蓝宝石作为五大名贵宝石之一, 经济价值极高, 其中“皇家蓝”、 “矢车菊蓝”最为昂贵。 而水热法可合成出颜色与“皇家蓝”色极为相似的蓝宝石, 且合成出的晶体较大, 可通过切磨加工获得内部纯净的样品, 仅凭外观及常规方法难以鉴别。 选取了7颗水热法合成蓝色蓝宝石为实验对象, 采用LA-ICP-MS、 拉曼光谱仪、 红外光谱仪、 紫外-可见分光光度计和三维荧光光谱仪, 对其化学成分、 谱学特征进行研究, 并与外观极为相似的天然蓝宝石、 焰熔法合成蓝宝石进行对比分析。 分析表明, 水热法合成蓝宝石总体成分较为单一, 而天然蓝宝石则含有丰富的微量元素。 三种样品拉曼光谱均呈现典型的刚玉振动模式, 显示A_1g和E_g振动模的拉曼峰。 在红外光谱的指纹区, 三种样品的吸收峰均无明显差别, 与拉曼光谱的结果耦合。 但在官能团区3 000~4 000 cm^-1波数范围, 水热法合成蓝宝石存在由含水矿物包裹体产生的羟基振动峰, 而天然蓝宝石和焰熔法合成蓝宝石未显示此特征。 紫外-可见光谱表明三种样品均为Fe²⁺-Ti⁴⁺对致色, 但水热法与焰熔法合成蓝宝石未出现天然蓝宝石中450 nm吸收峰。 三维荧光光谱表明, 两种合成蓝宝石在240 nm光源激发下均出现与Ti⁴⁺相关的电荷转移导致的蓝色荧光, 而天然蓝宝石样品未出现此荧光。 化学成分、 红外光谱、 紫外-可见吸收光谱、 三维荧光光谱可为水热法合成蓝宝石的鉴别提供重要信息。

越窑青瓷是我国最早烧制成熟的青瓷器, 其中使用瓷质匣钵烧造秘色青瓷是越窑独特的烧造技术, 为揭示越窑上林湖后司岙窑址出土的唐五代时期匣钵的工艺特征及其对装烧青瓷的影响, 采用能量色散X荧光光谱仪(ED-XRF)、 超景深显微镜、 扫描电子显微镜(SEM)等现代测试分析手段, 对后司岙窑址出土的唐五代时期瓷质匣钵、 普通匣钵、 普通青瓷、 秘色青瓷进行了元素组成、 显微结构、 吸水率等测试分析。 同时采用分光光度计, 对该遗址出土的唐五代普通青瓷和秘色青瓷表面色度进行了测试分析。 分析结果表明: 唐五代普通匣钵的基体部分和瓷质匣钵组成相似, 采用了SiO₂含量约为75%、 Al₂O₃含量约为16%, 且与青瓷胎体类似的当地冲积粘土类原料; 而唐五代瓷质匣钵中TiO₂和Fe₂O₃的含量高于青瓷胎体且差异略大, 说明青瓷胎体淘洗工艺更加严格。 其中普通匣钵内存在大量平均尺寸在530 μm左右, 且具有颗粒级配呈现一定规律的夹杂粗颗粒, 是一类为增加普通匣钵使用寿命特意拣选添加的高硅质原料, 增加了匣钵的透气性、 机械强度和热稳定性从而延长匣钵的使用寿命; 唐五代瓷质匣钵的气孔率为1.61%、 吸水率为0.73%, 低于普通匣钵8.18%和4.28%, 而体积密度为2.22 g·cm^-3高于普通匣钵的1.99 g·cm^-3, 且导热性能高于普通匣钵, 有利于减少匣钵内外温差、 缓解温度滞后现象。 另外, 上林湖后司岙窑址出土的秘色青瓷使用气孔率较低的瓷质匣钵, 并进行口沿封釉, 有效降低了装烧青瓷釉在冷却过程中被二次氧化的程度, 提高了匣钵内气氛的稳定性和青瓷釉层中Fe²⁺的含量, 改善了其呈色稳定性和外观效果。 同时秘色青瓷釉层略厚, 减少了胎体对产品外观的影响, 增大了釉面折射率和明亮度, 使其在CIE色度空间中相比普通青瓷处在更偏蓝绿色区域。

甘肃马衔山和田玉具有重要的宝玉石价值和考古文化价值, 其中产地区分为甘肃马衔山和田玉的研究重点。 通过测试分析马衔山和田玉的化学成分, 对比其与国内主要产地和田玉的化学成分差异, 建立微量元素产地判别模型, 对甘肃马衔山和田玉的产地鉴别进行探究, 为甘肃齐家文化中古玉器溯源提供数据支撑。 以电子探针分析甘肃马衔山和田玉的主量元素, 结果表明其主要成分为透闪石。 采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪分析其微量元素和稀土元素, 对比新疆、 青海、 辽宁、 江苏、 贵州、 甘肃马衔山和田玉微量元素蛛网图、 稀土元素参数和稀土元素配分图, 结果表明不同产地和田玉存在差异, 可进行产地区分; 三维散点图δCe-ΣREE-LREE/HREE投图可将青海、 辽宁、 江苏、 贵州和田玉进行产地区分, 但不能区分新疆和甘肃马衔山和田玉; 运用SPSS软件对新疆、 青海、 辽宁、 江苏、 贵州、 甘肃马衔山和田玉的微量元素建立产地线性判别模型, 对于已知六个产地: 新疆、 青海、 辽宁、 江苏、 贵州、 甘肃马衔山的数据, 判别分析正确率可达100.0%, 交叉验证正确率为90.3%, 预留10组马衔山和田玉数据, 回代验证正确率为100%。 微量元素产地线性判别模型在和田玉产地判别中获得很好的效果。

