待于进一步探讨研究。
三 热处理琥珀
琥珀的热处理属于优化范畴, 其主要目的是改善(变)琥珀的颜色、提高其净度、产生具特殊效果的包裹体。根据不同的优化目的,主要有净化、烤色、爆花以及烤老蜜蜡等工艺。(1)净化工艺
通过控制压炉的温度和压力,在惰性气氛环境下去除琥珀中的气泡,达到提高其透明度的目的; (2)烤色工艺
往往是在净化的基础上,往压炉中加入适当的氧气, 使琥珀表面氧化,产生红色到深褐红色的薄层, 达到改色的目的; (3)爆花工艺
在加热、加压完成时迅速释放压炉内的气体, 破坏琥珀中气泡的受压平衡状态, 致使气液包裹体膨胀、炸裂,产生盘状裂隙,即太阳光芒。爆花的目的是产生金花珀和红花珀; (4)烤老蜜蜡
在常压、低温加热条件下长时间缓慢氧化蜜蜡,使其颜色加深老化
1 颜色和透明度
热处理可以使琥珀的颜色和透明度发生改变, 即将黄色、浅黄色的蜜蜡转化为金黄色、棕黄色、褐黄色、暗红色、黑红色的金珀或血珀, 透明度自外而内从不透明转化为透明。
2 折射率
热处理可以改变琥珀的折射率, 且折射率的变化与琥珀的热处理时间和
氧化程度密切相关(图1) 。具体表现为: (1) 净化、烤色工艺会导致琥珀的折射率增大。 (2) 净化时间越长, 其折射率越大。
(3) 氧化程度越高( 颜色越深) , 其折射率的变化越明显。
(4) 低温( 50 ~ 60摄氏度) 、长时间( 60 ~ 100d) 烤老蜜蜡工艺基本上不会改变其折射率。 (5) 折射率的增大只限于热处理琥珀的表面氧化层, 其内部的折射率并未发生变化。
因此, 笔者认为, 金珀和血珀的折射率高于1.540是热处理琥珀的指示性鉴定证据。
3 紫外荧光特征
热处理可以改变琥珀的紫外荧光特征, 且荧光强度、均匀程度和颜色变化与热处理的过程密切相关。通常认为,热氧化作用或者羰基C═O官能团浓度的增加可能对荧光起到一定的猝灭作用。琥珀( 含天然氧化皮除外) 荧光强度的降低或湮灭, 同时伴随着土黄色荧光白垩化转变是热处理琥珀的重要佐证。
4 内部特征
(1)盘状裂隙
金花珀和红花珀样品中的盘状裂隙, 即太阳光芒, 是爆花热处理的直接证据。金花珀样品中的太阳光芒包裹体同体色一致, 属于绝氧环境下热处理的产物。红花珀样品中的阳光芒 为红色, 属于有氧参与条件下热处理的产物,即开放性裂隙受氧化而成。
如果琥珀中既有太阳光芒,又表现为黄、红双色,说明其既经历了爆花处理, 又经历了烤色处理,后再经部分抛光露出了其内部的底色( 黄色) 所致。天然琥珀由于石化条件( 围压) 稳定,内部很少见太阳光芒,即使有,也只是少而小的黄色盘状裂隙,商业俗称冰花。一旦在琥中出现大而多的太阳光芒,尤其是有红色盘状裂隙或伴随红、黄双色,就是热处理琥珀的有力证据。
(2)红色流纹
在金珀或血珀样品的浅表层有时可见红色流纹, 这些红色流纹的边界清晰, 纹理自然流畅。其主要原因是琥珀形成时的流纹在一定的温度和压力下, 沿结合面发生浅表位错氧气渗入产生氧化反应造成。在放大镜下观察, 类似的现象也可发生在烤老蜜蜡的裂隙或缺陷处。这种氧化流纹很容易与压制琥珀中存在的类似毛细血管的红色/ 血丝0相混淆, 但实际上后者的/ 血丝0状流纹受控于被压制的碎粒外形。
5 表面特征
