1 长安大学地球科学与资源学院, 陕西 西安 710054
2 陕西国际商贸学院, 陕西 西安 712046
3 西北大学, 陕西 西安 710069
白石脂为常用矿物药之一, 市场上多见伪品或混用现象, 这与矿物学鉴定特征不明确有关。 旨在通过性状观察及矿物学鉴定, 利用扫描电子显微镜、 X射线衍射、 微量元素光谱半定量、 红外光谱、 差热分析等测试对市售不同产地白石脂进行矿物学及谱学鉴定特征对比。 结果如下: (1)性状观察及常规矿物学鉴定特征白石脂均为色白, 土状光泽, 硬度小, 吸水粘舌, 微有土腥气。 主要矿物组成为高岭石、 伊利石及石英, 杂质矿物主要为长石、 方解石及褐铁矿。 (2)扫描电镜观察发现白石脂均可见网格状纤维结构, 能谱图显示主要成分为O, Si和Al。 (3)X射线衍射结果显示, 样品主要衍射线为7.44(3)和3.53(4), 主要成分为高岭石, 衍射线为10.45(5)和4.51(3)为伊利石, 另可见5.04(3), 4.51(3)和3.06(10)的石英衍射线, 次要衍射线显示含有极少量的长石、 方解石及褐铁矿。 (4)微量元素光谱半定量分析显示市售白石脂中微量元素主要为Ca, Mg, K, Na和Cr。 (5)差热分析主要表现为明显的高岭石及弱的伊利石吸热效应。 (6)红外光谱曲线显示3 700～3 000 cm-1的高频波段, 都具有锐而强的吸收峰, 分别位于3 440.98, 3 621.18和3 620.45 cm-1附近; 在500～1 500 cm-1的中低频波段, 几条谱线的轮廓大致相同, 约为1 200～1 000, 950～900和800～600 cm-1区间的谱带, 三个样品的谱带基本相同, 主要矿物组成为高岭石。 综上, 使用性状、 矿物学、 扫描电镜观察辅以红外光谱、 X射线衍射测试、 差热分析能有效判断市售白石脂质量。
白石脂 矿物学 鉴定 谱学 Halloysitum Album Mineralogy Identification Genealogy
1 中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室, 北京 100037
2 中国地质大学(北京)地质科学院, 北京 100083
3 江西省矿产资源保障服务中心, 江西 南昌 330025
4 江西省国土空间调查规划研究院, 江西 南昌 330025
朱溪钨矿床白钨矿化与矽卡岩化密切相关, 白钨矿多与石榴子石、 透辉石等矽卡岩矿物一起产出。 该研究对朱溪典型矽卡岩矿物如石榴子石、 透辉石、 符山石、 硅灰石、 阳起石等进行显微红外光谱测量和电子探针分析, 探究朱溪矽卡岩矿物的热红外光谱特征及其对成矿的指示意义, 并建立朱溪地区的矽卡岩矿物热红外光谱库。 结果表明, 朱溪钨矿床石榴子石主要为钙铝-钙铁榴石系列, 在800和920 cm-1附近存在一大一小两个吸收峰, 在880 cm-1附近存在特征吸收谷; 当石榴子石成分中钙铝榴石含量大于50%时, 石榴子石特征吸收谷位于880~900 cm-1, 当钙铝榴石含量小于50%时, 石榴子石吸收谷位于865~875 cm-1。 随着Al2O3含量增加, 其特征吸收谷向高波数方向移动, 钙铝榴石偏向高波数, 钙铁榴石偏向低波数; 辉石主要为透辉石-钙铁辉石系列, 在850~950 cm-1波数范围内存在诊断式、 呈阶梯状降低的吸收峰, 且在1 050 cm-1处存在吸收峰, 在1 000 cm-1存在微弱的双谷式吸收特征; 随着透辉石含量的减少, MgO含量减少, 透辉石吸收峰向低波数方向移动, 钙铁辉石的吸收峰相对于透辉石集中在低波数范围内, 与石榴子石的变化规律一致, 推测与Al、 Mg化学性质比Fe活泼有关。 符山石拥有850~950 cm-1范围内与透辉石类似形态的吸收峰, 区别在于符山石在800 cm-1左右还存在一吸收峰。 硅灰石在875, 1 000和1 060 cm-1附近存在一大两小三个吸收峰, 在980和1 040 cm-1附近存在两个特征吸收谷。 阳起石在750和900 cm-1附近存在一小一大两个吸收峰, 在770, 930和1 020 cm-1附近存在三个特征吸收谷。 朱溪矿床白钨矿与石榴子石、 透辉石关系最为密切, 主要沿石榴子石和透辉石边界呈脉状生长, 其热红外光谱可以作为寻找白钨矿的指示标志。 上述研究成果, 对深入分析和研究江西朱溪钨矿床的矿物学特征及成因环境, 以及探索利用热红外技术指导矽卡岩矿物分带与找矿勘查的可能性等具有理论和实际意义。
热红外光谱 矿物学 矽卡岩 朱溪 Thermal infrared spectroscopy Mineralogy Skarn Zhuxi
1 中国地质大学(北京)珠宝学院, 北京 100083
