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收稿日期: 2006-07-28
作者简介: 彭国祯( 1956- ), 男, 中国地质大学( 武汉) 珠宝学院宝石学专业博士研究生, 主要从事宝石材料学与矿物学研究工作。
多米尼加琥珀
彭国祯, 朱 莉
( 中国地质大学珠宝学院, 湖北武汉430074)
摘 要: 多米尼加不仅是琥珀的主要产地之一, 而且是琥珀含生物化石种类最多的产地之一。采用常规的
宝石学测试方法, 并配合傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差热分析等现代测试仪器, 对多米尼加琥
珀的宝石学特征以及红外吸收光谱、微尺度结构、差热分析曲线等特征进行了分析, 并与国内外其它产地琥珀
的特征进行了比较研究。结果表明, 多米尼加琥珀的颜色较其它产地的丰富, 质地较干净; 不同产地的琥珀虽
具有同样的地质年代, 但由于聚合化程度不同, 其红外吸收光谱峰的位置和强度存有差异。
关键词: 琥珀; 宝石学特征; 红外吸收光谱; 扫描电镜; 差热分析; 多米尼加
中图分类号: P6191 28 文献标识码: A 文章编号: 1008-214X( 2006) 03-0032-04
Ambers from Dominican Republic
PENG Guo-zhen, ZHU Li
(Gemmological Institute, China University of Geosciences, W uhan 430074, China)
Abstract: Dominican Republic is one of the main localities of ambers which contain the most inclu-
sions of fossil organism. In the paper, the gemmological characteristics, IR absorption spectra, the
micro-scale structure and differential thermal analysis thermogram of the ambers from Dominican
Republic are tested by using conventional gemmological methods and the modern testing instruments
such as infrared Fourier transform spectroscope, scanning electron microscope, differential thermal
analysis and so on. At the same time, the ambers from Dominican Republic are also compared w ith
the ambers from the other localities. The results show that the ambers from Dominican Republic are
of the more colours and much cleaner in the interior. The ambers from the different localities may
be of the same geological age, but exit the different FTIR absorption bands and strength according
to the different polymeric grade.
Key words: amber; gemmological characteristic; IR absorption spectrum; SEM ; differential
thermal analysis; Dominican Republic
尽管多米尼加琥珀的开采已有几百年的历
史, 但直到近50 年它产出的琥珀才广为人知, 目
前, 国际市场上销售的琥珀约10% 出自这里。多
米尼加不仅是琥珀的主要产地之一, 而且是琥珀
含生物化石种类最多的产地之一。
1 概况
多米尼加共和国是一个岛国, 北部和东部属
热带雨林气候, 西南部属热带草原气候, 岛上生物
第8 卷 第3 期
2006 年
9 月
宝石和宝石学杂志
Journal of Gem s and Gemmology
Vol. 8 No. 3
Sep.
