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。

南红玛瑙是我国珠宝市场上常见的红色玛瑙品种之一。 南红玛瑙市场火热且仿制品层出不穷, 但对于南红玛瑙仿制品在材质和谱学特征上与天然南红玛瑙差异的研究较少。 选取市场中出现的两类南红玛瑙仿制品和天然南红玛瑙作为研究对象, 对常规宝石学特征、 显微特征、 紫外-可见光谱、 拉曼光谱以及红外吸收光谱进行了测试。 研究结果表明: 两类南红玛瑙仿制品主要成分与天然南红玛瑙相同, 均为石英, 其折射率、 密度、 硬度、 颜色、 光泽等物理性质与南红玛瑙相近, 短波和长波紫外光下均呈惰性。 第一类仿制品(FZP-1)仿制对象为樱桃红手链, 紫外可见光光谱240~570 nm处存在一宽吸收带, 呈浅橙红色。 显微镜下观察到FZP-1呈粒状结构, 见红色染料沿裂隙分布, 呈“丝瓜瓤”状, 是典型染色石英岩的结构特征; 第二类仿制品(FZP-2)仿制对象为柿子红手链, 紫外可见光光谱从240~540 nm处存在一宽吸收带, 呈橙黄色。 FZP-2呈隐晶质结构, 表面可观察到条带状和“指甲纹”状构造, 切面可见三层不同的颜色分带且明显沿打孔处分布, 指示该仿制品经过染色处理与热处理。 天然南红玛瑙(TR)为隐晶质结构, 内部含有红色点状赤铁矿, 与两类仿制品的内部结构具有明显的差别。 两类仿制品与天然南红玛瑙红外光谱均显示仿制品具有石英的典型光谱特征, 在1 100~1 250, 600~800和300~600 cm^-1范围内均存在吸收峰, 分别归属于Si—O—Si的非对称伸缩振动、 Si—O—Si的对称伸缩振动和Si—O—Si的弯曲振动。 两类样品800 cm^-1峰均存在分裂, 指示结晶程度良好。 FZP-1的显微红外光谱测试发现颗粒间隙在2 800~3 200 cm^-1范围内存在有机物相关峰位, 以2 916和2 848 cm^-1强峰为特征, 由C—H的伸缩振动引起。 拉曼光谱测试结果显示, 两种样品中除石英的有关峰位外, FZP-1在915和1 337 cm^-1等处存在与其有机染料相关的峰, 由饱和C—H的弯曲振动引起, 与显微红外光谱结果一致。 FZP-2的拉曼光谱显示在502 cm^-1存在与斜硅石相关的峰。 根据斜硅石与石英特征峰强度比值计算两者的相对含量, 结果显示斜硅石与石英的相对含量比约为0.15~0.16, 远高于天然南红玛瑙。 根据国家标准第一类仿制品应定名为染色石英岩玉, 第二类样品应定名为玛瑙。

