1 华北理工大学矿业工程学院, 河北 唐山 063210 河北地质大学宝石与材料学院, 河北 石家庄 050031
2 河北地质大学宝石与材料学院, 河北 石家庄 050031
3 河北省地质实验测试中心, 河北 保定 071000
4 华北理工大学矿业工程学院, 河北 唐山 063210
软玉又称和田玉, 是我国使用最早的一种天然玉石材料, 深受国人喜爱。 2008年北京奥运会的“金镶玉”奖牌, 让全世界重新认识了中国元素, 认识了和田玉, 人们再一次兴起了对和田玉的追捧, 市场需求量增加的同时导致尾矿堆积如山, 在一定程度上, 不仅浪费土地资源而且污染环境。 开展软玉尾矿的高价值利用研究具有重要的理论与实际意义。 软玉的主要矿物成分为透闪石, 其化学式为[Ca2Mg5Si8O22(OH)2], 是一种典型的双链硅酸盐, 可作为硅酸盐体系玻璃的重要天然矿物原料。 采用熔融法将原料加热到1 500 ℃保温2 h, 取出熔融体倒入铁制模具中, 然后在600 ℃中退火2 h, 最后得到软玉尾矿玻璃。 随着MnO含量的增加, 软玉尾矿玻璃颜色逐渐加深, 主要色调为棕黄色, 透明, 玻璃光泽, 内部干净, 无裂纹, 折射率和介电常数逐渐减小, 相对密度逐渐增大。 采用傅里叶变换红外光谱、 拉曼光谱和紫外-可见光谱等测试技术获取了掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的光谱学特征, 并探讨了Mn2+含量对软玉尾矿玻璃品质和颜色的影响。 结果表明: 掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的红外光谱和拉曼光谱都出现了与气体分子有关1 370和1 500 cm-1附近的谱峰; MnO含量为1%, 样品Tb-3的红外光谱在450~500 cm-1范围振动谱峰明显强于其他三个样品, 拉曼特征峰最强, 红外光谱和拉曼光谱出现差异, 说明随着Mn2+含量的增加, 软玉尾矿玻璃的颜色加深, 透明度降低, 其内部结构中Si-O键能先增强然后减弱, 当MnO含量为1%时, 内部结构最致密。 结合软玉尾矿化学成分和紫外-可见光谱分析, 软玉尾矿玻璃的棕黄色, 主要与Fe和Mn元素有关。 由Fe2+-Fe3+对产生的电荷转移使得可见光在蓝紫区(400~460 nm)产生吸收峰, Mn2+的最外层d-d电子跃迁使得可见光蓝绿区(480~550 nm)产生一宽吸收带, 致使可见光中黄橙区透过率比较好, 从而形成了棕黄色。 研究基本确定了掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的制备工艺和谱学特征, 探讨了其应用前景, 为软玉尾矿高价值利用提出了科学方向, 具有重要的理论研究意义和应用价值。
和田玉 透闪石 玻璃 谱学特征 He tian yu Tremolite Glass Spectral characteristics Mn2+ Mn2+ 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2710
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 扬州市玉器产品质量监督检验中心, 江苏 扬州 225000
曾侯乙墓位于湖北省随州市郊, 是二十世纪重大考古发现之一, 其中出土玉石器数量达五百余件, 且种类齐全、 工艺精湛。 利用现代测试仪器对这批玉石器进行全面而科学的鉴定, 对于东周时期曾国用玉水平的研究具有重要的学术意义。 为了探知曾侯乙墓出土玉器的玉料类型及透闪石玉料可能来源地, 以其中的319件玉器为研究对象, 采用宝石学与光谱学的研究思路和方法对这些样品进行无损测试。 通过十倍放大镜及天平等常规宝石学检测仪器对样品的表面特征、 受沁程度及种类做出初步判断, 利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线荧光光谱仪(XRF)快速、 无损的分析出土玉器样品的矿物相及化学成分。 研究结果表明, 常规仪器测试结合红外光谱及X射线荧光光谱可以很好的区分出土玉器的材质, 在曾侯乙墓出土的319件玉器中, 有264件透闪石质玉器, 43件大理岩石璧、 8件云母质玉器、 1件石英岩、 1件萤石以及2件水晶环。 XRF测试结果显示, 透闪石炙玉占全部检测样品的82.8%, 其主要化学成分为MgO约占20.03%~27.00%(平均值为24.46%), SiO2约56.31%~61.17%(平均值为58.99%), CaO约14.25%~19.91%(平均值为15.42%), FeTO约0.19%~2.06%(平均值为0.551%), 计算可知m(Mg)/m(Mg+Fe)的值在0.91~0.99之间, 其测试结果范围与标准透闪石含量很接近, 该批样品中未检测出阳起石质的软玉。 其中, 大部分优质透闪石质玉器均出土自主墓室, 反映出当时人们的用玉水平及用玉习惯。 根据已有研究结果, 结合化学成分分析及部分具有特征风化皮层及戈壁料特征的样品, 推测曾侯乙墓部分出土玉器的玉料来源于甘肃古玉矿。 该结论为进一步研究曾国用玉制度和战国时期玉石之路提供了更多的研究资料。
