为揭示绿色电气石的致色机理, 对阿富汗浅绿色电气石开展了宝石学常规测试、 X射线衍射、 红外光谱、 紫外-可见光谱、 X射线光电子能谱和电子探针等一系列研究。 结果表明, 该电气石相对密度为3.04, No=1.639, Ne=1.620, 多色性弱; 衍射分析表明其为锂电气石; 红外光谱在456, 500, 605, 645, 715, 780, 980, 1 030, 1 110, 1 290, 1 350, 3 460, 3 580和3 640 cm-1等处出现吸收峰, 其中605, 645, 715, 780和1 110 cm-1吸收峰由Si—O—Si对称及非对称伸缩振动引起, 980和1 030 cm-1吸收峰由O—Si—O对称及非对称伸缩振动引起, 500 cm-1吸收峰由Si—O弯曲振动引起, 1 290 cm-1吸收峰由［BO3］伸缩振动引起, 1 350 cm-1吸收峰由OH弯曲振动引起, 3 460和3 580 cm-1处吸收峰由O3H振动引起, 3 640 cm-1处吸收峰由O1H振动引起, 456 cm-1吸收峰强度大, 源自［AlO6］振动。 红外光谱中605和645 cm-1吸收峰与标准谱图的差异可能反映出致色离子的混入对［Si6O18］振动产生一定影响。 衍射分析和红外光谱分析的结果揭示出浅绿色产生的晶体结构基础。 在可见光范围内该电气石在E∥c和E⊥c方向的吸收位置基本相同, 仅吸收强度略有差异, 从而导致其多色性弱, 在红区718 nm和蓝紫区420 nm处均形成吸收, 而在黄绿区则透射良好, 因此呈现其特有的明亮的浅绿色。 紫外-可见光谱分析揭示出浅绿色的颜色结构。 X射线光电子能谱表明该电气石主要含有Li, Na, Al, Si, O, F和B等元素, 微量元素为过渡金属离子Fe2+, Fe3+, Mn2+和Ni2+等, 并且Fe2+, Fe3+和Ni2+占据Y位, 而Mn2+占据Z位。 XPS分析揭示出产生浅绿色的过渡金属离子种类、 价态、 占位等化学状态。 结合电子探针分析, 样品的晶体化学式为: X(Na0.612Ca0.063K0.008)Y(Li0.989Fe2+0.070Fe3+0.117Al1.824)Z(Mn2+0.035Al5.762Si0.203)［Si6.000O18］［BO3］3V(OH2.134O0.866)W(OH0.542F0.458)。 电子探针分析揭示出浅绿色产生的晶体化学组成。 样品紫外-可见吸收谱峰和其化学组分及过渡金属离子化学状态的特征综合表明, 718 nm处吸收可能系由Fe2+-Fe3+的电荷转移引起, 而420 nm处吸收则可能由Ni2+的d—d电子跃迁引起。 上述研究结果能为以致色离子化学状态为基础的改色优化、 以晶体化学及谱学特征为基础的产地鉴定等提供可靠依据。

利用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外吸收光谱(FTIR)深入研究了青海羊曲剖面砂岩中膨胀性粘土矿物的具体种属和光谱学特征。 XRD结果表明, 砂岩中粘土矿物以膨胀性粘土矿物为主, 含量在97 %以上。 样品006面网在1.534  和1.498 均存在明显的衍射峰, 表明可能同时含有二八面体和三八面体结构膨胀性粘土矿物。 进一步的Li+-300 ℃加热后甘油饱和实验结果显示, 大部分样品膨胀性粘土矿物001衍射峰塌陷至9.3～9.9, 少数样品膨胀至 ～18 , 表明膨胀性粘土矿物以蒙皂石为主, 部分样品含少量皂石。 蒙皂石由于部分Li+进入八面体层间, 平衡了由于Mg替代Al造成的电价不平衡, 从而使得蒙皂石不膨胀。 FTIR结果表明, 膨胀性粘土矿物同时含有吸附水和结构水, 与X射线衍射结果一致。 样品在913和842 cm-1出现吸收峰, 表明膨胀性粘土矿物八面体层间以Al—Al和Al—Mg为主; 部分样品含有Al—Fe(吸收谱峰880 cm-1), 指示其为二八面体结构。 膨胀性粘土矿物中同时含有Si—O以及Al—O—Si振动峰, 表明四面体只有部分Al取代Si。 XRD和FTIR均指示研究样品与贝得石和绿脱石有不一样的光谱学特征, 而与蒙皂石极为吻合。 本研究能有效对膨胀性粘土矿物具体种属进行厘定, 对粘土矿物学揭示沉积物物源和气候环境信息具有重要的作用。

