台湾蓝玉髓的振动光谱表征

蓝玉髓是中国台湾所产的名贵宝石之一,素有"台湾蓝宝"的美誉.文章通过红外吸收光谱和激光拉曼光谱,对不同颜色及质地的台湾蓝玉髓的振动光谱特征进行了研究.结果表明,台湾蓝玉髓均显示典型的石英质玉石的振动光谱特征.其红外吸收光谱主要表现为:1 250～1 110 cm-1为最强吸收区,属Si-O非对称伸缩振动,800～600 cm-1间中等强度的吸收窄带,由Si-O-Si对称伸缩振动致,Si-O弯曲振动位于600～300 cm-1内.台湾蓝玉髓样品的激光拉曼光谱散射峰主要分布在499 cm-1,464 cm-1和214～208cm-1处,分别归属为"Moganite"石英中的Si-O对称弯曲振动、Si-O弯曲振动和[SiO4]的旋转振动或平移振动.     

新疆软玉、辽宁岫岩软玉的XRD及红外光谱研究

选取新疆和辽宁岫岩两地不同颜色的软玉,青玉、黄玉、白玉、碧玉及岫岩的特殊品种——河磨玉作为研究对象,通过宝石学测试、红外吸收光谱和X粉晶衍射分析对两个产地不同种类及颜色软玉的宝石矿物学特征进行了系统研究和对比,以探索两产地相近颜色软玉的异同,为软玉的产地鉴别提供理论依据。研究结果表明,辽宁岫岩与新疆软玉的宝石学性质相似,折射率为1.60～1.62,密度为2.660~3.020 g·cm-3,密度随颜色的不同有一定差异,荧光特征均不明显,两产地软玉的主要组成矿物均为透闪石,其中新疆碧玉中含有少量绿泥石、伊利石等粘土矿物。两产地不同种类软玉的X粉晶衍射分析显示,不同种类软玉的衍射峰峰形特征及衍射强度在一定程度上可以反映软玉的质地及结晶颗粒大小。红外吸收光谱显示两产地软玉的红外吸收光谱特征类似,对鉴别软玉产地及种属意义不大。     

一类绿松石仿制品的宝石学特征研究

绿松石的仿制品由来已久,早期主要以染色压制碳酸盐为主,后期陆续出现天然矿物的绿松石仿制品,如染色磷铝石、染色玉髓以及染色菱镁矿等,这些仿制品普遍不具有天然绿松石的颜色和结构特征,物理和光学性质与天然绿松石也有较大差异。选取市场上新出现的一类绿松石仿制品为研究对象,采用常规宝石学测试方法、红外吸收光谱及X射线粉晶衍射重点对其矿物组成、宝石学性质以及结构特征进行了研究。研究结果表明：该类绿松石仿制品表面可见角砾状构造,铁线浮于表面,分布形态单一,蓝色样品上可见明显的深蓝色颗粒,白色样品上见少量黑色点状物质,为典型的压制处理特征,蓝色绿松石仿制品则经染色压制处理。此类绿松石仿制品折射率在1.54～1.58,较天然绿松石低并具明显的蓝白色紫外荧光,可作为鉴别其与天然绿松石差异的重要证据。X射线粉晶衍射说明该类绿松石仿制品主要由顽火辉石与石英组成。红外吸收光谱显示该类绿松石仿制品的吸收谱峰主要表现为顽火辉石的典型吸收光谱,在1 088和799 cm-1附近的吸收峰则与石英中的Si—O和Si—O—Si伸缩振动有关;2 947和2 882 cm-1附近的吸收峰与外来的有机树脂中CH₂的伸缩振动有关,1 736和1 510 cm-1附近的吸收峰,则由CO伸缩振动和CH₂的弯曲振动所致。     

