长白玉彩石的谱学与矿物学研究

长白玉是产自吉林省长白县的一种优质印章石，储量丰富，经济价值高。运用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪、拉曼光谱仪、扫描电镜、能谱仪(EDS)对长白玉中的彩石品种进行谱学及矿物学研究。XRD测试结果表明：长白玉彩石除地开石类型外，还有高岭石、珍珠陶石-地开石、镁橄榄石-利蛇纹石、水镁石、滑石类型，杂质成分有黄铁矿、赤铁矿、水镁石、利蛇纹石、方解石、白云石；通过全峰图拟合(WPF)与Rietveld精细化拟合计算求得样品CB9中镁橄榄石占比49%,利蛇纹石占比23%,白云石占比15%,水镁石占比13%,其他样品中主矿物成分占90%以上。结合宝石学特征分析：高岭石族类彩石的颜色以灰白、灰、黑、红、浅黄、褐为主，硬度为2～3,质地细腻，刀感好；镁橄榄石-利蛇纹石类呈绿色，水镁石类呈黄绿色，浅灰色；除高岭石族类型的长白玉彩石外，其他类型硬度偏低，为1～2,韧性差，雕刻刀感差。红外光谱分析验证了XRD测试结果，并区分了长白玉彩石中的高岭石族多型，认为CB1为无序高岭石，CB15为珍珠陶石-地开石，CB6、 CB11、 CB14为地开石，且有序度为CB14>CB6>CB11。结合拉曼光...     

青海青玉的振动光谱特征

采用常规宝石学测试方法,并结合电子探针、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪对产自青海格尔木市小灶火河矿点的青玉进行了化学成分和光谱特征研究。测试结果表明,青海青玉的宝石学物理性质与其他产地软玉相似。电子探针测试显示青海青玉的主要化学成分为MgO、CaO和SiO₂,MgO含量在18.572%～23.603%,CaO含量为12.333%～12.807%,SiO₂含量在56.799%～59.926%,且含量较稳定,此外还含有较高含量的FeO_T(Wt%： 1.924%～8.699%)和一定量的Al₂O₃,TiO₂和Na₂O。红外光谱和激光拉曼光谱分析显示,青海青玉具有透闪石的光谱特征,其主要组成矿物为透闪石。由于青玉中Mg-Fe2+的类质同象替代及Fe2+含量的不同,使其红外吸收谱带频率稍有差异。综合化学成分及振动光谱特征分析,青海青玉的深灰青色主要与其含有高含量的FeO_T所致,其主要致色元素为Fe。     

蓝色蛇纹石玉的谱学特征

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 Å(d₂₀₂),1.56 Å(d₀₆₂)和1.54 Å(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。     

“外蒙料”绿松石的宝石学特征研究

近期市场上出现了一种外形特殊的绿松石,体色多呈现浓度不同的蓝绿色,大部分表面都有大小不等的白色——浅蓝白色斑块和斑点,斑块界限模糊,部分品种表面有类似流纹的结构,外表与压制绿松石极为相似,这种绿松石原料主要产自于蒙古,市场上俗称"外蒙料"。采用常规宝石学测试仪器, X射线荧光光谱、红外吸收光谱、激光拉曼光谱和X射线粉晶衍射等测试方法对这类"外蒙料"绿松石的宝石学性质、化学成分及矿物组成等进行了较为详细的研究分析。研究结果表明:"外蒙料"绿松石样品整体外观呈浅蓝绿至深蓝绿色,颜色分布不均匀,表面常见白色或浅蓝白色分布不均一的斑块或斑点,内部常含有石英、长石、伊利石还有黄铁矿。其折射率约为1.60～1.62,相对密度约为2.43～2.76,低于我国湖北和安徽的绿松石。在长波紫外光下,大部分样品可见较微弱的蓝白色荧光,在短波紫外光下,荧光为惰性。"外蒙料"的主要化学成分均偏离绿松石理论化学成分值,w(Al_2O_3)在26.75%～30.30%之间,w(P_2O_5)在32.54%～36.40%之间,w(CuO)在6.99%～10.73%之间,w(FeO)在1.73%～4.39%之间, w(ZnO)在0.35%～2.93%之间,属于绿松石——锌绿松石类质同像系列靠近绿松石的端元,其中普遍含有一定量的SiO_2,质量分数可达2.38%～8.87%,这一特点与国内其他产地绿松石几乎不含或含有极微量的SiO_2不同。X射线粉晶衍射及红外吸收光谱显示,"外蒙料"中不均匀分布的颜色斑块的主要组成矿物均为绿松石,且整体未经优化处理,为天然绿松石。红外吸收光谱显示绿松石"外蒙料"的红外吸收光谱为结晶水、羟基水及磷酸根基团的振动光谱,与天然绿松石的红外吸收光谱特征一致。"外蒙料"绿松石中不同透明度及颜色的杂质矿物的激光拉曼光谱测试分析表明该绿松石中所含有的白色不透明杂质矿物为钠长石,白色半透明杂质矿物为石英,黄铜色具有金属光泽的杂质矿物为黄铁矿。     

