为了实现翡翠产地的快速无损鉴别, 丰富宝玉石产地鉴别方法的多样性, 基于红外光谱分析得到的数据, 建立支持向量机(SVM)识别模型对三个产地的翡翠进行分析。 实验收集了缅甸、 俄罗斯和危地马拉3种翡翠的红外光谱数据共106条, 为了达到更好的模型识别效果, 建模前将原始的红外光谱数据进行反射率到吸光度的转化, 再对光谱进行不同的预处理。 预处理的目的是降低噪声、 基线漂移和散射现象等对模型识别效果的影响。 本次实验预处理使用的方法有SG平滑、 均值中心化、 标准化、 趋势校正、 多元散射校正、 最大最小归一化、 标准正态变换以及标准正态变换后再进行趋势校正。 实验结果表明, 对红外光谱进行预处理后模型得到的识别准确率均高于原始光谱的73%; 三个产地翡翠的红外光谱分开进行多元散射校正和最大最小归一化得到的模型识别准确率高于混合进行预处理得到的结果; 一些预处理方法结合使用也会提高模型的识别准确率, 如标准正态变换和趋势校正。 对三个产地翡翠的红外光谱分开进行最大最小归一化处理后得到的识别准确率达到了最高的95%, 说明这种采用红外光谱技术建立的支持向量机(SVM)识别模型可以实现对翡翠产地的快速识别。

翡翠是目前市场上最常见的玉石之一, 通过上蜡掩盖翡翠表面微小的缺陷, 提高其光泽, 这种加工手段是消费者普遍接受的。 A货翡翠上蜡、 B货和B+C货翡翠以及B货和B+C货翡翠上蜡后在紫外灯下都会有荧光, 如何快速有效地鉴别这些翡翠是目前需要解决的问题。 收集了目前市场上常见的A货, B货, B+C货翡翠和两种优化蜡, 并使用优化蜡对这些翡翠上蜡, 采用紫外荧光灯、 红外光谱仪和荧光光谱仪对上蜡前后的样品进行了系统的对比研究。 结果显示: 在紫外荧光灯下A货翡翠无荧光, B货和B+C货翡翠有弱—中等的荧光, 上蜡后的翡翠均会发出相似程度的荧光。 红外光谱直接透射法显示在官能团区B货和B+C货翡翠中芳香族化合物的芳环上官能团ν(C—H)伸缩振动会产生的3 064, 3 032, 3 003 cm-1吸收峰; 优质蜡由烷烃化合物官能团ν(—CH2—)伸缩振动分别产生2 915和2 846 cm-1吸收峰, 同时还可能存在官能团ν(CO)伸缩振动所致的1 681 cm-1处吸收峰, 而川蜡中只检测到甲基和亚甲基产生的吸收峰。 荧光光谱显示A货翡翠无荧光反应, B货和B+C货翡翠有荧光反应, 部分B+C货翡翠和B货翡翠的图谱相似性很高, 说明荧光是充填物发出的, 染料中的离子会导致荧光峰产生偏移和荧光强度的改变。 根据B+C货翡翠荧光峰位置的不同可以分为三类, 激发波长分别为350, 358和370 nm, 发射波长分别为370, 420和414/434 nm。 两种优化蜡的荧光峰明显不同, 且优质蜡的荧光强度高于川蜡。 上蜡后A货翡翠会出现优化蜡的荧光峰, 荧光强度和翡翠表面蜡浓度有关。 B货和B+C货翡翠上蜡后同样会出现优化蜡的荧光峰, 不过由于优化蜡的浓度较低, 最强的荧光峰都是翡翠中充填物发出的, 且相比于上蜡前, 荧光峰会有红移。 荧光光谱可以作为一种快速无损的检测手段区分上蜡前后的A货, B货和B+C货翡翠, 对上蜡后的A货翡翠与B货或B+C货翡翠也可以有效区分, 完善了荧光光谱仪在翡翠市场可以广泛应用的依据。