2 中国地质大学(北京)珠宝与矿物材料实验教学中心, 北京 100083
葡萄石可以以板状、片状、葡萄状、肾状、放射状或块状集合体的形式产出, 因其美丽的外观和特殊的晶体结构, 近年来受到了学者的广泛关注。本文通过电子探针、粉晶X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、显微拉曼光谱仪、紫外可见分光光度计等仪器对黄绿色葡萄石的成分、结构及谱学特征进行了分析与探讨。葡萄石的主要致色元素为Fe, 且Fe3+经常取代Al3+占据八面体配位, Fe2+经常取代Ca2+存在于空隙中。电子探针数据表明: Fe与Al的含量变化整体呈现负相关关系, Fe与Ca的含量变化也整体呈现负相关关系, Fe含量相对较高的样品其黄绿色调加深。XRD图谱和拉曼光谱的结果表明: 在葡萄石中绿帘石以包裹体的形式存在。红外光谱和拉曼光谱表明葡萄石中存在硅氧四面体和铝氧八面体两种架构, 紫外可见吸收光谱揭示了葡萄石的致色机理。本文对葡萄石的矿物学特征及谱学特征进行系统分析, 为后续葡萄石的进一步研究提供思路与实验数据。
葡萄石 矿物学 成分 结构 谱学特征 致色机理 prehnite mineralogy composition structure spectral characteristic chromogenic mechanism
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。
蓝色蛇纹石玉 天青冻 谱学特征 宝石学特征 矿物学特征 Blue serpentine Tian Qing Dong Spectroscopic characteristic Gemological characteristics Mineralogical characteristics 
近年来, 市场上出现了产自西安、 云南等地与鸡血石外观相似的玉石品种, 鸡血石相似品种的出现给鸡血石市场带来一定冲击, 也为鸡血石的命名及检测带来挑战。 利用X射线粉晶衍射仪、 扫描电子显微镜、 红外光谱仪、 拉曼光谱仪对鸡血石相似品种的矿物学及谱学特征进行研究。 结果如下: (1)X射线粉晶衍射结果表明鸡血石相似品种的“血”为辰砂; 西安样品的“地”主要由石英及白云石组成; 而云南样品的“地”则由石英及方解石组成, 同时可含一定量文石; 两地产出的鸡血石相似品种中均出现少量伊利石, 云南样品中还含有少量高岭石。 (2)扫描电镜观察表明, 鸡血石相似品种中的碳酸盐矿物多呈自形到半自形, 粒径较其他矿物最为粗大, 石英呈半自形-他形粒状分布于碳酸盐矿物颗粒间, 辰砂分布于碳酸盐矿物及石英粒间; 在西安样品中观察到了细小鳞片状的伊利石晶体。 (3)红外光谱测试表明, 鸡血石相似品种的主要组成矿物均为石英及碳酸盐矿物, 具有由Si—O—Si的反对称伸缩振动引起的1 086和1 167 cm-1强而宽的吸收带及归属于Si—O键的对称伸缩振动的798, 779, 694, 512和462 cm-1处的石英的红外吸收峰; 西安样品中具有727, 881和1 444 cm-1白云石的红外光谱, 云南样品中具有712, 876, 1 427和1 789 cm-1方解石的红外光谱, 方解石与白云石均为方解石族矿物, 红外光谱由[CO3]2-及晶格振动模式构成, 峰位略有不同但基本轮廓及归属相同, 712~727 cm-1为[CO3]2-的面内弯曲振动吸收峰, 876~881 cm-1为[CO3]2-的面外弯曲振动吸收峰, 1 427~1 444 cm-1的峰则归属于[CO3]2-的反对称伸缩振动, 1 789 cm-1为[CO3]2-的对称伸缩振动和面内弯曲振动的和频峰; 部分样品的红外光谱官能团区出现粘土矿物羟基的振动峰; (4)拉曼光谱测试表明两个产地样品的“血”均为辰砂, 具有254, 290和350 cm-1的拉曼位移; 西安样品中黑色矿物为辉锑矿, 具有147, 191, 252和452 cm-1的拉曼位移; 对“地”的拉曼光谱测试结果与红外光谱结果吻合, 两个产地样品均具有464 cm-1的石英的特征拉曼位移, 西安样品中具有1 097, 725, 338和299 cm-1白云石的拉曼位移, 云南样品中出现1 087, 713和282 cm-1方解石拉曼位移。 由于鸡血石相似品种中存在粘土矿物, 因此鸡血石的鉴别不能简单依靠是否含有粘土矿物来进行。
鸡血石相似品种 矿物学特征 红外光谱 拉曼光谱 The similar species of Chicken-blood stone Mineralogical characteristic IR spectra Raman spectra 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3179
