接触珊瑚有一段时间了,在论坛里看到不少真的,也看到不少假的。在网络里也搜寻了关于珊瑚仿制的文章, 但发现真的是凤毛麟角,有的也多是互相摘抄, 内容大同小异,真正有科学根据的文章很少。无意中搜到了这篇文章,是发表于美国《宝石与宝石学》上的一篇文章,觉得从中学到了不少东西。虽然文章专业性比较强,但还是硬着头皮把它翻译了出来,以便与论坛的朋友们分享交流。中间关于光谱学的部分比较晦涩, 可以略去不看,仁者见仁智者见智,各取所需了。至少这篇文章跳出了珊瑚言必称台湾的狭隘圈子, 从全球珊瑚的分布、形成、供应、以及市场现状做了科学的分析,特别是针对染色珊瑚这一现象,用科学的方“敏感词汇已被屏蔽”述了其鉴定途径。
声明一:本人是学文的, 对生物学、物理光学、海洋学一窍不通,所以肯定有很多专业性的词汇翻译有误, 请这方面的高手指正,不好翻出来的人名、地名、专业词汇等都使用原文了。
声明二:本文目的纯是为了论坛朋友的交流,禁止任何有商业及其它目的转载,一切后果与本人无关。
部分光谱插图未能下载, 请参考原文,原文站点:http://gia.metapress.com/content/b182u667p8j738v6/fulltext.pdf
美国宝石学学院《宝石和宝石学》杂志 春季刊 总第43期 第4-15页
从粉色到红色珊瑚:决定是否原色的指南
作者:Christopher P. Smith, Shane F. McClure, Sally Eaton-Magaña, and David M. Kondo
译者:rubylover
粉色到红色的珊瑚作为装饰宝石由于珠宝和雕刻已经有很长的历史,但是近年来,由于环保和法律因素的变化,高质、自然原色珊瑚的市场供应急剧减少…市场上染色珊瑚大量增加。经过对1000多件天然和染色珊瑚样本的研究,这篇文章总结出了判别粉色到红色珊瑚是否原色的有用的程序。多种技术手段,包括放大观察、丙酮测试和拉曼光谱分析。虽然放大和丙酮的使用有一定的局限性,但拉曼光谱分析可以最终决定颜色是否是原色。
珊瑚是一种有机宝石,作为珠宝饰品(图1)已经有几千年的历史了(引自Walton,1959)。瑞士新石器时代的坟墓中发掘出了早至公元前8000年的红珊瑚护身符,约公元前3000年,索马里和埃及就制造了珊瑚珠宝,中国文化从公元前1000年开始大大提升了珊瑚的价值(Liverino,1989)。Theophrastus(希腊,公元前4世纪)和Pliny(意大利,公元1世纪,Caley and Richards,1956)的古典文献里都提到了这种材料。由于具有独特的自然特征,珊瑚不仅被用于珠宝, 也被用于雕刻雕塑以突出体现珊瑚枝的自然形态(图2)。意大利那不勒斯附近的Torre del Greco地区作为珊瑚重要的时尚中心已经有悠久的传统了(Bauer,1969;Pizzolato,2005)。这主要因为地中海曾是世界粉色红色宝石珊瑚的主要产地。今天,大量粉色红色珊瑚也在日本和中国(台湾)海域被发现(Henna,2006)。好的粉色红色珊瑚精品为人所求,也最为稀少。
图1:几千年来,珊瑚像如图所示的珊瑚枝一样被用作雕刻或珠宝。尽管由于环境和其它问题,今年来宝石级珊瑚的开采不断萎缩,导致染色珊瑚的大量繁殖,但是仍有图中这些圆珠(13-17mm)和戒面(24mm)的精品珊瑚进入市场。
图2:珊瑚可以用来进行优秀的雕刻创作, 如图这件亚洲杰出雕刻(28.6厘米高,30.5厘米宽)巧妙地利用了珊瑚枝的自然形态。
这种局限导致了大量灰白色和白色珊瑚被染色为高质粉色红色珊瑚的行为。一般来讲, 珊瑚在染色前要先进行漂白, 以便染料更好地渗透并达到颜色均匀的效果(图3)。另外,聚合物浸泡(加或者不加着色剂)也可能被使用以便让珊瑚外观更漂亮,表面更光滑,佩戴起来也更舒适(Pederson,2004)。这篇文章将着眼于这种宝石材料的现状,包括它的知识、供应和潜在的环境影响,以及用于鉴别天然和染色珊瑚的技术手段。特别是, 本文将概述宝石学家和宝石实验室用来鉴别粉色红色珊瑚颜色是否天然的一些典型技术手段。