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。     

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。     

广西河池软玉的谱学和产地特征研究

广西河池市所产的软玉主要颜色是白色、青白色,少量墨绿色和黑色,是近两年才出现的品种,但是在市场上却占有不小份额,与其他产地相比,本区大部分软玉质地干,油脂光泽弱,且多数不透明,没有“水线”,常具有白色或者灰白色条带状包体以及褐色或者黑色“花瓣”状包体,市场上直接以“花瓣玉”进行销售。通过常规测试、拉曼光谱(Raman)、X光粉晶衍射(XRD)等测试,研究结果表明：广西河池软玉折射率为1.616～1.632,样品相对密度平均值为2.895,紫外荧光下样品均显示为惰性;样品的玉质部分和条带部分拉曼谱峰与标准软玉拉曼峰基本一致,主要峰值集中在225,370,676,1 029和3 677 cm-1,拉曼光谱和XRD测试表明玉石中的白色条带状包体的矿物组成依然为软玉,但是与周边玉石部分的软玉有不同的排列方式和颗粒大小,因此肉眼观察显示出条带状,并与正常玉石部分相比具有不同的颜色和透明度特征;经测试和计算发现研究样品结晶度平均值为0.963,大于新疆软玉样品的结晶度平均值0.843,与青海软玉结晶度0.96相近,反映出该区软玉的结晶程度较高,晶体颗粒相对较大的特征,预示其结晶过程冷却缓慢的特点,样品的结晶度好且同时颗粒排列比较不规则,造成玉石整体透明度下降。LIBS测试软玉中铍/硅强度比(I_Be/I_Si)显示新疆软玉为0.003～0.008,青海软玉为0,辽宁软玉为0.004～0.006,韩国软玉为0.1～0.16,俄罗斯软玉为0.03～0.05,广西河池软玉与青海软玉相同为0。     

新疆和田黑色透闪石质软玉振动光谱特征及颜色成因

采用X射线荧光光谱仪、X射线粉晶衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等对黑色透闪石质软玉样品进行化学成分和谱学特征研究。通过X射线粉晶衍射判定所采样品全部属于透闪石质软玉,采用红外光谱仪和拉曼光谱仪对样品进行振动光谱测试,并结合化学成分测试结果分析墨玉的组成和颜色成因。结果显示,黑色透闪石质软玉可分为两种:由含铁量较高的阳起石组成的(TFe2O3:7.47Wt%～11.97 Wt%),另外一种是由透闪石和石墨组成,并且含铁量比较低(TFe2O3:0.56 Wt%～4.74 Wt%)。两者的振动光谱特征与透闪类矿物基本一致,在含石墨透闪石的拉曼光谱中出现了石墨特征峰1 581cm-1。因此,拉曼光谱在区分阳起石致色和石墨致色的黑色透闪石质软玉比红外光谱更加敏锐,该方法可以成为无损鉴定黑色透闪石质软玉颜色成因和产地来源的重要辅助手段。     

应用红外光谱法鉴别肉苁蓉及其混淆品草苁蓉和锁阳

采用傅里叶变换红外光谱法结合二维相关分析技术分别对药用植物肉苁蓉及其混淆品草苁蓉、锁阳进行了鉴别研究.结果表明,三者的红外光谱图表现出了一定的差异性:肉苁蓉在1 730和931 cm-1有吸收峰,草苁蓉在1 510,1 375,1 266 cm-1处存在吸收峰,锁阳的最高峰位于1 614cm-1处.在二阶导数谱图上三者差异更加明显:肉苁蓉在1 453,1 336,931,892 cm-1处都有较强的吸收峰.其中931 cm-1处的吸收峰较尖锐,强度也最强;草从蓉的最强峰位于1 509 cm-1,并且1 633和1 161 cm-1处的吸收峰明显变宽,强度也变大;锁阳在1 682cm-1处有较尖锐的吸收峰,1 605 cm-1附近的吸收峰强度也较大.二维红外谱图不但差别明显,而且直观.三者提取物的红外光谱同样存在显著差异.应用该方法能够实现肉苁蓉药材与混淆品的快速、准确鉴别.     

