1 中山大学地球科学与工程学院, 广东省地质过程与矿产资源重点实验室, 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室, 广东 广州 510275
3 山东省文物与考古研究院, 山东 济南 250012
5 上海博物馆, 上海 200003
出土玉器溯源是探索华夏玉器文明起源与演化的关键所在, 无损测试技术的进步推动了学术界对出土玉器产地溯源的研究, 但至今为止, 无损技术仍然是制约出土玉器溯源研究的瓶颈所在。 利用便携红外光谱(portable Fourier transform infrared spectroscopy, p-FTIR, 带漫反射附件)+ 便携X射线荧光光谱(portable X-ray flourescence, p-XRF)技术组合对山东省文物与考古研究院发掘的大汶口文化出土蛇纹石质玉器的物相和化学组成进行了无损测试以及出土玉器产地溯源的探索。 测试结果显示, 大汶口文化的蛇纹石玉存在两种成因类型, 其中7件玉器(M1005:3, M1006:4, M1013:12, M20:30, M11, T333:2B①:2, M49:04)属于超基性岩型, Fe, Cr和Ni含量较高, 含较多磁铁矿包体, 磁性较强, Cr/Ni值小于1且多数小于0.7, 与现代泰山玉的产地特征基本一致, 最大可能就地取材于附近的泰山山麓, 为泰山玉的使用时间提前到5500年前的大汶口文化时期提供了重要的科学依据。 另外4件玉器(M2004:1、 B型环、 M25:26、 M26)具有低Fe, Cr和Ni含量, 为富镁碳酸盐接触交代变质类型, 其来源有待进一步研究确认。 上述研究结果确认p-FTIR和p-XRF结合能够实现对考古现场及馆藏多数未知玉器材料的快速鉴定, 具有无需制样、 矿物类型和元素组成可相互验证、 无荧光干扰等优点, 对部分特定类型的蛇纹石质出土玉器/材料可进行产地来源分析, 是一种有优势的出土玉器无损测试技术组合。
便携红外光谱(p-FTIR,带漫反射附件) 便携X射线荧光光谱(p-XRF) 无损测试技术组合 大汶口文化出土玉器 产地溯源技术 Portable Fourier transform infrared spectroscopy (p-FTIR) Portable X-ray fluorescence spectroscopy (p-XRF) Nondestructive testing combination Serpentine jade material unearthed from Dawenkou Culture The technology tracing the origin of unearthed jade
1 中山大学地球科学与工程学院, 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室, 广东 广州 510275
3 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
如何利用拉曼光谱对矿物中的微小包裹体进行无损鉴定, 是矿物学与宝石学研究中经常遇到的问题。 彩虹方柱石是一种含有特殊包裹体的方柱石, 其包裹体在反射光下呈现虹彩效应。 本文利用超景深显微镜、 电子探针、 显微激光拉曼光谱、 X射线粉晶衍射分析, 特别是创新性运用拉曼光谱面扫描填图技术对彩虹方柱石中微小的磁铁矿包裹体进行了无损鉴定研究。 显微特征显示, 彩虹方柱石的包裹体可能和固溶体出溶有关, 微小包裹体平行排列, 形成了类似反射型衍射光栅的结构, 导致其在反射光下出现彩虹色。 根据电子探针测试结果, 彩虹方柱石端元组分为Ma68.2—69.7Me30.3—31.8, 属针柱石亚族。 根据拉曼光谱测试结果, 部分包裹体出现了位于661 cm-1处的弱拉曼峰。 由于图谱信噪比普遍偏低且该峰并不会在所有测试位置出现, 所以容易被忽略。 为进一步探究该峰的来源, 对包裹体部位进行拉曼面扫描, 并选择630~680 cm-1范围的拉曼峰进行了相关性分析, 确认了包裹体位置普遍存在位于661 cm-1处的弱拉曼峰。 该拉曼峰可归属为磁铁矿的A1g振动峰, 从而确认了产生虹彩效应的针状包裹体中包含有更微小的磁铁矿包裹体。 XRD测试结果表明, 包裹体较多的样品存在位于2.51 Å处的磁铁矿(311)晶面衍射峰, 进一步验证了拉曼光谱面扫描的结果。 根据上述实验, 拉曼面扫描技术或许可以成为鉴定矿物宝石中微小包裹体的有效辅助性手段。 该研究创新性提出, 如果矿物包裹体的拉曼信号很弱, 可以将拉曼面扫描结果与包裹体的分布特征结合分析来判断该信号的有效性。 同时为无损鉴定矿物中的包裹体提供了一种新的研究思路与方法。
彩虹方柱石 磁铁矿包裹体 拉曼光谱面扫描 电子探针 Iridescent Scapolite Magnetite inclusions Raman mapping EPMA XRD XRD 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2105
中山大学地球科学与工程学院, 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室, 广东 广州 510275
石英质玉分布广泛, 在我国十几个省区均有产出, 是国内市场上重要的特色玉石品种, 其使用历史悠久, 是岭南先秦时期重要的玉石材料。 石英质玉石的产地区分具有重要的宝石学和考古学意义。 然而, 由于石英质玉产地众多, 外观、 成分特征相似, 尚缺乏有效的产地判别方法, 其产地来源标型特征的研究仍然非常薄弱。 “台山玉”是产于广东台山的一种石英质玉石, 因其颜色质感酷似田黄而日益受到重视。 该研究在常规的宝石学测试基础上, 采用X射线粉末衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 显微激光拉曼光谱(Raman)等分析方法, 对6件具有代表性不同类型的台山玉的谱学特征及矿物组成进行了测试分析。 实验结果显示, 台山玉主要矿物为石英, 次要矿物为地开石或高岭石; 地开石、 高岭石在台山玉中以其中一种为主, 二者不共存; 利用XRD-Rietveld法定量计算出台山玉中石英含量低于85 Wt%, 高岭石族矿物含量介于17 Wt%~36 Wt%。 台山玉的拉曼光谱缺失斜硅石的502 cm-1特征峰, 暗示了台山玉的主要矿物石英与玉髓、 玛瑙类低温石英相比具有较高的结晶度; 台山玉可分为地开石石英岩玉和高岭石石英岩玉两种类型, 其中地开石型石英质台山玉红外光谱羟基振动区出现3 622, 3 653和3 703 cm-1三个谱带, 而拉曼光谱相应地出现3 622, 3 644和3 706 cm-1三个谱带, 二者均有谱带分裂明显, 峰强向高频方向递减的特点, 台山玉多为此类型; 高岭石型台山玉红外光谱羟基振动区出现3 620, 3 652, 3 670和3 695 cm-1四个谱带, 而拉曼光谱出现3 620, 3 651, 3 670和3 687 cm-1四个谱带, 其中3 670 cm-1带强度很弱, 不易识别, 该类型台山玉比例相对较少。 台山玉中高有序度地开石、 高岭石的出现指示其原岩中富Al质矿物经历了中温酸性热液交代蚀变作用, 成矿条件与黄龙玉、 金丝玉、 霍山玉等石英岩玉存在差异。 可以确定, 地开石、 高岭石是台山玉区别于其他产地石英岩玉的标型矿物。 结果为台山玉的产地鉴定提供了科学依据, 并为国内石英质玉的源区鉴定和古代石英质玉器的产地溯源提供了重要的参考。
石英质玉 矿物谱学 地开石 高岭石 标型特征 Quartzose jade Mineral spectroscopy Dickite Kaolinite Typomorphic characteristics