目前现代测试技术发展较快, 为古代玉器的加工技术、 产源研究提供了无损研究手段。 利用红外光谱和能量色散X射线荧光光谱技术(EDXRF), 对浙江省遂昌县好川墓地中M52号墓出土的五件绿松石珠进行无损测试, 期望判断其可能的产地来源。 红外谱学特征显示, 3 468和3 514 cm^-1处可见红外吸收锐谱带, 是由于ν(OH)伸缩振动所致; 3 058 cm^-1附近可见ν(MFe, Cu—H₂O)伸缩振动, 1 014, 1 066和1 134 cm^-1处为ν₃(PO₄)伸缩振动。 与标准绿松石红外谱相比, 缺少1 637 cm^-1处峰, 此处为δ(H₂O)弯曲振动, 可能与样品在地下埋藏时间过久有关。 除天然绿松石吸收峰外, 在2 890和2 838 cm^-1处出现吸收峰, 分属亚甲基(—CH₂) 的不对称伸缩振动峰和对称振动峰, 在1 452 cm^-1附近也可以观察到其变形振动峰, 此外在1 552 cm^-1附近可见ν(C=C)伸缩振动。 这两处有机物吸收峰结合出土位置于红色漆痕处推断, 可能存在微量生漆残留。 两处基团峰与生漆漆酚的红外谱学特征基本相符, 存在样品埋藏时间过久, 漆器在土中腐朽后沾染到样品表面的可能性。 EDXRF数据中显示五件样品主量元素含量与理论值相比稍低, 硅含量稍高, 存在含硅杂质矿物, 微量元素中锌和钡的含量较高, Zn含量均在1 151~1 540 mg·kg^-1, Ba含量均在1 910~3 570 mg·kg^-1, 对比前人文献与湖北十堰及周边地区出产绿松石的元素数量级更为接近, 可作为判断五件绿松石珠玉料来源的一个证据。 通过显微照相对五件绿松石珠制作工艺进行观察, 可见五件样品均存在定向的抛磨痕迹, 且可见明显的一定数量的抛磨小面, 边缘可见线切割痕迹, 证明当时的好川文化先民已经具有加工打磨长宽不大于1 cm珠的能力; 加工珠形的方式是将不规则玉料原料分多个小面打磨直至成为桶珠形状, 而非直接进行弧面打磨; 钻孔周边可见明显平面, 孔形状较规整, 近圆形, 有抛磨痕迹, 说明好川墓地先民当时已具有钻孔工艺。 研究表明, 好川地区绿松石可能来自于湖北十堰及其周边地区的矿带, 浙西南地区自好川文化开始就使用较纯净的绿松石作为漆器镶嵌装饰, 埋藏过程中黏附漆类物质对绿松石表面造成一定污染, 镶嵌玉石漆器的制作工艺自良渚文化后有所传承, 且好川墓地先民已具备了一定程度的绿松石加工能力。 这对接下来进一步研究好川文化玉料来源问题奠定基础, 对考古学中好川及周边地区文化起源与交流探讨也有一定参考意义。

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%), Fe_TO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。

“黑碧”指颜色为黑色, 主要成分为阳起石的碧玉。 电子探针、 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪分析显示“黑碧”为阳起石碧玉。 拉曼光谱和红外光谱的OH振动处产生3个主峰, 归属于MgMgMg-OH, MgMgFe²⁺-OH(Fe_M1²⁺Mg_M1Mg_M3-OH, Mg_M1Mg_M1Fe_M3²⁺-OH), MgFe²⁺Fe²⁺-OH(Mg_M1F_M1²⁺F_M1²⁺-OH, F_M1²⁺F_M1²⁺Mg_M3-OH), 但与常见和田玉不同, “黑碧”的三个主峰在拉曼光谱OH的振动区(3 600~3 700 cm^-1)和红外光谱OH的倍频振动区(7 200~7 100 cm^-1)产生分裂现象。 将“黑碧”分为5个区域: HB-1, HB-2, HB-3, HB-4和HB-5, 进行原位的电子探针和拉曼光谱分析, 拉曼光谱在3 600~3 700 cm^-1出现3个主峰(A, B, C), 将主峰进行分峰拟合处理, 显示分裂成6个次级峰(A'和A″, B'和B″, C'和C″), 次级峰之间的平均波数差为5 cm^-1。 前人对角闪石在OH振动处主峰分裂现象的观点各不相同。 结合“黑碧”的原位电子探针数据和相关研究文献, 认为角闪石中B(M4)位置上的阳离子分布是分裂谱产生的主要原因。 角闪石中的B(M4)位置虽然没有直接与W位置的OH相连接, 但B(M4)位置上的阳离子通过影响TO₄上的桥氧, 间接影响W位置上的OH, 从而引起OH振动光谱产生一定变化。 对比存在类似分裂谱的角闪石样品和“黑碧”的晶体化学式, 发现所有的样品在B(M4)位置上均存在Ca²⁺和Mn²⁺分布, 而其他位置的阳离子占位情况都不相同, 表明“黑碧”OH振动光谱产生分裂与B(M4)位置上的Ca²⁺和Mn²⁺分布有关。 故认为“黑碧”中OH振动光谱产生分裂原因为Ca²⁺和Mn²⁺在B(M4)位置上的占位, 且高波数峰位归属于Ca²⁺, 低波数峰位归属于Mn²⁺, 即A', B', C'归属于Ca²⁺, A″, B″, C″归属于Mn²⁺。