中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
利用常规宝石学仪器、 电子探针、 傅里叶变换红外光谱仪、 激光拉曼光谱仪、 紫外-可见分光光度计和三维荧光光谱仪等, 对马达加斯加黄色方柱石的宝石学性质及谱学特征进行了研究分析。 马达加斯加方柱石的宝石学特征与方柱石理论值基本一致; 方柱石样品颜色均匀, 具有玻璃光泽, 原石晶型较为完好且表面普遍可见纵纹及褐红色杂质, 部分样品表面可见晕彩效应, 样品内部可见多种包裹体, 如黑云母、 无色晶体包裹体等。 红外光谱分析结果表明, 样品在指纹区均显示1 039, 1 105和1 196 cm-1处 Si(Al)—O伸缩振动吸收峰; 752 cm-1处Si—Si(Al)伸缩振动吸收峰; 551, 687和624 cm-1处O—Si (Al)—O 弯曲振动吸收峰; 459 cm-1处Si—O—Si的弯曲振动与Na(Ca)—O伸缩振动的耦合吸收峰; 416 cm-1处Si—O—Si弯曲振动吸收峰。 红外光谱官能团区的诊断性鉴定依据为: 3 530和3 592 cm-1处O—H振动引起的吸收峰; 2 499, 2 629和2 964 cm-1处CO2-3振动产生的吸收峰。 拉曼光谱分析结果表明, 桥氧弯曲振动产生459和538 cm-1两处吸收峰; Al—O振动导致775 cm-1吸收峰; 硅氧四面体Q4结构单元振动产生1 114 cm-1吸收峰。 紫外-可见光吸收光谱可知, 马达加斯加方柱石为过渡金属元素致色, 铁离子的存在导致了379和420 nm两处吸收峰, 且420 nm吸收峰的强弱影响着方柱石的颜色深浅。 致色原因为占据了晶体结构中四面体位置的Fe2+与Fe3+之间电荷转移, 从而产生黄色。 三维荧光光谱分析显示, 方柱石具有较为一致的发光行为, 均可见一强一弱两个荧光峰, 多集中在302 nm(λex)/343 nm(λem)附近。 电子探针成分分析结果表明样品属于方柱石族系列中的针柱石, Ma值范围为66%~69%, 平均Ma值为68.1%, 且随着Ma值的增高, 双折射率随着变小。 谱学测试作为无损测试技术, 适用于鉴定宝石品种。 对鉴定马达加斯加方柱石具有重要的意义, 同时为产地溯源、 区分优化处理品种提供数据支持。
方柱石 宝石学特征 谱学特征 马达加斯加 Scapolite Gemmological characteristic Spectral characteristic Madagascar 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2194
中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
玛瑙在世界各地分布广泛, 有关玛瑙矿物学和光谱学特征的研究颇丰, 但对产自马达加斯加安楚希希市和马哈赞加省的玛瑙的光谱学和产地特征研究甚少。 采用正交偏光显微镜、 红外光谱和拉曼光谱仪对5块来自安楚希希市和马哈赞加省具有纹带结构的玛瑙样品进行光谱学特征分析。 结果表明: 这两个产地玛瑙的主要矿物成分一致, 均为α-石英和斜硅石。 来自马哈赞加省的样品靠近中心的白色、 红色部分斜硅石的特征拉曼峰(501cm-1)缺失, 根据前人研究发现是与玛瑙内部的结构水之间发生脱水反应形成中性水分子, 而这些中性水分子与斜硅石反应生成了石英颗粒有关。 然而两产地玛瑙的致色矿物不同, 马哈赞加省玛瑙棕色和红色部分具有222, 294, 410以及1 316 cm-1的特征拉曼位移峰, 与赤铁矿的拉曼特征峰相符, 确定这部分的致色矿物是赤铁矿, 而安楚希希市玛瑙黄色部分只具有400和1 160 cm-1的特征峰, 与六方纤铁矿的拉曼特征峰相符, 因此此部分的致色矿物是六方纤铁矿(δ-FeOOH)。 部分来自安楚希希市的玛瑙具有少量的杂质矿物, 通过拉曼测试发现杂质矿物的成分也是六方纤铁矿(δ-FeOOH)和α-石英。 结合六方纤铁矿的特性推测来自安楚希希市的四块样品是处于低温(<80 ℃)、 Fe2+含量很少(β<0.03)且空气不流通的偏酸性的环境当中形成的。 红外光谱测试发现两个产地的玛瑙均有液态水(3 400 cm-1左右)和结构水(3 750~3 500 cm-1)的红外特征峰, 安楚希希市的结构水红外特征峰位于3 740 cm-1处, 可推测该结构水位于结构缺陷处。 结合马达加斯加玛瑙的光谱学特征和纹带结构的讨论, 对推测马达加斯加玛瑙的形成机制有着重要的意义; 并且六方纤铁矿(δ-FeOOH)可以作为区别于其他产地的标型矿物, 具有产地特征意义; 同时为研究马达加斯加玛瑙形成的地质环境提供了数据支持。
马达加斯加玛瑙 纹带结构 光谱学特征 成因机制 六方纤铁矿(δ-FeOOH) Madagascar agates Spectral characteristics Banded structure Formation mechanism Feroxyhyte (δ-FeOOH) 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3227
