珈白丽珍珠属于近年来研发出的三角帆蚌外套膜位淡水有核珍珠。本文以该类珍珠为研究对象,辅以类胡萝卜标样(β-胡萝卜素和虾青素)为参照物,采用激光拉曼光谱仪及显微红外光谱仪重点针对该类珍珠的致色机理进行研究,旨在为该类珍珠的品质评价和养殖技术提供科学的理论依据。研究结果表明:对于淡水彩色有核珍珠的珍珠层,由类胡萝卜素结合蛋白的ν₁(C=C)和ν₂(C—C)伸缩振动引起的拉曼较强锐峰分别出现在1509 cm ^-1和1126 cm ^-1附近,1017 cm ^-1处的拉曼弱峰与CH₃的平面摆动振动(ν₃)有关,在2100~3800 cm ^-1拉曼位移范围内出现的强弱不等的5组拉曼峰是由ν₁、ν₂、ν₃的倍频和组合频振动引起的。类胡萝卜素分子中共轭双键的数量及其结合蛋白复合体与淡水有核珍珠颜色之间存在一定的关系,是导致该类有核珍珠颜色多样性的缘由之一。

利用自行研制的便携式拉曼光谱仪,研究了甘肃、青海和新疆3个产地软玉的拉曼光谱特征,并对其光谱差异进行解析;基于马氏距离判别方法和随机森林判别方法实现了3个产地软玉的无损鉴别。结果表明:利用马氏距离判别方法和随机森林判别方法可以对具有相同拉曼峰的不同产地的软玉进行鉴别,鉴别准确率分别为87.5%和95.83%。

采用常规宝石学测试方法, 配合紫外可见光谱技术(UV-Vis) 及傅里叶变换红外光谱技术(FTIR) , 对美国犹他州天然红色绿柱石及俄罗斯水热法合成红色绿柱石的宝石学特征、 紫外可见吸收光谱特征、 中红外光谱(MIR) 特征及近红外光谱(NIR) 特征进行了综合对比研究。 结果表明, 常规宝石学测试方法很难将上述两类宝石区别开来; 紫外可见光吸收光谱对鉴定天然和合成红色绿柱石的能力很有限; 同时这两种宝石的中红外吸收光谱(MIR) 没有明显的特征差异, 其吸收位置和吸收强度基本一致。 但在2 000~9 000 cm-1红外波段, 天然红色绿柱石与水热法合成红色绿柱石的吸收频率差异明显, 因此具有独特的鉴别特征。 进一步研究表明, 天然红色绿柱石在3 500~4 000 cm-1之间没有强吸收峰, 几乎不含结构水, 但在3 300~3 600 cm-1之间有非常弱的吸收带(峰值为3 418 cm-1) , 因此有可能有其他形式的水。 水热法合成红色绿柱石样品的近红外光谱特征表明, 其在3 500~4 000 cm-1之间及5 000~5 800 cm-1之间均显示有强烈的水的振动吸收: 其在5 000~5 800 cm-1有弱的Ⅰ型水吸收峰和强Ⅱ型水吸收峰, 可以归属为分子水的弯曲和伸缩的合频振动; 其在7 000~7 500 cm-1之间显示的弱Ⅰ型水的吸收峰和强的Ⅱ型水的吸收峰可以归属为水的倍频振动。 因此, 水热法合成红色绿柱石中的结构水归属Ⅰ型水与Ⅱ型水的混合型, 其在3 500~4 000及5 000~5 800 cm-1范围水的近红外吸收光谱特征可作为区别天然和水热法合成红色绿柱石的依据。 通过紫外可见光光谱、 中红外光谱以及近红外光谱等光谱分析手段可以初步判断红色绿柱石中是否含水、 水的赋存状态、 以及不同类型水的相对强度和频率, 为区分天然与水热法合成红色绿柱石提供诊断性证据。

对来自坦桑尼亚Merelani地区的坦桑石样品, 分别采用电子探针、 EMXPLUS型ESR谱仪、 同步热分析仪、 紫外可见光谱仪以及傅里叶变换红外光谱仪进行了测试与分析。 结果表明: 坦桑石样品的主要成分为SiO2, Al2O3和CaO, 微量成分中V2O5含量相对最多, 平均含量为0.36%; 坦桑石样品本身不含吸附水, 结晶水, 加热至780 ℃附近时, 脱失结构水, 样品中结构水大约占总质量的2%; ESR实验结果中显示出明显Fe3+和Mn2+的电子顺磁信号; 紫外-可见光谱显示, 样品在385 nm处出现吸收窄带, 575和750 nm处分别出现较为宽缓的吸收; 红外光谱测试表明, 样品在6 500~9 000 cm-1波段的倍频振动区, 基本没有吸收。 在4 000~6 500 cm-1波段主要为和频振动, 5 956 cm-1附近呈较宽缓的吸收峰, 5 413, 5 184, 4 336和4 046 cm-1处出现较尖锐的吸收峰, 主要可能由O—H, 矿物内的Si—O, 以及空气里面的H2O分子和CO2振动所引起。 综合EPMA以及ESR分析结果, 蓝-紫色坦桑石颜色可能主要由V3+和V5+共同引起, Fe3+晶体场的d—d电子跃迁、 Fe2+→Ti4+的电荷转移辅助致色。

