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珍珠層螺旋生長結構及其生長機制    

珍珠層螺旋生長結構及其生長機制—以海南三亞企鵝貝和附殼珍珠為例

 

中國地質大學(武漢)珠寶學院

 黃藝蘭    亓利劍 李朝陽  教授/博士/導師

 

        近期,筆者對海南三亞地區海洋水文地質和珍珠養殖實驗技術進行了實地調研,並採集了大量標本。共同研究分析企鵝母貝和附殼珍珠的珍珠層表徵,採用多種分析測試手段如DIMESEMTEMAFM等,分別對其珍珠層的微形貌和內部結構進行初步觀察(包括其他海水貝類如黑蝶貝、白蝶貝、金唇貝等),旨在探討珍珠層的螺旋生長結構的形成機制,也使人們對珍珠層的生長結構缺陷、表面微形貌有更深層次的認識。

淡水蚌與淡水珍珠表層的AFM三維圖(圖片來源:GIC 寶石和寶石學雜誌)

        測試說明:通過環境掃描電子顯微鏡對企鵝貝及其附殼珍珠的珍珠層進行了較詳細觀察,該珍珠層由無數文石片晶呈螺旋狀相間有序排列,位於附殼養殖珍珠頂部和腰部兩側普遍發育螺旋生長結構,單個螺旋體由無數文石微片(柱)沿軸心向外呈螺旋生長,螺旋層臺階間距約為26μm,臺階高度約為360nm,單個文石微柱的橫截面直徑約為3.2μm,每一螺旋層外側,文石微片呈游離狀,彼此不相接,其間主要靠有機質鏈結;而後採用高分辨透射電鏡對附殼珍珠的珍珠層內部結構也進行了相關研究,注意到珍珠層中文石晶體內存在鈉米尺度的晶疇和錯位結構,並非如前人研究所述的文石微晶片沿C軸方向的堆垛形式,進而試圖從微觀角度揭示珍珠層螺旋生長機制的本質。(圖見寶石和寶石學雜誌,2005,第3期)

        分析表明:珍珠表面生長結構與其母貝及珍珠層之間存在明顯的耦合關係。因此,脫離母貝而孤立地去研究珍珠的生長機理,是比較片面的。而通常認為,企鵝貝過渡帶是棱柱層晶體停止生長和珍珠層晶體初始生長的位置,對其研究有助於瞭解並提供螺旋珍珠層形成的重要資訊。在海水養殖珍珠形成過程中,渦旋是最有可能成為一種重要的物理輸入過程和生態動力學過程,它構建了海洋局部生物地球化學循環的物理過程。如此看來,環流與渦流的混合流對洋區上層海水中碳酸鈣和殼角蛋白及營養鹽的供應機制和運移方式上,的確扮演了極其重要的角色。然而,有機物對碳及相關生源要素的同化、顆粒—溶解—膠體及有機碳形態間的轉化,珍珠貝細胞組織的攝食、晶粒的析出、界面交換、珍珠層結構的預測與轉化等項生物地球化學過程亦十分複雜,對其進行研究,無疑具挑戰性。

 

 
 
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