巴基斯坦宝石级榍石谱学研究

榍石作为一种稀有宝石,具有良好的宝石学特性以及出色火彩,在欧美、日本、印度等国备受欢迎。随着近几年国内外珠宝市场的交流增加,中国某些地区也开始流行这种外观炫目的宝石。但国内有关宝石级榍石研究较少,认知依然停留在折射率、色散等基本矿物学性质上,对其光谱学特征、颜色成因等方面研究依然存在空白。在对巴基斯坦黄绿色榍石进行成分分析基础上,归纳总结其红外光谱,拉曼光谱及紫外-可见光光谱的特征。通过对榍石样品进行激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）测试,发现该批次次样品主要元素含量稳定,其中TiO₂含量为35.42 Wt%,MnO和Cr₂O₃含量非常低（分别为~0.04 Wt%和0.01 Wt%）,因此该批次榍石样品颜色主要与含量较高的Fe相关。在红外振动的基频波段400~1 200 cm-1范围内可观察由Si-O和Ti-O振动引起的吸收峰,同时在6 800 cm-1处观察到表明Fe2+存在的吸收宽带。拉曼光谱测试结果（45~1 500 cm-1）与前人研究基本一致,3 354 cm-1处的弱拉曼峰,推测与Fe相关。通过对比定向切割样品GS-1在5个不同方向上的拉曼光谱结果,可发现不同结晶面上拉曼峰位置基本不变,但部分振动的相对强度存在差异。紫外-可见光光谱分峰拟合结果表明,14 461 cm-1处吸收可能由八面体内Fe2+的d-d禁阻跃迁产生,而15 887,16 781和17 781 cm-1三个吸收峰则与八面体内Fe3+的d-d禁阻跃迁相关。该研究的创新性主要体现在以下两个方面：（1）系统性总结宝石级榍石红外光谱、拉曼光谱及紫外-可见光光谱特征,并结合成分测试结果进行分析;（2）通过相关软件对榍石样品紫外-可见光光谱测试结果进行分峰拟合,根据各谱峰出现位置,相对强度和峰形特征,结合前人总结规律,对吸收峰进行归属,提出Fe可能是导致宝石级黄绿色榍石颜色形成的原因。     

黄绿色菱锌矿玉的谱学特征及颜色成因初探

菱锌矿颜色丰富,有黄色、蓝色、粉色、绿色等,矿物学特征及谱学特征的研究较少,对其不同颜色的成因认识亦不明确。选取黄绿色菱锌矿玉,利用X射线粉晶衍射仪、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外变换光谱仪、拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计、电子顺磁共振仪等分析显示,样品为纯净的菱锌矿,主要成分为ZnO,其平均含量为61.3%,次要成分有CaO,FeO,MnO,CdO及PbO。样品中含有微量过渡金属元素Fe和Mn,平均含量分别为7 363.5×10-6和3 558×10-6。样品在740,883和1 490 cm-1处出现菱锌矿的特征吸收带,740 cm-1归属于[CO₃]2-的面内弯曲振动单峰,883 cm-1属于[CO₃]2-的面外弯曲振动峰,1 490 cm-1处的强吸收谱带为[CO₃]2-反对称伸缩振动所致。拉曼谱有300,728和1 091 cm-1等方解石族特征峰,300 cm-1归属于ZnO对称伸缩振动,728 cm-1归属于[CO₃]2-面内弯曲振动,1 091 cm-1归属于[CO₃]2-对称伸缩振动。综合分析认为,Fe3+的6A₁→4E(D)跃迁、6A₁→4T₂(D)跃迁、Mn2+的d电子跃迁产生的紫外-可见光谱377,395和417 nm附近的吸收带是样品产生黄绿色的原因。EPR谱也显示出g=2.0左右的Mn2+的特征六重超精细共振谱线和g=1.98左右的Fe3+的特征谱线。结合样品成分和吸收光谱等特征,可以认为菱锌矿玉样品的黄绿色是由Fe3+和Mn2+的d—d轨道电子跃迁共同导致。     

