宝石鉴定的神器——XRF荧光光谱仪

说到珠宝鉴定师，你一定认为是一群拥有火眼金睛，一眼辨真假的孙悟空。如果你要这样夸小吉，我也是不反驳哒o(*￣▽￣*)ブ

在科技快速发展的21世纪，珠宝鉴定师的日常除了肉眼观察和常规宝石学特征测试，还会用到现代仪器对宝石结构和成分进行分析，例如FTIR、XRF、EPMA等等。

今天，大家一起来了解在元素测试方面十分厉害的XRF~

用途一：判定宝石亚种

01、石榴石族宝石的亚种判定

石榴石族矿物存在着广泛的类质同象替代，因此每一种石榴石的化学成分亦有较大变化。

其中翠榴石（钙铁榴石）和沙弗莱石（铬钒钙铝榴石）同属绿色系的石榴石。翠榴石含Cr，具有鲜嫩的绿色调和*的火彩（色散值0.057，高于钻石），沙弗莱石由于含Cr、V而呈现鲜艳的绿色，净度通常也很高，因此这两种绿色宝石都非常受欢迎。

但是翠榴石的产量稀少，且难有大晶体产出，1克拉以上的优质翠榴石已经非常难得。因此，翠榴石和沙弗莱石在市场上的价值也存在差异。

二者颜色相近，由于同属石榴石族，存在一些共性，因此肉眼区分会有不确定性。虽然通过折射率、包裹体等特征能将二者区分，但是成分分析无疑是准确的证据。

利用XRF可以分析石榴石是钙铝榴石还是钙铁榴石，再加上颜色和其它致色元素的共同判定（表1），就能准确地将两种石榴石分开。

02、帕拉伊巴碧玺的判定

帕拉伊巴碧玺是碧玺中的名贵品种，因早产出于巴西的帕拉伊巴州而得名，后来指富Cu（铜）、Mn（锰）的蓝色、绿色、蓝紫色碧玺。

通常情况下， Cu（铜）、Mn（锰）元素的含量约在几千ppm，以此与Fe致色的蓝色碧玺区分（表2）。

用途三：研究彩色宝石颜色成因

01、西瓜碧玺（多色碧玺）的颜色成因

碧玺颜色十分丰富，是不可多见的能承包彩虹色的宝石品种。由于电气石色带十分发育，常在一个单晶体上出现红色、绿色的二色SE带或三色SE带，或以C轴为中心由里向外形成色环，外红内绿则称西瓜碧玺，曾因深受慈禧太后的喜爱而广为人知。

颜色优质净度高的大颗粒多色碧玺价格昂贵。它的渐变色也引起了我们对于颜色成因的好奇，因此用XRF对一些西瓜碧玺进行了元素线扫描分析。

我们发现，Fe（铁）和Mn（锰）元素的含量，随着颜色由红向黄再向绿色的过渡均呈现上升趋势，其中以Fe元素的幅度较大，而其他元素无明显规律（图6）。

因此我们有理由相信，Fe元素对多色碧玺的呈色具有重大意义。具体如何影响，有待进一步测试研究。

02、蓝方石的呈色机理

蓝方石属于方钠石族矿物，是一种非常稀少的宝石，宝石级产出极低，颗粒通常很小，超过1克拉的可谓极其罕见。

蓝方石呈现深邃的蓝色，甚至比蓝宝石的蓝更多了一种帕拉伊巴蓝的霓虹感，外观十分美丽。

GUILD实验室有幸收到一颗0.34克拉的蓝方石戒指（图7），我们对它进行了宝石学测试。

蓝方石的理想化学式为(Na,Ca)_4-8Al₆Si₆(O,S)₂₄(SO₄,Cl)_1-2，我们测得的主量元素比例与之相符，结合其他宝石学特征，可确定这是一颗蓝方石。

查尔斯滤色镜下样品呈现鲜艳的红色（图8），而我们可以看到在UV-VIS（紫外-可见）的测试中，除了红区和蓝区，其他区域的光都被吸收（图9），恰好与在日光下和滤色镜下的呈色相呼应。

而后对它进行了XRF测试(表3)，综合判定，我们有理由认为蓝方石呈现蓝色与Fe元素有关。

总 结

XRF作为一种相对耗时少，无损，制样简单的元素分析仪器，在彩色宝石的检测工作中发挥了不少的作用，而微量元素分析也越来越重要。

GUILD实验室近40年来致力于建立和完善宝石数据库，丰富完备的宝石数据库是宝石鉴定和产地判定准确性的科学保障。

注：如无特殊说明，文中的数据均为半定量方法测试。