采用常规宝石学测试方法, 配合紫外可见光谱技术(UV-Vis) 及傅里叶变换红外光谱技术(FTIR) , 对美国犹他州天然红色绿柱石及俄罗斯水热法合成红色绿柱石的宝石学特征、 紫外可见吸收光谱特征、 中红外光谱(MIR) 特征及近红外光谱(NIR) 特征进行了综合对比研究。 结果表明, 常规宝石学测试方法很难将上述两类宝石区别开来; 紫外可见光吸收光谱对鉴定天然和合成红色绿柱石的能力很有限; 同时这两种宝石的中红外吸收光谱(MIR) 没有明显的特征差异, 其吸收位置和吸收强度基本一致。 但在2 000~9 000 cm-1红外波段, 天然红色绿柱石与水热法合成红色绿柱石的吸收频率差异明显, 因此具有独特的鉴别特征。 进一步研究表明, 天然红色绿柱石在3 500~4 000 cm-1之间没有强吸收峰, 几乎不含结构水, 但在3 300~3 600 cm-1之间有非常弱的吸收带(峰值为3 418 cm-1) , 因此有可能有其他形式的水。 水热法合成红色绿柱石样品的近红外光谱特征表明, 其在3 500~4 000 cm-1之间及5 000~5 800 cm-1之间均显示有强烈的水的振动吸收: 其在5 000~5 800 cm-1有弱的Ⅰ型水吸收峰和强Ⅱ型水吸收峰, 可以归属为分子水的弯曲和伸缩的合频振动; 其在7 000~7 500 cm-1之间显示的弱Ⅰ型水的吸收峰和强的Ⅱ型水的吸收峰可以归属为水的倍频振动。 因此, 水热法合成红色绿柱石中的结构水归属Ⅰ型水与Ⅱ型水的混合型, 其在3 500~4 000及5 000~5 800 cm-1范围水的近红外吸收光谱特征可作为区别天然和水热法合成红色绿柱石的依据。 通过紫外可见光光谱、 中红外光谱以及近红外光谱等光谱分析手段可以初步判断红色绿柱石中是否含水、 水的赋存状态、 以及不同类型水的相对强度和频率, 为区分天然与水热法合成红色绿柱石提供诊断性证据。

紫黄晶是珍贵的水晶变种, 其紫-黄色区域分别具有特征的中红外吸收光谱, 在不同温度具有不同变化规律, 这些规律无法在单次、 单点实验中加以总结。 实验通过热处理和显微红外光谱技术, 对不同温度淬火紫黄晶的紫-黄色区进行线扫描, 分析一系列温度、 空间变化下的中红外光谱, 实验表明水对于紫黄晶的颜色影响不大, 在加热过程中谱线会发生规律性变化。 紫色区3 585和3 614 cm-1尖锐峰、 3 400 cm-1附近宽泛峰同时变化表明宝石在受热过程以结构水变化为主, 而受热后紫色区的特征峰减弱及黄区特征峰增强的现象可能与结构水中H+或其他阳离子的移动有关。 同时发现对于热处理产生的黄晶, 中红外光谱仍保持紫晶特征吸收光谱。

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。

采用红外光谱(IR)、 X射线粉晶衍射（XRD）、 扫描电子显微镜(SEM)和差热分析(DTA)等测试， 分别从地开石的有序度。 矿物微形貌特征以及地开石中水的存在形式对水坑石透明度的影响因素进行了深入研究。 红外光谱和XRD测试结果显示样品主要矿物组成为地开石。 红外光谱中高频区3 704和3 621 cm-1两吸收峰的分裂程度和XRD图谱中2θ为19°~24°之间的衍射峰的分裂程度可表示地开石有序度， 分别计算样品红外光谱中3 704和3 621 cm-1两吸收峰的强度比值（OI）及XRD图谱中（111）晶面衍射峰和（111）晶面衍射峰的分裂程度指数（DHI）； 计算结果表明这两个表征有序度的参数与透明度并无密切关系。 扫描电镜测试结果显示地开石矿物晶体颗粒整体发育越均匀， 晶体颗粒形态越相近、 粒径大小越均一时， 样品透明度越高， 但晶体颗粒自身的结晶度、 自形程度和粒径的绝对大小与透明度并无关系。 差热分析测试结果表明水坑石的透明度与地开石晶体结构中结构水和吸附水的含量有关， 结构水含量越接近理论值， 样品晶体结构越完整， 透明度越高； 结构水的含量降低时， 部分羟基缺失导致晶体结构完整性下降， 结构单元层内部的电荷平衡被破坏， 层间域中吸附更多水分子， 吸附水在层间域中作为杂质分子存在， 使样品的透明度下降。