中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
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。
“象牙玉" 菱镁矿 矿物学特征 谱学特征 西藏丁青县 “Ivory Jade” Magnesite Mineralogical characteristic Spectroscopic characteristic Dingqing county 光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2908
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)珠宝检测中心, 湖北 武汉 430074
3 深圳市莲生珠宝首饰有限公司, 广东 深圳 518020
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。
墨西哥 锌绿松石 矿物学特征 谱学特征 Mexico Faustite Mineralogy Spectroscopy 光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2059
赖萌 1,2,3廖宗廷 1,2,3杨如增 1,2,3周征宇 1,2,3钟倩 1,2,3
1 同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海 200092
2 上海宝石及材料工艺工程技术研究中心, 上海 200092
3 同济大学海洋与地球科学学院, 宝石及工艺材料实验室, 上海 200092
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。
坦桑石 谱学特征 颜色成因 矿物学特征 Tanzanite Spectroscopic characteristics Color genesis Mineralogical characteristics 光谱学与光谱分析
2018, 38(9): 2872
1 华南理工大学广州学院, 广东 广州 510800
2 中国地质大学(北京)珠宝学院, 北京 100083
3 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
4 中国科学院大学, 北京 100049
5 国家珠宝玉石质量监督检验中心, 北京 100013
6 北大宝石鉴定中心, 北京 100871
7 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037
8 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083
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。
新疆哈密 绿松石 矿物学研究 谱学特征 Turquoise Mineralogy Spectroscopy Hami Xinjiang Province 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1231
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 郑州信息科技职业学院, 河南 郑州 450046
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164(点测), 比重为312。 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8498 3和3145 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(524%), FeO(2195%), CaO(125%)和MgO(124%)。 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)=0504, 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。
广西大化 墨玉 矿物学特征 谱学特征 颜色成因 Dahua Black nephrite Mineralogical characteristics Spectroscopic characteristics Mechanism of coloration 光谱学与光谱分析
2017, 37(7): 2237
