巴基斯坦Swat矿区祖母绿以饱和绿色和高净度著称, 其价格逐年攀升, 如何有效鉴别Swat矿区祖母绿的特征成为当前的研究热点。 采用常规宝石学仪器、 电感耦合等离子质谱、 红外光谱、 拉曼光谱和紫外-可见吸收光谱对该矿区祖母绿的宝石学及谱学特征进行研究, 并探讨其颜色成因。 结果显示: (1)Swat矿区祖母绿晶体常为六方柱状, 且净度较高。 样品颜色呈明亮的绿色, 具有中等至强的二色性(黄绿/蓝绿色)。 折射率偏高, 约1.588~1.599, 与晶体碱金属含量高有关。 (2)晶体中部分Al与Mg, Fe, Cr等发生类质同象置换。 其中替换最多的是Mg元素, 含量达11 402~12 979 ppma(平均为12 446 ppma); Fe和Cr元素次之(平均含量分别为2 390和2 199 ppma)。 样品中碱金属元素(Na, K, Rb, Cs)含量很高, 总量约14 201~16 136 ppma, 平均为15 183 ppma。 (3)红外光谱显示指纹区1 312, 1 152, 983, 838, 701, 616和559 cm^-1处的吸收峰, 由[Si₆O₁₈]等基团振动所致。 近红外区可见较强的Ⅱ型水振动相关吸收峰(7 074 cm^-1), 说明样品中存在较多Ⅱ型水, 与晶体中碱金属离子含量较高相符。 拉曼光谱显示324, 399, 516, 685和1 067 cm^-1等祖母绿的拉曼位移, 并检测到气液包裹体相关的H₂O (3 595 cm^-1)、 CO₂(1 284和1 284 cm^-1)和N₂(2 327 cm^-1)以及伴生矿物滑石和磁铁矿的拉曼位移。 (4)紫外可见-吸收光谱(UV-Vis)测试结果显示有Cr³⁺(688~641 nm), V³⁺(610 nm), Fe²⁺(860 nm)和Fe³⁺(375 nm)相对应的吸收峰。 样品中Fe元素含量为1 124~3 561 ppma, Cr元素含量为730~3 077 ppma, V元素含量较少, 为28.01~263.9 ppma。 不同样品中Cr元素含量差距较大, V元素含量差距小, Cr和V离子数比值约3.43~60.05。 随着样品颜色饱和度增加, Cr元素含量急剧增大, V元素含量增加极少, Fe元素含量反而降低。 推测Swat矿区祖母绿主要致色元素为Cr, 其次为V, 其色调和荧光可能受Fe元素影响。

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CO^2-₃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(λ_ex)/343 nm(λ_em)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。

近年来, 市场上出现了一类利用新型无机结合剂处理的绿松石, 经此类方法处理的绿松石与天然绿松石极为相似, 普遍表现为结构细腻、 呈现玻璃-蜡状光泽, 行业上称之为“加瓷”处理绿松石(简称“加瓷”绿松石)。 采取常规宝石学仪器、 红外吸收光谱仪、 紫外-可见分光光度计以及能谱色散型X射线荧光光谱仪对“加瓷”绿松石的宝石学性质、 振动光谱特征以及化学成分组成特征进行了系统的研究和分析。 研究结果显示: “加瓷”绿松石样品的密度大都小于2.200 g·cm^-3, 与处理前密度有关, 故用于“加瓷”处理的样品以密度较低的绿松石为主; “加瓷”绿松石均表现为典型的低密度、 较细腻的结构外观和蜡状-玻璃光泽的组合特征, 与品质相当的天然绿松石特征不一致, 可作为“加瓷”绿松石重要的辅助性鉴别特征。 “加瓷”绿松石在长、 短波紫外荧光下的发光性与天然绿松石近于一致; 显微观察下铁线、 裂隙凹陷处常出现白色融出物, 孔道内可见毛发状结晶体。 “加瓷”绿松石的主要化学成分与天然类似, 以CuO, Al₂O₃和P₂O₅为主, 并含有一定量的FeOT(铁的氧化物), ZnO、 SiO₂, K₂O和CaO。 其中, “加瓷”处理绿松石样品中SiO₂含量基本在6.40%以上, 均高于天然绿松石中的SiO₂含量(1.96%~6.25%), 而Al₂O₃和P₂O₅含量都较天然绿松石偏低, 磷铝比例基本与天然绿松石一致, 为1.10左右。 利用“加瓷”绿松石较高的SiO₂含量和表面特征可将其与天然绿松石进行有效鉴别。 “加瓷”绿松石与天然绿松石的红外吸收光谱特征基本一致。 “加瓷”绿松石的UV-Vis光谱表现为620~750 nm处的吸收峰以及425 nm附近处较为锐利的吸收峰, 因颜色不同峰位稍有偏移, 但总体与天然绿松石的UV-Vis光谱特征趋于一致。

近期在玉石市场上出现了一种名为“天青冻”的蓝色蛇纹石玉, 为蛇纹石玉的一个新品种。 采用偏光显微镜、 扫描电子显微镜、 激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪和X射线粉晶衍射仪分析其结构特征、 化学和矿物组成, 并采用傅里叶变换红外光谱仪、 激光拉曼光谱仪和紫外-可见分光光度计对其谱学特征进行研究。 结果表明蛇纹石呈叶片状交织成毛毡状结构, 并含有菱面体状的杂质矿物白云石。 同时, X射线衍射谱2.53 ?(d₂₀₂), 1.56 ?(d₀₆₂)和1.54 ?(d₀₆₀)的特征衍射峰以及红外吸收光谱中3 673, 997和641 cm^-1的特征吸收峰表明其属叶蛇纹石, 1 098和1 086 cm^-1的特征拉曼峰指示了白云石和方解石的存在, 这与其形成于SiO₂热液交代白云岩的成矿环境相关。 化学分析表明蓝色蛇纹石玉中的Fe元素含量较其他常见蛇纹石玉低。 紫外可见吸收光谱中Fe²⁺→Fe³⁺电荷转移引起的强630 nm吸收带致其蓝色, Fe²⁺→Fe³⁺电荷转移引起的724 nm弱吸收带会导致其产生绿色调, 而由Fe²⁺和Fe³⁺自旋禁戒跃迁分别导致的537和488 nm弱吸收带对颜色影响较小。