(1)龟裂纹
血珀样品的表面常出现不规则的小裂纹,形如龟背,故称龟裂纹, 是由加热过程中温度控制不当、琥珀表面快速失去挥发成分、收缩等原因所致。 (2)汽化纹
汽化纹是指琥珀表面出现凸凹不平的圆滑状、涟漪状波纹,其是由于放置在压炉上部的琥珀在热压条件下导致表面软化、被炉内不均匀蒸汽吹拂所致。其外观有些像压制琥珀表面凸凹不平的/ 橘皮0现象, 但有别于压制琥珀相邻碎粒因硬度不同产生的次棱角状凸凹不平的颗粒状表面特征。
6 红外光谱特征
琥珀红外光谱的变化与其发生热氧化作用有关, 热氧化程度越高, 其变化越显著。主峰2930cm- 1处吸收强度的降低说明饱和CH键由于受热而消耗。1735 cm- 1处强度的增大表明了C═O官能团浓度的增多。1645, 888cm- 1处弱吸收峰的消失是环外亚甲基上不饱和C═C双键断裂所致。波罗的海琥珀吸收肩(1260 ~ 1175cm- 1)强度的增加意味着聚合酯的深入。
总之, 热处理最终都会导致琥珀饱和CH键及不饱和C═C双键的减少,与之存在连带关系
的是含氧官能团及琥珀聚合度的增加。
7 总结
(1)热处理可以改变琥珀的颜色和透明度,使其颜色加深、变红、变暗; 透明度自外而内从不透明逐步转变为透明
(2)热处理可以使琥珀的内部产生金色和红色的盘状裂隙, 俗称太阳光芒包裹体。 (3)琥珀表面的汽化纹和龟裂纹、内部的红色流纹和氧化裂纹是热处理琥珀的重要标识。 (4)热处理可以使琥珀的折射率随着加热时间的增加和氧化程度的升高而变大。若琥珀的折射率高于1. 540, 是热处理的指示性证据。
(5)热处理可以减弱琥珀的荧光强度, 改变荧光颜色, 使其发光形式趋于均匀化。琥珀荧光强度的降低或湮灭、同时伴随着白垩化土黄色荧光的转变是热处理的重要佐证。据实验结果推测,羰基C ═O 官能团浓度的增多或热氧化作用可能对荧光起到一定的猝灭作用, 同时也是琥珀颜色变红的主要原因。
(6)琥珀的红外光谱中若I=2930 cm-1/I =1735cm-1[,可视为热处理琥珀的红外光谱指纹检测依据。随着热处理的深入,1700 cm-1处羧酸中C═O 伸缩振动峰与1735 cm- 1处酯中C═O伸缩振动峰逐渐合并, 且峰型变得尖锐陡峭;1 645, 888 cm–1处的吸收峰与不饱和C═C
双键有关的弱吸收峰消失;CO键伸缩振动区域的相对强度增加,同时相邻多峰趋于单峰化。 但以上热处理琥珀红外光谱的变化仅限于表面氧化层。
四 其他优化处理方法
1 染色处理
方法:将脱水并有不同程度裂纹的琥珀放入染剂中进行染色。 目的:模仿老化的特征,模仿老琥珀和产生其他颜色的琥珀。
鉴定:放大观察可见颜色只存在于裂隙中,透光可见裂隙中的颜色浓集。
2 覆膜处理(有色膜、无色膜)
方法:将调制好的有色或无色调漆(胶)均匀的涂抹在样品的底部或表面。
目的:起到保护作用、突出样品的美观、用于仿老琥珀、降低成本、提高工作效率、增加透明度。
值得注意的是,新标准《珠宝玉石鉴定》GB/T16553-2010将覆有色膜琥珀类别划分为处理,覆无色膜琥珀类别划分为优化。这有别于旧标准对覆膜处理没有区分的规定。由于覆无色 膜的琥珀只是改变了琥珀的外观,没有改变琥珀的内部结构和化学成分,也没有改变琥珀的颜色,故将其划分到优化类别是可以理解也可以被大众所接受的。
