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郑金宇  陈涛  陈倩  李梦阳  姚春茂  
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摘要
产自西藏丁青县的“象牙玉”结构致密, 适于雕刻, 绝大多数玉石呈白色, 有的部位分布有红色细脉。 采用常规宝石学仪器、 扫描电子显微镜(SEM)、 X射线粉晶衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等测试方法对象牙玉进行了矿物学及谱学特征测试与研究。 常规宝石学测试结果表明, 象牙玉的相对密度为2.72~2.94, 折射率为1.68(点测), 在长波紫外光下呈强白色荧光。 偏光显微镜下可见菱镁矿因为粒度极小而不具消光特征, 石英呈脉状穿插菱镁矿, 赤铁矿在菱镁矿裂隙中充填。 背散射电子像表明绝大多数基质为菱镁矿与石英的微晶混合物, 有的部位为较大石英颗粒(约25 μm)散布在菱镁矿中, 石英与赤铁矿呈微晶充填在菱镁矿的裂隙中。 X射线粉晶衍射中具有3.34和4.25 石英的特征衍射峰, 2.74, 2.10和1.70 菱镁矿的特征衍射峰。 在红外光谱中, 886, 1453和748 cm-1为碳酸盐矿物的特征吸收峰, 其中ν4(面内弯曲振动)的频率与阳离子半径的变化成正比, 因此748 cm-1指示其为菱镁矿; 1 089, 1 165, 798, 779, 694, 515和465 cm-1为石英的特征吸收峰。 根据拉曼光谱可知, 白色基质为菱镁矿与石英的混合, 透明脉状矿物为石英, 其中石英的拉曼图谱中还存在斜硅石的特征拉曼峰(500 cm-1), 在以α-石英为主的石英质玉石中, 斜硅石的含量越高, 其结晶程度越低, I500/I465的比值与结晶程度成反比, 因此在菱镁矿中混杂的石英结晶程度比石英脉中的低, 两处均为隐晶质石英; 红色矿物具有1317, 655, 608, 492, 460, 406, 292, 242和222 cm-1的赤铁矿典型拉曼峰。 由于其原石并不存在生物迹象, 所以其成因与生物无关, 由于象牙玉为含隐晶质石英的泥晶质菱镁矿, 所以推测其成因与超基性岩的风化淋滤作用有关。
光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2908
摘要
土壤有机质的重要性和复杂性一直是国内外学者研究的热点。 土壤腐殖质作为土壤有机质的主体, 是土壤肥力的重要物质基础, 在土壤养分循环和土壤结构方面发挥着重要作用。 胡敏素是土壤腐殖质重要组分, 它占土壤有机C和有机N的绝大部分, 同时也是较稳定的腐殖质组分, 对营养元素(C, N, S等)固持和有效性, 以及在土壤肥力和生态环境等方面起着重要作用。 以黑土长期定位试验(始于1979年)为基础, 利用差热分析、 红外光谱和核磁共振光谱分析Hu分子结构变化特征。 结果表明, 各施肥处理可以明显增加土壤有机碳含量, 以有机无机肥配施增加效果最为显著, 各施肥处理土壤Hu含量之间有差异, 但不显著。 土壤Hu的热性质表明, 土壤施入有机肥后具有较高的可分解有机质和脂族结构, 而单施化肥处理具有较高可分解有机质的同时, 芳香结构较多。 Hu的红外光谱也表明, 单施有机肥和有机无机肥配施均可提高土壤Hu的2 920/1 620比值, 其脂族性增强, 芳香性减弱, 单施有机肥处理增加土壤Hu分子中脂族链烃的比例效果高于其他处理。 13C核磁共振波谱分析显示, 与CK相比有机无机肥配施可以提高土壤有机碳稳定性, 而单施化肥处理有机质分解程度增加, 稳定性降低。
光谱学与光谱分析
2020, 40(7): 2194
王庆楠  狄敬如  何 翀  何 波  
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摘要
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。
光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2059
其它光谱技术及应用
余炼钢  
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摘要
