南秦岭造山带旬阳盆地吕河地区发育有泥盆系硅质岩剖面, 该剖面中的硅质岩以谱学特征为基础的微区特征清晰的记录了硅质岩的形成及后期演变信息。 以南秦岭造山带旬阳盆地吕河硅质岩样品为对象, 借助XRF、 拉曼光谱、 红外光谱和X射线粉晶衍射分析结果表明: 该硅质岩内矿物主要为低温石英并包含极少量的碳酸盐矿物。 XRD分析结果进一步证实该碳酸盐矿物为白云石。 在吕河硅质岩内, SiO2结构463 cm-1附近拉曼特征峰经高斯拟合后的峰面积和FWHM值证实发生了低温石英的重结晶作用, 该过程中伴随了流体作用引发的有序度变化和石英颗粒的自身有序度变化。 在重结晶过程中, 石英颗粒的自身重结晶伴随了有序度随时间推移而逐渐增高。 流体作用对硅质岩的改造表现为硅质岩内碳酸盐脉体的穿插, 该过程还导致低温石英有序度提升, 其中越靠近矿物边缘处的SiO2结构有序度越高。 造山带演化过程对硅质岩进行的改造主要体现在两个方面: 一方面, 构造应力破坏了岩石的连续性并为后期热液流体的运移穿插提供了空间; 另一方面, 后期流体作用的参与促进了石英颗粒重结晶的进程。 红外光谱可以系统的识别硅质岩内矿物的结构类型, 拉曼光谱分析可以揭示原位（in situ）微组构特征, XRD在硅质岩内微量杂质矿物的识别优势明显, 这些谱学手段为研究硅质岩的成岩演化提供了重要示范。

地质过程的复杂性造就了地质样品宏观和微观特征的不均一性, 这些地质样品的不均一特征可以通过光谱学分析技术予以有效的揭示。 研究以钦杭成矿带南段金山银金矿床的矿石与围岩样品为例, 开展了基于X射线荧光光谱（XRF）和等离子体质谱（ICP-MS）分析技术的宏观地球化学特征和基于拉曼光谱（Raman）分析的微区特征分析。 宏观地球化学分析结果表明, 矿石与围岩的主量元素组成差别较大, 但稀土元素配分模式和微量元素分布模式基本相似, 这反映微量元素和稀土元素在成矿作用过程中表现出了较高的地球化学稳定性。 关于石英的拉曼分析结果显示, 矿石的石英存在507 cm-1附近的峰位, 而围岩样品均没有出现, 这应该反映了二者结晶过程中具有不同的温度和压力等条件并导致石英结构存在差异, 该拉曼位移的存在与否构成了成矿过程相关地质作用的判别标志。 矿石与围岩中石英463 cm-1附近拉曼位移的半高宽（FWHM）及拟合峰积分强度比对结果显示, 矿石样品中石英结晶程度与有序度明显优于围岩样品中石英, 这反映了成矿过程中热液活动对石英微观结构的改造。 围岩中石英受后期热液影响大, 部分成矿物质源于热液从围岩中带出, 且成矿流体存在多期性, 不同阶段矿物结晶程度不同, 从而造成了特征拉曼位移FWHM值的不同。

利用活塞圆筒装置在1.2 GPa, 1 473 K的条件下合成了白硅钙石。 采用外加热装置和金刚石压腔结合拉曼光谱分析技术, 采集了白硅钙石298, 353, 463, 543, 663, 773以及873 K温度区间的常压及1 atm～14.36 GPa(常温)压力区间的拉曼谱图。 扫描电镜下, 该研究合成的样品为结构一致的单一相, 颗粒大小为10～20 μm。 电子探针分析结果表明, 样品的组成为Ca7.03(2)Mg0.98(2)Si3.94(2)O16, 该组分完全吻合白硅钙石理论组分。 Raman分析结果表明, 高温时白硅钙石的拉曼谱图中具有29个振动峰。 随着温度的升高, 部分振动峰出现了合并或者弱化消失的现象。 该现象尤其以800～1 200 cm-1范围内的909, 927和950 cm-1振动峰峰位最为明显, 这些振动峰分别在873, 773以及873 K时弱化消失。 据此, 白硅钙石的结构在实验温压范围内稳定, 且随着温度和压力的升高, 其拉曼振动峰峰位分别呈现往低频和高频方向线性飘移的趋势。 除此之外, 根据高温和高压拉曼实验的结果, 分别计算了白硅钙石拉曼振动峰峰位的等压mode-Grüneisen参数和等温mode-Grüneisen参数, 其算术平均值分别为1.47(2)和0.45(3)。 最后结合高温和高压拉曼实验的结果, 计算了白硅钙石的非谐系数, 结果表明, Si-O振动模式对于非谐效应的贡献要小于其他振动模式。