图3:左边的珊瑚枝(67mm)已经过漂白,通常在染色前进行以改善染料的渗透,获得更均匀的染色效果。右边的枝子已染成红色。这两个Corallium rubrum品种珊瑚枝也清楚地展示了平行于珊瑚枝长度上的条纹结构。这些沟槽是珊瑚虫用来输送养分形成的, 也是珊瑚枝结构的最鲜明特点。
总背景
形成/生物:
由于珊瑚横跨了矿物、动物和植物三个王国,所以直到17世纪, 珊瑚才被正确分类(Liverino,1989)。珊瑚枝是一种很小的叫做珊瑚虫的动物聚集的骨骼遗留体(图4),珊瑚coral一词可以指这种海洋动物也可以是其骨骼遗留体生成的材料。珊瑚虫是一种简单的有机生物,长有一张周围是触须的嘴, 兼顾消化和循环两种功能。珊瑚虫聚集体包括3个部分:硬轴,共体和珊瑚虫本身。硬轴是珊瑚虫的骨骼遗留,可以作为宝石材料。共体将珊瑚虫粘在硬轴上的组织。除一些有机高分子如蛋白质、多聚糖和脂质外,珊瑚骨骼还包含生物生成的碳酸钙(Caco3)。两种主要的晶体结构为方解石和文石(Rolandi,2005;Bocchio,2006)。珊瑚虫沉淀形成了多数海洋珊瑚的主要组成部分(Liverino,1989):碳酸钙(82-87%),碳酸镁(~7%)。
图4:红珊瑚树,像这个12厘米高的生活在地中海的活体是以白色的珊瑚为支撑体的。
新珊瑚聚集群的产生是通过珊瑚的有性繁殖产生的,并继续通过珊瑚虫汾煭自己一部分新珊瑚虫的方式发芽生长。珊瑚需要一个牢固的基础如岩石、其它珊瑚或残骸(如沉船),生长速度为每年几毫米到1-2厘米(Liverino,1989;Chadwick,1999)。
地中海的粉色红色珊瑚生长在5-300米水深中。日本和中国海域采集的红珊瑚通常发现于400米以下(Liverino,1989;O’Donoghue,2006),夏威夷的珊瑚发现于1000米水深下(O’Donoghue,2006)。按照Rolandi et al(2005)的说法,有两种珊瑚足够坚硬可以当做宝石和雕刻使用:水螅纲和珊瑚纲。在这些分类里, 又有两种目的粉色红色珊瑚主要被用作宝石使用:分别为柱星目和红珊瑚目。但是宝石工业里很多粉色红色珊瑚的物种并没有被严格分类(Pederson,2004)。
当今珊瑚供应和环境考虑:
据估计,珊瑚礁占总海洋面积的0.25%,并支撑了大约已知的25%的海洋物种(Chadwick,1999)。但是, 那些具备开采能力的珊瑚床已经变得非常稀有。地中海的年采集量从1976年的大约100吨降低到2000年的大约25吨(Tsounis,2005)。为了到达这些珊瑚丛,潜水员必须要比以前潜得更深。例如, 在地中海西北部的布拉瓦海岸,30米以上只有10%的潜水能找到珊瑚,30-50米的水深找到珊瑚的潜水比是70%(Tsounis,2005)。
大范围的因素导致了世界珊瑚供应总量的枯竭,包括全球变暖、工业污染、原油泄漏、发电厂热力交换引起的热应力、使用氰化物和甘油炸药进行的破坏性捕鱼、海岸地带的人口爆炸,最后是对珊瑚本身的过度开采。在可能的深度大部分粉色红色珊瑚床都已经被发现,所以过度开采的影响力最大。日本和其它国家,如美国的夏威夷群岛,为了保存珊瑚的合理供应,对可开采的珊瑚数量和种类采取了限制措施(Laurs,2000;Prostate,2001)。这些措施也限制了可开采的海域和深度。
请注意,某些开采的珊瑚在染色前的化学漂白与前几年发生的其它物种珊瑚(一般不作为宝石原料)的“漂白”大为不同。(这里的“漂白”应该是指近年来由于环境恶化引起的珊瑚礁白化现象,译者注)这种引起了多数媒体关注的后白化现象(Fountain,2004;Bierman,2005;Doney,2006),是活珊瑚生态系统对环境变化如海水温度升高、海水酸度盐度发生变化而做出的自然反应(Chadwick,1999)。通常情况下,很多浅水珊瑚是与多种颜色的藻类有着生物共生的关系,并间接成为珊瑚虫的主要食物来源。环境的压力引起藻类离开珊瑚表面,露出了白色的骨骼部分。以前充满活力的鲜艳珊瑚变得黯淡无光,被剥夺了主要食物的珊瑚将很难生存下去(Doney,2006)。
高质天然色珊瑚的供应减少导致了大量染色低质珊瑚变成了高价值的粉色红色珊瑚。美国经销商报告说,大量进入市场的新珊瑚高达90-95%是增色珊瑚(Prostate,2001)。
颜色的由来:
1980年,胡萝卜素被确定为粉色红色珊瑚颜色的由来(Merlin and Dele,1983;Merlin,1985)。胡萝卜素是600多种相关天然色素之一,统称归类为类胡萝卜素,主要产自于浮游植物、海藻和植物中(Rolandi et al,2005)。类胡萝卜素负责动植物体内很多颜色的生成,依复杂的组成和与主体的容纳关系(变化而变化)。例如,胡萝卜鲜艳的橙色来自α和β胡萝卜素,番茄的红色来自番茄红素,火烈鸟的粉红色来自其食物中的虾青素;所有这些色素都属于类胡萝卜素。在珊瑚骨骼里,不同的类胡萝卜素负责黄色、橙色、棕色、蓝色到紫罗兰色的生成。具体颜色决定于类胡萝卜素和珊瑚骨骼的结合(Rolandi et al,2005)。另外,类胡萝卜素和其它物质(主要是蛋白质)的复合物也会明显影响颜色的生成。
宝石学特征:
珊瑚的鉴定通过多种属性进行。美国宝石学学院(GIA)的宝石鉴定实验室手册(2005)指出主要测试包括:光折射率(1.486-1.658),双折射(0.172,伴有双折射闪烁)和显微放大。天然珊瑚的条带纹理、孔斑和扇形放射状结构(参考下面的“显微检查和一般观察”一节)可以用显微放大的方法轻易把它和一些普通的仿制品如贝壳和塑料区别开来。再生珊瑚产自低质珊瑚,将珊瑚粉碎,混以环氧树脂,造成块状,染色然后做成珠宝(Weldon,2003)。这种珊瑚没有表面纹路或条带结构。
仔细的光折射查看、S.G.决定法和红外光谱法, 结合对特有生长结构的观察,可以为珊瑚的物种判别提供线索。.这种测试也可以帮助决定此珊瑚物种是否主要有方解石和文石组成 (kaczorowska et al,2003;Pederson,2004;Rolandi et al,2005);但是,这些话题不是本文的范围。因为近年来关于珊瑚染色识别特别是对于现有的分析技术手段的宝石学发表文献太少,我们(这里)对已知经处理过和未处理过珊瑚样本的进行了无数次实验(标准宝石学测试和更复杂的光谱分析),以验证哪种方法最为有效。
材料和方法
CPS的一位作者获得了7串珊瑚珠,涵盖了珊瑚目的四个物种:瘦长珊瑚(粉珊瑚?)、红珊瑚、孔型珊瑚和红扇珊瑚(深水粉白珊瑚?),并有其它未知品种样本(图5),这些都表现为天然颜色。颜色从桃红到粉红到红色。另外还有11串染色珊瑚(图6)。这些大多数属于红珊瑚种,染色为粉到橙和粉到红的多种颜色。这一组里包括两串有色聚合物处理的红扇珊瑚。我们也分析了10种宝石国际协会收藏的已知天然颜色和染色样本,以及SFM的一位作者收集的24个染色样本。此项研究共包括了超过1000件天然和染色珊瑚样本。
所有样本测试使用美国宝石学学院标准的光纤照明双目宝石显微镜。丙酮和棉签以及指尖,用来测试随机抽取的每组(天然和色处理)大约50件样本,以检测染色的存在。
Renishaw 系统1000拉曼微型光谱仪和氬离子激光器(514nm激发)被用来分析40种天然颜色和40种染色样本(包括大约10种有色聚合物处理的),包括了完整的色系。对于拉曼分析, 我们使用了多种显微镜头,从5×到50×。每光栅顺序的集成时间从3到20秒。采用的光谱分析超过了两个不同的波段。第一个从2000扩展到100cm-1,覆盖的是确定材料的关键拉曼标准波段。第二个从517扩展到1000nm,目的是为了测试前一个拉曼波段之外的波段以及其他可能出现的光致发光段(参考以下的拉曼光谱内容)。
(我们)使用Perkin Elmer lambda 950型紫外/可见/近红外(UV-Vis-NIR)光谱仪并结合积分球体对10种天然和14种染色的粉至红色珊瑚样本在200-850nm范围内进行了光谱反射试验,1.0nm的扫描间隔和141nm的扫描速度。尽管光谱反射典型表现为反射比(%R),但是笔者决定把光谱描述为吸光率,因为大多数宝石学刊物都使用吸光率。为了证实这种方法的有效性,我们使用同一台光谱仪和同样的测量条件对7种样本(4种粉到红天然色和3种染色)切下的薄片进行了吸收光谱试验。这两种类型的光谱,反射率(转化为吸收)和吸光率几乎是相同的。
《未完待续》
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