海水养殖珍珠杂色物质的结构与成分分析

为了解海水养殖珍珠出现杂色异型的原因,借助扫描电镜观察海水养殖珍珠杂色物质的细微结构,并利用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对珍珠杂色部位的成分进行分析。经过电镜观察发现杂色珍珠从外到内具有以下结构:珍珠层-棱柱层-过渡层-杂色层-珠核。其棱柱层大约20μm,过渡层大约10μm,杂色层厚度不均匀,最厚处可达50μm。实验结果表明,海水养殖珍珠杂色物质主要是由无机文石晶体与蛋白质类有机物粘合而成的、具有网孔状叠层结构的特殊物质。     

我国产区的几种海水和淡水贝壳珍珠层粉成分的初步对比研究

为了系统研究和比较我国产区的一些海水和淡水贝壳珍珠层的物相和元素成分,我们采集了2种淡水育珠三角帆蚌壳和8种海水贝壳,其中4种是海水育珠马氏珠母贝壳,另4种是其它海水贝壳,并进行预处理以制备其贝壳珍珠层。然后使用X射线衍射、氨基酸分析、原子吸收光谱、原子荧光光谱法对贝壳珍珠层进行分析。结果表明这10种贝壳珍珠层的矿物物相都十分简单,主要由文石组成,仅含少量的方解石,并且它们的物相成分无明显的差别,难以通过X射线衍射（XRD）分析技术加以鉴定。与其它4种海水贝壳珍珠层相比,马氏珠母贝和三角帆蚌壳珍珠层的氨基酸含量明显大些。各种贝壳珍珠层的微量元素Na、Pb、Hg、As、Cu、Se、Cr、Mn的含量,与其品种基本无关,但可能与其生长的水环境有关。     

珍珠的成分和结构特点探讨

珍珠作为传统的中药,我国人民很早就重视和研究其药理作用,尤其是在临床及实验药理方面积累了大量的实践经验,留下了大量有关珍珠的药用价值和配方的珍贵资料,在许多医药大典中都有记载.珍珠同时也是一类典型的生物矿化材料.与一般无机相结晶材料相比,珍珠具有极高的强度、良好的断裂韧性、减震性能及特殊的生物功能等.     

珍珠层有机质及其矿化响应研究

珍珠层中的有机质极其重要,它不仅是生物矿物与纯无机矿物的根本区别,而且具有重要的生物矿化响应效应.但珍珠层中有机质含量极低,约为珍珠层体积的5％,致使研究手段受到了很大限制.选择广西、广东、浙江、江苏等地的海水养殖珍珠、淡水养殖珍珠、育珠贝贝壳中的珍珠层以及现代珊瑚、珊瑚化石作为研究对象,通过日立835-50型高速氨基酸分析仪获得了各样品氨基酸的种类和含量,继而进行相关性分析和聚类分析,得到一些具有特点的氨基酸组合或类,结合对珍珠层进行的TEM、SEM等电镜观察结果,发现这些组合和类很可能分别对应于珍珠层中不同空间位置、不同结构、不同种类和不同形态大小的有机大分子.由此认为有机质的矿化响应十分复杂、多样,并可以通过诱导和控制作用形成多样化、相互演化、复杂的无机矿物及珍珠层独特的微结构.这一结论对于阐释珍珠层有机质复杂多样的矿化响应具有重要意义.     

染色对海水珍珠结构和光泽的影响

为了研究染色对海水珍珠结构和表面光泽的影响以及染料的主要渗透途径与结合部位,通过对比染色实验、扫描电子显微镜和宝石显微镜,对染色前、后的海水珍珠样品表面和内部特征进行了观察与分析,采用显微分光光度-偏光显微镜测量染色前、后海水珍珠样品的表面反射率变化以及运用红外光谱测定染色前、后海水珍珠样品的成分。结果表明,在染色过程中,染料是通过海水珍珠珠孔处珠核和珍珠层间的有机质空隙以及漂白造成海水珍珠表面有机质疏松结构而渗透到珍珠的内部,主要与海水珍珠内的有机成分作用而使其着色。染色后海水珍珠样品的砖墙型层状结构未改变;染料对海水珍珠表面的有机质疏松结构具有填充作用,增强了其表面的镜面效应,使光泽度增强。     

海水及淡水养殖珍珠的物质组成

采用偏光显微镜、X射线粉晶衍射仪、傅利叶红外光谱仪、电子顺磁共振谱仪、拉曼光谱仪、原子吸收光谱仪等测定了淡水珍珠、海水珍珠及部分贝壳的矿物及化学组成.研究表明: 珍珠矿物组成单一, 主要由文石构成, 仅含少量球文石或方解石; 淡水珍珠明显富含Mn, 而海水珍珠中明显富含Na、K、Mg、Sr; 这种富集特征与淡水、海水中元素的富集特征相似.此外, 各颜色品种之间化学成分也存在微小的差异, 白色珍珠比有色珍珠更纯净, 所含铁、锰、铬等致色元素更低.紫色珍珠略富含Mg、Mn, 橙色者明显富含Fe, 而黑色海水珍珠的颜色可能与有机组分有关.      