云开地块西南缘的庞西垌复式岩体由外而内、 由上而下依次为花岗片麻岩、 片麻状花岗岩和花岗岩, 即由高级变质岩渐变过渡至岩浆岩。 X射线荧光光谱、 等离子体质谱对三类岩石的分析结果表明, 三类岩石皆属于过铝质岩石系列, 造岩组分和微量元素具有渐变过渡的特征。 在花岗片麻岩演化为花岗岩的熔融、 分异过程中, Al2O3, CaO, MgO与TiO2等造岩组分含量逐渐增高, SiO2含量逐渐降低;稀土元素总量整体升高, 稀土元素中轻稀土含量逐渐增高, 而重稀土含量逐渐降低, 显示出轻重稀土分异增强的特征, 在多期演化过程中, 形成了具有亲缘演化基因的庞西垌花岗质岩石系列。 这表明云开地块表变质壳岩石的重熔可能是花岗质岩石的重要成因。 其演化机制可能是, 表壳岩石在发生熔融之后SiO2最先脱离母岩不断熔出, 重稀土可能随着SiO2熔体逐渐向上富集;而Al2O3, CaO, MgO, TiO2以及轻稀土相对SiO2则向下富集。

云开地块西南缘飞鹅岭矽卡岩型铅锌多金属矿床近矿围岩、 隐伏岩体、 内矽卡岩、 外矽卡岩和矿体中石英、 方解石的拉曼光谱及红外光谱分析结果表明, 与隐伏岩体中新生石英相比, 近矿围岩、 内矽卡岩和外矽卡岩中的α-石英有不同程度向对称性较低的石英转变的趋势; 从近矿围岩→隐伏岩体→内矽卡岩, 石英的结晶度和有序度在逐渐升高, 外矽卡岩中石英的结晶度和有序度存在明显差异。 石英这种微观结构的变化与矽卡岩成矿过程的多阶段演化密切相关, 近矿围岩、 内矽卡岩和外矽卡岩的石英受热液流体和温度的影响易产生重结晶、 结构调整作用。 在同一样品中, 结晶较早呈半自形-自形晶的方解石具有较高的结晶度和有序度, 相反, 结晶较晚呈半自形或它形的方解石具有较低的结晶度和有序度。 外矽卡岩中方解石晶体包含有二氧化硅杂质, 而内矽卡岩和矿体中方解石较为纯净。 其原因应与矽卡岩形成阶段相关, 早-晚期矽卡岩阶段处于较高温环境下, 活跃的含二氧化硅流体容易进入方解石晶体内, 相反, 晚期硫化物阶段处于较低温环境下, 最晚结晶的方解石较为纯净。 因此, 石英和方解石的谱学特征反映了矽卡岩型矿床成矿的多阶段演化过程。

东秦岭地区早古生代的二郎坪群海相火山沉积建造中广泛发育有硅质岩建造, 这些硅质岩形成于同一时代但因后期成岩演化而产生了结晶程度和有序度的差异。 鉴于此, 选择西峡、 嵩县、 南召三地的二郎坪群硅质岩进行了常量元素地球化学特征及有序度的研究。 研究结果表明, 该硅质岩的SiO2含量为84.75%～94.12%、 平均89.09%, SiO2/(K2O+Na2O)值26.69~114.78、 平均65.67, SiO2/Al2O3值10.48~61.52、 平均30.58, 它们极好的吻合大陆边缘环境的热水沉积硅质岩特征; Raman分析结果表明, 硅质岩在该研究中的特征Raman位移有394, 464, 465和467 cm-1, 石英的特征峰经高斯拟合后的FWHM值按照“嵩县→南召→西峡”逐渐降低, 这反映了嵩县、 南召、 西峡的硅质岩有序度和结晶程度依次逐渐升高。 然而, 硅质岩中SiO2含量分别为嵩县地区87.36%最低, 南召地区硅质岩89.57%其次, 西峡地区硅质岩90.35%最高。 据此, 常量元素中SiO2的含量与有序度之间存在同步递增的趋势, 这反映硅质岩内石英的SiO2含量和有序度在成岩过程中增大的同时还可能存在对杂质元素的“剔除作用”。 然而, 这种成岩演化中的杂质剔除作用应该并不是导致硅质岩全岩常量元素含量差异的决定性因素。 在研究中, Raman光谱分析极好的揭示了二氧化硅的有序度, 这可能是探究硅质岩后期成岩演化的重要手段。