选取产自广西大化瑶族自治县岩滩镇的黑青色阳起石玉为研究对象, 采用电子探针、 傅里叶变换红外光谱仪和激光拉曼光谱仪就其化学成分和振动光谱特征进行测试分析, 并对小半径金属阳离子在阳起石晶体结构中的占位情况予以讨论。 结果表明, 广西黑青色阳起石玉的主要矿物组成为富铁阳起石, 并含有少量铁阳起石； 化学成分中的高含量FeOT(Wt%: 18.596%~26.791%)是导致其折射率值(1.64)、 密度值(3.12 g·cm-3)偏高且在自然光下呈黑色、 透射光下呈绿色的主要原因。 受晶体结构中Fe2+对Mg2+的类质同象替代作用影响, 广西黑青色阳起石玉1 400~400 cm-1范围内的红外吸收谱带与100~1 200 cm-1范围内的拉曼谱峰位置较透闪石向低频区发生偏移, 频差不等； 且中红外、 近红外吸收光谱和拉曼光谱中均可见四个(MgMgMg)OH(A带), (MgMgFe2+)OH(B带), (MgFe2+Fe2+)OH(C带)和(Fe2+Fe2+Fe2+)OH(D带)振动谱带, 其中基频振动谱带分别位于3 674, 3 660, 3 644和3 625 cm-1附近, 倍频振动谱带分别位于7 183, 7 154, 7 118和7 077 cm-1附近, 相对强度为A＜D＜B＜C。 化学成分和M—OH红外振动谱带积分面积计算结果显示广西黑青色阳起石玉晶体结构中Mg2+优先占据M2位置, Fe2+优先占据M1位置； Mg2+和Fe2+在M1和M3位置上的分布相对有序, 占位系数接近于1。 综合分析认为广西黑青色阳起石玉的变质程度属绿片岩相范畴。

软玉仔料表层微裂隙处常见一种黑色树枝状物质, 该物质极大程度地揭示了仔料历经的次生风化过程, 然而目前对其岩石矿物学特征研究甚少。 选取新疆软玉仔料为研究对象, 采用电子探针、 激光拉曼光谱仪和扫描电子显微镜就其表层微裂隙处黑色树枝状物质的化学成分、 拉曼光谱和显微结构进行测试分析。 结果表明: 黑色树枝状物质的主要化学成分为MnO和BaO, MnO含量为49045%~54012%, BaO含量为9012%~10961%。 拉曼光谱分析显示软玉仔料主体部分主要由透闪石矿物组成, 而黑色树枝状物质则主要由表生锰矿物和有机质组成。 表生锰矿物中由MnO6八面体Mn—O伸缩振动所致拉曼特征谱峰位于475, 498, 510, 575和617 cm-1附近; 且树枝各处锰矿物结晶程度不一, 表现为拉曼谱峰强度和峰形尖锐程度存在区别。 有机质由分子结构中C—C伸缩振动和分子结构单元间缺陷、 无序排列所致拉曼特征谱峰分别位于1 590和1 370 cm-1附近。 扫描电子显微镜观察显示黑色树枝状物质呈薄膜状覆盖于交织排列的透闪石纤维表面, 并与其突变接触。 综合化学成分、 拉曼光谱和显微结构测试分析, 软玉仔料中黑色树枝状物质的形成与河流中锰化合物和有机质的多期次沉降有关。

利用傅里叶变换近红外光谱分析技术, 对源自国内外不同产地的软玉进行了测试与分析。 结果表明在7　000～7　400　cm-1波数范围内, 部分产地的软玉中出现四个由羟基倍频振动致近红外吸收谱带, 分别归属OH(Mg MgMg), OH(MgMgFe2+), OH(MgFe2+Fe2+), OH(Fe2+Fe2+Fe2+)的倍频振动所致, 并与软玉中透闪石矿物晶体结构中M1和M3位置的Mg2+, Fe2+占位有关。 随着透闪石中Fe2+/(Fe2++ Mg2+)比值的增大, 亦可导致软玉中羟基NIR谱带的进一步分裂, 谱带数目和强度增加, 并向低波数方向位移。 文中对软玉中羟基NIR光谱的产地鉴别意义一并给予了讨论。