国标体系下充填等级的判定初探——以碧玺为例

国标体系下充填等级的判定初探——以碧玺为例

蔡敏 沈雁翱 黄胜玲

北京北大宝石鉴定中心南宁分部

0.前言

《GB/T16552-2017》自2018年5月1日起施行，与《GB/T16552-2010》对比，2017版标准对于“充填处理”更细致的划分。但《GB/T16552-2017》仅给出模糊的、方向性和概略性的描述，使之成为整部文件中实验室施行的最大难点。将《GB/T16552-2017》中充填处理等级划分具体化，简单可操作化迫在眉睫。

碧玺在切磨前的原石状态就进行充填处理（基本上都是充填有粘合作用的树脂）以提高成率，减少碧玺晶体的破碎损失，同时出成品的净度外观也能得到很好的改善，故碧玺的充填现象极其普遍。笔者从市场上收集充填程度不同的典型碧玺圆珠进行研究，基于显微镜放大观察，辅以红外吸收光谱特征，对碧玺的充填处理依从《GB/T16552-2017》中的表述进行等级划分，以期对各实验室依据《GB/T16552-2017》对经过不同充填处理等级宝玉石的鉴定定名起抛砖引玉作用。

1.定义

《GB/T16552-2017》5.4.1表1对常见优化处理的分类表述中引入“缝隙”“裂隙”“空洞”术语，在判定充填等级至关重要。本文中，约定“缝隙”“裂隙”“空洞”含义如下：

缝隙：延伸至宝石表面的、10倍放大条件下呈细线状且无可见开口的裂缝。

裂隙：延伸至宝石表面的、10倍放大条件下呈带状且可见开口或凹槽的裂缝。

空洞：宝石表面的凹坑或延伸至宝石内部的缺口。

图1 10X放大下a缝隙；b裂隙；c空洞

2.样品与研究方法

收集市面上充填现象最普遍的碧玺圆珠47颗为样品，洁净程度不同，逐一放大观察并配合使用红外光谱分析，根据观察到的充填程度不同，参照《GB/T16552-2017》依次分为“无充填”4颗、“轻微充填”19颗、“中等充填”13颗、“重度充填”11颗共计四组，依次编号为P1，P2，P3，P4，见图2。

图2 四组不同充填程度的碧玺

3.显微特征

“无充填”、“轻微充填”、“中等充填”、“重度充填”四组样品各自典型显微特征见图3~图6。

图3 无充填碧玺

a. 40X无充填痕迹的裂隙；b.10X无充填痕迹的空洞

图4 轻微充填碧玺40X

a,c,d为同时可见充填缝隙的粗糙边沿与无充填的空洞；b,e,f为仅见充填缝隙的粗糙边沿

图5 中等充填碧玺40X

a.裂隙中充填物老化变质;b.充填痕迹明显的裂隙;c.充填的小空洞

d.充填的裂隙和无充填的空洞;e.充填的小空洞;f.充填的环状裂隙

图6 重度充填碧玺40X

a.裂隙充填物中的气泡;b,c. 充填裂隙和空洞群d.充填的裂隙群

e.裂隙中变质的充填物及充填的空洞;f.裂隙中老化变质的充填物

高倍放大下清晰可见4组样品的差异，无充填碧玺表面光洁无瑕，缝隙线、裂隙带走势利落，边沿锋利；轻微充填碧玺的缝隙开口具粗糙边沿状特征，充填部位出露的面积小于总面积2%；中等充填碧玺出现光泽差异明显的充填裂隙，可同时有开口呈粗糙边沿状充填痕迹的缝隙、充填痕迹的孤立小空洞，某些充填裂隙可见树脂老化现象，充填部位出露的面积占总面积2%~5%；重度充填碧玺出现光泽差异明显的充填大空洞（群）和裂隙，充填裂隙偶尔可见树脂老化现象，充填部位出露的面积大于总面积5%。

从无充填~重度充填，充填物的含量从无逐渐增加至多，充填缺陷从轻微充填的线状缝隙变为具有清晰宽度的裂隙再到明显光泽异常的充填空洞，显示了充填规模逐渐增大的规律，这是显微镜下判断充填等级的原则。

4.红外光谱

使用Bruker Tensor27型红外光谱仪，分辨率1cm^-1，扫描范围400~4200cm^-1，扫描次数64，采用透射法分别获取“轻微充填”、“中等充填”、“重度充填”3组样品的红外光谱（见图7）

图7 不同充填程度碧玺的透射红外光谱

P2在3000 cm^-1—3200 cm^-1出现了由不饱和的碳碳双键引起的3001 cm^-1，3089 cm^-1，3161 cm^-1，者通常是油类的特征吸收范围。4058 cm^-1处出现一透过率超过0.2的吸收峰，根据实验室积累的数据显示，4058 cm^-1同样是树脂的吸收，并且高透过率表示引起该吸收的物质含量低，这与镜下观察到并将之判定为轻微充填的结论吻合。

P3中等充填样品的红外光谱中3050cm^-1处出现了与苯环伸缩振动相关的吸收峰，对应透过率约0.017，远低于P2组4058 cm^-1峰，表示充填物含量高于P2。P3在3200 cm^-1—3500 cm^-1段的3257 cm^-1，3464 cm^-1吸收峰，由与有-OH相关的C-H键振动产生，同样可作为有机物充填的指示。

P4重度充填样品中3038 cm

^-1和3057 cm^-1双峰是含苯环树脂的特征组合吸收，透过率仅0.005，指示引起该组合吸收的充填树脂含量很大。参考前人的研究成果,2595 cm^-1可能由Si-O-Si或O-Si-O或Si-O键伸缩振动引起^[1];2661 cm^-1峰则由与NH₃基团相关的物质引起^[2]。

理论上充填物在红外光谱中的吸收强度与其含量呈正比，但测试实践中发现，并非所有经充填处理的样品都显示出充填物的吸收峰，这与样品形态、测试位置以及机器的灵敏程度有关系。所以充填处理等级的判定，应以显微镜下观察为主，红外光谱作为充填物存在辅助手段作为参考。

5.结论——充填等级划分实操方案

依据《GB/T16552-2017》描述，结合市场及实验室实际操作的可行性，对碧玺充填处理等级划分时，可采用的具体实操方案如下：

其他经充填处理的宝玉石，亦可参考上述充填等级划分的实操依据。

主要参考文献

[1]谢意红,王成云.不同颜色翡翠的微量元素及红外光谱特征[J].岩矿测试.2003(3):183-187

[2]刘阳生,张瑾,戴猷元.二(2-乙基己基)磷酸萃取L-异亮氨酸的研究[J].高校化学工程学报.2000(5):415-419