桂林“鸡血玉”(石英质玉)的稳定性:基于热重分析及红外光谱的探索

中国享有“玉石之国”的赞誉,是世界上最早用玉的国家。角闪石、蛇纹石、绿松石和石英是中国古玉的四种主要材料,50万年前周口店北京人文化遗址中就发现有用玉髓制作的器物[1-2]。桂林“鸡血玉”是中国近20年来开发和应用的一类石英质玉石新品种[3-6],因其独特的红色(又称“黑底红”或“乾坤料”)在外观上可与中国传统珍贵印章石品种之一——鸡血石相媲美,故而得名,但二者在矿物组成、宝石学特征、呈色原理等方面完全不同[4-8]。本研究使用红外光谱仪对采自广西壮族自治区桂林市龙胜县上朗矿区的19块桂林“鸡血玉”(石英质玉)(以下简称“鸡血玉”)样品进行了测试,并选择了7块样品破碎、研磨至200目粉末对其进行热重分析测试(样品基本宝石学特征见表1)。结果显示:(1)“鸡血玉”的主要矿物组成为α-石英。红外光谱中1220~1070 cm^(-1)范围为最强吸收区且有明显分裂峰,由Si-O-Si和Si-O-(Al)非对称伸缩振动产生,特征峰有1218、1176、1170、1076、1072 cm^(-1)。470 cm^(-1)和541 cm^(-1)附近为次强吸收峰区,由O-Si-O弯曲振动所致,470 cm^(-1)处的吸收更强,特征峰有541、540、493、487、470 cm^(-1)。800 cm^(-1)和781 cm^(-1)附近出现肩峰,为Si-O键对称伸缩振动引起,781 cm^(-1)谱峰强度均高于800 cm^(-1),此处的肩峰弱分裂指示“鸡血玉”中SiO 2的晶体粒径较小,属于隐晶质集合体;(2)部分“鸡血玉”样品的红外光谱在1554 cm^(-1)附近出现吸收峰,为水的弯曲振动频率范围,是由水中O的变形振动引起,说明“鸡血玉”样品中含有少量的吸附水;(3)黑地红颜色特征的“鸡血玉”具有不同的热重曲线变化,表明每个样品所含水量与水的分布不尽相同;(4)根据测试样品的TG曲线显示(图1),“鸡血玉”的失重温度范围在200~800℃,主要可分为三个阶段:0~200℃时由于吸附水的流失致使鸡血玉样品最初质量减少;当温度升高至580℃左右,样品的质量变得平稳;在580~800℃范围内“鸡血玉”样品失重较快,温度升至750℃时开始了第二阶段的失重。此阶段由于高温,“鸡血玉”的结构已受到破坏。测试样品失重量范围区间为0.34%~9.69%。上述研究显示,“鸡血玉”的矿物组成主要为α-石英,玉质较为细腻,具有一定量的吸附水,部分“鸡血玉”饰品在日常佩戴和保存过程中,随着时间的增长会出现“起棉”、颜色变浅、透明度降低等现象,很可能与桂林鸡血玉中含吸附水的矿物失水导致结构变疏松有关,但这一现象可逆。