新疆哈密绿松石的矿物学和光谱学特征研究

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。     

广西大化和贵州罗甸软玉的谱学特征及产地示踪研究

广西大化和贵州罗甸软玉是近年来我国南方具有一定开采规模的软玉品种,两个产地的软玉矿地理位置较接近,软玉品种既有相似性也有差异。为了对比研究两个产地的软玉品种的光谱学特征及颜色成因,针对产自广西大化和贵州罗甸的玉石样品进行了宝石学常规测试、傅里叶变换红外光谱、激光拉曼光谱和激光剥蚀等离子体质谱等现代谱学仪器测试。研究发现：红外光谱仪测试结果显示大化软玉样品出现1 033,932,771,699,524,490和427 cm-1的吸收峰,罗甸软玉出现1 032,932,773,700,525,490和426 cm-1的吸收峰,其中1 033,1 032和932 cm-1附近较尖锐的吸收谱带归因于O-Si-O的反对称伸缩振动、O-Si-O对称伸缩振动和Si-O-Si反对称伸缩振动;773,771,700和699 cm-1附近的吸收谱带是由Si-O-Si的对称伸缩振动导致的。525,524,490,427和426 cm-1附近的吸收谱带由Si-O的弯曲振动和M-O晶格振动导致。不同于前人的研究结果,该研究在大化软玉样品的红外光谱中发现了850 cm-1附近的肩状吸收带,推测是样品中少量的透辉石所致。通过激光剥蚀等离子质谱仪分析大化软玉的主要化学成分为SiO₂（58.91%）,MgO（25.77%）和CaO（13.67%）;罗甸样品的主要化学成分为SiO₂（57.07%）,MgO（24.85%）和CaO（17%）,钙含量较大化软玉稍高,两个产地的软玉样品中还含有少量的FeO,MnO,Al₂O₃,Na₂O,K₂O,P₂O₅和TiO₂,Mg/Mg+Fe值大化样品的平均值为97.3%,罗甸样品的平均值为98.8%,证实两地软玉主要矿物均为透闪石,罗甸软玉样品中V的含量随着青色调的加深而上升,故认为V对罗甸软玉的青色调有贡献。研究了大化青玉的致色离子,大化软玉样品中Cr和Fe的含量随着青色调的加深而上升,认为Cr和Fe是大化青玉致色的原因。利用稀土元素特征值的差异,可以很好地区分两个产地的软玉,并且通过产地示踪树状图,可以有效地判定目前国内已知不同产地来源的软玉。     

广西大化墨玉的矿物学及谱学特征研究

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。     

黑龙江穆棱地区宝石级石榴石的宝石学及谱学特征

对黑龙江穆棱新生代玄武岩产出的宝石级石榴石进行了宝石学常规测试、电子探针测试、拉曼光谱、红外光谱和紫外-可见光谱测试,以获得该区石榴石的宝石学特征和谱学特征。化学成分分析表明,该区石榴石为镁铝榴石,含有Fe,Ca,Mn,Cr,Ti等杂质元素。其平均晶体结构化学式为 (Mn_0.022Ca_0.455, Fe2+_0.720, Mg_1.793)_∑=2.990(Ti_0.003Cr_0.009Fe3+_0.062Al_1.951)_∑=2.025(SiO₄)₃。拉曼光谱分析表明该区石榴石存在混合相,由石榴石桥氧振动引起的拉曼位移峰反映出该特征。镁铝榴石桥氧弯曲振动拉曼位移峰位于560 cm-1(A₁g模)和641 cm-1(E_g+F₂g模),钙铝榴石和铁铝榴石桥氧弯曲振动E_g+F₂g模形成的拉曼位移峰分别位于507和486 cm-1。官能团区红外光谱显示该区镁铝榴石中不存在分子水,但少数镁铝榴石中存在少量的结构水,它们在3 585,3 566和3 544 cm-1处形成阶梯状的弱小吸收峰。该区镁铝榴石多为褐红色,其颜色由杂质离子Cr3+,Fe3+,Mn2+产生。紫外-可见吸收光谱显示,Fe3+的电子跃迁致570,521和502 nm吸收峰,Mn2+的电子跃迁致460和430 nm吸收峰,Cr3+电子跃迁致690和367 nm吸收峰。     