2006
物种进化速度快, 琥珀中所含的植物和昆虫种类
堪称世界之冠。
多米尼加琥珀
[ 1~ 2] 属于晚第三纪的渐新世-
中新世, 主要产于多米尼加北部山区的Cordillera
和Cotui 以及东部的Sabana 。不同产地的琥珀
形成的年代跨度较大, Cotui 的年代最短, 距今约
1 500~ 1 700 万年; Cordillera 的年代最久, 距今
约3 000~ 4 000 万年。Cordillera 和Cotui 的琥
珀主要分布在Los Cabelleros 的北部与东部, 范
围达60 km
2, 共7 个矿区; 其中Los Cacaos, Palo
Quemado 和Loma el Penon 3 个较大的矿区出产
高品质的琥珀, 尤其是举世闻名的蓝琥珀。琥珀
主要赋存于石灰岩、泥灰岩和砾岩中, 但较集中于
灰色碳质泥灰岩中并常与褐煤混存。Sabana 的
琥珀属于中新世, 主要赋存于石灰岩、粘土层、灰
色碳质泥灰岩中; 褐煤与琥珀层向西倾斜, 整个地
层面与构造运动面平行; 共有15 个矿区, 灰色碳
质泥灰岩的质地较北部的松软; 所产琥珀粒度较
大, 曾产出8 kg 重的琥珀, 这与地质构造运动不
如北部的频繁有关; 琥珀所含植物化石已被确认
为Hymenaea 种, 树脂来源于热带区沼泽地的红
树属植物, 令人感兴趣的是此树种来自墨西哥, 且
至今仍生存。
Santiago 是主要的琥珀交易与加工城市, 但
仅有一半属于优质材料, 不仅有蓝色琥珀, 也有红
色、黄色、褐黄色或带黑色的琥珀产出, 内含昆虫
和植物化石; 另一个主要的交易与加工城市是
Santo Domingo, 但琥珀的质量则较Santiago 的
差, 质软且易碎。
2 宝石学特征
2. 1 基本特征
多米尼加琥珀的颜色多为深浅不同的黄色、
棕黄色、红色、棕红色、棕褐色、黑色和较罕见的蓝
色、绿色及紫色; 非晶质体, 贝壳状断口, 树脂光
泽, 折射率为1. 545~ 1. 550; 摩氏硬度为2~ 21 5,
密度为1. 03~ 1. 08 g/ cm
3; 透明) 不透明; 在长
波紫外灯下显强蓝白色荧光; 在正交偏光镜下可
见波状消光现象; 经磨擦会产生静电, 性脆; 加热
到150 bC时变软, 到250bC时开始分解, 产生白色
蒸汽并散发出松香味, 到330 bC 时则开始熔融。
多米尼加琥珀内部常含有各种生物化石, 以昆虫
居多。据相关资料
[ 3] , 多米尼加琥珀内还曾发现
含有脊椎动物化石, 如蜥蜴、青蛙等。目前, 已确
认在琥珀内部有超过100 种的动植物化石; 也发
现含有气、液二相包裹体及含Fe, Mn 氧化物的枝
晶, 但未见/ 太阳光芒0
[ 2] 。
琥珀为非晶质体, 在正交偏光镜下应为全消
光, 但对多米尼加琥珀、辽宁琥珀等的偏光测试中
均出现了异常消光现象。多米尼加琥珀可见波状
消光现象, 但无干涉色; 而辽宁琥珀除波状消光外
还伴有异常干涉色, 推测可能与琥珀内部的微小
胶粒重结晶有关。
2. 2 红外吸收光谱
选取经过表面抛光处理的多米尼加琥珀、辽
宁琥珀及波罗的海琥珀片状样品, 采用傅里叶变
换红外光谱仪( Nicolet, MAGNA-IR-550) 对其
进行测试, 扫描波数范围为400~ 4 000 cm
- 1, 扫
描次数为32 次。
2. 2. 1 红外吸收光谱表征
多米尼加黄色琥珀在2 928, 2 867 cm
- 1处的
特征红外吸收谱带由M( C ) H ) 饱和键伸缩振动
所致( 图1a) , 与之对应的D( CH 2
CH 3) 弯曲振
动吸收谱带出现在1 447 cm
- 1和1 386 cm
- 1 处,
说明该琥珀为脂肪族( 脂
CH ) 结构; 1 724 cm
- 1
和1 695 cm
- 1处的吸收谱带归属M( C
O) 官能团
的伸缩振动所致; 1 245, 1 186, 1 148, 1 105 cm
- 1
处的红外吸收谱带归属M( C
O) 伸缩振动所致,
