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摘要：近年来，“朱砂”饰品因其具有特殊功效，在市场上越来越流行，导致市场上出现了许多不同叫法的“朱砂”饰品。本文通过显微镜、密度仪、红外光谱仪、X射线荧光光谱仪、紫外可见光谱仪对市场上三种叫法的“朱砂”饰品进行了较系统的对比分析。结果表明，“大红砂”样品主要元素为Pb，为含铅的矿物粉末加入人工树脂压制而成。“紫金砂”和“帝王砂”样品主要为Hg，均为辰砂颗粒加入人工树脂压制而成。再结合显微镜下观察的特征得出，“紫金砂”样品中辰砂颗粒粗大、边界明显，且大部分加入了有机色素。“帝王砂”样品中辰砂颗粒较细，无有机色素浓集现象。通过这些系统的对比，可以较快速的识别市场上三种“朱砂”材料的差异性。

关键词：辰砂颗粒；人工树脂；有机色素；X射线荧光光谱

一、绪论

（一）选题背景

辰砂，化学成分为HgS，三方晶系，晶体呈菱面体，集合体呈致密块状、不规则粒状等[1]。金刚光泽，摩氏硬度2-2.5，密度8.0-8.2g/cm3。以古辰州产地而命名，开采及使用历史悠久，目前我国湖南、贵州、四川等地均有产出。但天然辰砂市场流通量较少且价格过高，普通消费者难以接受。因此，近年来市场上出现了一些由辰砂颗粒、粉末或其他矿物粉末通过加入人工树脂作为胶结剂压制而成的所谓“朱砂”，且叫法不一，如“紫金砂”、“帝王砂”、“大红砂”等名称。为了确定这三种“朱砂”材料的成份组成和其特征差异，笔者特从商家购买了这三种“朱砂”饰品，通过测定其宝石学特征和光谱学特征，分析对比其差异性，来探究其到底是否为传统上的“朱砂”。

（二）研究内容与目的

本文通过常规仪器来测定这三种“朱砂”材料的宝石学特征，初步分析出其差异性。再通过X射线荧光光谱仪来确定样品所含的主要元素，进而分析其材料组成。最后通过紫外光谱分析仪来探测三组样品外观颜色的致色原因，以此来综合的区分出这三种“朱砂”材料的特征差异，意在丰富“朱砂”在珠宝检测方面的宝石学特征数据，也可以此来协助解决检测机构对“朱砂”检测存在的问题，尤其是检测机构对于助理检测师的培养，这种宝石学特征差异对比能够有更好的理解。

二、样品特征

本次测试所需样品在同一商家购买，分别是6件 “大红砂”样品，DHS-01～06号，朱红色，玻璃光泽，不透明；6件“紫金砂”样品，ZJS-01～06号，暗红色，蜡状光泽-玻璃光泽，不透明；6件“帝王砂”样品，DWS-01～6号，朱红色，但较“大红砂”样品的颜色稍微暗一点，玻璃光泽，不透明。样品尺寸如下图2-1。

三、结果与讨论

（一）常规宝石学测试

对三组样品采用净水称重法测试密度，取三次测试的平均值，发现均比天然辰砂的密度低很多，其中“大红砂”样品的密度范围为3.59-3.79 g/cm3 ；“紫金砂”样品为3.31-3.56 g/cm3；“帝王砂”样品为3.76-4.29 g/cm3。然后，进行紫外荧光测试，其中 “大红砂”样品除“DHS-04”号样品无荧光外，其余5件短波紫外光下均有弱暗红色荧光，另两组“紫金砂”和“帝王砂”样品紫外荧光下均无荧光。

下一步，通过宝石显微镜对三组样品的表面特征进行放大观察发现，6件“大红砂”样品均为微细粒状结构，局部抛光面上可见黑色点状物，无较强的反光现象，推测为矿物粉末加入人工树脂压制而成，黑色点状物为压制过程中混入的杂质物。6件“紫金砂”样品可见明显的“镶嵌”颗粒状结构和压制痕迹，且颗粒表面具有强烈的金刚光泽，其中ZJS-01号、02号、04号、06号四件样品局部可见紫红色斑状的颜色浓集，表明其在压制过程中加入了有色胶。6件“帝王砂”样品为“镶嵌”细粒状结构，细粒反光处也可见强的金刚光泽，推测为把辰砂打碎成细小的粉末状，然后加入人工树脂压制而成。

