1、珍珠的 SEM 分析珍珠表面分四级结构:镶嵌块、小板块、微层和珍珠层。镶嵌块为珍珠层的最小结构单元，厚度与小板块相近。板块亦是珍珠层最基本的结构单元，由镶嵌块组成并在二维方向上形成微层，进而形成珍珠层。本课题的研究方法是分别对优质珍珠及晕彩优质珍珠的各个层面进行扫描电镜观察。实验所用仪器为扫描电子显微镜 (JELOJsM 一 6400)。弱光泽的劣质珍珠表面(图 3-2)文石层边缘形状极不规则，排列杂乱无章，文石层发育极不平整，层面疏松，易受力不均匀坍塌为无规则盆状，见多处直径 520m 的撞击坑，韧性较低。坑部出露的层状不明显，层宽度(23m)、厚度(0.20.6m)小且极不均匀，存在层面消
2、失及错层现象。层间充斥较多剥落的文石碎屑且碎屑粗大，增加了表面漫反射而降低了其光泽度。图 3-2 优质珠的 SEM 图象Fig.3- 2TheSEMPhotograPhsofpoorqualityPearl图 3 一 3 优质珍珠 SEM 图像Fig3 一 3 TheSEMphotograPhofg00dqualityPearl中等光泽优质珍珠的扫描顺序如图 3-3 所示。一般情况下，优质珍珠的文石板层边线为锯齿状，出露层宽不规则，但可见明显的梯田式延伸，层间有较致密的文石胶结体充填，层面较平整，文石碎屑较细，撞击坑呈规则同心圆状，其坑壁放大后显示垂直表面的文石板块呈叠瓦状堆积。优质珍珠横截面
3、外层 SEM 图像如图 3 一 4 所示。在图 3 一 4A500 倍的图片中可以看出文石碎屑较细，放大到 2000 倍(图 3 一 B)下可以看出文石排列中有间隙，且有致密的文石胶结体充填。在图 3 一 C 与 D 中，更大倍数图象显示，文石板块呈柱状排列，且成簇生长图 3 一 8 为晕彩优质珍珠的扫描电镜图像。图 3 一 SA 为珍珠表面的图像，可以看出文石表面平整，且排列板块规则，是增加珍珠表面的镜反射进而提高其光泽度的主要原因。横截面的扫描图像见图 3 一 SE，可见密集排布的文石板块，层间致密，说明胶结的有机质含量较少，有利于减低入射光吸收从而增加珍珠的光泽度。图 3 一 SC 和
4、D 显示横截面外层的文石层结合比较致密，层次分明，层间有致密的文石胶结体充填。图 3。SB 和 F 显示的是次外层的文石层图像，可见文石层形状较为规则，边缘呈浑圆状趋于平直，少见剥离物，说明其韧度较高。图 3 一 9 为晕彩珍珠的表面及横截面的 SEM 图像。图 3 一 gB 为珍珠表面的图像，可以看到珍珠表面较平整，板块排列规则，文石层结合致密，呈波纹状，这种结构可以增加光泽度。而图 3 一 gA 中可以看到有部分生长板块高出了周围的较平整的部分，显示其有机质胶结体低于其板块层，猜测这样的板块构成应与珍珠的伴色有关。图 3 一 gC 为珍珠横截面 SEM 图像，可以观察到文石层的生长状态，板
5、块的生长较密集，中间空隙很少，显示胶结体不多。图 3 一 gD 为横截面中的另一观测点的 SEM 图像，可以看到文石同样生长密集，且叠加规则，鲜有剥落物和不规则板块。SEM 图像显示以文石板块状无机相形式存在的文石层与蛋白质胶结，层间相互重叠并定向排列。珍珠表层的韧度、文石层致密度、平均层厚度、平均层宽度、文石板块可见度等随珍珠的质量提高而增加，文石层边缘形貌、重叠排列的结构、层厚、层宽也随之规则与均匀。同时，珍珠中文石集合体在平行珍珠层方向上排列成层，在垂直珍珠层面上呈叠瓦状堆积。35 原子力显微镜观察样品分为劣质珍珠，一般优质珍珠及晕彩优质珍珠，均切成薄片，然后进行原子力显微镜观察。原子力
6、显微镜为 Digital Instruments Nana scope的 AFM 接触模式扫描头 J 型压电石英扫描管。图 3-14 劣质珍珠 AFM 图像A。B，E，F 均为珍珠横截面图像，C，D 为珍珠表面图像Fig3-14 AFMimagesofpoorqualitypearlsAB，E and F：The AFlVl images ofcross section ofpearls：C and D：TheAFM images ofsurface pearls图 315 优质珍珠 AFM 图像A，Bc 均为珍珠横切面的图像；D 为珍珠表面图像F 蛐-i5AFM image ofgood q