与之对应的D( C
O) 弯曲振动致红外吸收弱谱
带出现在1 046 cm
- 1 和978 cm
- 1 处
[ 4] ; 889 cm
- 1
和873 cm
- 1处的吸收带由不饱和烃C
CH 2 的
吸收引起。多米尼加黄绿色琥珀的红外吸收光谱
图1 多米尼加黄色( a) 和黄绿色( b)
琥珀的红外吸收光谱
Fig. 1 IR absorption spectra of yellow ( a) and
yellow-green( b) ambers from Dominican Republic
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第3 期
彭国祯等: 多米尼加琥珀
与黄色琥珀的大致相同( 图1b) , 由不饱和烃
C
CH 2 的吸收引起的吸收带则是以单峰在873
cm
- 1处出现。测试结果表明, 不同颜色的多米尼
加琥珀其红外吸收光谱差异不大, 可推断琥珀颜
色的差异不是由于其成分和结构造成。
2. 2. 2 红外吸收光谱的比较
从图2 可看出, 多米尼加琥珀、中国辽宁琥珀
及波罗的海琥珀的红外吸收光谱大致相同, 但波
罗的海琥珀有较明显的888 cm
- 1 吸收峰, 在
1 043~ 979 cm
- 1 处由D( C
O) 弯曲振动致红外
吸收弱谱带不明显; 在1 148~ 1 256 cm
- 1 处3 者
的峰形均不相同, 波罗的海琥珀在1 736 cm
- 1 处
有单谱峰, 而辽宁琥珀和多米尼加琥珀在此处为
分裂峰; 辽宁琥珀在1 325 cm
- 1处有较明显的谱
峰。除以上明显的差异外, 还存在着彼此峰位的
微小偏移, 其它谱峰的位置和强度则基本相同。
图2 多米尼加琥珀( a) 、中国辽宁琥珀( b)
及波罗的海琥珀( c) 的红外吸收光谱
Fig. 2 IR absorption spectra of ambers from Dominican
Republic( a) , Liaoning of China ( b) and Boltic( c)
洪友崇的研究
[ 5 ] 认为, 中国辽宁抚顺煤矿中
的琥珀属于早第三纪始新世早期, 而波罗的海琥
珀则从侏罗纪- 第三纪始新世皆有, 多米尼加琥
珀属渐新世- 中新世
[ 1] , 在地质年代上皆在第三
纪。因此认为, 不同产地的琥珀虽有同样的地质
年代, 但聚合化程度均不同, 从而红外吸收光谱峰
的位置和强度存有差异。此外, 树种来源组分不
同也可能造成光谱的差异。目前, 单从红外吸收
光谱中还难以确切判断其形成年代的早晚。
2. 3 微尺度结构特征
扫描电镜图( 图3) 分析结果表明, 多米尼加
琥珀的微尺度结构在室温下主要表现为: 在6 000
@ 下, 断面上多为不规则叠层状结构( 图3a) ; 在
8 000 @ 时, 呈不规则叶片状结构, 并伴有孔隙( 图
3b) ; 在10 000 @ 下, 为不规则似球粒状结构( 图
3c) ; 当其加热至250 bC、在1 300 @ 时, 则变得较
为疏松, 断面呈不规则粒片状, 孔隙增多( 图3d) ,
由此表现出的特征与辽宁琥珀
[ 6] 的类似。
图3 多米尼加琥珀的扫描电镜图
Fig. 3 SEM images of amber from Dominican Republic
2. 4 差热分析
笔者采用STA 409PC 型综合热分析仪对多
米尼加琥珀的TGA, T G 和DTG 进行了测试。
测试条件: 升温速度为15 bC/ min, 室内温度为15
~ 25 bC, 湿度为30% ~ 65%; 样品细磨至180 目,
总重约10 mg, 在自然氛围下实验, 无O2 气体助
燃。测试结果显示( 图4) , 多米尼加琥珀的差热
分析曲线分4 段失重, 并伴有两次明显的热解温
度, 即386. 2 bC和529. 5 bC, 分别失重44. 89% 和
21. 11%, 占总质量的66% ; 最低热解温度为260
bC, 即琥珀结构开始变化的温度, 与加热至250 bC