中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 100083
琥珀是古植物的液态树脂经过多种地质作用后形成的石化树脂。 柯巴树脂是形成年代较短且成熟度较低的半石化树脂, 其外观与琥珀较为相似。 柯巴树脂与琥珀都是天然树脂在石化过程中的产物, 两者的化学成分存在过渡、 重叠, 具有较多的相似性, 导致二者的鉴别有一定难度。 近期市场上出现两个产地的柯巴树脂, 其中棕红色-棕色的婆罗洲柯巴树脂常被误认为缅甸琥珀, 淡金色-金色的马达加斯加柯巴树脂常与波罗的海琥珀混淆, 已引起较为广泛的注意。 为此, 以外观相似的婆罗洲柯巴树脂与缅甸琥珀, 马达加斯加柯巴树脂与波罗的海琥珀, 为研究对象每类选取四块代表性样品, 共16块。 红外光谱测试在中国地质大学(北京)珠宝学院宝石研究实验室完成。 测试仪器为BRUKER TENSOR 27型傅里叶变换红外光谱仪, 扫描16次, 分辨率为4 cm-1, 扫描范围为4 000~400 cm-1, 室温。 研究结果显示, 外观相似的柯巴树脂和琥珀红外光谱吸收峰位置和吸收强度存在可识别的差异, 因此可以利用红外光谱特征对其进行科学有效的鉴别。 婆罗洲柯巴树脂的红外光谱主要特征为3 000~2 800 cm-1范围内的4处吸收峰和1 710 cm-1处较强吸收峰, 1 730 cm-1处肩峰、 887与824 cm-1处弱吸收峰。 马达加斯加柯巴树脂的红外光谱主要特征为与CC双键相关的3处组合吸收峰、 1 697 cm-1处强吸收峰, 1 724 cm-1处肩峰和由1 271与1 176 cm-1吸收峰组成的“W 图形”。 与婆罗洲柯巴树脂外观相似的缅甸琥珀可以通过3 000~2 800 cm-1范围内的2处吸收峰、 1 724 cm-1处强吸收峰、 1 300~1 100 cm-1范围内的一个“W图形”进行快速鉴别。 与马达加斯加柯巴树脂易混淆的波罗的海琥珀可以通过“波罗的肩”进行快速区分。 另外, 婆罗洲柯巴树脂R (A1 383 cm-1/A1 464 cm-1)值为0.823~0.860, 大于缅甸琥珀0.605~0.643; 马达加斯加柯巴树脂R值为0.900~0.985, 大于波罗的海琥珀0.704~0.783, 该值也可作为区分特征。 国内有关琥珀和柯巴树脂的研究主要为气相色谱质谱(GC-MS)划分的Ⅰ类琥珀和柯巴树脂(主要化学成分为半日花烷型双萜化合物的聚合物), 柯巴树脂针对新西兰和哥伦比亚这两个产地, 缺乏婆罗洲和马达加斯加柯巴树脂的红外光谱分析。 该研究对外观相似的婆罗洲柯巴树脂和缅甸琥珀, 马达加斯加柯巴树脂和波罗的海琥珀进行红外光谱的对比分析, 揭示了婆罗洲和马达加斯加柯巴树脂的红外光谱特征, 并为快速区分外观相似的柯巴树脂与琥珀提供科学依据。 结合前人研究, 认为红外光谱在不同产地柯巴树脂的分类及外观相似的柯巴树脂和琥珀的快速鉴别提供了重要的科学依据。
柯巴树脂 琥珀 红外光谱 婆罗洲 缅甸 马达加斯加 波罗的海 Amber Copal resin Infrared spectra Burma Borneo Baltic Madagascar 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2123
马达加斯加是现今世界上最重要的蓝宝石产地，以马达加斯加低品质蓝宝石为研究对象，运用紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱和X 射线荧光光谱(XRF)分析其颜色成因并对热处理工艺进行探索。敞口环境下，经1300 ℃~1600 ℃，12~20 h 热处理，多数样品Fe2+/Ti4+荷移减弱，深蓝色调变浅，部分样品Fe3+含量减少、Ti4+含量增加，显示出纯正的蓝色。
光谱学 马达加斯加蓝宝石 热处理 紫外-可见光吸收光谱 X 射线荧光光谱 激光与光电子学进展
2015, 52(10): 103001
对缅甸、马达加斯加以及中国云南的红宝石样品进行不同温度制度的热处理,通过热处理前后的光谱特征分析可知,红宝石的主要致色元素为Cr,而Fe、Ti 是红宝石产生蓝紫色调的原因.高温热处理后,由硬水铝石产生的两个红外特征吸收峰1986 cm-1和2123 cm-1消失.Fe 元素的含量对缅甸红宝石的热处理效果有重要的影响；而最高温度的控制是影响马达加斯加红宝石热处理效果的重要因素,其内部黑色钛铁矿会随着温度的升高形成不同的固溶体,这种变化可以在拉曼光谱上明确体现.未经热处理的云南红宝石显示出3310 cm-1的O－H 红外特征吸收峰.光谱学特征分析可以为无损检测红宝石提供可靠的理论依据.
光谱学 红宝石 热处理 马达加斯加 钛铁矿 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 083005