高温高压处理对褐色CVD钻石谱学特征的影响

目前CVD法合成单晶钻石是超硬材料科学和宝石学关注的热点之一,该方法合成的单晶钻石常带有褐色调。通常采用高温高压法（HPHT）提高褐色CVD钻石的色级和透明度,在前期HPHT处理褐色CVD钻石实验基础上,选出颜色改善明显的三颗样品,对其处理前后谱学特征进行对比。采用紫外-可见吸收光谱、红外光谱、光致发光光谱、三维荧光光谱、激光拉曼光谱以及X射线摇摆曲线进行分析。结果表明,褐色和深褐色样品褪色温度较高,处理后样品紫外-可见吸收光谱吸收系数明显减小,透明度明显提高。样品中红外与近红外光谱显示,在1 332 cm-1处的吸收峰与N+中心有关,该中心是褐色CVD钻石常见特征。在3 124 cm-1处吸收峰与NVH0缺陷中心有关,该峰在CVD钻石和HPHT处理钻石中常见。另外在2 700~3 200 cm-1范围变化的一组吸收峰,与C-H键伸缩振动有关。高温对CVD钻石含H基团影响较大,在5~6 GPa压力下处理温度在1 500~1 700 ℃范围,会在近红外波段4 673,6 352,7 354,7 540,7 804和8 535 cm-1出现一组吸收峰,可指示样品经过较高温度处理。目前针对CVD钻石以及经过HPHT处理的CVD钻石近红外波段的论述较少,该研究可以为鉴定CVD钻石及HPHT处理CVD钻石提供依据。综合光致发光光谱和三维荧光光谱分析,处理后样品NV-缺陷比例减小,SiV-中心缺陷比例增加。在5~6 GPa压力下,仅当处理温度高于1 500 ℃时,样品三维荧光光谱在λ_ex/λ_em=500 nm/575 nm处荧光峰增强,在λ_ex/λ_em=490 nm/550 nm处荧光峰消失,从某种意义上该峰位变化可指示样品经过较高温度处理。物相分析结果显示,HPHT处理后CVD钻石在1 332 cm-1处拉曼位移半高宽和XRD摇摆曲线半高宽均减小,表现出了较好的一致性,说明经HPHT处理的褐色CVD钻石结晶质量变优。     

云南楚雄新发现粘土矿中主要矿物组成分析

为了分析云南楚雄新发现粘土矿中主要矿物组成,确定其主要矿物是否是凹凸棒石粘土,对其五种样品进行了红外光谱与X射线荧光光谱的测试与研究。结果发现,3 437 cm-1处的吸收带是凹凸棒石粘土中的结晶水的羟基振动引起的,3 621和3 651 cm-1处的吸收带是与凹凸棒石粘土孔道边缘的Mg, Al八面体相连的结构水的羟基的对称和不对称伸缩振动产生的;3 699 cm-1处的吸收峰是与结构内部的四面体结构和八面体之间的Mg,Al相连羟基的伸缩振动;1 633 cm-1处的吸收峰是结构水与吸收水羟基弯曲振动的吸收峰;1 010 cm-1处的吸收带是共价键Si-O-Al的Si-O键的特征峰,913 cm-1处的吸收带是二八面体的羟基(Al₂OH)的变形振动的特征吸收峰。表明：粘土矿的五种样品均含有较高凹凸棒石粘土成分;三种黑色样品的中红外光谱与谱库中凹凸棒石粘土谱图比对的相似度在93%以上,三种黑色样品含凹凸棒石粘土成分很高,五种粘土矿样品的主要矿物均是分子式为Al₅Si₈O₂₀(OH₂)₄·4H₂O的凹凸棒石粘土粘土矿样品的凹凸棒粘土的。     