水岩反应是天然低质量硬玉岩(翡翠)在风化搬运和埋藏过程中获得品质改善的重要机理, 这种反应一般被认为是在低温还原条件下完成的, 目前, 科学界对这种低温变质水岩反应机理的了解知之甚少。 利用显微红外光谱对水岩反应前后翡翠矿物集合体及晶体进行了精细原位(in-situ)测试。 结果显示, 水岩反应后硬玉集合体矿物组成及单晶矿物主量元素的成分均没有明显的改变, 但含水量明显增大, 和水岩反应前相比, 硬玉单晶体结构水峰3 550 cm-1向高频漂移, 水岩反应前后矿物晶体边缘-晶核-边缘测点含水量也呈现规律性变化, 部分样本的含水量甚至有数倍的增加。 其中晶粒边缘的含水量明显大于晶粒内部含水量, 和高温高压变质过程中硬玉中水含量的变化呈现相反的趋势, 暗示了硬玉中的H+/OH-在高压变质反应和常压低温水岩反应过程中在硬玉内部的迁移方向及机制明显不同。 这一现象的发现为了解变质反应过程中水在硬玉中的行为及翡翠质量改善机理提供了新的线索。

对黑龙江穆棱新生代玄武岩产出的宝石级石榴石进行了宝石学常规测试、 电子探针测试、 拉曼光谱、 红外光谱和紫外-可见光谱测试, 以获得该区石榴石的宝石学特征和谱学特征。 化学成分分析表明, 该区石榴石为镁铝榴石, 含有Fe, Ca, Mn, Cr, Ti等杂质元素。 其平均晶体结构化学式为 (Mn0.022Ca0.455, Fe2+0.720, Mg1.793)∑=2.990(Ti0.003Cr0.009Fe3+0.062Al1.951)∑=2.025(SiO4)3。 拉曼光谱分析表明该区石榴石存在混合相, 由石榴石桥氧振动引起的拉曼位移峰反映出该特征。 镁铝榴石桥氧弯曲振动拉曼位移峰位于560 cm-1（A1g模）和641 cm-1（Eg+F2g模）, 钙铝榴石和铁铝榴石桥氧弯曲振动Eg+F2g模形成的拉曼位移峰分别位于507和486 cm-1。 官能团区红外光谱显示该区镁铝榴石中不存在分子水, 但少数镁铝榴石中存在少量的结构水, 它们在3 585, 3 566和3 544 cm-1处形成阶梯状的弱小吸收峰。 该区镁铝榴石多为褐红色, 其颜色由杂质离子Cr3+, Fe3+, Mn2+产生。 紫外-可见吸收光谱显示, Fe3+的电子跃迁致570, 521和502 nm吸收峰, Mn2+的电子跃迁致460和430 nm吸收峰, Cr3+电子跃迁致690和367 nm吸收峰。

利用傅里叶变换近红外光谱分析技术, 对源自国内外不同产地的软玉进行了测试与分析。 结果表明在7　000～7　400　cm-1波数范围内, 部分产地的软玉中出现四个由羟基倍频振动致近红外吸收谱带, 分别归属OH(Mg MgMg), OH(MgMgFe2+), OH(MgFe2+Fe2+), OH(Fe2+Fe2+Fe2+)的倍频振动所致, 并与软玉中透闪石矿物晶体结构中M1和M3位置的Mg2+, Fe2+占位有关。 随着透闪石中Fe2+/(Fe2++ Mg2+)比值的增大, 亦可导致软玉中羟基NIR谱带的进一步分裂, 谱带数目和强度增加, 并向低波数方向位移。 文中对软玉中羟基NIR光谱的产地鉴别意义一并给予了讨论。