M”型；波罗的海琥珀1265、1158 cm-1两处吸收峰形成“波罗的海肩”[14-15]。此外，缅甸、多米尼加、中国等地琥珀环外CH=CH2双键吸收明显；缅甸、多米尼加及墨西哥琥珀无环内CH=CH2双键吸收峰，以此与其他产地琥珀区分[16]。随着琥珀成熟度的增加，环外CH=CH2双键不断转化为C—H单键，进而影响到由CH=CH2双键伸缩振动与C—H单键弯曲振动引起的吸收峰的相对强弱，故琥珀成熟度由大到小排序为缅甸>中国抚顺>墨西哥>波罗的海>多米尼加[3]。

表4 五大产地金珀的红外光谱特征[15-19]

3.2 三维荧光光谱

三维荧光光谱反映荧光强度随激发波长(λex)和发射波长(λem)产生变化的三维矩阵光谱，通常利用等高线图结合等角三维立体投影图呈现，具备信息量大、灵敏度高等优点[20]。天然琥珀特征荧光峰范围为λex350～400 nm/λem400～450 nm，前人选定各产地金珀进行测试发现(表5)，不同产地琥珀可见光区域内的荧光峰特征与肉眼观察或紫外光照射下产生的荧光颜色基本吻合[3]。

表5 五大产地金珀的三维荧光光谱特征[20-21]

4 存在问题及展望

目前，对于不同产地琥珀特征的研究主要集中在化学成分、光谱学特征等，并且利用稳定同位素进行产地溯源。但仍然存在一定的问题，如颜色分级标准不全面、品种分类模糊、包裹体复杂难以鉴别、测试手段单一等。

为此，笔者提出未来可继续研究的十大方向，具体如下：①从色调、明度、彩度等方面归纳总结各产地颜色体系；②制定产地品种划分的地方、行业、国家标准等；③判别琥珀包裹生物种类，推断琥珀形成时代；④深化应用稳定同位素分析，判断琥珀来源；⑤结合数学理论，优化计算机谱峰拟合，快速匹配样品与标准谱库光谱；⑥分析各产地琥珀有机成分的异同；⑦测试琥珀磷光光谱是否具有产地意义；⑧对比琥珀拉曼光谱有无明显产地特征；⑨整理各产地琥珀收藏价值的评价依据；⑩建立琥珀产地溯源数据库。

5 结论

世界上五大主要产地(波罗的海、多米尼加、墨西哥、缅甸、中国)的琥珀在颜色、内含物、著名品种等方面具有产地鉴定意义。不同产地琥珀主要化学成分C、H、O的平均质量分数有所不同，利用δ13C、δD、δ18O稳定同位素分析可为产地溯源提供依据。各产地琥珀可通过红外光谱在3000～2800 cm-1、1800～1700 cm-1、1300～1100 cm-1范围内吸收峰在峰强与峰形上的异同以示区分。荧光颜色与三维荧光光谱的荧光发射峰位和最佳激发波长差异亦可为产地判别提供有价值的信息。

目前，琥珀来源遍布世界各地，要形成统一的鉴定体系，仍然需要不断地研究。在未来，对于其他琥珀产地的鉴别具有一定的发展空间。与此同时，需要寻求更加快速、可靠的测试技术以期更好地分析产地特征，为产地鉴定的发展提供技术支持。