再造琥珀的宝石学特征研究

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中文摘要：琥珀属中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂，经过各种地质作用后而形成的一种天然树脂化石。由于多年的开采，加之某些不科学的开采、处理技术，琥珀矿床资源越来越少，因此利用小、碎及废料再造琥珀逐渐普遍化。然而再造琥珀不属于优化的范畴，如何将其与天然琥珀进行区分十分重要。本论文以市场上常见再造琥珀为研究对象，辅以市场上出现的辽宁抚顺、河南西峡、多米尼加、波罗的海琥珀和各类其他优化处理琥珀及其仿制品，采用宝石显微镜、扫描电子显微镜、FTIR、13C-NMR、差热分析等分析测试仪器，从琥珀的特征碳官能团入手，对天然琥珀的宝石学特征、有机基团表征、有机基团的热解演化行为进行研究，意在得出再造琥珀与天然琥珀的异同点，并对琥珀聚化机理与成因进行探讨。通过对琥珀市场进行调研，收集再造琥珀样品，进而对再造琥珀进行综合研究，获得如下结论： 1、再造琥珀具有典型的镜下观察特征，主要表现在：1)部分再造琥珀颗粒结构明显，肉眼可见，反映在颜色上为琥珀颗粒上不同颜色呈相间相绞状分布或团块状分布，颜色分界线明显；2)再造琥珀内部常见血丝状结构，未熔颗粒及沿着颗粒接触面分布的小气泡；3)若再造琥珀受外力(机械力)作用，往往会沿着颗粒接触面裂开，裂开面不平整，光泽弱，部分地方还可见小的圆形凹坑。 2、常规的宝石学测试对再造琥珀的鉴定有一定的指示作用。实验测试表明，再造琥珀在烧结过程中，如果所受温度较高，则会增大其折射率，降低密度值。丰富的消光现象和长波紫外荧光很好的反映了再造琥珀的颗粒结构。 3、辽宁抚顺琥珀的基本骨架为脂肪族(脂—CH)结构，其中由vas(CH3)不对称伸缩振动致红外吸收谱带出现在2964cm-1处；vas(CH2)不对称伸缩振动致红外吸收谱带出现在2927cm-1；2853cm-1处的红外吸收谱带为vs(CH2)对称伸缩振动所致；由δ(CH2，CH3)变形振动致红外吸收中强谱带出现在1469cm-1处；1380cm-1处红外吸收谱带归属δs(CH2，CH3)对称变形振动所致；由羰基v(C=0)伸缩振动致红外吸收强谱带出现在1723cm-1和1694cm-1处；1230cm-1、1136cm-1、1034cm-1处红外吸收谱带归属酯类v(C—0)伸缩振动所致。 4、再造琥珀的红外吸收光谱与天然琥珀的红外光谱较为吻合，其基本结构仍为脂肪族结构，各特征谱带的位置及强度较为相似，可知此类再造琥珀为天然琥珀处理所得，且未发现明显外来添加物迹象。 5、随温度递增，由vas(CH3)不对称伸缩振动致红外吸收谱带(2964cm-1)和vas(CH2)不对称伸缩振动致红外吸收谱带(2927cm-1，2853cm-1)的吸收强度整体呈明显的递减趋势；与此同时，辽宁琥珀中由羰基v(C=0)双键伸缩振动和酯类v(C—0)伸缩振动致红外吸收谱带的谱形与吸收强度相应也发生明显的改变。 6、琥珀与近、现代树脂的13C-NMR最大差别在于，δ=200×10-6～220×10-6化学位移范围内醛、酮类羰基碳和δ=12×10-6～18×10-6处化学位移范围内脂甲基的消失，不饱和碳官能团(烷基取代芳碳、烯基碳)浓度的减少，饱和碳官能团(亚甲基、脂肪族伯碳)浓度的增加。羰基官能团与脂甲基官能团的相对含量随地质年代的递增而衰减直至消失，它对天然树脂相对年龄的判别及鉴定具重要的标型意义。 7、随着温度的逐渐升高，琥珀13C-NMR中部分谱带趋于圆滑，主要表现在两处化学位移范围，一处为δ=50×10-6～70×10-6范围，此处脂肪族连氧碳官能团的振动，加温处理易造成连氧基的断键，使原本的强共振锐谱峰衰退成共振弱峰或共振肩峰。另一处为δ=105×10-6～145×10-6范围，此处包含两种特征官能团——烯基和苯芳碳的振动，同样，随着温度的逐渐升高，原本清晰可见的谱峰衰退成共振肩峰，而δ=20×10-6～50×10-6范围内的共振谱峰面积则相应增大，说明饱和碳的浓度随着温度的升高而不断升高。 8、再造琥珀在烧结过程中，碎料受温压作用，其部分基团结构发生变化，如烯基发生氢化作用、烷基取代芳碳发生断键等，这些可能导致伯碳浓度的增加，使得δ=20.3×10-6处亚甲基和28.3×10-6处脂肪族伯碳的浓度比下降，接近1。 9、再造琥珀在δ=45×10-6～70×10-6范围内表现为曲折的谱带，结合低温氧化处理琥珀的13C-NMR谱，可大致判断此类再造琥珀的受热温度不高于215℃。再造琥珀在此范围内不同于天然琥珀的一明显特征就是，前者不仅均有后者的伯碳连氧基，还存在仲、叔碳连氧基，位于66.1×106化学位移处，虽然天然树脂也存在叔碳连氧基，但较再造琥珀于较高场区。究其原因可能是此类再造琥珀在处理过程中可能添加了它种有机物，这种有机物中含有叔碳连氧基，或者添加物可能为天然树脂。

作者：

朱莉

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关键词：

再造琥珀宝石学特征红外吸收光谱 13C核磁共振碳官能团

授予学位：

硕士

学科专业：

宝石学

导师：

袁心强

学位年度：

2008

学位授予单位：

中国地质大学(武汉)

语种：

中文

中图分类号：