热处理棕褐色电气石光谱学特征与颜色成因初探

电气石属三方晶系的硼铝硅酸盐,主要有铁电气石、锂电气石、镁电气石、钠-锰电气石等品种,因含不同的过渡元素或色心而呈绿、蓝、黄、红、粉、棕和黑色。选取棕褐色电气石样品在还原和中性气氛加热3 h,结果显示,600 ℃晶体出现大量裂隙;500和450 ℃棕褐色调减弱,透明度大大提升,500 ℃裂隙稍多;350 ℃加热,样品变绿黄棕色;250 ℃加热样品略微变浅,仍为棕褐色调;加热后∥c轴切面见明显绿色与棕色二色性,垂直c轴切面,即{0001}面,为棕色;综合显示,最佳变色温度在450~500 ℃。利用X射线荧光光谱(XRF)、红外吸收光谱(IR)和紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)对热处理前后样品进行分析,样品属于富Mn和Fe的锂电气石。样品中红外特征吸收峰在3 800~3 400,1 350~1 250,1 200~800与800 cm-1,近红外光谱有4 720,4 597,4 537,4 441,4 343,4 203和4 170 cm-1特征峰。热处理后,由M-OH(M为Al,Mg,Fe和Mn等)伸缩和弯曲振动所致的3 800~3 400 cm-1吸收峰减弱,600 ℃消失,与加热失水行为导致的结构水弯曲/伸缩振动减弱有关;近红外光谱4 170和4 720 cm-1吸收消失。棕褐色电气石在∥c轴切面的可见光范围内具有715,540和417 nm吸收带,依次为Fe2+ d-d(5T_2g→5E_g)跃迁、Fe2+→Fe3+(IVCT)、Fe2+→Ti4+(IVCT)所致。样品具有高的Mn含量,417 nm附近的吸收可能存在Mn2+ d-d (6A_1g→4A_1g, 4T_Eg)自旋禁阻跃迁产生的413/414 nm叠加。热处理使Mn3+还原成Mn2+,Mn2+增加导致414 nm吸收峰增强,因此417 nm附近吸收带变化不大。同时,热处理后与Mn3+有关的520 nm吸收也同时消失,520 nm吸收带的存在也可能是540 nm吸收带呈非对称吸收峰的原因。450 ℃以上热处理后,715和417 nm吸收带变化不大,位于绿光区的540 nm吸收带消失,分析认为加热使得部分Fe3+还原为Fe2+,导致Fe2+→Fe3+(IVCT)减少,在∥c轴切面上540 nm吸收显著减弱。540 nm吸收带在绿色光区域,其消失导致绿色光透过,样品呈绿色。     

