蛋白石(Opal)是一種天然的二氧化硅膠凝體,其化學式為SiO2 · nH2O,是內部結構中有部分二氧化硅球粒呈規則排列的非晶質礦物。顏色以無色或蛋白色為主,含雜質時則為粉紅、紅、橙、黃、淺綠、淺藍、灰、褐、黑等顏色。蛋白石是火山區溫泉的沉積物,或在外生條件下由硅酸鹽礦物分解產生的硅酸溶膠凝聚而成。蛋白石通常呈致密塊體,有時呈鐘乳狀體。玻璃光澤,多孔塊狀的呈蠟狀光澤。硬度為5~5.5。斷口貝殼狀。蛋白石約含有 65% ~ 90% 的SiO2,H2O含量通常為 4% ~ 9%,最高可達20%,同時還含有少量MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3等其它雜質。蛋白石的主要產地有澳大利亞、墨西哥、斯洛伐克、洪都拉斯、捷克等。其可選用作寶石飾品、過濾介質、催化劑載體、保溫材料和優質填料等。蛋白石內含水量較高,置于強光下或過度干燥的環境中會引起干涸,有可能會產生裂縫并使游彩消失,應該避免長時間置放于高溫或強光下。
主要特性
化學組成
蛋白石約含有 65% ~ 90% 的SiO2,H2O含量通常為 4% ~ 9%,最高可達20%;加熱至100~250℃時,失去大部分水分。此外,還可有少量氧化鎂、氧化鈣、Al2O3、Fe2O3等雜質,其中Al2O3可達9%,Fe2O3可達3%,有時Mn可達10%,有機質可達39%,同時含有其他雜質。
物理性質
蛋白石的顏色不定,通常呈現蛋白色,因含各種雜質而呈現不同顏色;一般為微透明,有玻璃光澤或蛋白光澤。無色透明者稱為玻璃蛋白石;半透明而具有強烈的橙、紅等反射色者稱為火蛋白石;半透明帶乳光變彩的蛋白石稱貴蛋白石,由于其內部的晶體結構,導致對可見光的衍射而呈紅、橙、綠、藍等瑰麗的變彩。硬度在5~5.5。相對密度視含水量和吸附物質的多少介于1.9~2.3之間。蛋白石韌度差,很容易因為碰撞而破碎。
晶體結構
一般認為,蛋白石是一種非晶質礦物。但根據掃描電子顯微鏡和X射線研究發現,其內部具有方石英雛晶的亞顯微結晶質結構,并存在大量水分子。同時證明了貴蛋白石具有一種由SiO2小球呈六方最緊密堆積的有序結構,該有序結構對可見光的衍射造成了貴蛋白石的變彩現象。這種對可見光的衍射類似于晶體結構中原子、離子對X射線的衍射。
結晶形態
無一定外形,常呈致密塊狀、豬皮狀體、葡萄狀、鐘乳狀、皮殼狀、膠狀或為孔隙充填物與孔隙形狀一致,也有呈有機化合物構造狀的,如硅藻、放射蟲等。
光性
作寶石用的貴蛋白石具有豐富的色彩。薄片中一般無色,含雜質時呈灰、灰褐色。有時見帶狀膠體構造。顯均質性,但在受應力作用后可顯非均質性,有時在正交鏡下可出現黑十字。
游彩(變彩)
蛋白石為擁有天然衍射花紋的寶石。如果改變蛋白石的觀察方向,就可以看到靈動的彩虹色彩。這被稱為彩光(Play of Color),日本將其翻譯為游彩現象。這種現象讓蛋白石具有多種顏色,而且顏色會隨著蛋白石的移動而閃動,這是因為蛋白石的微小粒子讓光線產生衍射的結果,當蛋白石內部的二氧化硅粒子排列的約整齊時,蛋白石所呈現的游彩面積就越大,游彩也越明顯。貴蛋白石顯示顏色閃光(虹彩),它的虹彩是由其結構——極小的二氧化硅球體規律的排列——繞射光線造成的,圓球越大,顏色范圍也越寬,導致貴蛋白石有若干種不同的顏色。