采用X射线粉晶衍射(XRD)、 激光剥蚀等离子体质谱(ICP-MS)、 拉曼光谱(RAMAN)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对和田玉糖玉的致色机理进行研究。 结果显示, 糖玉的主要矿物成分为透闪石, 化学成分中的Fe含量和糖玉黄褐色色调有正相关关系, 颜色越深Fe的含量越高, Fe在糖玉中以独立铁质矿物的赋存形式分布于透闪石的颗粒间、 微裂隙中。 铁质矿物由于其含量低、 粒度细小, 本文设计实验对其进行富集后进行测试。 将铁质矿物富集后的样品进行透射电镜测试, 铁质矿物呈云状集合体, 电子花样衍射图显示其矿物为针铁矿。 因此, 针铁矿分布于透闪石颗粒间、 微裂隙中致使糖玉呈现黄褐色。 拉曼光谱显示糖玉表面少见红褐色矿物颗粒为金红石, 由于金红石含量少, 仅对颜色成因有部分贡献。

高纯度的粘土矿物样品是粘土矿物学重建古气候的关键, 然而, 土壤中的铁矿物(如针铁矿和赤铁矿等)和有机质的存在导致粘土矿物与非粘土矿物相互包裹, 使富集的粘土矿物样品常含有其他矿物杂质。 土壤沉积物中有机质去除的研究已较为充分, 但铁矿物在土壤沉积物中的赋存状态倍受争议, 制约了高纯度粘土矿物样品的制备。 该研究将以长江中下游九江网纹红土作为研究对象, 通过逐级分离试验对网纹红土中铁矿物与粘土矿物的赋存关系进行研究, 为土壤沉积物中铁矿物的去除提供一定的启示。 试验结果表明, 针铁矿和赤铁矿等铁矿物可能主要呈现被膜状吸附在羟基间层蒙脱石和伊利石的表面, 也有部分被高岭石吸附。

过氧化氢(H2O2)和连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)作为土壤沉积物前处理的经典方法, 对土壤沉积物中黏土矿物的富集有着举足轻重的作用, 但关于二者对黏土矿物的影响研究较少。 运用X射线衍射作为检测技术, 对比研究H2O2和DCB两种前处理方法对红土中黏土矿物的影响。 结果表明, H2O2或DCB处理均可促进土壤矿物颗粒的充分分散, 有效地将石英等杂质分离, 进而提取到很纯的黏土矿物。 同时发现, DCB处理由于其Na+与黏土矿物层间阳离子交换导致数据失真, 而H2O2处理可以保证数据的真实性。 结果表明: 采用H2O2进行前处理能获取较为准确的黏土矿物学信息。

为探究湖北蕲春花岗岩岩体的岩浆作用演化与辉钼矿化作用关系, 采用X射线粉晶衍射（XRD）、 傅里叶红外吸收光谱（FTIR）、 以及电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等方法, 对岩体不同岩性单元中钾长石的结构状态特征开展深入研究。 结果显示, 蚀变钾化脉体中钾长石有序度、 三斜度均较高, 为具有三斜对称的微斜长石。 白垩纪早世钾长石有序度相对较低, T1(o)位置中Al占位率也较低, ［131］峰发生明显的宽化现象, 结构由无序逐渐过渡到局部三斜有序。 白垩纪晚世钾长石有序度最低, T1(o)位置中Al占位率最小, ［131］峰形敏锐, 为均匀、 单一的单斜钾长石。 640 cm-1吸收谱带显示出随钾长石有序度增大而向高波数方向移动的趋势, 而540 cm-1吸收谱带则向低波数方向移动。 1 010 cm-1吸收谱带随钾长石有序度的增大分裂成1 010和1 046 cm-1两个, 形状也从宽缓变为尖锐。 白垩纪早世钾长石含较高的成矿元素和稀土元素, 有较好的成矿物质背景, 蚀变脉体中的钾长石Sr和Ba含量明显偏低, 证实蚀变热液流体为岩浆期后的产物, 钾化蚀变是辉钼矿的重要找矿标志。

为研究长江中下游网纹红土中粘土矿物过渡相的矿物学特征及成因, 采用X射线衍射(XRD)、 傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、 以及高分辨透射电子显微分析(HRTEM)等现代测试技术方法, 对江西九江红土剖面网纹红土中粘土矿物过渡相开展系统、 深入的研究。 X射线衍射及红外吸收光谱分析结果表明, 九江剖面网纹红土中粘土矿物组成主要有伊利石和高岭石, 少量蒙脱石和伊利石/蒙脱石及微量高岭石/蒙脱石混层矿物过渡相。 在高分辨透射电子显微镜下, 可观察到蒙脱石晶层向高岭石晶层转化的现象。 伊利石/蒙脱石过渡相是伊利石向蒙脱石转化的过渡产物, 而高岭石/蒙脱石过渡相则为蒙脱石向高岭石转化的过渡产物, 网纹红土中这两种过渡相的出现说明了粘土矿物风化演化的过程, 即: 伊利石→伊利石/蒙脱石混层矿物→蒙脱石→高岭石/蒙脱石混层矿物→高岭石的演化, 同时表明网纹红土形成于风化作用增强的温暖潮湿气候环境。