俄罗斯“绿龙晶”的成分和结构特征研究

随着近几年文玩市场的兴起,"绿龙晶"成为人们喜爱的一类新兴的宝玉石品种。目前对于"绿龙晶"的主要矿物组成的认识仍存分歧。采用常规宝石学仪器测试、电子探针、红外吸收光谱和X射线粉晶衍射测试方法对产自俄罗斯的"绿龙晶"玉的基本性质、化学成分、红外吸收光谱及矿物组成特征等进行了较为详细的研究分析。结果显示:俄罗斯"绿龙晶"玉主要为深绿至灰绿色,表面具有特殊的放射状花纹及典型的丝绢光泽,折射率约为1.57,密度为2.61g·cm-3。"绿龙晶"中SiO2的含量为36.177%~36.651%,MgO含量为36.439%~36.730%,Al2O3含量为11.961%~12.318%,FeO含量为2.304%~2.853%,具富镁贫铁特点。样品中Al/(Al+Mg+Fe)为0.185 3~0.215 9,推测其为镁铁质岩蚀变成因。样品中的Si=3.10~3.40,Fe~(2+)/R~(2+)=0~0.024 8,属叶绿泥石类型。"绿龙晶"的红外吸收光谱为特征的绿泥石振动谱峰,高频区3 673cm~(-1)附近的吸收峰为OH伸缩振动所致,1 400cm~(-1)附近吸收峰属OH弯曲频率,1 000cm~(-1)附近的三个吸收峰由Si—O伸缩振动致,400~600cm~(-1)之间的吸收谱带属于Si—O弯曲振动。其中中频区1 000cm~(-1)附近分裂的三个吸收峰1 051,1 006和968cm~(-1)可作为鉴定其为叶绿泥石的关键证据。X射线粉晶衍射分析结果与化学成分及红外吸收光谱分析结果一致,显示"绿龙晶"中的主要组成矿物为叶绿泥石,非斜绿泥石。     

云南龙陵黄龙玉的振动光谱及XRD光谱表征

黄龙玉是云南省龙陵县近年发现的新玉石品种,在国内市场热度较高。目前对其矿物组成和光谱特征还未有报道。在常规的宝石学测试基础上,重点采用激光拉曼光谱仪、红外光谱仪和X射线粉晶衍射(XRD)分析方法,对其振动光谱特征和矿物组成进行了细致的研究。结果表明,黄龙玉显示典型的石英质玉石的振动光谱特征,主要红外吸收谱带位于1 162,1 076,800,779,691,530和466 cm-1处,分别属于Si—O—Si非对称伸缩振动、Si—O—Si对称伸缩振动、Si—O—Si弯曲振动。其中在800 cm-1附近谱带有分裂,表明黄龙玉结晶程度较好。拉曼光谱中,归属Si—O—Si弯曲振动的谱带强度较高,主要拉曼散射峰为463和355 cm-1。XRD结果证实,其矿物组成为较纯的石英,红色样品中还含有微量的赤铁矿,是其产生红色的原因。这是首次系统研究黄龙玉的红外光谱、拉曼光谱及XRD谱学特征,为其鉴定、定名及后续的研究提供科学依据。     