曾侯乙墓 透闪石玉 红外光谱 X射线荧光光谱 用玉水平 玉料来源 The tomb of Marquis Yi of Zeng Tremolite jade FTIR XRF Level of usingjade Jade sources
中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
“黑青”指颜色近黑色, 主要成分为透闪石的青玉。 “黑碧”指颜色近黑色, 主要成分为阳起石的碧玉。 采用电子探针、 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和红外光谱测试分析手段, 确定“黑青”“黑碧”的矿物种属。 采用拉曼光谱、 显微紫外-可见分光光度计、 红外光谱对“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征进行探究。 “黑青”为标准透闪石拉曼谱峰, “黑碧”的谱峰位置与“黑青”存在几个波数的偏差, 向波数小的方向移动。 可见-近红外波段, “黑青”出现445 nm吸收峰, 680和940 nm宽吸收带, 为Fe2+和Fe3+作用; “黑碧”出现445 nm吸收峰, 660和690 nm双吸收峰以及970 nm吸收峰, 为Fe2+, Fe3+, Cr3+作用。 显微紫外-可见光谱可分析到样品的近红外区, “黑青”在1 397, 2 310, 2 387和2 466 nm出现强吸收峰, 1 915和2 120 nm出现弱吸收峰; “黑碧”在1 400, 2 313和2 394 nm出现吸收峰。 红外光谱分析“黑青”在5 225, 4 738, 4 692, 5 349, 4 317, 4 190和4 064 cm-1存在吸收峰; “黑碧”在4 708, 4 307, 4 178和4 031 cm-1存在吸收峰。 显微紫外-可见光谱与红外光谱分析结果虽然存在小的差异, 但基本保持一致, 以红外光谱分析结果为准。 将透闪石质的“黑青”、 阳起石质的“黑碧”、 广西大化阳起石质玉进行对比, 综合红外光谱和显微紫外-可见光谱分析结果得出“黑青”(透闪石)与“黑碧”(阳起石)近红外光谱的鉴别特征: “黑青”(透闪石)在4 800~4 600 cm-1存在两个吸收峰, 4 350~4 300 cm-1存在分裂双吸收峰; “黑碧”(阳起石)在4 800~4 600 cm-1存在一个弱吸收峰, 4 350~4 300 cm-1存在一个吸收单峰。 且“黑碧”(阳起石)的近红外吸收峰相较于“黑青”(透闪石)整体向低波数方向移动。
“黑青” “黑碧” 透闪石 阳起石 近红外光谱 鉴别特征 “Heiqing” “Heibi” Tremolite Actinolite Near-infrared spectroscopy Identification characteristics
1 中国地质大学地球科学学院, 湖北 武汉430074
2 国家珠宝玉石质量监督检验中心, 北京100013
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。
糖玉 透闪石 针铁矿 金红石 致色机理 Brown jade Tremolite Goethite Rutile Color-genetic mechanism 光谱学与光谱分析
2013, 33(6): 1446
1 中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室, 盆地与油藏研究中心, 北京 102249
2 新疆大学地质与勘查工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
3 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037
采用X荧光光谱、 X光粉晶衍射、 红外光谱和拉曼光谱等对新疆和田地区的白色、 青色和黑色透闪石软玉进行了化学成份和振动光谱研究。 在通过X光粉晶衍射判定所采样品全部属于透闪石质软玉后, 采用红外光谱仪和拉曼光谱仪对样品进行振动光谱测试, 并结合化学成分测试结果分析白玉、 青玉和墨玉等不同颜色的软玉中透闪石晶体结构M1、 M3位置中阳离子占位情况。 红外光谱中M—OH吸收谱带显示样品在M1及M3位置不仅有Mg2+和Fe2+, 还有Fe3+。 M—OH的吸收谱带和振动光谱特征与化学成分测试结果一致。 在此基础之上, 总结了新疆和田透闪石软玉中阳离子的种类和含量对振动光谱的影响。
透闪石 软玉 化学成分 阳离子占位 红外光谱 Tremolite Hetian nephrite Chemical composition Cation occupation Infrared spectra