时产生白色蒸汽并散发出松香味的现象一致; 所
有的燃烧反应在600bC前完成。
图4 多米尼加琥珀的差热分析曲线图
Fig. 4 Differential t hermal analysis thermogram
of amber from Dominican Republic
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宝石和宝石学杂志
2006 年
前人曾对中国的辽宁抚顺和河南西峡以及俄
罗斯3 个产地的琥珀做过差热分析比较
[ 3] , 辽宁
琥珀分3 段失重, 吸热峰为390, 605 bC; 河南琥珀
的吸热峰为100~ 110, 350, 400, 720 bC, 放热峰为
180, 300, 370, 515, 645 bC, 从50~ 480 bC 急骤失
重, 然后再缓慢失重, 高温( 800 bC) 时全部挥发;
俄罗斯琥珀的吸热峰为70, 460, 750 bC, 放热峰为
320, 490, 580, 710bC。
辽宁琥珀有两次明显的热解温度( 图5) , 即
398. 4 bC 和530. 2 bC, 分别失重43. 22% 和
35. 12%; 最低热解温度为310 bC, 较多米尼加琥
珀的高。可以推断, 除与多米尼加琥珀的组分结
构不同外, 其分子内键能也较强, 也代表其地质年
代较久远。
图5 辽宁红色琥珀的差热分析曲线图
Fig. 5 Differential t hermal analysis thermogram
of red amber from Liaoning, China
依据S. Cebulak 等
[ 7] 对不同产地琥珀的热
重分析DT G 曲线结果的统计研究, 认为组分类
似( 树种来源相近) 的琥珀, 其DTG 曲线也相似,
而年代越久的琥珀, 失重最大的温度也越高。据
测试结果, 多米尼加琥珀的热解温度为386. 2 bC,
而辽宁琥珀的热解温度为398. 4 bC, 据Eugenio
Ragazzi 等
[ 8] 对波罗的海琥珀的热重分析测试, 其
热解温度为402bC。这与辽宁琥珀形成于早第三
纪始新世早期、波罗的海琥珀形成于侏罗纪- 第
三纪始新世、多米尼加琥珀形成于晚第三纪渐新
世- 中新世的地质年代顺序相吻合, 即热解温度
的顺序为波罗的海琥珀> 辽宁琥珀> 多米尼加琥
珀, 地质年代的顺序为波罗的海琥珀> 辽宁琥珀
> 多米尼加琥珀。
3 结论
11 多米尼加琥珀的宝石学特征与其它产地
琥珀的大致相同; 颜色较其它产地的丰富, 质地较
干净, 透明, 在长波紫外灯下显强蓝白色荧光。
21 多米尼加琥珀的微尺度结构多为不规则
叠层状、叶片状、不规则似球粒状结构, 并伴有孔
隙。由此表现出的特征与辽宁琥珀的类似。
31 不同颜色的多米尼加琥珀其红外吸收光
谱的差异不大, 多米尼加琥珀的红外吸收光谱主
要由M( C
H) 饱和键伸缩振动致2 928, 2 867
cm
- 1 , M( C
O) 官能团的伸缩振动致1 724, 1 695
cm
- 1 , M( C
O) 伸缩振动致1 245, 1 186, 1 148,
1 105 cm
- 1, D( CH 2
CH3 ) 弯曲振动致1 447,
1 386 cm
- 1 , D( C
O) 弯曲振动致1 046, 979 cm
- 1
及不饱和烃C
CH 2 的吸收致889, 873 cm
- 1。
不同产地的琥珀虽有同样的地质年代, 但聚合化
程度不同, 故红外光谱峰的位置和强度存有差异。
41 多米尼加琥珀的差热分析曲线存在4 段
失重, 并伴有两次明显的热解温度, 即386. 2bC和
529. 5bC, 分别失重44. 89% 和21. 11%, 占总质
量的66%; 最低热解温度为260 bC, 即琥珀结构
开始变化的温度。
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