熊耳群是前寒武纪火山-沉积作用的产物, 其顶部的马家河组(玄武)安山质火山岩内发育了夹层状热水成因硅质岩。 选择熊耳群马家河组硅质岩夹层中的碧玉岩为对象, 利用偏光显微镜, XRD, Raman和EBSD等方法剖析了其微区特征。 研究结果显示: 硅质岩内石英颗粒的显微镜和EBSD照片均表现出颗粒细小、 结晶程度低和紧密堆积结构等特点, 这完全吻合热水沉积硅质岩的特征;硅质岩内粒径不同的颗粒呈条带(或薄层)状交互出现, 不同条带(或薄层)内矿物的组成存在明显的差异, 这应该反映了原始物质供给的周期性变化;XRD分析结果指示硅质岩内的主要矿物为低温石英, 其晶胞参数为a=b=0.491 3 nm, c=0.540 5 nm和Z=3;EBSD照片和Raman分析结果显示硅质岩内微量的杂质矿物形成于不同阶段, 其中粘土矿物和黄铁矿呈零星分布并反映了原始沉积成因, 长英质矿物和铁镁硅酸盐矿物均来源于火山凝灰质沉积;火山凝灰质矿物的颗粒偏大并构成了硅质岩内的粗颗粒条带(或薄层), 它们与热水沉积为主的细颗粒矿物条带(或薄层)交互产出, 这反映了火山作用的周期性反复活动;后期的碳酸盐热液沉淀于硅质岩内裂隙中, 它们还导致石英颗粒边缘有序度升高。 虽然熊耳群硅质岩内的矿物种类和成因均极为复杂, 但火山物质的输入是导致熊耳群硅质岩SiO2含量偏低的根本原因并得到了硅质岩内大量火山成因矿物的证实。 在硅质岩的微组构研究中, Raman光谱分析可以有效的揭示微区上矿物的类型、 微区结构及有序度, 这些特征是反映硅质岩内部矿物形成与演化过程中微区变化的重要信息。

条带状铁建造（banded iron formation, BIF）是前寒武纪地层中广泛发育的一类富铁沉积岩, 它在华北克拉通内广泛发育。 在华北克拉通南缘的舞阳地区, 晚太古代太华群铁山庙组BIF包含石英-磁铁矿和辉石-磁铁矿两种组合, 前者的绝大部分磁铁矿颗粒均自形程度高、 粒度粗大并常常紧密伴生有一定量的方解石。 舞阳地区铁山庙组BIF的RAMAN, SEM, CL和EDS分析结果表明: 石英-磁铁矿矿石中的磁铁矿自形程度最高、 石英次之、 方解石最低; 方解石似条带的RAMAN分析结果指示其有序度、 结晶程度沿条带的垂直方向无规律突变, 明显不同于裂隙中后期热液流体沉淀形成的方解石脉; 方解石发生了塑性流变并最终定位于石英和磁铁矿间的间隙内, 其矿物的截面形状和展布特征明显受控于石英和磁铁矿并得到了石英颗粒间微裂隙内方解石的证实; 方解石似条带的微区成份存在明显差异, 这反映方解石经历了塑性流变及再次汇聚; 在磁铁矿颗粒的汇聚及生长过程中, 方解石充当了磁铁矿微颗粒迁移的媒介并得到了方解石中磁铁矿微颗粒局部富集现象的证实。

钦杭成矿带南段和寮铅锌多金属矿地区矿化、 近矿体和远离矿体等三类岩石样品中石英的粉晶X射线衍射、 红外光谱及拉曼光谱研究结果表明, 远离矿体和矿化岩石样品中的石英较为纯净, 而近矿岩石样品中的石英含有少量杂质, 但这种少量的杂质并没有引起石英晶胞参数的明显变化; 远离矿体的岩石→近矿岩石→矿化岩石中石英的结晶度和有序度越来越高的, 且矿化岩石样品中的α-石英有向对称性较低的石英转变趋势; 石英的1 050 cm-1红外吸收峰分裂为一对强双峰为含矿岩石样品所独有, 可以有效地作为是否成矿的标志; 造成石英微观结构变化的原因可能与后期成矿热液的活动密切相关。 远离矿体的岩石中石英形成后受后期热液的影响很弱, 含矿样品中的石英受多期次热液的作用易产生重结晶、 结构调整作用等而纯化, 而近矿岩石样品中的石英受到热液的影响但不足以达到纯化的效果。 谱学研究是一种深入探讨研究区成矿过程、 成矿规律的有效技术。

天然、Fe-C(H)系及Ni-C系高温高压合成金刚石的晶体形态、Raman光谱及PL谱研究结果表明:Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多为类似于天然金刚石的八面体形态,Ni-C系高温高压合成金刚石的晶体形态多为六八面体;天然金刚石的品级最佳、所含缺陷最少,Fe-C(H)系高温高压合成金刚石次之,Ni-C系高温高压合成金刚石品级最差、所含缺陷最多;金刚石在形成过程中,除结晶生长过程外,还应该存在“排杂”过程;人们在分析天然与HPHT合成金刚石形成过程之间的关联时,除要考虑两者形成的物质体系差异外,还应该充分关注时间、空间因素在金刚石形成过程中的意义。