近期在玉石市场上出现了一种名为“天青冻”的蓝色蛇纹石玉, 为蛇纹石玉的一个新品种。 采用偏光显微镜、 扫描电子显微镜、 激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪和X射线粉晶衍射仪分析其结构特征、 化学和矿物组成, 并采用傅里叶变换红外光谱仪、 激光拉曼光谱仪和紫外-可见分光光度计对其谱学特征进行研究。 结果表明蛇纹石呈叶片状交织成毛毡状结构, 并含有菱面体状的杂质矿物白云石。 同时, X射线衍射谱2.53 ?(d202), 1.56 ?(d062)和1.54 ?(d060)的特征衍射峰以及红外吸收光谱中3 673, 997和641 cm-1的特征吸收峰表明其属叶蛇纹石, 1 098和1 086 cm-1的特征拉曼峰指示了白云石和方解石的存在, 这与其形成于SiO2热液交代白云岩的成矿环境相关。 化学分析表明蓝色蛇纹石玉中的Fe元素含量较其他常见蛇纹石玉低。 紫外可见吸收光谱中Fe2+→Fe3+电荷转移引起的强630 nm吸收带致其蓝色, Fe2+→Fe3+电荷转移引起的724 nm弱吸收带会导致其产生绿色调, 而由Fe2+和Fe3+自旋禁戒跃迁分别导致的537和488 nm弱吸收带对颜色影响较小。
蓝色蛇纹石玉 天青冻 谱学特征 宝石学特征 矿物学特征 Blue serpentine Tian Qing Dong Spectroscopic characteristic Gemological characteristics Mineralogical characteristics
1 中国地质大学珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 河北地质大学宝石与材料工艺学院, 河北 石家庄 050031
尖晶石的有序-无序相变作为尖晶石的一种重要性质, 在国内缺少相关研究成果。 运用拉曼光谱仪通过785 nm激光在液氮环境下激发含Cr的宝石级天然粉红色尖晶石, 避免了532 nm激光激发下产生的469 nm的荧光峰和在常温测试下由于热振动对光谱的影响, 得到清晰尖锐的拉曼光谱, 为拉曼光谱参数的分析奠定基础。 同时通过对一颗Cr元素致色的天然粉色镁铝尖晶石进行热处理使尖晶石逐步发生有序-无序相变, 并反映在拉曼光谱的谱峰参数之中。 各项参数分析结果显示, 尖晶石的拉曼光谱主要由Eg, T2g(1), T2g(2), N3和Ag, 五种振动模式产生, 其谱峰位置分别为407.8, 312.4, 667.5, 720.0和769.0 cm-1; 尖晶石拉曼光谱谱峰参数在800 ℃时发生突变: 各谱峰半高宽和各峰相对主峰Eg峰的相对强度明显增大, 常温下几乎不可见的N3峰在高温处理后出现, 并且T2g(1)峰向低波数偏移, T2g(2)向高波数偏移, 同时峰的对称性逐渐消失。 研究结果表明尖晶石的有序-无序相变可以通过拉曼光谱检测并且可以通过谱峰参数: 半高宽、 谱峰相对高度等进行半定量表征。 由于拉曼光谱具有的无损检测特点, 使其成为宝石级热处理尖晶石鉴定应用的重要参考依据之一。
尖晶石 有序-无序相变 拉曼光谱 热处理鉴别 Spinel Order-disorder transition Raman spectroscopy Heating treatment identification
1 中国地质大学珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 石家庄经济学院宝石与材料工艺学院, 河北 石家庄 050031
寿山石是我国国石候选石之一, 也是四大图章石之首。 寿山石中黑田为黑色田黄石, 是田黄中的特殊品种, 产于寿山溪两旁的田地中。 母源区坑头占的位置产有黑色坑头石。 本文将黑田与母源区的黑色坑头石（坑头黑）进行对比研究, 采用X射线粉晶衍射（XRD）、 红外吸收光谱（IR）、 激光剥蚀等离子质谱仪（LA-ICP-MS）和扫描电镜（SEM）对它们的矿物成分、 红外吸收峰特征、 颜色成因以及矿物的微区形貌特征进行对比研究。 测试结果显示, 黑田与坑头黑的矿物成分不同, 红外光谱和X射线粉晶衍射分析表明坑头黑以地开石为主; 另外, X射线粉晶衍射分析表明坑头黑中可含有杂质矿物如叶蜡石、 伊利石、 黄铁矿和石英。 而红外光谱和X射线粉晶衍射分析表明黑田的主要成分为地开石或者珍珠陶石; 另外, X射线粉晶衍射分析表明黑田中含有少量的硫磷铝锶矿和镁硫铁矿。 黑田与坑头黑的矿物微形貌也存在差异, 黑田矿物晶粒大小不一致、 片状晶体颗粒边缘圆化, 说明黑田中矿物晶体曾遭受过水岩反应的溶蚀改造作用。 而坑头黑中地开石结晶程度良好, 晶粒呈片状, 边棱尖锐, 晶体颗粒大小较为一致, 说明坑头黑为原生矿。 根据LA-ICP-MS微量化学成分分析测试, 初步认为黑田与坑头黑的黑色皆与Fe元素致色有关, 该结论有待进一步测试研究。