两类南红玛瑙仿制品的光谱学特征

南红玛瑙是我国珠宝市场上常见的红色玛瑙品种之一。南红玛瑙市场火热且仿制品层出不穷,但对于南红玛瑙仿制品在材质和谱学特征上与天然南红玛瑙差异的研究较少。选取市场中出现的两类南红玛瑙仿制品和天然南红玛瑙作为研究对象,对常规宝石学特征、显微特征、紫外-可见光谱、拉曼光谱以及红外吸收光谱进行了测试。研究结果表明：两类南红玛瑙仿制品主要成分与天然南红玛瑙相同,均为石英,其折射率、密度、硬度、颜色、光泽等物理性质与南红玛瑙相近,短波和长波紫外光下均呈惰性。第一类仿制品（FZP-1）仿制对象为樱桃红手链,紫外可见光光谱240～570 nm处存在一宽吸收带,呈浅橙红色。显微镜下观察到FZP-1呈粒状结构,见红色染料沿裂隙分布,呈“丝瓜瓤”状,是典型染色石英岩的结构特征;第二类仿制品（FZP-2）仿制对象为柿子红手链,紫外可见光光谱从240~540 nm处存在一宽吸收带,呈橙黄色。FZP-2呈隐晶质结构,表面可观察到条带状和“指甲纹”状构造,切面可见三层不同的颜色分带且明显沿打孔处分布,指示该仿制品经过染色处理与热处理。天然南红玛瑙（TR）为隐晶质结构,内部含有红色点状赤铁矿,与两类仿制品的内部结构具有明显的差别。两类仿制品与天然南红玛瑙红外光谱均显示仿制品具有石英的典型光谱特征,在1 100～1 250,600～800和300～600 cm-1范围内均存在吸收峰,分别归属于Si-O-Si的非对称伸缩振动、Si-O-Si的对称伸缩振动和Si-O-Si的弯曲振动。两类样品800 cm-1峰均存在分裂,指示结晶程度良好。FZP-1的显微红外光谱测试发现颗粒间隙在2 800～3 200 cm-1范围内存在有机物相关峰位,以2 916和2 848 cm-1强峰为特征,由C-H的伸缩振动引起。拉曼光谱测试结果显示,两种样品中除石英的有关峰位外,FZP-1在915和1 337 cm-1等处存在与其有机染料相关的峰,由饱和C-H的弯曲振动引起,与显微红外光谱结果一致。FZP-2的拉曼光谱显示在502 cm-1存在与斜硅石相关的峰。根据斜硅石与石英特征峰强度比值计算两者的相对含量,结果显示斜硅石与石英的相对含量比约为0.15～0.16,远高于天然南红玛瑙。根据国家标准第一类仿制品应定名为染色石英岩玉,第二类样品应定名为玛瑙。     

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”。     

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。     

缅甸翡翠化学成分的变化对其红外光谱的影响

缅甸翡翠是以硬玉为主要矿物的多晶集合体,硬玉的晶体化学成分可以用NaAlSi₂O₆来表示,天然产出的硬玉常常存在类质同象替代,Na被Ca替代,Al被Mg,Fe,Cr等元素替代,形成不同的翡翠类型,使得翡翠的化学成分变得更加复杂,而且其物理性质也产生变化,这种变化包括颜色、透明度、折射率、比重、结晶程度以及红外吸收光谱的特征。探索了翡翠的化学成分对其红外光谱的影响及规律,使用傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）对10个含不同化学成分的缅甸翡翠样品进行漫反射法测量,分析结果表明,翡翠的红外吸收峰的位置随着样品的Na/Na+Ca的摩尔比例增加而向高波数发生位移;在低波数区域,在424, 576和658 cm-1附近的吸收峰位的波数与Na/Na+Ca比值存在很好的线性相关,相关系数依次为R2₁=0.944 2,R2₂=0.928 3,R2₃=0.909 7。采用红外光谱测试技术结合所建立的线性模型可以推断未知翡翠样品的Na/Na+Ca的摩尔比例,当翡翠样品的Na/Na+Ca比值等于0.8时,红外吸收峰应该在658.7, 574.5, 422.5 cm-1处;如果翡翠样品的红外吸收峰波数＜658.7,＜574.5 cm-1,＜422.5 cm-1,则翡翠样品的Na/Na+Ca比值小于0.8,为绿辉石质翡翠;如果翡翠样品的红外吸收峰波数＞658.7,＞574.5,＞422.5 cm-1,则翡翠样品的Na/Na+Ca比值大于0.8,为硬玉质翡翠。该工作为红外光谱技术测量翡翠样品,分析翡翠化学成分,确定翡翠矿物种属提供了一种快捷、省时、方便的无损测量分析方法。     