芜湖东门渡窑是古代宣州窑场的早期窑口之一, 属古越窑系青瓷; 该窑口出产的陶瓷产品器型别具一格, 具有鲜明的地域特色。 但长期以来, 对于东门渡窑瓷器仅仅从其外观推测其工艺特征, 对该类瓷器的微观结构特征和配方工艺特点缺乏必要的分析证据。 为系统解析东门渡窑古陶瓷的胎、 釉化学组成和烧制工艺, 运用波长色散X射线荧光光谱法(EDXRF), 结合光学显微分析手段, 对东门渡窑古陶瓷胎、 釉的化学成分和微观结构等进行深入探究; 采用X射线衍射分析、 红外光谱及热重分析等多种光谱技术, 探明了古陶瓷样品胎体的物相组成、 主要化学成分和烧制特点; 同时, 综合不同的分析表征, 对其制瓷工艺特点和该窑口的性质进行了科学的推测。 研究表明, 东门渡窑古陶瓷胎体成分具有显著的高硅、 低铝特征, 属于典型的南方瓷器; 瓷胎的主要制备原料为瓷石, 并可能掺入了当地盛产的高铁含量的赭红色粘土; 瓷器釉料配方采用了南方越窑系的高钙釉制备工艺。 依据瓷器的显微分析结果, 瓷胎和瓷釉内显著的粗颗粒表明, 原料未淘洗或淘洗不精, 加工过程不精细。 胎体化学成分分析显示, 该瓷器样品的烧制温度不高于1 200 ℃, 或高温段保温时间不够。 东门渡窑古陶瓷整体配方工艺和烧制水平不高, 应为唐宋宣州地方以烧造一般民间用品为主的陶瓷窑厂。 研究结果对于客观认识安徽古代制瓷业的工艺水平、 发展特点和规律具有重要的科学价值, 对探究中国古代官窑的内涵、 窑业生产布局、 确立宣州窑在安徽瓷业的发展及南北方瓷业技术的交流中的历史地位具有重要学术意义, 有利于推动安徽省遗址保护规划建设和传承保护地域文化。

近期在湖北绿松石市场上出现一种带有肉眼可见的灰黑色异形杂质的绿松石, 于此种绿松石的研究甚少。 故选取来自湖北省十堰的一块该种绿松石原石, 蓝色绿松石基底上布满形态各异、 大小不一的灰黑色杂质, 放大观察可见灰黑色杂质矿物呈金属光泽。 对灰黑色杂质采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪进行原位微区微量元素测试、 背散射电子图像物相观察、 主量化学成分测试采用能谱仪进行半定量测试和电子探针定量测试以及显微激光拉曼光谱仪测试。 灰黑色杂质矿物的LA-ICP-MS测试激光剥蚀束斑直径及深度的影响, 测试结果表现为灰黑色杂质矿物和少量绿松石的混合物的化学成分含量, 灰黑色杂质矿物处Se含量为95 927~221 394 μg·g^-1明显高于蓝色基底绿松石中Se的含量(146~212 μg·g^-1), 灰黑色杂质处的测试结果中CuO含量为7.47%~9.28%、 Al₂O₃含量为28.1%~35.7%, P₂O₅含量为30.1%~37.8%为少量绿松石混杂产生; 背散射电子图像表明杂质矿物结晶颗粒细小, 细小的杂质矿物与绿松石混杂在一起, 他形的杂质矿物为多个晶体集合在一起形成的集合体, 能谱测试结果表明杂质矿物主要含有Al, P, Fe, Cu和Se, 电子探针主量化学成分定量测试结果表明杂质矿物主要含有Se, 含量为79.34%~87.97%, 此外, 由于杂质矿物结晶颗粒细小, 杂质矿物集合体中可见杂质矿物与绿松石混杂, 因此化学成分定量测试结果中还呈现有绿松石中的Al, P, Fe, Cu和Al含量约为0.93%~4.13%, Cu含量约为1.30%~2.04%, P含量约为0.66%~2.40%, Fe含量约为0.31%; 杂质矿物的显微激光拉曼光谱峰为位于144和235 cm^-1处的尖锐拉曼谱峰, 结合化学成分谱学测试结果可鉴别该杂质矿物主要为自然硒。 硒矿物是绿松石中新发现的杂质矿物, 绿松石中杂质矿物自然硒的发现可以为珠宝从业者鉴别绿松石提供有效的鉴定依据。