一個歐洲寶石學人來看東方翡翠（硬玉）
文：Dr. H.A.Hänni SSEF瑞士寶石學院院長 / 譯：杜雨潔 Judy Tu
引言
在這簡短的文章裡，身為寶石的硬玉（翡翠）導出了三個問：為什麼翡翠不透明？為什麼翡翠是綠色的？還有為什麼成份裡某些常數不是恆定的？
圖1：凸圓面型無色的兩個多晶質（左）和一個單晶體（右），不同的透明度反映出材料裡多晶質的數量和其緊密度。右側單一晶體的硬玉幾乎是透明。台灣吳舜田提供Photo © H.A.Hänni
透明度
大部份的寶石是透明的單晶晶體並會被切磨成刻面寶石，半透明、次半透明或是不透明的寶石材料常加工成凸圓面型（圖1），硬玉是因為天然的多晶質特性以及其顆粒結晶的大小而造成半透明到不透明的外觀。一塊硬玉靠著成千上萬的結晶顆粒交織而成，它們被形容為纖維狀至粒狀結構。個別的結晶體可以是清澈透明或不透明，特別是風化作用下擴大後的結晶粒狀邊界，這些細縫會抑制了光的直射路徑然後在石頭裡造成漫射（請見圖2和圖3，通常一個狹小的細縫就能被從屬的礦物填充，原本較高品質的材質會被影響而降低等級）。我們注意到經過酸處理的硬玉會留下許多的孔洞，在清除掉這些次生礦物（鐵氧化物）後，再利用透明的物質（如蠟、環氧化物等）當媒介來充填這些細小的裂口，進而提升整體的透明度。經過這種處理的硬玉就屬於B貨（B-jade），或是經過染色的就屬於C貨（C-Jade）
圖2：風化的硬玉經抛磨後在掃瞄式電子顯微鏡下的影像，硬玉的顆粒周圍可見包圍的裂縫。在B貨和C貨中的這種裂痕能引入像是有機環氧樹脂或染料的填充，而這些細縫常導致B貨的抛光不良。Photo M. Düggelin, ZLM, University of Basel.
圖3：一個B貨硬玉的表面紋路，以寶石用放大鏡能見到處理硬玉裂縫的特徵Photo © H.A.Hänni
從礦物到岩石
大部份的寶石是透明的單晶體，而鈉鋁矽酸鹽NaAlSi2O6的硬玉屬於多晶質的寶石材料，單一礦物的集合體能夠容許外來礦物的存在而成為一種岩石，換言之岩石就是不同礦物的結合體。有時能夠推測，像黑色粒狀的鉻鐵礦就可能出現在綠色的硬玉中，這個我們可以視為發色源，是鉻元素遺留下來的紀念品。而當一個外來的異質礦物比例多到居於重要的地位時，我們就得視它為岩石。一種和硬玉有密切關連的寶石稱為〝Maw Sit Sit〞(摩西西)，它被發現於緬甸典型硬玉生產區域（Namshawa 距Lonkin北方10公里處），同一個產區時還發現其他的礦物，如鉻鐵礦、鈉鉻輝石（鈉鉻矽酸鹽）、硬玉、含鉻硬玉、含鉻鎂鋁鈉閃石、退變榴輝岩、沸石、鈉長石以及蛇紋石。密度常界於2.5-3.2g/cm3，資料根據《Variable mixture of minerals Haenni&Meyer,1990》。
圖4：雕件裡含有細小的鉻尖晶石黑色內含礦物，可能是鉻鐵礦Photo © H.A.Hänn
圖5：一塊Maw-Sit-Sit料，來自緬甸的玉質岩石，玉料中包括至少八種不同的礦物，依各個礦物成份質的比例多寡而改變視覺外觀。Photo © H.A.Hänni
鉻元素的混入致色