福建寿山溪蛋石的矿物学和谱学研究

溪蛋石是寿山石的著名品种之一,指散落在月洋溪中的一种山坑石,系寿山石中的芙蓉石品种的风化产物。残块经过雨水冲刷流入溪中,复受水流、河沙等长年冲击,形成浑圆卵石状外表,因其易于雕刻塑形,广受近代雕刻家好评。为了探究寿山溪蛋石的矿物学和谱学特征,运用常规的宝石学测试方法、X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、显微激光拉曼光谱仪和电子探针等测试方法,对几件黄色溪蛋石样品的矿物组成、红外及拉曼光谱特征、化学成分等展开了全面研究。常规宝石学测试结果表明,溪蛋石样品的相对密度约为2.8,摩式硬度小于3;为了避免层状硅酸盐矿物的择优取向性,XRD实验采用侧压法,测试结果表明,溪蛋石由较纯的叶蜡石组成,并以单斜晶系（2M型）叶蜡石的形式存在,以2θ=19°~22°之间4.44Å（020）,4.24Å（12）和4.17Å（111）三个衍射峰为特征,其中（12）和（111）两个衍射峰相距很近,在（12）衍射峰（2θ=21.06°）右侧出现了一个衍射肩;在2θ=28°~31°之间,以3.06Å（003）强峰（2θ=29.05°）为特征;采用红外光谱仪可以有效的确定溪蛋石基质和石皮部分的矿物成分。样品的红外光谱表明,溪蛋石的风化皮与基质部分矿物成分均为叶蜡石,指纹区的主要特征峰为1 122,1 068,1 052,949,853,835,812,541和484 cm-1,其中,1 122 cm-1归属于Si-O伸缩振动,1 068和1 052 cm-1附近强而尖锐的吸收峰由简并解除的Si-O-Si伸缩振动引起,949 cm-1左右的吸收窄带由Al-OH面内弯曲振动引起;853,835及812 cm-1处强度较弱的倒“山”字形吸收谱带属于Al-OH面外弯曲振动,541 cm-1处吸收峰为Si-O-Al伸缩振动引起,484 cm-1归属于Si-O弯曲振动;官能团区3 675 cm-1处尖锐的吸收峰由Al-OH伸缩振动所导致,指示了叶蜡石结构的高度有序化。采用显微激光拉曼光谱对溪蛋石中的包裹体进行测试,以确认其矿物成分。结果显示,点片状黑色包裹体为赤铁矿,拉曼特征峰为224,291,409,494以及1 315 cm-1,灰白色矿物为硬水铝石,拉曼特征峰出现在448,499和667 cm-1,还存在707,788和1 194 cm-1处弱峰,与硬水铝石的标准谱峰吻合。此外,基质部分在111,194和261 cm-1处的拉曼峰由Si-O键伸缩振动所致,706 cm-1处强而尖锐的拉曼峰以及3 670 cm-1处的峰是由O-H伸缩振动所致,与叶蜡石的拉曼光谱一致,也与红外光谱的测试结果对应。根据矿物单位分子中的电价平衡原则和正电荷总数,利用电子探针测试数据计算溪蛋石的平均晶体结构化学式为：(Al_1.98Na_0.02Cr_0.01)[(Si_3.98Al_0.02)O₁₀](OH)₂。溪蛋石化学成分稳定,主要含有Si（64.88%）,Al（27.55%）。寿山溪蛋石中含0.2%左右的Cr和0.02%左右的Fe和Cr元素含量远大于Fe元素,因此推测溪蛋石的浅黄色由Cr和Fe离子共同作用所致。     

天然钴尖晶石的谱学特征及颜色成因

尖晶石[(Mg, Fe, Zn, Mn)(Al, Cr, Fe)₂O₄]是一种典型的镁铝氧化物,常用于宝石、陶瓷及微晶玻璃材料中。近年来,一种颜色为矢车菊蓝色的天然尖晶石晶体出现在市场中,备受收藏者和设计师们的喜爱,其价格也不断攀高。天然钴尖晶石常呈矢车菊蓝色,透明,长波紫外光下显示弱-中等的绿色荧光,短波呈惰性,变色钴尖晶石在日光下常呈矢车菊蓝色而在白炽灯下呈紫红色。采用电子探针、电感耦合等离子体质谱、傅里叶变换红外光谱、显微聚焦激光拉曼光谱、紫外可见吸收光谱和阴极发光等测试技术获得了天然钴尖晶石和变色钴尖晶石的谱学特征,并探讨了其颜色成因和变色机理。结果表明：天然钴尖晶和变色钴尖晶石属于镁尖晶石,其主要化学成分为MgO和Al₂O₃,平均含量分别为25.77%和71.37%;此外,过渡族元素Zn,Fe,Co和V含量较高,其平均含量分别为1 337.85,831.53,99.52和58.26 μg·g-1。天然钴尖晶石与变色钴尖晶石的红外光谱和拉曼光谱与普通尖晶石的特征峰基本一致,其中红外光谱在517,589和704 cm-1处的主位均发生红移,其红移范围在5~33 cm-1之内;拉曼特征峰集中在300~800 cm-1范围之内。结合化学成分分析、紫外可见吸收光谱和阴极发光测试结果,认为天然钴尖晶石的颜色是因晶格中所含Co2+,Fe3+和V3+中的电子跃迁共同作用所致。由于Co2+发生自旋禁阻跃迁4T_1g(4F)→4T_1g(4P)使得可见光橙黄区（550~630 nm）内产生吸收带,而V3+的外层电子跃迁（3T_1g→3T_1g(3P)）和Cr3+的外层电子跃迁（4A₂→E₂）使得可见光蓝紫区（400~490 nm）内产生吸收线,可见光中红光和蓝光均匀透过,从而使其产生变色效应。该研究基本确定了天然钴尖晶石的谱学特征和成色机理,以及变色钴尖晶石的变色效应,为其科学鉴别提供了可靠的理论依据,有助于天然钴蓝色尖晶石与普通蓝色尖晶石、合成钴蓝色尖晶石的区分,具有重要的理论研究和商贸学应用价值。     