检测:显微镜下一些样品的凹坑处或雕刻线处可见凝结的调漆,有时还可以见到气泡,打顶光,可见样品的表面有许多小的突起,样品表面不光滑,在样品打孔的周围或样品不显眼的地方,用针尖轻划,样品表面的调漆很容易被划起并见到调漆下的琥珀(须在客人同意的情况下进行此工作)。对着灯光观察可以发现调漆是不均匀的涂抹在样品的表面的,有的可见淋流的痕迹。
折射率:覆有调漆的样品的折射率一般在1.51-1.52之间,琥珀一般在1.54-1.57之间。
3 充填处理
方法:将琥珀的凹坑或残缺部分用胶粘补起来。
目的:使琥珀的残缺部分变完整,同时便于加工并增加了重量。
检测:放大检查可见充填物多呈下凹状;透光观察可以很容易发现琥珀和粘补部分在颜色、透光度、大致结构和包体的不同;粘补部分有别于琥珀的流动构造和气泡。
六 琥珀优化工艺实验研究
琥珀优化工艺的主要目的是改善或改变其颜色,提高其透明度或产生具有特殊效果的包裹体。根据优化目的的不同,优化工艺分别有净化、烤色、爆花及烤老蜜蜡。经过实验,获得以下结论。
1. 琥珀的优化工艺流程基本分为4个阶段:准备阶段、装炉阶段、优化阶段和开炉阶段。 2. 不透明蜜蜡需经过多次净化工艺获得金珀产品,其净化实验的工艺参数:初始气压为4.5~5.0MPa ,加热温度为200~210℃,升温时间为3~6 h ,恒温多为2h ,自然冷却14h 。 3. 含一定杂质的金珀或蜜蜡通过净化与烤色工艺可获得血珀产品,其工艺参数:初始气压为4.5 MPa(包括一定体积比的惰性气体与氧气) ,加热温度为210℃,加热时间为3h 。 4. 选用含一定气液包裹体的琥珀原料在净化工艺的基础上迅速释压而获得具“太阳光芒”包裹体的花珀,其工艺参数:初始压力为2. 0 MPa ,最高温度为200 ℃,加热时间为2 h 。爆花珀往往需要多次处理,且均需相应增加后次的压力和温度。红花珀有两种方法,一种是制作血珀时爆花,另一种是爆出金花后再烤色。
5. 老蜜蜡是在常压、低温加热条件下长时间缓慢氧化变色而成,其工艺参数:温度约为50~60℃,时间约为60~100d。
琥珀优化处理的影响因素非常复杂,主要包括:
(1) 琥珀原料的颜色、透明度及块度等,这些会直接影响优化工艺参数的设定; (2) 升温时间、恒温间、降温时间、初始压力、压力释放速度等是优化产品最终能否实现的必要条件;
(3) 环境气氛如惰性气体、氧气及其比例决定优化处理琥珀的颜色。
七 结束语
【参考文献】
张蓓莉.系统宝石学(第二版)[M].北京:地质出版杜; 田光彩.琥珀的分类和鉴别[J].时珍国医国药; 琥珀优化工艺实验研究[J].宝石和宝石学杂志;
亓利剑,袁心强.天然与人工处理琥珀的三维荧光光谱表征.宝石和宝石学杂志; 王雅玫. 琥珀与柯巴树脂的有机成分及其谱学特征综述[J] . 宝石和宝石学杂志; 彭国祯,朱莉.多米尼加琥珀[J] . 宝石和宝石学杂志
Michel Guiliano. Application s of diam ond crystal ATRFTIR spectroscopy to the characterization of ambers [ J ]