假設礦物是以簡易的化學公式來表達其組成，例如鈉鋁矽酸鹽的硬玉（NaAlSi2O6），實際上寶石裡通常含有一個相當比例的混合物，少量的外來元素擔任致色成因中〝微量元素〞的部份。當一個微量元素低於0.5wt%時可以說是微不足道的，然而當含量高過5wt%個百分點時我們就得稱為〝少量元素〞；另外還有主要化學方程式的構成就屬於〝主要元素〞的部份。引人注意的是鉻在硬玉裡扮演的角色取決於它含量的多寡：鉻在硬玉裡可以是微量～少量元素，不然就會成為主導的結構成份。我們常說一個好的翡翠（綠色硬玉）常歸功於鉻元素，通常約為0.5wt%典型氧化鉻Cr2O3的導入。當鉻的含量提高，顏色就會越趨向深綠色甚至變成黑色，因為鉻的含量升高，某些像折射率RI和SG比重的常數就會相對增加，就這點就產生了一個疑問：一個〝硬玉〞能消化多少的〝鉻〞？
圖6：一件雕刻細緻的半透明硬玉(翡翠)，判斷得知有0.6 wt%的氧化鉻Cr2O3或約含有1.6mole%的鈉鉻輝石Photo © H.A.Hänni
一連串晶體的混合
在此我們必需討論一個礦物科學的概念，所謂〝固溶體〞之間存在兩個定位明確的終端成員，在礦物學裡〝終端成員〞是用來形容混合物中的直接成份，這些混合物和晶格中的離子相關，而不是礦物粒子間的互動。晶格是按照幾何學原理建構起礦物成分排列的模式，在晶格中某些同位部份的可能會被同樣大小的別種離子置換（類質同象置換）。
由於鋁和鉻有著類似的離子大小和相同的正3價負責它們之間的晶格替換，同時因為一個礦物粒子是由百萬次的程式組成，之間極可能會有帶鉻的正3價晶格頻密地取代鋁的位置，這只是在結晶期間讓鉻元素有效地執導延伸了置換，而這種情況恰恰描繪了端子成員的硬玉和鈉鉻矽酸鹽(鈉鉻輝石)的固溶局面，表現了這個系列的中間點方程式Na（Al0.5 Cr0.5）Si2O6。這兩種成份混晶的組合，在柘榴石系列中的鎂鋁榴石也可見到同樣的情形。眾所皆知的是〝鎂鐵榴石〞裡的鎂鋁榴石佔85個百分比 / 鐵鋁榴石佔15個百分比，這個具有代表性的例子。
對於綠色硬玉我們面臨兩個主要的混合物：鈉鉻輝石和綠輝石，相關的礦石和硬玉進入固溶體當中（見圖3），當鈉鉻輝石覆蓋了鉻元素混入純硬玉，綠輝石又在硬玉裡替代了鈣、鎂和鐵元素的部份，究竟有多少外來的鈉鉻輝石或綠輝石允許在硬玉的結構裡存在並仍然被視為硬玉。香港寶石學協會提出了新的硬玉（翡翠）標準建議，依照折射率1.688和比重3.40的上限值來區分認定。上面討論到單一成礦礦物和多晶質混合的硬玉-鈉鉻輝石的系列，然而在天然的翡翠硬玉裡，還是會有許多外來物像是鉻鐵礦等的礦石顆粒會影響比重值。
圖7：這個簡化的圖表中表示出硬玉和鈉鉻輝石兩種成份體系間，密度和折射率的關連，線圖表示二者互相替代的指數，綠輝石和硬玉的固溶混合模式和鈉鉻輝石相似。綠色區塊為香港提供的翡翠質硬玉指標數據部份Photo © H.A.Hänni
結語
硬玉（翡翠）基本上是個單一礦物岩石或是多晶質礦物，它能在固溶體的狀態下掺混入鈉鉻輝石和綠輝石，或是其他較少量的成份組合，例如Maw-sit-sit。從硬玉和這些關連礦物成份的推移中，讓寶石學家們學到許多礦物間的互動並開拓不同層面的視野。在香港，寶石學協會為翡翠交易中頻出的疑點提出了導引方針，這套專業的分析準則值得收藏：香港測量翡翠標準法- Standard Methods for Testing Fei Cui (Jadeite Jade) for Hong Kong.(HKSM/JJT-2006)
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譯註: Maw-sit-sit譯為摩西西, 亦有人稱之為乾青。