莫桑比克棕黄色碧玺的宝石学及光谱学表征

碧玺是晶体结构和化学成分都十分复杂的含硼硅酸盐矿物。在珠宝市场中最为常见的碧玺品种几乎都为锂碧玺和少量镁碧玺，目前的珠宝专业教材或相关领域的文章都对锂碧玺研究较多，而镁碧玺却少有涉及。对六颗产于莫桑比克的黄-棕黄色碧玺刻面宝石进行了宝石学常规测试、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）测试、红外吸收光谱、紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱和激光拉曼光谱测试，以获得碧玺样品的宝石学及谱学特征。宝石学常规测试表明，实验样品与一般常见碧玺的物理和光学性质基本符合，但所有样品在紫外荧光仪短波（254 nm）下具有中-强绿色荧光，而一般碧玺在短波下为惰性，此外，样品中均含有较多的浅色和深色的粒状矿物包裹体，且不见一般碧玺中常见的长管状包裹体、气液两相包裹体。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）分析表明，实验样品属于镁碧玺，其平均晶体结构化学式为(Ca_0.15Na_0.85)_1.00(Mg_2.89Fe_0.02Al_0.09)_3.00Al₆(Si₆O₁₈)(B_0.95□_0.05O₃)₃(OH)₄。选取包裹体较少的样品进行红外吸收光谱测试，碧玺样品在2 000～6 000 cm-1区域内有OH和Si-O的振动峰，说明样品含有结构水。经过紫外-可见光吸收光谱测试，样品在400～500 nm内有一宽吸收峰，谱峰位置在445 nm左右，这可能与Fe2+-Ti4+的电荷转移和交换耦合的Fe2+-Fe3+离子对有关。经过荧光光谱测试，本批碧玺样品在254 nm激发光源下，产生中-强的绿色荧光，特征荧光峰为534 nm强峰及475 nm肩峰，荧光的产生原因与样品中Ti和Fe有关。对碧玺样品的主体矿物进行激光拉曼测试，测试结果符合镁电气石的拉曼光谱。该研究创新主要体现在以下两个方面：（1）研究对象经测试属于镁碧玺，其谱学特征方面尚未有详细研究；（2）实验样品在短波下具有独特的荧光现象，这一现象目前还没有其他学者提出，且笔者对荧光产生的原因进行了分析。     

Radiation resistance property of barium gallo-germanate glass doped by Nb2O5

Effects of Nb₂O₅dopant on the radiation response of barium gallo-germanate(BGG)glass are studied mainly by electron paramagnetic resonance and absorption spectroscopy.Owing to the Nb⁵⁺$Nb³⁺interconversion in doped samples,formations of Ge-related non-bridging oxygen hole center and Ge-related electron center defects after g-ray irradiation are inhibited.Thereby,Nb₂O₅dopant can enhance radiation resistance of BGG glass,and 1.0%Nb2O5 concentration is the best.     