几个世纪以来，随着工艺技术以及珠宝行业的蓬勃发展，有着“玉石之王”之称的翡翠在装饰和收藏方面的需求量日益激增。但翡翠在自然界中的形成条件极其苛刻，导致其供应量难以满足人们的需求。因此，人工翡翠合成技术的发展对于解决天然翡翠供给不足的问题大有裨益，不仅能够推进翡翠高产化，还能加快其市场化进程。现有的人工合成翡翠的主流工艺大多采用高温高压法，该方法的关键是翡翠前体的合成以及玻璃质非晶硬玉到硬玉的转化。在这个过程中，找到一种条件相对温和的翡翠前体合成方法成为了人工合成翡翠的难点和突破点。本文论述了近年来国内外翡翠合成的最新研究热点和应用情况，着重介绍了固相烧结法、化学合成法和溶胶凝胶法三种翡翠前体常规制备技术。并从不同的制备技术路线出发，评估了各种方法的优缺点，同时对未来人工合成翡翠领域的发展进行了展望。

翡翠为一种珍贵的玉石。 不同品级的翡翠价值差异巨大, 翡翠经充填、 染色等处理以提高外观质量, 并冒充天然翡翠。 鉴别翡翠就显得非常必要。 全面收集了市场上常见的A, B, C, 不同颜色B+C货翡翠样品, 在常规宝石学特征描述的基础上, 进行了三维荧光光谱测试。 三维荧光光谱技术是近年发展起来的一门新的荧光分析技术, 该技术在宝石学方面还未得到广泛应用。 目前主要依赖红外光谱对经充胶处理的宝石进行无损检测, 其测试结果会受到样品表面抛光程度及样品透明度的影响, 三维荧光光谱技术对样品抛光程度及透明度要求不高, 在一定程度上能避免红外光谱由于抛光程度、 透明度对测试结果的影响, 采用三维荧光光谱技术对市场上不同处理类型翡翠样品的三维荧光光谱特征进行分析, 结果显示: 除A货翡翠没有荧光反应外, B货翡翠荧光中心多集中在380 nm(λex)/440 nm(λem), 在长波紫外灯下具有中强蓝白色荧光。 C货翡翠荧光中心集中在365 nm(λex)/443 nm(λem), 在长波紫外光下呈弱紫色荧光, B+C紫色翡翠荧光中心集中在365(λex)/443 nm(λem), 长波紫外光下具有蓝紫色荧光。 B+C绿色翡翠荧光峰值主要集中在290(λex)/308 nm(λem), 短波紫外光下具有弱蓝白色荧光。 B+C黄色翡翠荧光峰值集中在335(λex)/377 nm(λem), 长波紫外光下具有弱绿色荧光。 B+C红色翡翠荧光峰值为290(λex)/308 nm(λem), 长波紫外光下具有弱绿色荧光。 在255 nm激发光源下时, 不同处理类型翡翠发光范围集中在紫-蓝区域, 发光中心波长呈B+C绿色翡翠>B货翡翠>C货翡翠, 在365 nm的激发光源下, 翡翠样品的荧光明显强于短波, 不同处理类型翡翠发光范围集中在紫-绿区域, 发光中心波长呈B+C黄色翡翠>B+C绿色翡翠>B+C紫色翡翠>C货翡翠>B货翡翠的大小关系。 三维荧光光谱有助于表征树脂, 有机染料及金属染剂, 它能快速有效鉴别不同方法处理的翡翠类型。

选取缅甸的白、淡粉紫和淡蓝紫3种颜色类型的翡翠样品,测试和分析了其元素和光吸收谱,并对其颜色成因进行了初步研究。结果表明,淡紫色翡翠样品含有少量的铁、锰和钛,而铬、钒、铜等元素的含量极低。除了Fe ³⁺的吸收峰之外,淡粉紫色翡翠光谱中还存在峰值位于566 nm处的宽吸收带,淡蓝紫色翡翠光谱中存在峰值位于534 nm处的宽吸收带及长波侧625 nm处的肩带,因此,淡粉紫色和淡蓝紫色翡翠分别由Mn ³⁺和Ti ³⁺离子致色。