现如今一种商家称为“象骨”的工艺品在珠宝市场上十分普遍,仅用常规技术无法准确鉴定,为弄清此类工艺品的材料属性,本文通过宝石学常规测试、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线荧光光谱(EDXRF)等技术手段,分析其谱学特征,并与象牙进行了比较。研究结果表明:此类工艺品材料折射率RI:1.55±,呈较强蓝白色紫外荧光,具有断续平直的微裂纹。FTIR、Raman、EDXRF分析揭示由生物成因磷酸钙和胶原蛋白类有机物构成,含主要微量元素Al、Zn、Sr,物质组成与象牙相似。以无勒兹纹,缺少微量元素Mg、Si,主量元素Ca和P含量高于象牙,红外吸收光谱1500~1700 cm-1之间指示胶原蛋白酰胺键C-O、C-H伸缩振动,及N-H面内弯曲振动的吸收峰明显弱于象牙等特征,可与象牙相区分。据其表面微裂纹、折射率以及物质组成等特征推断为骨制品。由于尚无象骨标准物质及特征数据做比对,笔者认为下一步通过市场调研掌握其产地、供货渠道、生产过程等真实来源信息是更准确鉴定此类工艺品材料的关键。
光散射学报
2019, 31(2): 192
光谱学
吴晓  吴晓玉  韩孝朕  王以群  
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摘要
蓝色的针状蓝线石是水晶中较为少见的矿物内含物。利用宝石显微镜、显微X射线荧光光谱仪、傅里叶变换显微红外光谱仪和显微共焦拉曼光谱仪等仪器对水晶中的针状蓝线石和染色水晶内部蓝色包裹体的形态和颜色分布进行测试和分析,得到的相应的谱学和形态特征可用于水晶及内部蓝线石包裹体的分析和鉴别。
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013008
摘要
对来自坦桑尼亚Merelani地区的坦桑石样品, 分别采用电子探针、 EMXPLUS型ESR谱仪、 同步热分析仪、 紫外可见光谱仪以及傅里叶变换红外光谱仪进行了测试与分析。 结果表明: 坦桑石样品的主要成分为SiO2, Al2O3和CaO, 微量成分中V2O5含量相对最多, 平均含量为0.36%; 坦桑石样品本身不含吸附水, 结晶水, 加热至780 ℃附近时, 脱失结构水, 样品中结构水大约占总质量的2%; ESR实验结果中显示出明显Fe3+和Mn2+的电子顺磁信号; 紫外-可见光谱显示, 样品在385 nm处出现吸收窄带, 575和750 nm处分别出现较为宽缓的吸收; 红外光谱测试表明, 样品在6 500~9 000 cm-1波段的倍频振动区, 基本没有吸收。 在4 000~6 500 cm-1波段主要为和频振动, 5 956 cm-1附近呈较宽缓的吸收峰, 5 413, 5 184, 4 336和4 046 cm-1处出现较尖锐的吸收峰, 主要可能由O—H, 矿物内的Si—O, 以及空气里面的H2O分子和CO2振动所引起。 综合EPMA以及ESR分析结果, 蓝-紫色坦桑石颜色可能主要由V3+和V5+共同引起, Fe3+晶体场的d—d电子跃迁、 Fe2+→Ti4+的电荷转移辅助致色。
光谱学与光谱分析
2018, 38(9): 2872
刘喜锋  林晨露  李丹丹  朱 琳  [ ... ]宋 双  刘 琰  沈崇辉  
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摘要
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。
光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1231
韦梦雪  王 彬  谌 书  白英臣  [ ... ]董发勤  朱静平  黎 明  魏 竭  
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摘要
为掌握川西平原保护性耕作模式下还田秸秆腐解过程的光谱学特性, 追溯还田秸秆对川西地区生态系统结构的影响过程, 采集了该地区主要种植作物油菜、 水稻的秸秆样本, 利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 三维荧光光谱(3D-EEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)三种光谱学表征手段, 阐明秸秆各腐解阶段溶解性有机质(DOM)的光谱学特征, 对比不同农作物秸秆快速淋溶阶段DOM(0~0.5 d)与腐解过程(0.5~90 d)的光谱学特征差异性, 解析其变化机理。 结果表明: 还田秸秆腐解过程中DOM的光谱学特性差异明显, 伴随着芳香性物质的溶出、 降解以及新生腐殖类物质的形成; 由秸秆快速淋溶阶段释放DOM的E2/E3值最大而SUVA254值最小可知该阶段溶出的物质芳香性和分子量相对较小; 其芳香性组分的溶出主要集中在腐解前期(≤10 d), 表现于该阶段E2/E3值逐渐减小且SUVA254值逐渐增大, DOM中多糖峰、 芳香C和酰胺峰变弱; 难分解的纤维素、 半纤维素和大分子蛋白质主要在腐解后期被降解; DOM中酚类、 羰基类和羧酸类物质数量增加, 使得DOM与有机污染物、 金属离子的相互作用增强, 进而调节农田土壤中污染物的迁移转化过程。 本研究为川西平原秸秆还田的环境意义提供了基础数据和新证据, 为该地区农业废弃物处理与资源化提供了依据。
