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使用多种技术手段对比现代象牙与猛犸象牙

发布时间:2018年01月15日      浏览次数:次       来源:

如你所知,如今大象遭受着灭绝的威胁,象牙制品也属于禁售物品,但这并不包括猛犸象牙,因为生活在约万年以前的猛犸象早已灭绝,埋藏于地下的猛犸象牙属于化石,因此可以合法交易。

但问题是,现代象牙和猛犸象牙极为相似,仅以裸眼区别非常困难,尤其是那些尚未被风化的猛犸象牙。

因此,为了保护现代大象,也进一步规范珠宝首饰市场,我院尹作为教授开展了区分现代象牙和猛犸象牙的研究,使用了多种技术手段对比它们。

在此特别说明,大家所熟知的,以旋转引擎纹/勒兹纹夹角来区分现代象牙(勒兹纹夹角比猛犸象牙的大)和猛犸象牙的方法,事实上颇受局限,也并不严谨。

我院尹作为教授早些年开展过相关研究,在此仅作简要介绍:


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样品包括两件来自西伯利亚冻土层中的猛犸象牙,和一件来自泰国的亚洲象牙作为样品。猛犸象牙样品从垂直于牙体伸长方向切割,从外风化面开始,包括一个中等风化程度的中间褐色层和直至牙体内部风化很弱的白色层样品(图1),编号为MT1,以及另一个位于牙体表面风化层下面的白色的部分,编号MT2;现代亚洲象牙样品则为一粒圆珠(图2)。

2

在宝石显微镜下,两件猛犸象牙样品均有勒兹纹,其中风化较弱的样品MT2更为明显(图 1b),具体表现为两组呈十字交叉状纹理组成的菱形图案。经测量,两样品的勒兹纹夹角分别为100度和80度。根据前人的研究资料显示,猛犸象牙的勒兹纹从牙齿内层到外层分别为62度和105度,平均值为87.1度(图3)。


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根据图3,同一个象牙的勒兹纹夹角与牙体年龄和所切的位置(内层,外层)有关系,从内层到外层也是不同的,通常外层的夹角大于内层的夹角,猛犸象牙的夹角小于现代象牙(无论是亚洲象牙还是非洲象牙)外层的夹角,而象牙内层和中间层夹角和猛犸象牙的夹角是重叠的。

因此,只有确定了样品是否来自象牙的外层时,可以根据夹角大小区分猛犸象牙和现代象牙,也就是说勒兹纹并不能用于区分这两种牙,红 谱才 二者 手段

但对于现代象牙,勒兹纹可以区分该象牙是亚洲象牙还是非洲象牙。Singh,et al,(2006)等研究亚洲和非洲象牙并绘制了3-D图(图4),显示亚洲象牙的勒兹纹外层夹角小于120°,从内到外其夹角平均值为91.1°,上下浮动0.7°,本文的亚洲象牙的勒兹纹夹角为115度(图2),属于象牙的外层牙体;而非洲象牙的勒兹纹外层夹角大于120°,从内到外平均值为103.6°,上下浮动1.35°。


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言归正传,我们接下来就看看,使用多种技术方法对比时,现代象牙和猛犸象牙究竟有何区别?


样品详情

 现代象牙

现代象牙样品(一串项链)由中国地质大学(武汉)博物馆提供,来自于泰国,亚洲象种。红线代表切开做扫描电镜(SEM)处。


 猛犸象牙

  猛犸象牙样品由作者于广东地质博物馆礼品店购得。风化越强部分颜色越深(风化弱呈白色,强呈黑色,半风化部分为棕色)。

(这里本来有个图的,但不知道为什么不能保存)


多种技术手段对比

Ⅰ常规宝石学特征

两种象牙折射率(1.52-1.54)和密度(1.69-1.81)区别不大。

Ⅱ 紫外荧光

 现代象牙

长波紫外下呈蓝白色荧光,短波惰性。


猛犸象牙

下图左列为长波,右列为短波。新鲜部分长波下荧光更强,短波下荧光弱。越新鲜部分荧光越强。


Ⅲ 扫描电镜

 现代象牙

结构致密,放大可见羟基磷灰石的板状晶体

 猛犸象牙

结构松散,裂隙发育

特别是风化强的黑色部分可见连续的沟槽。

风化弱的白色部分虽然也可见沟槽,但是结构致密许多。

 Ⅳ 红外光谱

  红外光谱是区分现代象牙与猛犸象牙的有效手段 ,与水分子有关的3319,1642,1557cm-1吸收峰在现代象牙中 较明显,而在猛犸牙中则较微弱;与胶原蛋白有关的吸收峰2927 和2855cm-1在 现代象 牙 中表现得较为明显 ,在猛犸牙中极其微弱,结果表明,经过长时间的埋藏,猛犸牙牙质中的胶原蛋白、结晶水已严重损失。

  如图,现代象牙(a)在3320 cm–1处宽吸收峰,在2927,2855 cm–1,1642.79 and 1557.66 cm–1处有尖锐的吸收峰,猛犸象牙的吸收峰则比较微弱。

Ⅴ LIBS:现代象牙含有Hg,Cr。猛犸象牙含有Fe, Ti, Mn, Al。

猛犸象牙

弱风化,白色部分

半风化,棕色部分:

风化强,黑色部分

 Ⅵ X线

 X射线粉晶衍射结果表明,猛犸牙的衍射峰比象牙的 分裂更为明显、峰变尖锐说明虽经几千年地下埋藏猛犸牙中 羟基磷灰石晶体结晶度有所提高由此表明, 猛犸牙经过埋 藏后其有机物流失的同时无机物结晶程度提高,是鉴别两种牙类的重要参考。


总结

 显而易见,通过紫外荧光、扫描电镜、红外光谱等多种办法,我们可以更好地区分出现代象牙与猛犸象牙。这对合法的猛犸象牙销售流通以及艺术创作有着深远的意义。