形成原因
蛋白石屬于非結晶物質的寶石,是火山區溫泉的沉積物,或在外生條件下由硅酸鹽礦物分解產生的硅酸溶膠凝聚而成。形成蛋白石的環境獨特,大約3000萬年前在含有豐富的二氧化硅的地底巖層里,在夏天、冬天,雨季、旱季不斷交替下,二氧化硅以球體的形態耗時數百萬年不斷沉淀和累積才堆疊成形。蛋白石可以從溫泉、淺成熱液或地面水的硅質溶液中生成,常與低溫石英、鱗石英、方石英等伴生。
主要產地
蛋白石的主要產地有澳大利亞、墨西哥、斯洛伐克、洪都拉斯、捷克、美國、印度尼西亞、秘魯、坦桑尼亞、埃塞俄比亞、日本。向市場提供寶石品質等級蛋白石的國家為澳大利亞和墨西哥。澳大利亞生產類似于斯洛伐克普雷紹夫的白蛋白石與黑瑪瑙。墨西哥則生產水蛋白石與火蛋白石。世界白歐泊總產量的95%以上來自于澳大利亞,主要產地有新南威爾士州的閃電嶺(產黑歐泊)和白崖(產白歐泊)。歐泊已成為澳大利亞“國石”。
應用領域
蛋白石的應用有很多,例如可以用于制作珠寶、裝飾品、手表表盤、眼鏡鏡片、光學儀器、電子元器件、陶瓷、涂料、塑料、催化劑載體和優質填料等。此外,蛋白石還可以用于制作磚、下水道、耐火混合物等,作為藥物、藥品和化妝品中的吸收性成分,還可以制成負離子添加劑應用在橡膠中為人類健康提供幫助。優質者俗稱“歐泊”可作為寶玉石材料。貴蛋白石、火蛋白石等可作名貴雕刻品材料。
常見種類
根據蛋白石物理性質的某些差異,可將蛋白石分為:帶乳光變彩的稱為貴蛋白石,呈大王椰子樹至桔黃色的稱為火蛋白石,具有木質纖維狀構造的稱為木蛋白石,質輕多孔、水中透明,呈濁色的稱為水蛋白石,無色透明呈球狀或葡萄狀的為玻璃蛋白石等。
白蛋白石(White Opal)
所有底色為白色的蛋白石都稱為白蛋白石,是最早被發現的蛋白石種類,許多白蛋白石被用來作為雕刻的材料
黑蛋白石(Black Opal)
蛋白石的底色為黑色或灰色等較深底色的蛋白石稱為黑蛋白石,游彩現象被顏色較深的底色襯托會更加美麗,因此黑蛋白石的價格也較其他蛋白石高。
昆士蘭蛋白石(Queensland Boulder Opal)
也稱礫背蛋白石,這是一種只產于澳大利亞昆士蘭地區的獨特蛋白石,這種蛋白石產于鐵礦巖與砂巖夾縫中,開采時通常與鐵礦母巖一同切下當作蛋白石的底部。
火蛋白石(Fire Opal)
橙或橙紅色的蛋白石,類似火焰的顏色,所以被稱為火蛋白石,火蛋白石的顏色鮮艷,游彩現象一般較不明顯,也有很多火蛋白石是沒有游彩現象的。因其主要產地在墨西哥,也有人稱之為墨西哥蛋白石。
普通蛋白石(Common Opal)
不具有游彩現象的蛋白石統稱為普通蛋白石,價格比游彩現象的蛋白石便宜很多,除了不具有游彩的火蛋白石之外,市場上也出現一些少見的蛋白石品種,例如:顏色和外觀與藍玉髓很相似的藍蛋白石(藍色 Opal)、蘋果綠色的綠蛋白石(Prase Opal)、粉紅蛋白石(Pink Opal)以及具有樹枝狀結構,外觀近似苔紋瑪瑙的 Dendritic Opal,使得蛋白石品種更為豐富。
名稱來源