青碧与青玉的红外光谱特征及意义

青碧为碧玉系列中外观类似青玉的称呼。二者虽外观相似,但青碧价格高很多,故市场上出现了以青玉充青碧售卖的现象。此外,一些出土玉文物中也出现了这类外观的玉石材质,但无法准确判别其类型。这使得快速准确鉴别二者有十分重要的意义。采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱和电子探针分析方法,给出了青碧和青玉样品的谱学特征和矿物的化学组成等特征,并进行了对比分析。二者在紫外-可见反射光谱上没有明显差异,然而,二者的红外光谱特征存在可识别的差异。为了探讨出更有效的鉴别特征,采用了反射和透射两种方法来获取红外光谱。二者的红外光谱总体上一致,有以下可区分差异特征：青碧的红外反射光谱中出现了青玉光谱中未出现的1 050和1 018 cm-1附近吸收峰、肩峰及411 cm-1附近宽肩峰;青玉的红外透射光谱中出现了青碧光谱中未出现的453 cm-1附近肩峰和401 cm-1附近吸收峰。以上可作为快速鉴别青碧和青玉的谱学特征标志。红外透射光谱经朗伯-比尔定律(A=log(1/T))转换后,在3 674,3 661和3 643 cm-1附近处的OH伸缩振动谱带的强度与M1,M3位的Mg及Fe2+含量有很好的相关性。利用以上二者关系计算的Mg(M1+M3)#(在M1和M3位的Mg/(Mg+Fe2+))值可用于鉴别青碧和青玉。青碧的Mg(M1+M3)#值为0.871～0.892,小于青玉0.927～0.949。另外,电子探针分析结果显示青碧和青玉的化学成分存在一定差异：青碧Mg含量(a.p.f.u)为4.45～4.53,比青玉的4.66～4.78小;青碧Fe2+含量为0.28～0.49,大于青玉的0.10～0.23。但部分青碧和青玉间的Mg和Fe2+含量差异不大,说明红外光谱差异除了与成分有一定的关联性外,可能还与结晶时的物理化学条件有关(青碧和青玉的成因类型分别为超基性岩型和白云质大理岩型)。以上红外光谱识别特征不仅在鉴别青碧和青玉上具有重要的宝石学意义,还在古代玉制品源区的判别、产状分析等方面具有潜在的应用价值。     

“油青种”翡翠的矿物学特征及颜色成因

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。     

荆门龙王山墓葬出土玉器的材质及矿源特征研究

龙王山墓葬位于湖北省荆门市，属于大溪文化向屈家岭文化过渡的关键时期，距今约5 000年。该墓葬共出土玉器73件，玉器品质普遍较好。长江中游地区历来鲜少出土玉器，而时代更迭之期更是社会变革之际，无论是从地理位置还是从时期上来看，研究龙王山墓葬出土的玉器都具重大意义。采用相对密度检测，红外光谱仪（FTIR）及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）研究出土玉器的谱学及化学成分特征，鉴定其材质，并对用料水平及矿源进行了探究。红外光谱结果显示龙王山墓葬出土玉器的红外吸收谱图可分为两类：软玉类和玛瑙类。软玉类玉器的红外吸收峰表现为1 207，1 123，1 028，928，775，700，602，488和425 cm-1处。玛瑙类玉器的红外吸收峰表现为1 158，814，790，702，572，521及405 cm-1。软玉类玉器有71件，且品质都非常好，说明龙王山墓葬先民对玉料的分选能力很强。将龙王山墓葬的用料水平与同时期其他地区的考古学文化的用料水平进行对比，龙王山墓葬的用料水平远超同期；将龙王山墓葬的用料水平与湖北地区新石器时代的用料水平进行对比，龙王山墓葬的用料水平远超湖北地区平均水平。LA-ICP-MS的结果显示软玉质玉器的微量元素主要包含K和P等，微量元素赋存情况以W，U，P及Sb元素富集，Th和Ti元素亏损为主。玉器的稀土配分型式图多样，水平海鸥状、左倾式、右倾式皆有。Ce异常普遍不明显，Eu以正异常及负异常为主。采用多元统计方法中的逐步判别法，辅助SPASS软件，对龙王山墓葬出土玉器的稀土元素及微量元素含量进行投点，推断大部分玉料来自某个与新疆成矿环境类似的矿床，但因其地球化学特征的多样性，不排除玉料多来源的可能性。     