养殖珍珠微量元素特征及其对珍珠生长环境的指示意义

采用等离子光谱和X射线荧光探针等分析方法，对海水养殖珍珠和淡水养殖珍珠的微量元素特征进行了深入研究，表明：（1）海水养殖珍珠中S、Na、Mg、Sr等微量元素相对富集，Mn等相对亏损；（2）淡水养殖珍珠中Mn相对富集，而S、Na,Mg,Sr相对亏损，与海水养殖珍珠微量元素特征正好相反，研究成果对养殖珍珠的生长环境的判定及其类型的精确鉴定具有重要意义。     

中国海水珍珠Mg、Fe、Zn和Mn含量变化及其对珍珠微观结构的影响

利用等离子体发射光谱仪(ICP)对流沙湾优劣质珍珠中微量金属元素含量进行分析,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对两种珍珠的外表面与纵截面进行系统观察,采用785 nm激发波长对两珍珠的珍珠质层和棱柱层中无机相进行原位拉曼光谱测试。结果表明:劣质珍珠中Mg、Fe、Zn、Mn和P含量比优质珠高,珍珠层外表面文石晶体有序排列程度低;阶梯状珍珠层越致密、台阶厚度越薄,其珍珠质量越好。同一直径的珍珠,优质珍珠文石板片厚度较劣质珍珠薄,劣质珍珠棱柱层结构疏松,棱柱层比优质珠厚,劣质珠棱柱层中的方解石与杂质层影响了珍珠正常矿化过程。     

中国珍珠内部综合结构模式图的一些新认识

运用偏光显微镜和红外显微镜对中国大量的优劣海水和淡水养殖珍珠进行了系统的对比观察,发现在海水珍珠中存在文石和方解石,没有球文石;而在淡水珍珠中存在文石和球文石,不存在方解石。基于大量的珍珠内部结构的偏光显微镜图片,我们修正了前人建立的珍珠内部结构综合模式图,建立了一个新的更符合科学实际的养殖珍珠内部结构综合模式图。     

黑色处理珍珠的拉曼光谱特征研究

珠宝市场上常见的黑色处理珍珠主要是淡水无核和有核染色珍珠、海水染色珍珠和辐照处理淡水珍珠。这些处理珍珠很容易与天然黑色的塔溪堤黑珍珠相混淆,一直是各国检测鉴定实验室关注的焦点之一。本文主要通过拉曼光谱等测试手段对淡水无核和有核染色珍珠、海水染色珍珠和辐照处理淡水珍珠进行了研究,并与塔溪堤(Tahiti)黑珍珠进行了对比。研究表明,染色处理的珍珠常出现颜色在凹坑和钻孔处富集;采用硝酸银染色的珍珠,一般会出现与染剂有关的1 352和1 587 cm-1附近的拉曼振动峰,海水染色珍珠中仍可见2 320和2 532 cm-1附近的有机峰。辐照淡水珍珠一般只可见较弱的文石1 087 cm-1附近的υ1和702~705 cm-1附近的υ4振动峰。塔溪堤黑珍珠的拉曼光谱中,会出现与其呈色相关的有机色素卟啉峰。     

不同颜色的淡水养殖珍珠呈色机理研究

珍珠的呈色机理一直存在有机物致色学说与微量金属离子致色学说,鉴于有机物致色机理与物体本身结构无关及珍珠中微量金属元素的测定,这些理论用于解释珍珠时呈色存在明显的局限,直至目前珍珠的呈色机理尚无定论。本文采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线荧光光谱(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等技术,对白、紫、粉红三种颜色的淡水养殖珍珠的呈色机理进行较为系统的研究。结果表明:不同颜色珍珠的红外光谱无明显差异;粉色珍珠中Ti、Fe、Mg与Cu的含量较白色与紫色珍珠高,白色珍珠中Mn的含量较粉色珍珠高;粉色与白色珍珠中Ti、Fe、Cu的含量差异较大,但紫色与白色珍珠中Ti、Fe、Cu的含量几乎接近;不同颜色珍珠的研磨粉体的颜色基本一致,反射主波长为(582±1) nm,说明珍珠内有机质与致色金属元素不应是珍珠呈色差异的主要原因。在同一直径不同颜色的珍珠中,其近外表面区域内珍珠层文石板片的厚度大小不一,其中粉色珍珠中文石板片的厚度相对较薄;珍珠表面的"叠瓦状"结构疏密也并不一致,粉色珍珠表面的文石片层更为紧密。研究认为,珍珠中内部文石板片厚度及其外表面形貌的差异应是珍珠呈现不同颜色的直接原因。     

