白石脂为常用矿物药之一, 市场上多见伪品或混用现象, 这与矿物学鉴定特征不明确有关。 旨在通过性状观察及矿物学鉴定, 利用扫描电子显微镜、 X射线衍射、 微量元素光谱半定量、 红外光谱、 差热分析等测试对市售不同产地白石脂进行矿物学及谱学鉴定特征对比。 结果如下: (1)性状观察及常规矿物学鉴定特征白石脂均为色白, 土状光泽, 硬度小, 吸水粘舌, 微有土腥气。 主要矿物组成为高岭石、 伊利石及石英, 杂质矿物主要为长石、 方解石及褐铁矿。 (2)扫描电镜观察发现白石脂均可见网格状纤维结构, 能谱图显示主要成分为O, Si和Al。 (3)X射线衍射结果显示, 样品主要衍射线为7.44(3)和3.53(4), 主要成分为高岭石, 衍射线为10.45(5)和4.51(3)为伊利石, 另可见5.04(3), 4.51(3)和3.06(10)的石英衍射线, 次要衍射线显示含有极少量的长石、 方解石及褐铁矿。 (4)微量元素光谱半定量分析显示市售白石脂中微量元素主要为Ca, Mg, K, Na和Cr。 (5)差热分析主要表现为明显的高岭石及弱的伊利石吸热效应。 (6)红外光谱曲线显示3 700～3 000 cm-1的高频波段, 都具有锐而强的吸收峰, 分别位于3 440.98, 3 621.18和3 620.45 cm-1附近; 在500～1 500 cm-1的中低频波段, 几条谱线的轮廓大致相同, 约为1 200～1 000, 950～900和800～600 cm-1区间的谱带, 三个样品的谱带基本相同, 主要矿物组成为高岭石。 综上, 使用性状、 矿物学、 扫描电镜观察辅以红外光谱、 X射线衍射测试、 差热分析能有效判断市售白石脂质量。

朱溪钨矿床白钨矿化与矽卡岩化密切相关, 白钨矿多与石榴子石、 透辉石等矽卡岩矿物一起产出。 该研究对朱溪典型矽卡岩矿物如石榴子石、 透辉石、 符山石、 硅灰石、 阳起石等进行显微红外光谱测量和电子探针分析, 探究朱溪矽卡岩矿物的热红外光谱特征及其对成矿的指示意义, 并建立朱溪地区的矽卡岩矿物热红外光谱库。 结果表明, 朱溪钨矿床石榴子石主要为钙铝-钙铁榴石系列, 在800和920 cm-1附近存在一大一小两个吸收峰, 在880 cm-1附近存在特征吸收谷; 当石榴子石成分中钙铝榴石含量大于50%时, 石榴子石特征吸收谷位于880~900 cm-1, 当钙铝榴石含量小于50%时, 石榴子石吸收谷位于865~875 cm-1。 随着Al2O3含量增加, 其特征吸收谷向高波数方向移动, 钙铝榴石偏向高波数, 钙铁榴石偏向低波数; 辉石主要为透辉石-钙铁辉石系列, 在850~950 cm-1波数范围内存在诊断式、 呈阶梯状降低的吸收峰, 且在1 050 cm-1处存在吸收峰, 在1 000 cm-1存在微弱的双谷式吸收特征; 随着透辉石含量的减少, MgO含量减少, 透辉石吸收峰向低波数方向移动, 钙铁辉石的吸收峰相对于透辉石集中在低波数范围内, 与石榴子石的变化规律一致, 推测与Al、 Mg化学性质比Fe活泼有关。 符山石拥有850~950 cm-1范围内与透辉石类似形态的吸收峰, 区别在于符山石在800 cm-1左右还存在一吸收峰。 硅灰石在875, 1 000和1 060 cm-1附近存在一大两小三个吸收峰, 在980和1 040 cm-1附近存在两个特征吸收谷。 阳起石在750和900 cm-1附近存在一小一大两个吸收峰, 在770, 930和1 020 cm-1附近存在三个特征吸收谷。 朱溪矿床白钨矿与石榴子石、 透辉石关系最为密切, 主要沿石榴子石和透辉石边界呈脉状生长, 其热红外光谱可以作为寻找白钨矿的指示标志。 上述研究成果, 对深入分析和研究江西朱溪钨矿床的矿物学特征及成因环境, 以及探索利用热红外技术指导矽卡岩矿物分带与找矿勘查的可能性等具有理论和实际意义。

葡萄石可以以板状、片状、葡萄状、肾状、放射状或块状集合体的形式产出, 因其美丽的外观和特殊的晶体结构, 近年来受到了学者的广泛关注。本文通过电子探针、粉晶X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、显微拉曼光谱仪、紫外可见分光光度计等仪器对黄绿色葡萄石的成分、结构及谱学特征进行了分析与探讨。葡萄石的主要致色元素为Fe, 且Fe3+经常取代Al3+占据八面体配位, Fe2+经常取代Ca2+存在于空隙中。电子探针数据表明: Fe与Al的含量变化整体呈现负相关关系, Fe与Ca的含量变化也整体呈现负相关关系, Fe含量相对较高的样品其黄绿色调加深。XRD图谱和拉曼光谱的结果表明: 在葡萄石中绿帘石以包裹体的形式存在。红外光谱和拉曼光谱表明葡萄石中存在硅氧四面体和铝氧八面体两种架构, 紫外可见吸收光谱揭示了葡萄石的致色机理。本文对葡萄石的矿物学特征及谱学特征进行系统分析, 为后续葡萄石的进一步研究提供思路与实验数据。