（二）光谱学特征

2.1 红外光谱分析

利用傅里叶变换红外光谱仪反射法对三组样品进行测试，所得图谱基本一致。

三组样品均出现1512 cm-1、1611 cm-1、2870 cm-1、2936 cm-1、2964 cm-1、3035cm-1、3058cm-1、4060 cm-1附近的特征吸收峰。其中1512 cm-1、1611 cm-1为含双酚A型环氧树脂中苯环骨架的伸缩振动导致的特征峰，2870 cm-1、2936 cm-1为丙烯酸酯类胶结剂中v（-CH2-）的反对称伸缩振动和v（-CH3-）的对称伸缩振动导致的特征峰，3035 cm-1、3058 cm-1为环氧树脂中苯环上不饱和C-H的伸缩振动导致的特征峰，4060 cm-1为环氧树脂芳香族环上C-H键的振动导致的特征峰。

2.2 X射线荧光光谱分析

X射线荧光光谱仪主要用来测试样品中的主要组成元素，测试条件：分辨率125ev，管压45Kv，管流599uA，测试时间50s：

结果得出“DHS-01～06”样品的主要成分为Pb元素，结合前人的研究结果和显微镜、红外光谱的特征，得出其为四氧化三铅（铅丹）的矿物粉末加入人工树脂压制而成，其中DHS-02、04号样品显示含极少量的Fe元素，表明其压制过程中混入了少量的Fe2O3，以增加样品的红色调，使之外观颜色更像“朱砂”。DHS-03号样品显示含少量Hg元素，说明压制过程中也混有了少量的辰砂粉。目前安徽市场上这类“大红砂”饰品比较多，普通消费者几乎没办法区分，只能依靠检测站来鉴定其真伪。另两组样品的主要元素均为Hg元素，未见其他元素明显的特征峰，结合显微镜下观察到强金刚光泽现象，得出市场上的“紫金砂”和“帝王砂”样品均为辰砂颗粒和粉末加入人工树脂压制而成，只是“帝王砂”样品结构更细，外观光泽看起来更好，辰砂含量较“紫金砂”更高一些。

2.3 紫外可见光谱分析

过紫外可见分光光谱仪来分析三组样品的颜色成因，测试条件：波段200-1000nm，积分时间100毫秒，平均次数3，平滑宽度2，波长修正0。所测图谱经一阶、二阶求导后得知，DHS-02号样品一阶求导出现了很弱的693nm吸收峰，DHS-04号样品一阶求导也出现了696nm吸收峰，通过对比Fe2O3的一阶求导图和X荧光的分析结果得出，这两件样品外观的红色成因为三氧化二铁和四氧化三铅混合致色；DHS-06号样品一阶求导后出现747nm吸收峰，二阶求导出现714nm吸收峰，结合其显微镜下特征和魏巧坤 丘志力在染色红珊瑚中的研究，得出其颜色为有机色素和四氧化三铅混合致色；剩余三件“大红砂”样品均为单纯的四氧化三铅致色。

而“紫金砂”中的01、02、04、06号样品，结合其显微镜下观察到的紫红色斑点状颜色浓集现象，证实这4件样品的致色原因除了辰砂颗粒本身的红色以外，压制过程中也加入了有机色素使其颜色更浓更均匀，但这4件样品的紫外光谱图未出现与有机染剂有关的特征峰，推测其可能是被样品表面过多的人工树脂覆盖所导致，“紫金砂”03、05号样品的紫外吸收峰与辰砂的特征峰相对吻合，表明其本身颜色为单纯的辰砂致色。

6件“帝王砂”样品的紫外光谱图的一阶、二阶求导图基本一致，未出现其他矿物导致的特征峰，均为比较纯的辰砂特征峰，表明其外观的朱红色均为辰砂本身致色，压制过程中未加入其他矿物粉末和有机染剂。

四、结论

本文针对目前市场上三种叫法的“朱砂”材料，利用测试其常规宝石学特征和红外光谱、X射线荧光光谱、紫外可见光谱等检测方法，分析得出三种“朱砂”材料的特征差异，具体分析如下：