一种“冻地”鸡血石相似玉石的宝石学及谱学研究

研究对象是一种与“冻地”鸡血石外观高度相似的玉石,该种玉石半透明“地”中含有橙红色矿物。利用X射线粉晶衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪、拉曼光谱仪对该玉石的宝石学及谱学特征进行研究。结果表明：该玉石“地”的主要组成矿物为有序度较高的地开石、橙红色矿物为雄黄;地开石晶体为自形假六边形片状,约15～20 μm,厚2～4 μm,粒径均一且形态一致,集合体在三维空间无序排列;部分样品“地”中含有少量黄铁矿、萤石、石英、方解石等矿物。“地”的红外光谱指纹区具有高岭石族矿物的主要特征峰,分别位于430,470,540,698,755,795,913,937,1 002,1 034和1 118 cm-1;官能团区以3 622,3 653和3 706 cm-1处的吸收峰为特征,3 622 cm-1吸收峰由内羟基OH1的面内伸缩振动引起,3 653 cm-1归属于内表面羟基OH2和OH4的同相伸缩振动;从高频峰到低频峰强度依次增大,且内表面羟基OH3伸缩振动引起的吸收峰位于3 706 cm-1,表明“地”为有序地开石;拉曼光谱测试表明“血”为雄黄,具有186,222,235,273,346和355 cm-1的特征拉曼位移,其中186和222 cm-1归属于S-As-S的弯曲振动,346和355 cm-1由As-S的伸缩振动引起;拉曼光谱同样可用于“地”的矿物组成研究,低频区具有133,241,266,336,436,463,747,792和914 cm-1的高岭石族矿物的特征位移,高频区可见三个与红外光谱相似的阶梯状谱峰,3 624 cm-1强度最大,归属于OH1的伸缩振动,次强峰3 646 cm-1由OH2和OH4的同相伸缩振动引起,归属于OH3的伸缩振动峰强度最小且位于3 706 cm-1,高频区拉曼位移特点指示“地”为地开石,且有序度较高,与红外光谱测试结论一致。尽管研究样品的“地”与“冻地”鸡血石的主要组成矿物相同,为地开石,且具有外观细腻、温润等特点,但其“血”并非辰砂而是雄黄,所以不应与鸡血石混淆,其正确的珠宝玉石名称应为“粘土矿物质玉”。     

“海纹石”的矿物学及谱学特征研究

“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。     

广东省石英质“台山玉”矿物谱学及其标型特征研究

石英质玉分布广泛,在我国十几个省区均有产出,是国内市场上重要的特色玉石品种,其使用历史悠久,是岭南先秦时期重要的玉石材料。石英质玉石的产地区分具有重要的宝石学和考古学意义。然而,由于石英质玉产地众多,外观、成分特征相似,尚缺乏有效的产地判别方法,其产地来源标型特征的研究仍然非常薄弱。"台山玉"是产于广东台山的一种石英质玉石,因其颜色质感酷似田黄而日益受到重视。该研究在常规的宝石学测试基础上,采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、显微激光拉曼光谱(Raman)等分析方法,对6件具有代表性不同类型的台山玉的谱学特征及矿物组成进行了测试分析。实验结果显示,台山玉主要矿物为石英,次要矿物为地开石或高岭石;地开石、高岭石在台山玉中以其中一种为主,二者不共存;利用XRD-Rietveld法定量计算出台山玉中石英含量低于85 Wt%,高岭石族矿物含量介于17 Wt%~36 Wt%。台山玉的拉曼光谱缺失斜硅石的502 cm^-1特征峰,暗示了台山玉的主要矿物石英与玉髓、玛瑙类低温石英相比具有较高的结晶度;台山玉可分为地开石石英岩玉和高岭石石英岩玉两种类型,其中地开石型石英质台山玉红外光谱羟基振动区出现3 622, 3 653和3 703 cm^-1三个谱带,而拉曼光谱相应地出现3 622, 3 644和3 706 cm^-1三个谱带,二者均有谱带分裂明显,峰强向高频方向递减的特点,台山玉多为此类型;高岭石型台山玉红外光谱羟基振动区出现3 620, 3 652, 3 670和3 695 cm^-1四个谱带,而拉曼光谱出现3 620, 3 651, 3 670和3 687 cm^-1四个谱带,其中3 670 cm^-1带强度很弱,不易识别,该类型台山玉比例相对较少。台山玉中高有序度地开石、高岭石的出现指示其原岩中富Al质矿物经历了中温酸性热液交代蚀变作用,成矿条件与黄龙玉、金丝玉、霍山玉等石英岩玉存在差异。可以确定,地开石、高岭石是台山玉区别于其他产地石英岩玉的标型矿物。结果为台山玉的产地鉴定提供了科学依据,并为国内石英质玉的源区鉴定和古代石英质玉器的产地溯源提供了重要的参考。     

浙江三个新石器时代遗址出土玉玦科技分析

玉玦是我国新石器时代广泛出现的一类重要玉器。环太湖流域新石器时代遗址中出土的大量玉玦,具有鲜明时代和地域特征,为探索中国玉文化起源和传播提供了重要实物。为获取环太湖流域新石器时代玉玦的基础材料学信息(如主要矿物组成、硬度等),以及探索玉料随时间演变规律和可能的原料来源,本文以浙江省境内3个代表性新石器时代遗址--田螺山、仙坛庙和江家山遗址出土的玉玦为研究对象,采用X射线衍射(XRD)和质子激发X射线荧光(PIXE)分析技术对其进行了无损分析检测。研究结果表明： 从河姆渡文化至崧泽文化晚期,所分析玉玦的主要组成矿物为萤石、迪开石、石英、白云母、透闪石和蛇纹石等,以萤石、玉髓和迪开石为主,且时代早于透闪石和蛇纹石。结合已有的研究成果,探讨了相关遗址出土玉玦的原料随时间变化特征、原料来源,以及玉玦的材料学特征与加工工艺之间的内在联系。     