光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2861
彭 帆  赵庆华  裴 磊  王 超  尹作为  
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摘要
近年来大量的墨玉在国内外玉石市场上陆续出现, 广西大化墨玉是最新发现的墨玉新品种。 为了探究广西大化墨玉的矿物学及谱学特征, 针对产自广西大化瑶族自治县的墨玉样品进行了常规检测, 以及采用X射线粉末衍射仪、 激光拉曼光谱仪、 傅里叶红外变换光谱仪和激光剥蚀等离子体质谱仪等现代谱学仪器测试分析, 从矿物组成、 拉曼光谱和红外光谱以及化学元素组成进行了研究分析。 常规宝石学特征测试显示广西大化墨玉的折射率为164(点测), 比重为312。 偏光显微镜观察显示广西大化墨玉的主要矿物为阳起石, 含量大于98%, 结构为显微毛毡状结构。 XRD测试明确样品主要成分为阳起石, 其特征面网间距为8498 3和3145 9 。 傅里叶红外变换光谱仪测试结果显示样品的红外光谱与透闪石理论值接近, 主要的特征峰为1 078, 1 026, 925, 765, 703, 659, 584, 485, 436 cm-1, 其中1 078, 1 026, 925 cm-1为O—Si—O和Si—O—Si的反对称伸缩振动及O—Si—O对称伸缩振动, 765, 703, 659 cm-1为Si—O—Si对称伸缩振动, 584, 485, 436 cm-1为Si—O弯曲振动。 激光拉曼光谱测试测试结果显示样品的图谱基本集中在3 500~3 800和119~1 054 cm-1这两个区域内, 样品的拉曼光谱119~1 054 cm-1的特征峰中1 055, 1 029和930 cm-1为闪石类矿物特征的Si—O伸缩振动, 744和671 cm-1为Si—O—Si伸缩振动, 且在671 cm-1是强度最大的特征峰位, 代表硅氧四面体结构单元中桥氧的对称伸缩振动; 在3 800~3 500 cm-1区间为M—OH伸缩振动区域, 反映了M1和M3位置的阳离子与结构中的OH-成键的振动信息, 位于3 628, 3647, 3 664, 3 678 cm-1, 这是由于OH-伸缩振动导致。 通过激光剥蚀质谱仪测试分析发现样品的主要化学成分为SiO2(524%), FeO(2195%), CaO(125%)和MgO(124%)。 此外还含有少量Al2O3, MnO, Na2O, P2O5, K2O和TiO2, 由于样品富含Fe元素, 计算Mg/(Mg+Fe)=0504, 因此大化墨玉为软玉中的阳起石玉, 并由此推断大化墨玉的黑色由含铁量较高所致。
光谱学与光谱分析
2017, 37(7): 2237
摘要
广西河池市所产的软玉主要颜色是白色、 青白色, 少量墨绿色和黑色, 是近两年才出现的品种, 但是在市场上却占有不小份额, 与其他产地相比, 本区大部分软玉质地干, 油脂光泽弱, 且多数不透明, 没有“水线”, 常具有白色或者灰白色条带状包体以及褐色或者黑色“花瓣”状包体, 市场上直接以“花瓣玉”进行销售。 通过常规测试、 拉曼光谱(Raman)、 X光粉晶衍射(XRD)等测试, 研究结果表明: 广西河池软玉折射率为1.616~1.632, 样品相对密度平均值为2.895, 紫外荧光下样品均显示为惰性; 样品的玉质部分和条带部分拉曼谱峰与标准软玉拉曼峰基本一致, 主要峰值集中在225, 370, 676, 1 029和3 677 cm-1, 拉曼光谱和XRD测试表明玉石中的白色条带状包体的矿物组成依然为软玉, 但是与周边玉石部分的软玉有不同的排列方式和颗粒大小, 因此肉眼观察显示出条带状, 并与正常玉石部分相比具有不同的颜色和透明度特征; 经测试和计算发现研究样品结晶度平均值为0.963, 大于新疆软玉样品的结晶度平均值0.843, 与青海软玉结晶度0.96相近, 反映出该区软玉的结晶程度较高, 晶体颗粒相对较大的特征, 预示其结晶过程冷却缓慢的特点, 样品的结晶度好且同时颗粒排列比较不规则, 造成玉石整体透明度下降。 LIBS测试软玉中铍/硅强度比(IBe/ISi)显示新疆软玉为0.003~0.008, 青海软玉为0, 辽宁软玉为0.004~0.006, 韩国软玉为0.1~0.16, 俄罗斯软玉为0.03~0.05, 广西河池软玉与青海软玉相同为0。
光谱学与光谱分析
2017, 37(12): 3819
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