黑田 坑头石 光谱 矿物成分 颜色成因 Black Tianhuang stone Black Kengtou stone Spectra Mineral composition Color genesis 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3693
对黑龙江穆棱新生代玄武岩产出的宝石级石榴石进行了宝石学常规测试、 电子探针测试、 拉曼光谱、 红外光谱和紫外-可见光谱测试, 以获得该区石榴石的宝石学特征和谱学特征。 化学成分分析表明, 该区石榴石为镁铝榴石, 含有Fe, Ca, Mn, Cr, Ti等杂质元素。 其平均晶体结构化学式为 (Mn0.022Ca0.455, Fe2+0.720, Mg1.793)∑=2.990(Ti0.003Cr0.009Fe3+0.062Al1.951)∑=2.025(SiO4)3。 拉曼光谱分析表明该区石榴石存在混合相, 由石榴石桥氧振动引起的拉曼位移峰反映出该特征。 镁铝榴石桥氧弯曲振动拉曼位移峰位于560 cm-1（A1g模）和641 cm-1（Eg+F2g模）, 钙铝榴石和铁铝榴石桥氧弯曲振动Eg+F2g模形成的拉曼位移峰分别位于507和486 cm-1。 官能团区红外光谱显示该区镁铝榴石中不存在分子水, 但少数镁铝榴石中存在少量的结构水, 它们在3 585, 3 566和3 544 cm-1处形成阶梯状的弱小吸收峰。 该区镁铝榴石多为褐红色, 其颜色由杂质离子Cr3+, Fe3+, Mn2+产生。 紫外-可见吸收光谱显示, Fe3+的电子跃迁致570, 521和502 nm吸收峰, Mn2+的电子跃迁致460和430 nm吸收峰, Cr3+电子跃迁致690和367 nm吸收峰。
镁铝榴石 结构水 杂质离子 颜色成因 Pyropes Structure water Impurity ions Color genesis 光谱学与光谱分析
2013, 33(11): 2964
1 中国地质大学珠宝学院, 湖北 武汉430074
2 中国地质大学地球科学学院, 湖北 武汉430074
“海纹石”是具有蓝色条带的针钠钙石, 是一种稀有的宝石材料, 具有较好的市场前景。 为查明其矿物学特征及成因, 采用常规宝石学测试并结合X射线衍射（XRD）、 傅里叶红外吸收光谱（FTIR）、 拉曼光谱（Raman）、 扫描电镜（SEM）及紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等现代测试方法, 对“海纹石”不同颜色部分的矿物成分及特征进行了深入分析。 XRD, FTIR, Raman分析结果表明, “海纹石”的主要组成矿物为针钠钙石, 并含有少量的方解石, 与SEM分析结果较为一致。 FTIR分析显示, “海纹石”白色部分在1 500 cm-1处出现一个明显的宽吸收带并伴有883和710 cm-1的吸收峰, 表明含有少量方解石, 而蓝色部分在该处没有此吸收。 紫外可见吸收光谱分析显示蓝色部分在可见光区有640 nm宽吸收峰, 表明可能含有微量元素Cu。 “海纹石”白色和蓝色部分矿物组分的差异, 表明两者可能形成于不同的地质环境。
“海纹石” 矿物学特征 成因 宝石材料 现代测试方法 Copper pectolite Mineralogical characteristics Genesis Gem materials Modern testing method 光谱学与光谱分析
2013, 33(7): 1977
1 中国地质大学珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
对中国寿山田黄石进行了X射线粉晶衍射(XRD)、 红外光谱和拉曼光谱测试, 以获得田黄的谱学特征。 研究表明田黄有地开石质、 珍珠陶石质和伊利石质三类, 其红外特征吸收峰分别为3 621, 3 629和3 631 cm-1, 拉曼特征峰分别为3 626, 3 627和3 632 cm-1, 3 550～3 750 cm-1间OH振动所致拉曼谱峰与红外结果一致。 地开石质田黄含无序、 有序两类, 无序地开石OH3振动吸收峰相对有序地开石向低波数方向移动8 cm-1, 相对强度增强, 无序结构可能与高含量的Fe有关。 3 550～3 750 cm-1间地开石OH振动红外吸收峰强于珍珠陶石, 表现为珍珠陶石质田黄的红外光谱明显叠加有副矿物地开石的强吸收峰。 伊利石质田黄主要为2M1型伊利石, 并含有少量1M型伊利石。 这些特征为科学鉴定田黄提供了理论依据。
田黄 红外光谱 拉曼光谱 Tianhuang XRD XRD IR spectroscopy Raman spectroscopy 光谱学与光谱分析
2012, 32(8): 2143