泥炭,软褐煤中的氯仿沥青“A”的荧光光谱特征

对滇西镇安盆地的泥炭,软褐煤中的氯仿沥青“Ａ”进行了较详细的荧光光度分析研究,得出了其荧光光谱,并探讨了其光谱参数随时间变化的情况。     

贵州罗甸玉红外光谱特征及意义

选取了罗甸玉中一些典型样品,在进行FT-IR测试的基础上,对罗甸玉中透闪石晶体内部结构基团的振动归属进行了探讨。罗甸玉的IR研究结果证实,罗甸玉矿物组成主要为透闪石,这与其他测试结果吻合。但罗甸玉中透辉石840～860 cm-1频率的吸收带的出现,这是在其他天然软玉的IR研究中未见报道的,也是罗甸玉矿物组成与其他软玉矿物组成的最大区别,为罗甸玉在成玉(即由透闪石岩向软玉转变)过程中残留透辉石所致,是揭示罗甸玉变质成因过程的重要矿物学证据,同时也表明罗甸玉的成玉过程与已发现的其他天然软玉相比存在一定差异,这一差异进一步揭示罗甸玉是一种新成因类型的软玉矿。     

Application of Raman spectroscopy in the nondestructive analyses of ancient Chinese jades

Jade, as one of the symbols of Chinese material cultures, is the cultural boundary between ancient Chinese and western civilizations. Amphibole, serpentine, turquoise and quartz are the four main kinds of ancient Chinese jades. In this article, the use of Raman spectroscopy in the nondestructive identification of the four kinds of Chinese jades for their phase is discussed. The spectra, in combination with PIXE analysis, help resolve some relevant and further problems. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Estimation of the proton energy spectrum in knee region by analog read-out of ARGO-YBJ experiment

Based on the six months data set of ARGO-YBJ experiment with analog read-out and its Monte Carlo simulation, we study the difference between different primaries induced showers by using the space-time information of the charged particles in Extensive Air Showers. With five parameters which can efficiently pick out primary proton induced showers as inputs of an artificial neural network, the proton spectrum from 100 TeV to 10 PeV can be obtained.     

怀柔EAS阵列对初级宇宙线“膝”区能谱的测定

仔细分析了近年来怀柔广延大气簇射阵列记录的65万个大气簇射事例,得到了簇射Size(即荷电总粒子数)谱和10¹⁵—5×10¹⁶eV能段的初级宇宙线微分能谱.此谱呈明显的、平滑过渡的“膝”样结构,拐点在3×10¹⁵eV附近.除了“膝”较平滑不象明野谱那样尖锐拐折而外,怀柔谱在绝对流强和“膝”的位置上都与日本明野组吻合得很好.在银河磁场刚度截止模型框架下,怀柔实验Size谱界定的宇宙线质子谱拐折能量Ec的取值范围在160到240TeV之间.     

微元法解决一般"追戏"问题

通过微元法求解n个质点"追戏"问题.     

典型光学观瞄窗口的“猫眼”效应特性评价与分析

各种光学观瞄窗口由于其自身结构和参数的不同,导致它们对入射光按原路返回的能力存在差异。为了客观评价此特性,提出了一种衡量光学观瞄窗口"猫眼"效应强弱的指标—RC,给出了数学模型并分析其主要影响因素。对几类典型光学观瞄窗口的"猫眼"效应指标RC进行了定量分析。结果表明:"猫眼"效应指标RC随光源波长的减小、镜头口径D的增大而增大,随反射元件反射系数ρS和光学系统穿越系数τS的增大而增大。     

激光拉曼光谱在玉石鉴定中的应用

本文提出玉石品种鉴定的新方法———激光拉曼光谱法。测试了一系列玉石的标准拉曼谱     

基于“M+N”理论的光谱分析中光源电压对预测精度影响的研究

"M+N"理论从误差理论的角度阐明了光谱分析中外界干扰因素即"N"因素对于测量精度的影响,并给出了提高测量精度的方法。通过采用实测变电压光源光谱数据与多组分线性吸收谱仿真模型相结合的方法,构造了三组分的理想混合溶液并选择光源电压作为影响被测组分浓度测量精度的"N"因素,分别设定了不同信噪比下的两组各三种不同的校正集与预测集样本"N"因素分布方式,得出了对于系统误差类"N"因素而言,校正集与预测集的"N"因素分布范围对组分浓度的预测精度具有一定影响的结论。实验结果验证了"M+N"理论中"N"因素用于提高测量精度的可行性,同时为其他测量系统减小外界干扰提高测量精度提供了理论指导。