巴基斯坦斯瓦特山谷祖母绿的谱学特征研究

随着哥伦比亚祖母绿矿的日益枯竭,巴基斯坦祖母绿逐渐成为市场的主力军之一,运用常规宝石学仪器、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见-近红外光谱仪(UV-Vis-Nir)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对巴基斯坦斯瓦特产区的祖母绿谱学特征进行了较系统的研究。结果表明,巴基斯坦斯瓦特祖母绿颜色整体呈深绿色-深蓝绿色,折射率较高为1.589～1.615。巴基斯坦斯瓦特产区的祖母绿中含有种类和数量较多的内含物,其中三相内含物呈边界清晰平直的矩形且具有明显定向性,与俄罗斯、赞比亚和埃塞俄比亚产区祖母绿的三相内含物接近。根据同一样品不同颜色的紫外-可见-近红外光谱和LA-ICP-MS的分析表明,在颜色较深的区域,紫外-可见-近红外光谱显示相对较强的427, 608, 637和679 nm(o光)Cr的R线吸收以及在o光下370 nm Fe的吸收,同时此区域内Cr和Fe含量相对较高,因此祖母绿色带是由含量不同的Cr和Fe所致。巴基斯坦斯瓦特祖母绿是由Cr致色,V对颜色有一定贡献且Cr/V极高。根据LA-ICP-MS结合红外光谱可知,巴基斯坦斯瓦特祖母绿属于富碱祖母绿,在红外光谱...     

变色尖晶石的光谱学特征及变色机理研究

尖晶石作为一种珍贵的宝石材料,因其瑰丽的颜色外观和悠久的历史而广受称赞。变色效应作为宝石学中一种常见的光学现象,在变石,蓝宝石,尖晶石,石榴石等宝石中都可以出现。通常将宝石的变色效应归结为Cr离子和V离子所致,但是目前有关变色尖晶石的报道较少,缺乏致色元素和变色机理的研究。本次研究对象是一颗具有变色效应的尖晶石(在D65光源下呈蓝色,在A光源下呈蓝紫色),和两颗不具有变色效应的蓝色尖晶石(两种光源下色调无明显变化)。运用电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)、紫外可见光谱仪、拉曼光谱仪、光致发光光谱仪获取样品的成分和光谱信息。LA-ICP-MS化学成分测试结果表明,三颗尖晶石均为镁铝尖晶石,主要化学成分为MgO和Al₂O₃,并含有Fe, V, Cr, Co和Zn等微量元素,在变色尖晶石中含有较多的Fe离子和微量的Co离子,不含有Cr离子,并且变色尖晶石与无变色效应的蓝色尖晶石中V离子含量相近。变色尖晶石紫外可见吸收光谱具有位于387, 461, 478, 527, 559, 590, 627和668 nm处的吸收峰,其中387, 461...     

光致变色天然白色方钠石宝石学和光谱学特征探究

方钠石为似长石类矿物,常作为无机光致变色材料广泛应用于建筑、照明和放射量测定等领域。高品质方钠石宝石以其迷人的光致变色效应为大众熟知,并得到消费者认可,价格也不断攀升。因天然宝石级方钠石的宝石学特征和光致变色机理研究较薄弱,为鉴定提供理论依据并探究其变色机制,特选取具光致变色效应的天然白色方钠石分别进行UVA(365nm)和UVC(254 nm)紫外光致变色实验,并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和电子顺磁共振波谱(EPR),探讨其光致变色机理。紫外光辐照实验显示,天然白色方钠石具有橙粉色-橙红色荧光,受UVA紫外光辐照5分钟变为紫红色,可维持1~2 min,使用白光（700~400 nm）照射可以快速褪至初始白色;受UVC紫外光辐照,紫色调浓度持续加深且产生持久稳定的光致变色;初始白色样品紫外荧光强度明显强于光致变色后紫红色样品。FTIR吸收光谱指示,5 250 cm-1处强吸收峰归属于H₂O的弯曲振动与伸缩振动的组合吸收,证实存在结晶水;4 698和4 555 cm-1两处弱吸收峰与金属阳离子(M)和O—H相互吸引而成的面外弯曲振动γ(M—OH)有关（M=Mg2+, Na+, K+, Al3+）;1 002 cm-1处强吸收峰与标准方钠石吸收特征相比,向高波数偏移约20 cm-1,指示硅氧四面体结构中AlⅣ含量减少,结合EPR波谱结果认为上述现象可能由Mn2+和Ti3+替换AlⅣ—O四面体结构所致,并分别形成以3 511 G(g=2.002)处为中心的多条超精细谱线及3 573 G(g=1.967)处单一谱线。UV-Vis和EPR谱指示,白色方钠石短波紫外产生持续光致变色产生的主要原因是,因S2-₂替代Cl-导致体系存在部分Cl缺失（空位V_Cl）来平衡电价,S2-₂受紫外线激发分解：S2-₂→S-₂+e-,e-进入导带而被V_Cl捕获形成色心,位于色心的电子转变为激发态而产生539 nm宽吸收带,伴有向紫外区的拖尾增强吸收,导致样品呈紫红色,EPR 3 480 G(g=2.02)处单一谱峰可作为判别依据。     