锌绿松石少见产出, 在现有研究和报道中也甚少提及。 墨西哥索诺拉州是美洲绿松石的一个重要产地, 所产绿松石于近期活跃在市场上。 采用常规宝石学测试、 X射线荧光能谱测试、 X射线粉晶衍射分析、 傅里叶变换红外光谱测试、 紫外-可见光光谱测试等方法, 对该产地绿松石的化学成分、 物相组成、 系列光谱学特征等方面进行系统的分析, 并初步探讨其矿床成因。 结果表明, 墨西哥绿松石的颜色以淡蓝色和青白色为主, 外观上以大量肉眼可见、 分布在基体和围岩中自形程度极高的黄铁矿团块以及围岩中少见的呈放射状生长的镁电气石等特征显著区别于其他产地的绿松石。 其化学成分以质量分数大于1的ZnO/CuO比定义为含铜锌绿松石, 属于绿松石-锌绿松石类质同像系列接近锌绿松石的端员矿物, 且由于与铜矿床共生, 墨西哥绿松石中(CuO+ZnO)的含量偏高。 XRD测试结果表明, 墨西哥绿松石的主矿物相为锌绿松石, 与EDXRF的测试结果相吻合, 其常见的矿物组合为锌绿松石+石英+钾长石+镁电气石, 这一组合方式在前人研究中并不常见。 红外光谱特征由结构中的羟基、 水合离子及磷酸根基团的振动特征共同决定, 其中羟基的振动峰主要出现在3 400~3 700 cm-1范围, 水合离子的振动峰位于3 000~3 300 cm-1, 磷酸根基团引起的振动峰则出现于1 000~1 200和400~650 cm-1的指纹区。 该地区所有样品中均显示其他产地绿松石少见的3 732 cm-1处的红外吸收峰, 从某种意义上具有一定的产地指示作用, 同时选择对红外光谱中的3 500~3 600 cm-1范围与氢键最强的结构水相关的区域进行积分处理, 其积分面积能够辅助判断样品中水的含量。 紫外-可见光光谱显示, 在256和430 nm处分别有由O2--Fe3+和Fe3+引起的谱峰, 位于670 nm处与Cu2+电子禁戒跃迁相关的谱带被以852 nm为中心的由Fe2+电子跃迁形成的宽缓谱带所包络, 最终显示为以800 nm为中心的由Cu-Fe离子联合作用而形成的谱带。 从伴生矿物组合、 矿物结构构造、 地质特征等方面综合推测, 墨西哥锌绿松石是与该区斑岩型铜矿床伴生的非金属矿种, 其成因属于典型的中酸性火山岩热液蚀变型。

最近在新疆哈密发现了可规模开采的宝石级绿松石矿床。 采用X射线粉晶衍射仪、 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、 扫描电子显微镜、 傅里叶变换红外光谱仪、 拉曼光谱仪、 紫外-可见光谱仪等测试方法, 对该地绿松石的化学成分、 矿物组成、 表面微形貌、 红外吸收光谱、 拉曼散射光谱、 紫外-可见吸收光谱等矿物学和光谱学特征进行了系统对比研究。 新疆哈密绿松石的主要化学成分以富Cr (1 617 ppm), V (435 ppm), Ti (428 ppm), 贫Ba (99.9 ppm)为特征, 随着Fe2O3/CuO比值的递减, 绿松石的色调由绿变蓝。 由磷酸根、 羟基和结晶水引起的特征峰出现在该地绿松石的拉曼光谱和红外吸收光谱, 其中磷酸根的振动峰位于1 000~1 200和420~650 cm-1, 羟基的振动峰出现在3 400~3 600 cm-1, 而结晶水引起的振动峰位于3 000~3 300 cm-1。 此外, 该地绿松石的紫外-可见吸收光谱显示, 在600~700和430 nm处分别有由Cu2+和Fe3+引起的吸收峰, 这两处的峰强与绿松石的蓝绿色调之间的关系, 和新疆哈密绿松石成分中Fe2O3/CuO的比值与颜色之间的关系对应一致。

采用X射线衍射、 红外吸收光谱及扫描电镜等现代测试方法, 对“油青种”翡翠的矿物学特征及颜色成因进行了深入研究。 X射线衍射分析结果显示, “油青种”翡翠“肉”的矿物组成为较纯的硬玉, 而“皮”由硬玉、 绿泥石及纤蛇纹石等三种矿物组成。 红外吸收光谱分析所揭示的矿物组成与X射线衍射较为一致, 同时发现“油青种”翡翠“肉”及“皮”具有~2 956, ~2 919和~2 850 cm-1等三个典型有机质的特征吸收峰。 “油青种”翡翠“肉”中硬玉呈现明显的柱状, 结晶程度明显好于“皮”中的硬玉, 但“皮”中硬玉比“肉”中硬玉明显富含Mg, 说明“皮”中硬玉发生过强烈的水/岩反应。 纤蛇纹石仅在“油青种”翡翠的“皮”中出现, 晶面呈现明显的弯曲状。 在“油青种”翡翠“肉”的裂隙处及“皮”中均发现片状绿泥石的存在, 可能为“油青种”翡翠致色的主要原因。 形成于还原性水/岩反应的绿泥石, 会吸附或者包裹一定量的有机质, 导致“油青种”翡翠出现有机质的特征吸收峰。

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。