开膜法养殖淡水珍珠的表面微形貌演化特征

为了解淡水珍珠的成珠过程,采用环境扫描电子显微镜对开膜法养殖异形淡水珍珠样品的表面微形貌特征进行了观察。结果显示,在异形淡水珍珠样品珍珠层中,成层排列的文石板块形状各异,具有多层和有序的特点;在珍珠层的生长初期,形成于成核小片上的有机质为三角帆蚌外套膜细胞所分泌,其为后期矿物提供进一步沉淀的局限空间和成核作用的基底,具有确定矿物成核大小、空间排列、结晶取向和离子堆积是否出现同质多象的功能。同时,珍珠样品表面出现了与在海水珍珠和以淡水池蝶蚌为母贝的淡水珍珠中类似的螺旋生长纹,这可能是其在生长过程中受有机质的调控作用,使文石晶体在不同部位上的堆积具有差异性,也使文石晶体在特定面网方向上生长,控制了其成核结晶取向和堆叠方式,导致其螺旋堆积,形成类似螺旋纹的生长外观。     

X荧光能谱技术鉴别淡水珍珠和海水珍珠的应用

采用X荧光能谱技术研究珍珠中微量元素的种类及其质量分数,以达到无损鉴别淡水珍珠和海水珍珠的目的。利用X射线荧光能谱仪优选适合的激发工作条件,通过设定相同的工作条件,获得珍珠主量元素和微量元素的能量色散图谱,定性分析其主量元素和微量元素的组合关系。其中,Mn的特征峰与Sr/Ca计数比率对鉴别珍珠品种有重要的指示意义。研究表明,在电压为30～35kV、电流为0.50～0.80mA、滤光片PdThick的测试条件下,淡水珍珠一般具有Ca＋Sr＋Mn的组合关系,海水珍珠具有Ca＋Sr的组合关系;淡水珍珠中的Sr/Ca介于0.14～0.37,海水珍珠中的Sr/Ca介于0.46～0.71。综合利用元素的组合关系和Sr/Ca计数比率,可快捷、无损地鉴别珍珠品种。     

应用扫描电镜-红外与反射光谱研究海水灰色Akoya珍珠特异的矿化微结构特征

近年来海水灰色Akoya珍珠是珍珠类饰品的新宠,前期研究主要聚焦在对其海水属性、各结构单元的元素赋存特征、辐照处理及其鉴别方法等方面。本文借助紫外可见(UV-Vis)反射光谱仪、显微红外光谱仪、扫描电镜等技术,对具有白色内核的一类灰色珍珠的宝石学与其精细结构特征进行研究。结果表明:①在珍珠的珠核与珍珠层之间,基本存在厚约几十微米的褐色有机质过渡层。在珠核至珍珠表面的径向上,靠近褐色过渡层的珍珠层区域中存在无特定形态区域,该区域物相组成所对应的红外光谱中可见分别归属球文石(约1444cm^-1、887cm^-1)与方解石(约1410cm^-1、872cm^-1、708cm^-1)的特征吸收。同时,在接近珍珠表面处的珍珠层中,文石板片形貌较不规则;而在珍珠径向上并位于珍珠层的中间区域中,文石则呈规则的板片形貌,且自内核至珍珠表层方向上,文石板片的厚度呈现渐薄特征。②整个珍珠表面的反射光谱与外层单一的珍珠层的光谱特征一致,上述褐色过渡层对整个珍珠的UV-Vis反射光谱无直接影响,因此该褐色过渡层是否对珍珠呈现灰色产生影响有待进一步商榷。本研究工作对灰色Akoya珍珠的呈色机理探究及形成属性的鉴别具有较重要的指导意义,同时可进一步丰富人们对具有0.3~0.6mm薄层珍珠层的珍珠品类精细结构及矿化特征的认知。     

广西合浦优质白色海水珍珠表面超微结构特征研究

利用场发射高分辨率扫描电子显微镜（FESEM）、原子力显微镜（AFM）和场发射高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对广西合浦所产的具伴色和不具伴色的优质白色海水珍珠表面进行了系统的观察。通过对比分析珍珠在微米级至纳米级范围内微结构及超微结构特征的变化,证明了珍珠质层是天然的纳米材料,组成文石晶层的3μm文石小晶片是由10～60 nm的纳米文石小晶粒组成,珍珠伴色与其表面生长机理纹规则与否相关。     

缅甸翡翠加热处理的特征研究

为研究缅甸翡翠中的哪些部位适合做烧红处理以及该部位能被烧红的原因,采用加热实验、偏光显微镜、红外光谱及差热分析方法对缅甸翡翠样品的原生部位、雾部位的加热前、后的特征进行了测试与分析。结果显示,翡翠中的蓝雾部位及黄雾部位适合做烧红处理,原生部位不适合烧红处理,蓝雾部位可以被烧成黄色及红色,黄雾部位可以被烧成红色。雾部位适合用来做烧红处理的原因在于,在低温的加热条件下,蓝雾部位中的大量的Fe2＋发生价态变化,实现由绿泥石向针铁矿的转变所导致,该过程由表及里逐步进行。原生部位的主要矿物硬玉需被加热更高的温度,在破坏其晶格的情况下,才可以呈现出红色,且该红色不具有褐色调。