（1）常规宝石学特征：紫外荧光方面， “大红砂”样品在短波紫外线下大多有较弱的暗红色荧光，个别样品无荧光。“紫金砂”和“帝王砂”样品紫外荧光下均无荧光，所以荧光特征可以作为三种材料的特征对比参考。显微镜下观察得出，“大红砂”样品为矿物粉末加入人工树脂压制而成，胶质感明显，无特殊反光现象，而“紫金砂”样品镜下可见明显大的辰砂颗粒，颗粒边界明显，反光处具有强的金刚光泽，“帝王砂”样品镜下观察辰砂颗粒很细，反光处同样有强的金刚光泽，通过显微镜可以较容易的区分出三种“朱砂”材料的差异。密度方面，“紫金砂”样品的密度比“帝王砂”样品普遍低一点。

（2）红外光谱特征：三组“朱砂”样品的红外光谱图均出现1512 cm-1、1611 cm-1、2870 cm-1、2936 cm-1、2964 cm-1、3035cm-1、3058cm-1、4060 cm-1的特征吸收峰，均为人工树脂的特征吸收，未见辰砂或其他矿物的特征吸收峰，所以通过红外光谱分析很难区分出三组样品的差异性。

（3）X射线荧光光谱： 2号和4号“大红砂”样品主要元素为Pb，含少量的Fe，得出，这两件样品为四氧化三铅的矿物粉末加入人工树脂和少量三氧化二铁压制而成；3号样品含少量Hg，表明其在压制过程中混入了少量的辰砂粉末，其余均为四氧化三铅粉末加人工树脂压制而成，这种饰品只是用来仿“朱砂”，并不是传统意义上的“朱砂”。而另两组“紫金砂”和“帝王砂”样品显示主要元素为Hg，未见其他矿物元素，部分“紫金砂”样品压制过程中加入了有机色素，这两种材料基本符合传统意义上的“朱砂”叫法。

（4）紫外可见光谱：得出“大红砂”样品致色原因有四氧化三铅致色、有四氧化三铅和三氧化二铁共同致色、也有四氧化三铅和有机染剂共同致色，这类叫法的“朱砂”成份比较复杂，原因应与其制作成本有关。“紫金砂”样品的致色原因有单一的辰砂致色、也有辰砂和有机染剂共同致色。而“帝王砂”样品均为辰砂本身致色。

最后，“朱砂”作为当下很流行的一种饰品，因其特殊的功能和消费者的心理偏好，在市场中已经站稳脚跟，并且市场占有率逐渐增加，相信其价格也会越来越高。但随之而来的仿制品也会越来越多，相信所谓的“大红砂”只是其仿制品之一。而随着市场受欢迎度的逐渐增加，仿制过程中的工艺和掺入的材料也会越来越复杂，“朱砂”的颜色色调也会越来越多样化，普通消费者几乎没有办法通过外观去分辨其真假，在这种情况下，全国各检测机构就起到了不可或缺的作用，各检测机构要承担的责任也会越来越大，尤其是对检测机构中初期培养的助理检测师的考验难度较大。本文通过测试三种“朱砂”样品的宝石学特征和光谱学特征，分析了其中的一些特征差异，希望能给后来的检测同行提供一些研究测试上的帮助。

参考文献：

[1] 张蓓莉，系统宝石学，第二版，2006年。

[2] 任慧聪 于方 王时麒等，人造“朱砂”的鉴定特征，岩石矿物学杂质，2014年，33（S2），161-164。

[3] 商敬超 周征宇 张志伟等，压制辰砂的宝石学及谱学鉴定特征，中国宝玉石，2021年，03，13-17。

[4] 汪洲 姚媛 黄家荣等，一种市场名为“紫金砂”材料的宝石学特征，宝石和宝石学杂志，2022年，24（03），35-43。

[5] 中国国家标准化管理委员会，GB/T 36168-2018 绿松石 鉴定，中国标准出版社，2018年。

[6] 贾琼 李国贵 李雪明等，漂白充填海蓝宝石的特征与鉴定，宝石和宝石学杂志，2021年，23（05），43-50。

[7] 魏巧坤 丘志力，一种染色红珊瑚仿制品的宝石学特征及鉴定，宝石和宝石学杂志，2004年，01，24-26。

作者简介：段立敏（1989-09）男，汉族，安徽亳州人，本科，目前职称：助理工程师，研究方向：地质实验测试。