湖北十堰绿松石中杂质矿物自然硒的谱学研究

近期在湖北绿松石市场上出现一种带有肉眼可见的灰黑色异形杂质的绿松石,于此种绿松石的研究甚少。故选取来自湖北省十堰的一块该种绿松石原石,蓝色绿松石基底上布满形态各异、大小不一的灰黑色杂质,放大观察可见灰黑色杂质矿物呈金属光泽。对灰黑色杂质采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪进行原位微区微量元素测试、背散射电子图像物相观察、主量化学成分测试采用能谱仪进行半定量测试和电子探针定量测试以及显微激光拉曼光谱仪测试。灰黑色杂质矿物的LA-ICP-MS测试激光剥蚀束斑直径及深度的影响,测试结果表现为灰黑色杂质矿物和少量绿松石的混合物的化学成分含量,灰黑色杂质矿物处Se含量为95 927～221 394 μg·g-1明显高于蓝色基底绿松石中Se的含量（146～212 μg·g-1）,灰黑色杂质处的测试结果中CuO含量为7.47%～9.28%、Al₂O₃含量为28.1%～35.7%,P₂O₅含量为30.1%～37.8%为少量绿松石混杂产生;背散射电子图像表明杂质矿物结晶颗粒细小,细小的杂质矿物与绿松石混杂在一起,他形的杂质矿物为多个晶体集合在一起形成的集合体,能谱测试结果表明杂质矿物主要含有Al,P,Fe,Cu和Se,电子探针主量化学成分定量测试结果表明杂质矿物主要含有Se,含量为79.34%～87.97%,此外,由于杂质矿物结晶颗粒细小,杂质矿物集合体中可见杂质矿物与绿松石混杂,因此化学成分定量测试结果中还呈现有绿松石中的Al,P,Fe,Cu和Al含量约为0.93%～4.13%,Cu含量约为1.30%～2.04%,P含量约为0.66%～2.40%,Fe含量约为0.31%;杂质矿物的显微激光拉曼光谱峰为位于144和235 cm-1处的尖锐拉曼谱峰,结合化学成分谱学测试结果可鉴别该杂质矿物主要为自然硒。硒矿物是绿松石中新发现的杂质矿物,绿松石中杂质矿物自然硒的发现可以为珠宝从业者鉴别绿松石提供有效的鉴定依据。     

非晶锂离子导体B2O3-Li2O-LiCl一Al2O3中VO2+的电子自旋共振

两种非晶锂离子导体B₂O₃-0.7Li₂O-0.7LiCl-xAl₂O₃-0.1V₂O₅(x=0.05和0.15)的电子自旋共振谱研究表明:(i)ESR线型是高斯型,证实V₂O₅添加量适当;(ii)超精细结构来源于VO²⁺络离子,具有四角对称性,属C_4v群。越精细耦合张量的平行分量平均值A_//=0.0175cm^-1,垂直分量A_⊥=0.0063cm^-1。由g_//(g_⊥)求出其基态²B_2g与第一激发态²E_g的能级间距△₁=2.46×10⁴ cm^-1,基态与第二激发态²B_1g的能级间距△₂=3.03×10⁴ cm^-1;(iii)变温实验证实:Al₂O₃组分较少(x=0.05)的非晶ESR强度比x=0.15的非晶高3倍至2倍,而Al₂O₃组分越多则ESR强度随温升下降越小。