產自塔吉克斯坦的磷鋁石檢測結果分析

來源：廣東省金銀珠寶檢測中心時間：2016-12-20

磷鋁石是一種含水的鋁磷酸鹽礦物，化學式為Al(PO₄)•2H₂O，紅磷鐵礦是含水的鐵磷酸鹽礦物，化學式為Fe³⁺(PO₄)•2H₂O，二者都是斜方晶系，都屬于磷鋁石族中的磷酸鹽礦物。砷鋁石、臭蔥石、砷銦石（yanomamite）是與前二者晶體結構相同的磷鋁石族中的砷酸鹽礦物。磷鋁石族礦物的化學通式是A(XO₄)•2H₂O，其中A可以是Al、Fe³⁺和In，X可以是P、As。磷鋁石與單斜晶系的變磷鋁石（metavariscite）是同質多像，同樣，紅磷鐵礦與單斜晶系的磷鐵礦是同質多像。

市場上大多數的磷鋁石產自美國猶他州，但該礦區的資源幾乎耗盡(Larsen, 1942; Solodova et al., 1985; Willing et al., 2008)。此外，西澳大利亞的Woodlands礦區和秘魯的Yauli礦區也曾經于2004年和2011年發現了磷鋁石(Willing et al., 2008; Hyršl, 2011)。本文中介紹的磷鋁石礦區位于塔吉克斯坦中部的Shing河上游。

圖1 產自塔吉克斯坦中部的2件研究樣品(1.8×0.7×0.3 cm，1.2×0.5×0.6cm)

寶石學家從該礦區不同地點選取了6個磷鋁石樣品進行研究，研究方法有顯微觀察、長短波測試、硬度測試、密度測量、反射光譜、化學元素分析、拉曼光譜等。研究結果如下：

樣品顏色為淺藍、淺綠色至綠色（與綠玉髓接近的綠），弧面切磨，長約2cm（如圖1所示），其余6件為原石塊（表1），隱晶質或微晶質結構，蠟狀光澤，貝殼狀斷口。顯微硬度測試結果為231.5-386.7 kg/mm²（相當于摩氏硬度在4到5之間）。相對密度2.32至2.36，長波和短波紫外燈下樣品為惰性。

表1

拉曼峰最大值位于1020cm^-1，而990和1060cm^-1的峰相對較弱，這是由磷酸根的對稱伸縮振動引起的，在磷鋁石族礦物中都會有(Frost et al., 2004; Onac et al., 2004)，然而峰的準確位置和形狀，同族的不同礦物并不完全相同的。位于580, 430 和220 cm–1的較弱的峰是磷酸根彎曲振動引起的 (Frost et al., 2004; Onac et al., 2004)。樣品綠色區域的拉曼峰強度會較大。

圖2 譯文中磷鋁石的拉曼光譜

用EDS對樣品不同顏色區域進行化學元素分析，結果見表2。可知，樣品中含有致色元素Cr、V、Fe，并含有CaO, Na₂O, K₂O, TiO₂,此外還發現了SO₃ 和 As₂O₅，可能是由于礦床與Chorroha銻礦距離較近，而Chorroha銻礦的主要產出礦物就是輝銻礦(Sb₂S₃) 和arsenopyrite (FeAsS)。早在1905年墨西哥的克雷塔羅州中部偏北地區就發現了磷鋁石穿插生長在含銻的巖石中(White,1947)。將本文樣品與其它產地（澳大利亞和美國）以及考古遺址（葡萄牙、法國、意大利）進行對比，本文樣品Fe₂O₃含量較高 (約15.29 wt.%) ，V₂O₃和Cr₂O₃含量較低（表2）。高Fe可能是由于磷酸鐵礦物引起，比如紅磷鐵礦(化學式FePO₄•2H₂O,斜方晶系) 、少量的磷鐵礦(FePO₄•2H₂O, 單斜晶系)。樣品中綠色區域顏色多是由二價鐵引起的， Cr和V都在檢出限以下。

表2

圖3是樣品5中綠色和藍綠色區域的紫外可見光反射光譜，測試范圍為380到1080nm。425nm處的下凹可能是與Fe³⁺有關，750nm處弱吸收帶可能是由氧釩根引起而不是由Fe²⁺引起(Calas et al., 2005)。630、645、690nm以及幾乎不可見的445nm的吸收都有可能是Cr³⁺自旋禁戒躍遷造成(Calas et al., 2005)。兩個光譜都可看出從近紅外到可見光區的反射強度遞減趨勢，但樣品藍綠區域趨勢更為明顯。藍綠色區域的鐵和鉻引起的吸收帶強度比綠色的相對較強。近紅外區的975nm是由結構水OH引起(Calas et al., 2005)。