7、uality pearlsA，B and C：The AFlVl images ofcro鲥!ction ofpearlsD：The A 邢 image ofpearl surfaceAFM 下可见文石小板块与壳角蛋白膜胶结组成文石层。文石层上分布的板块结晶形态为六边形或不规则多边形的薄板状，视珍珠质量而定，各板块的长短轴方向不具有严格的定向。如图 314 为劣质珍珠的 AFM 像。其中图 3-14A 及 B 为横截面的图像，可见文石微层台阶，且台阶厚度极不均匀，台阶上的文石板块界限不清晰，在图 3-14E 及 F 横截面图图 3-16 晕彩优质珍珠 AFM 图像A，B，C 和 D 均为珍珠表
8、面图像；E，F 为珍珠横切面图像F 酾-t6 AFM image ofgood quality pearls with incidental colorsA，B，C and D：TheAFM images ofpearl surface；E and F：TheAFM images ofcross 8egtioB ofpearls图 317 晕彩优质珍珠 AFM 图像A，B 均为珍珠横切面的 AFM 图像；CD 均为珍珠横切面胶结体的 AFM 图像Fig317 AFM image ofgood quality pearls with incidental colorsAand B：The cro
9、u section AFM images ofpearlsCandD：ThecolloidAFMimagesofpearls像中也可见少量小板块及无规则镶嵌块存在于文石层上，这些都符合珍珠层生长面典型的砖墙型结构。在图 3-14C 及 D 的珍珠表面图像中，可以看到文石板块表面不平坦，多是凹坑或次级台阶及受挤压与摩擦的剪切痕。图 315 显示的是优质珍珠的 AFM 图像，其中 A，B，c 为横切面的图像，D 为表面图像。优质珍珠的文石微层面上明显可见文石板块，如图 3-15A 所示。从图 3-15B 及 C中可以看出，板块问为有机质胶结，呈蜂窝状。该结构可提高珍珠表面的受力，显示了独特的生物矿
10、化作用及特殊的力学性能。板块形状是以六边形为主的多边形，板块中心均有圆丘状凹陷。图 3-15D 显示的是优质珍珠表面的图像。从图像看以看到，优质珍珠的表面文石微层较规则，重叠致密，文石小板块里六边形，堆积致密有规则。文石板块表面平整，中间有突起。板片放大后可见纳米级的球状文石集合体紧密排列，排布致密且错落有致，尤其见于文石板块与有机质的交界处，呈六方堆积，该现象将对珍珠层成因的探讨起重要作用，有待更深一步的研究。图 316 为晕彩优质珍珠的 AFM 图像。图 3-16A，B 及 C 图像显示，珍珠的文石板块排列相对较平整，板块与有机质的交接处有规则的堆积。较大倍数下，如图 3-16D，可明显看
11、到文石板块结合的致密，文石表面的六边形的小板块突起，且板块高于有机质胶结的边缘。图 3-16E 及 F 为珍珠横切面的图像，可看到致密的文石堆积，相互重叠，这与珍珠的伴色的存在推测有着关联，有待进一步的观察和研究。图 317 为晕彩优质珍珠的横切面及其胶结体的 AFM 图像。由图中可以看出珍珠横切面的文石生长规则，成波纹状，如图 3-17A 和 B，板块之间结合紧密规则，证明其胶结体分布分布比较均匀。如图 3-17C 和 D，为珍珠横切面胶结体的图像，看到板块之间的胶结体的分布情况，板如图 3-17C 和 D，为珍珠横切面胶结体的图像，看到板块之间的胶结体的分布情况，板块之间的生长叠加需要依靠
12、胶结体的适当充填，所充填的胶结体的数量直接影响着珍珠的质量以及是否有伴色晕彩等。AFM 像观察结果显示，珍珠文石微层厚度、文石板块形状、排列的规整度及文石微层、板块的致密度均随珍珠的质量明显变化，总体呈正相关关系。在同等级质量样品中的AFM 纵剖面分析中发现，具有伴色的珍珠表面文石板块为正突起，即板块间有机质胶结边缘低于文石板块平面，无伴色的珍珠文石板块为负突起。由此推测珍珠的伴色可能与其表面结构有关。已知文石板块主要为文石相，边缘为胶结质有机物相，不同介质的光吸收不一致。当文石板块高于胶结质边界时，低处胶结物中的有机质选择吸收部分波长入射光后，不同于体色光波长的反射光再次反射至板块壁上，与文石板块本身反射的光混合，产生伴色。当胶结质边缘高出时，其吸收后反射光无法发生再反射，呈现的便只有体色。