翡翠产自与俯冲作用相关的HP/LT变质区域, 对俯冲作用的研究具有重要意义。 锆石常用来确定岩石的年龄, 可以用于翡翠成因和形成时代的研究。 缅甸是世界上优质翡翠最主要的产地, 锆石是缅甸翡翠中常见的副矿物。 选择含锆石较多的缅甸翡翠原石, 对晶形较好的大颗粒锆石运用阴极发光(CL)图像观察锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化, 并根据CL图像特征进一步采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对锆石的微量元素和U-Pb年龄进行测定。 结果表明具不同颜色和韵律环带形态的锆石, 其微量元素分布有一定的差异, 但总体却表现为: 锆石的标准化球粒陨石稀土配分显示轻稀土元素(LREE)亏损, 重稀土元素(HREE)富集, 有明显的Ce(Ce/Ce*=19.2～74.2)正异常和微弱的Eu(Eu/Eu*=0.49～0.72)负异常。 稀土元素总含量(∑REE)高(810～3 984 μg·g-1), (Yb/Sm)N值为23.1～195.1(大部分值小于100)； Th/U比值为0.28～1.18。 研究锆石属于岩浆锆石, 形成于俯冲带上覆地幔楔的镁铁质玄武岩浆之中, 这类岩浆是陆下地幔橄榄岩受到俯冲过程中释放的流体作用部分熔融形成的。 Ti温度计显示锆石的形成温度为762～923 ℃。 锆石的206Pb/238U年龄为(157.3±1.3)Ma, 这一年龄为锆石的形成时间。 CL图像显示锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化与锆石的形成时间无关, 是锆石中微量元素差异分布造成的, 反映了锆石形成过程中岩浆熔体成分的动态演化。

以硬玉岩中名义上无水硬玉矿物为研究对象, 通过常温和变温红外光谱测量, 确定硬玉矿物结构水表征及变温过程热变异行为。 研究结果显示: 由M—OH伸缩振动所致的红外吸收谱带集中于3 700～3 600, 3 570～3 520, 3 500～3 300及3 230～3 140 cm-1波数范围内, 但在不同的硬玉岩中具有不同的红外吸收。 变温过程中, 该吸收谱带基本在500 ℃左右相对吸收强度出现较为明显的减弱, 且结构水含量也逐渐下降, 进一步表征硬玉矿物中的“水”是以结构水的形式进入晶格。 但此M—OH伸缩振动所致的吸收谱带、 结构水含量和指纹谱均在850 ℃附近出现较为明显的变化, 预示该温度硬玉矿物的成分已出现变异。 硬玉矿物中“水”的热变异行为为进一步了解水分子的赋存状态与结合方式及其成岩机制提供一定的佐证。

缅甸翡翠是以硬玉为主要矿物的多晶集合体,硬玉的晶体化学成分可以用NaAlSi2O6来表示,天然产出的硬玉常常存在类质同象替代,Na被Ca替代,Al被Mg,Fe,Cr等元素替代,形成不同的翡翠类型,使得翡翠的化学成分变得更加复杂,而且其物理性质也产生变化,这种变化包括颜色、透明度、折射率、比重、结晶程度以及红外吸收光谱的特征.探索了翡翠的化学成分对其红外光谱的影响及规律,使用傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对10个含不同化学成分的缅甸翡翠样品进行漫反射法测量,分析结果表明,翡翠的红外吸收峰的位置随着样品的Na/Na+Ca的摩尔比例增加而向高波数发生位移;在低波数区域,在424,576和658 cm-1附近的吸收峰位的波数与Na/Na+Ca比值存在很好的线性相关,相关系数依次为R21=0.944　2,R22=0.928　3,R23=0.909　7.采用红外光谱测试技术结合所建立的线性模型可以推断未知翡翠样品的Na/Na+Ca的摩尔比例,当翡翠样品的Na/Na+Ca比值等于0.8时,红外吸收峰应该在658.7,574.5,422.5 cm-1处;如果翡翠样品的红外吸收峰波数＜658.7,＜574.5 cm-1,＜422.5 cm-1,则翡翠样品的Na/Na+Ca比值小于0.8,为绿辉石质翡翠;如果翡翠样品的红外吸收峰波数＞658.7,＞574.5,＞422.5 cm-1,则翡翠样品的Na/Na+Ca比值大于0.8,为硬玉质翡翠.该工作为红外光谱技术测量翡翠样品,分析翡翠化学成分,确定翡翠矿物种属提供了一种快捷、省时、方便的无损测量分析方法.