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 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
1 江西省地质调查研究院, 江西 南昌 330030
2 中国地质大学(北京)珠宝学院, 北京 100083
3 江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队, 江西 上饶 334000
印章石是我国特有的具有民族历史文化特色的艺术品, 江西“高洲石”是近年来新发现并在市场上流通的印章石品种。采用X射线粉晶衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)及差热分析(DTA)对“高洲石”的矿物学特征和谱学特征进行了系统的研究。粉晶衍射结果表明, “高洲石”的主要矿物成分为高岭石族矿物和叶蜡石, 其次含有少量的绢云母和伊利石等。其中高岭石和地开石多型可通过18°～40°(2θ)范围内一系列地开石特有的衍射峰鉴别。“高洲石”中高岭石族矿物同时出现高岭石和地开石的特征衍射峰, 主要为高岭石-地开石过渡矿物。“高洲石”主要化学成分为SiO2和Al2O3, 次要成分为Fe2O3和K2O和Na2O等, 这与高岭石族矿物的化学成分相一致。红外光谱的结果显示“高洲石”中高岭石-地开石过渡矿物在高频区一般出现3 689, 3 645和3 615 cm-1三个谱带, 其中归属于面外羟基振动的3 689 cm-1谱带和面内羟基振动的3 615 cm-1谱带强度近似相等, 部分略有变化, 其变化因含高岭石层或地开石层较多造成。扫描电镜下观察到“高洲石”中高岭石矿物的形态主要呈直径为0.5～4 μm的不规则片状或假六方板状, 与我国其他产地印石的扫描电镜特征较为相似。差热分析结果表明高岭石族矿物的脱羟吸热谷温度与其矿物种属有一定对应关系, 同时此温度还受矿物颗粒大小的影响。综合研究表明, “高洲石”的矿物类型与我国四大印石(寿山石、昌化石、青田石、巴林石)相似, 作为四大印石的替代品, “高洲石”具有广阔的市场前景。
“高洲石” 矿物学特征 高岭石 叶蜡石 红外光谱 “Gaozhou stone” Mineralogical characteristics Kaolinite Pyrophyllite Infrared spectrum
1 中国地质大学地球科学学院, 湖北 武汉430074
2 湖北大学材料科学与工程学院, 湖北 武汉430062
3 湖北大学天沭新能源材料工业研究设计院, 湖北 武汉430070
4 国家珠宝玉石质量监督检验中心上海实验室, 上海200122
5 国家珠宝玉石质量监督检验中心, 北京100013
采用X射线衍射、 红外吸收光谱及扫描电镜等现代测试方法, 对“油青种”翡翠的矿物学特征及颜色成因进行了深入研究。 X射线衍射分析结果显示, “油青种”翡翠“肉”的矿物组成为较纯的硬玉, 而“皮”由硬玉、 绿泥石及纤蛇纹石等三种矿物组成。 红外吸收光谱分析所揭示的矿物组成与X射线衍射较为一致, 同时发现“油青种”翡翠“肉”及“皮”具有~2 956, ~2 919和~2 850 cm-1等三个典型有机质的特征吸收峰。 “油青种”翡翠“肉”中硬玉呈现明显的柱状, 结晶程度明显好于“皮”中的硬玉, 但“皮”中硬玉比“肉”中硬玉明显富含Mg, 说明“皮”中硬玉发生过强烈的水/岩反应。 纤蛇纹石仅在“油青种”翡翠的“皮”中出现, 晶面呈现明显的弯曲状。 在“油青种”翡翠“肉”的裂隙处及“皮”中均发现片状绿泥石的存在, 可能为“油青种”翡翠致色的主要原因。 形成于还原性水/岩反应的绿泥石, 会吸附或者包裹一定量的有机质, 导致“油青种”翡翠出现有机质的特征吸收峰。
“油青种”翡翠 矿物学特征 颜色 硬玉 绿泥石 有机质 Oil-green jadeite jade Mineralogy Color Jade Chlorite Organic matters 光谱学与光谱分析
2014, 34(12): 3323
1 中国地质大学珠宝学院, 湖北 武汉430074
2 中国地质大学地球科学学院, 湖北 武汉430074
“海纹石”是具有蓝色条带的针钠钙石, 是一种稀有的宝石材料, 具有较好的市场前景。 为查明其矿物学特征及成因, 采用常规宝石学测试并结合X射线衍射（XRD）、 傅里叶红外吸收光谱（FTIR）、 拉曼光谱（Raman）、 扫描电镜（SEM）及紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等现代测试方法, 对“海纹石”不同颜色部分的矿物成分及特征进行了深入分析。 XRD, FTIR, Raman分析结果表明, “海纹石”的主要组成矿物为针钠钙石, 并含有少量的方解石, 与SEM分析结果较为一致。 FTIR分析显示, “海纹石”白色部分在1 500 cm-1处出现一个明显的宽吸收带并伴有883和710 cm-1的吸收峰, 表明含有少量方解石, 而蓝色部分在该处没有此吸收。 紫外可见吸收光谱分析显示蓝色部分在可见光区有640 nm宽吸收峰, 表明可能含有微量元素Cu。 “海纹石”白色和蓝色部分矿物组分的差异, 表明两者可能形成于不同的地质环境。
“海纹石” 矿物学特征 成因 宝石材料 现代测试方法 Copper pectolite Mineralogical characteristics Genesis Gem materials Modern testing method 光谱学与光谱分析
2013, 33(7): 1977
1 中国地质大学(武汉)地球科学学院, 湖北 武汉430074
2 凯里学院旅游学院, 贵州 凯里556000
3 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉430074
4 浙江省第三地质大队, 浙江 金华321001
为研究长江中下游网纹红土中粘土矿物过渡相的矿物学特征及成因, 采用X射线衍射(XRD)、 傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、 以及高分辨透射电子显微分析(HRTEM)等现代测试技术方法, 对江西九江红土剖面网纹红土中粘土矿物过渡相开展系统、 深入的研究。 X射线衍射及红外吸收光谱分析结果表明, 九江剖面网纹红土中粘土矿物组成主要有伊利石和高岭石, 少量蒙脱石和伊利石/蒙脱石及微量高岭石/蒙脱石混层矿物过渡相。 在高分辨透射电子显微镜下, 可观察到蒙脱石晶层向高岭石晶层转化的现象。 伊利石/蒙脱石过渡相是伊利石向蒙脱石转化的过渡产物, 而高岭石/蒙脱石过渡相则为蒙脱石向高岭石转化的过渡产物, 网纹红土中这两种过渡相的出现说明了粘土矿物风化演化的过程, 即: 伊利石→伊利石/蒙脱石混层矿物→蒙脱石→高岭石/蒙脱石混层矿物→高岭石的演化, 同时表明网纹红土形成于风化作用增强的温暖潮湿气候环境。
网纹红土 九江 早中更新世 粘土矿物过渡相 矿物学特征及成因 Net-like red soil Jiujiang Early-mid Pleistocene Mixed-layer clay minerals Mineralogy and genesis 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2765