基于太赫兹时域光谱和模式识别技术软玉和仿品鉴别

玉石是一种稀有的矿物质,自古以来备受国人喜爱,其真伪鉴别一直是珠宝鉴别行业的棘手难题,传统的鉴别方法已经难以实现对真假玉石的准确鉴别。太赫兹检测技术可以实现快速无损检测,在混合物的分类鉴别方面,有广泛的应用。基于太赫兹时域光谱技术和模式识别技术,对来自我国新疆、青海,以及巴基斯坦、阿富汗四个地区的软玉样品及玻璃、大理石、石包玉三种仿品,使用透射模式测得样品在0.1~1.5 THz频率范围内的太赫兹谱,通过参数提取得到其折射率谱线。由于其化学成分的复杂和多样性,仅靠其特征谱线图,并不能正确的区分软玉和仿品,为了更好的对其进行鉴别,需要建立分类模型。采用主成分分析（PCA）对实验得到的原始折射率数据进行降维和特征提取,作出样品在第一、二主成分上的二维得分图,在图中可以看出软玉和仿品能够很明显的区分开来。在经过降维处理之后的数据中,随机选取其中的四分之三作为训练集,剩下的作为测试集,输入到支持向量机（SVM）建立的分类模型中,并引入网格搜索（GridSearch）、遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）对支持向量机参数进行优化。结果显示,基于网格搜索的支持向量机最优参数c=2.828 4,g=2,识别率为97.7%,运行时间为1.39 s,用时最短;基于遗传算法的支持向量机最优参数c=1.740 1,g=4.544 6,识别率为98.3%,运行时间为3.6 s;基于粒子群算法的支持向量机最优参数c=11.287 2,g=1.833 1,识别率为98.6%,运行时间为6.13 s,用时最长。虽然三种优化算法得到的最优参数不同,但均可实现正确的分类。研究结果表明,使用太赫兹时域光谱技术结合模式识别方法可以快速、准确的鉴别软玉和仿品,这为玉石的鉴别提供了一种新手段。     

“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征探究

“黑青”指颜色近黑色,主要成分为透闪石的青玉。“黑碧”指颜色近黑色,主要成分为阳起石的碧玉。采用电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和红外光谱测试分析手段,确定“黑青”“黑碧”的矿物种属。采用拉曼光谱、显微紫外-可见分光光度计、红外光谱对“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征进行探究。“黑青”为标准透闪石拉曼谱峰,“黑碧”的谱峰位置与“黑青”存在几个波数的偏差,向波数小的方向移动。可见-近红外波段,“黑青”出现445 nm吸收峰,680和940 nm宽吸收带,为Fe2+和Fe3+作用;“黑碧”出现445 nm吸收峰,660和690 nm双吸收峰以及970 nm吸收峰,为Fe2+,Fe3+,Cr3+作用。显微紫外-可见光谱可分析到样品的近红外区,“黑青”在1 397,2 310,2 387和2 466 nm出现强吸收峰,1 915和2 120 nm出现弱吸收峰;“黑碧”在1 400,2 313和2 394 nm出现吸收峰。红外光谱分析“黑青”在5 225,4 738,4 692,5 349,4 317,4 190和4 064 cm-1存在吸收峰;“黑碧”在4 708,4 307,4 178和4 031 cm-1存在吸收峰。显微紫外-可见光谱与红外光谱分析结果虽然存在小的差异,但基本保持一致,以红外光谱分析结果为准。将透闪石质的“黑青”、阳起石质的“黑碧”、广西大化阳起石质玉进行对比,综合红外光谱和显微紫外-可见光谱分析结果得出“黑青”（透闪石）与“黑碧”（阳起石）近红外光谱的鉴别特征：“黑青”（透闪石）在4 800～4 600 cm-1存在两个吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在分裂双吸收峰;“黑碧”（阳起石）在4 800～4 600 cm-1存在一个弱吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在一个吸收单峰。且“黑碧”（阳起石）的近红外吸收峰相较于“黑青”（透闪石）整体向低波数方向移动。