蛋白石是古希臘和古羅馬時代的上層階級非常喜愛的寶石,當時以梵語“Upala”為名,意為“頂級寶石”,但當時的人們并不知道蛋白石散發彩虹般色彩的原因。因此,人們認為這是將紅色寶石、藍色寶石,還有綠色、黃色以及紫色等小顆粒寶石聚集在一起的奇特礦石。蛋白石之所以能顯現出多變的彩光,其實與礦物本身的特殊構造有關。
Opal 一詞的淵源關系為梵文詞Upala->希臘詞Opalios->拉丁詞Opalus->英文詞Opal,意為“貴重的石頭”“ 集寶石之美于一身”。因礦物顏色多呈乳白色,猶如煮熟的蛋白,中文名稱譯為蛋白石。也有人直接以Opal的發音將中文譯名為“白歐泊”或“歐寶”,或是由于其主要商業產地是澳大利亞而稱為“歐泊”。
鑒定
人造蛋白石仿品是以合成的物質壓縮成蛋白石的仿品,用放大鏡仔細觀察蛋白石的游彩,游彩的邊緣線條有如蛇皮般的鋸齒狀就是人造的仿品,這是鑒別蛋白石是人造或天然的簡單方法。質量高的人造蛋白石因為制作過程繁復耗時,因此價格并不低。通過放大觀察合成蛋白石可見蜂巢狀或成蛇皮紋路的特殊色塊結構,從寶石側面觀察則可見柱狀結構,這是和天然蛋白石游彩效應的不同之處。
評估蛋白石的質量主要從顏色、圖案和凈度三個方面。蛋白石的評估應在可控光線和深色背景下進行。倚靠背景并翻動蛋白石有助于確定蛋白石的類型,評估其游彩及切工。評估蛋白石一般通過確定蛋白石的類型,如白蛋白石、黑蛋白石等;確定蛋白石的游彩比例,考慮游彩相對背景色所占比例、強度、主導色彩、顏色范圍和圖案;確定蛋白石的透明度;確定蛋白石的凈度,查看是否存在母巖、裂紋和凹坑;評估蛋白石的切工,考慮蛋白石的對稱性、厚度、磨光、尺寸,這五個步驟。
優化
為了增加蛋白石的游彩現象、襯托出游彩現象更為出色或是填補蛋白石的裂縫,市場上會將蛋白石做優化處理。
糖化處理
將沒有游彩現象的蛋白石置入飽和糖水或高濃度的果汁中加熱,冷卻后碳化的糖會呈現出游彩現象。糖化的蛋白石在顯微鏡下觀察可以看到碳化后的糖所殘留的黑點,糖化處理方式較為容易,也很容易鑒別。
灌膠處理
灌膠最主要是填補蛋白石的裂縫,由于蛋白石的韌度較低,且可能會因為喪失水分而龜裂,所以這種處理很常見,不過由于灌入的是樹脂類的膠,所以在熒光燈下會有熒光反應,一般鑒定所都可以檢測出來是否經過灌膠處理。掃描翡翠的紅外線光譜也可以用來偵測是否為灌膠蛋白石。
塑膠充填
在結構松散的蛋白石中注入黑色的塑膠類填充物,使低品質的蛋白石看起來像是高檔的黑蛋白石,在顯微鏡下可以看出塑膠充填后的痕跡。
煙熏處理
主要目的是為了模仿黑蛋白石,用紙張包裹起來后加熱讓紙張冒煙熏烤,以產生黑色的背景。
夾層蛋白石
雙層蛋白石是在白蛋白石底下黏上黑色的底部,通常用黑瑪瑙來襯托原本的白蛋白石,使其游彩現象更為出色;三層蛋白石是由上面一塊透明的水晶或玻璃與底下黑色的底部,中間夾著一層薄薄的蛋白石,稱為三層蛋白石。夾層蛋白石由于只有一小部分是真正的蛋白石,所以價格上比完整的蛋白石便宜許多。
參考資料 >
蛋白石.術語在線——權威的術語知識服務平臺.2023-07-05
歐泊.中國地質調查局.2023-07-07
蛋白石.GIA.2023-07-20
蛋白石質量要素.GIA.2023-07-07