巴基斯坦Swat矿区祖母绿的宝石学及谱学特征

巴基斯坦Swat矿区祖母绿以饱和绿色和高净度著称,其价格逐年攀升,如何有效鉴别Swat矿区祖母绿的特征成为当前的研究热点。采用常规宝石学仪器、电感耦合等离子质谱、红外光谱、拉曼光谱和紫外-可见吸收光谱对该矿区祖母绿的宝石学及谱学特征进行研究,并探讨其颜色成因。结果显示：(1)Swat矿区祖母绿晶体常为六方柱状,且净度较高。样品颜色呈明亮的绿色,具有中等至强的二色性（黄绿/蓝绿色）。折射率偏高,约1.588~1.599,与晶体碱金属含量高有关。(2)晶体中部分Al与Mg,Fe,Cr等发生类质同象置换。其中替换最多的是Mg元素,含量达11 402~12 979 ppma（平均为12 446 ppma）;Fe和Cr元素次之（平均含量分别为2 390和2 199 ppma）。样品中碱金属元素(Na,K,Rb,Cs)含量很高,总量约14 201~16 136 ppma,平均为15 183 ppma。(3)红外光谱显示指纹区1 312,1 152,983,838,701,616和559 cm-1处的吸收峰,由[Si₆O₁₈]等基团振动所致。近红外区可见较强的Ⅱ型水振动相关吸收峰(7 074 cm-1),说明样品中存在较多Ⅱ型水,与晶体中碱金属离子含量较高相符。拉曼光谱显示324,399,516,685和1 067 cm-1等祖母绿的拉曼位移,并检测到气液包裹体相关的H₂O (3 595 cm-1)、CO₂(1 284和1 284 cm-1)和N₂(2 327 cm-1)以及伴生矿物滑石和磁铁矿的拉曼位移。(4)紫外可见-吸收光谱(UV-Vis)测试结果显示有Cr3+(688～641 nm),V3+(610 nm),Fe2+(860 nm)和Fe3+(375 nm)相对应的吸收峰。样品中Fe元素含量为1 124~3 561 ppma,Cr元素含量为730~3 077 ppma,V元素含量较少,为28.01~263.9 ppma。不同样品中Cr元素含量差距较大,V元素含量差距小,Cr和V离子数比值约3.43~60.05。随着样品颜色饱和度增加,Cr元素含量急剧增大,V元素含量增加极少,Fe元素含量反而降低。推测Swat矿区祖母绿主要致色元素为Cr,其次为V,其色调和荧光可能受Fe元素影响。     

过氧化氢和连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠处理对红土中黏土矿物的影响

过氧化氢(H₂O₂)和连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)作为土壤沉积物前处理的经典方法,对土壤沉积物中黏土矿物的富集有着举足轻重的作用,但关于二者对黏土矿物的影响研究较少。运用X射线衍射作为检测技术,对比研究H₂O₂和DCB两种前处理方法对红土中黏土矿物的影响。结果表明,H₂O₂或DCB处理均可促进土壤矿物颗粒的充分分散,有效地将石英等杂质分离,进而提取到很纯的黏土矿物。同时发现,DCB处理由于其Na+与黏土矿物层间阳离子交换导致数据失真,而H₂O₂处理可以保证数据的真实性。结果表明：采用H₂O₂进行前处理能获取较为准确的黏土矿物学信息。     

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。     

青海兴海上新世砂岩中膨胀性粘土矿物种属的厘定及光谱学特征

利用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外吸收光谱(FTIR)深入研究了青海羊曲剖面砂岩中膨胀性粘土矿物的具体种属和光谱学特征。XRD结果表明,砂岩中粘土矿物以膨胀性粘土矿物为主,含量在97 %以上。样品006面网在1.534  和1.498 均存在明显的衍射峰,表明可能同时含有二八面体和三八面体结构膨胀性粘土矿物。进一步的Li+-300 ℃加热后甘油饱和实验结果显示,大部分样品膨胀性粘土矿物001衍射峰塌陷至9.3～9.9,少数样品膨胀至 ～18 ,表明膨胀性粘土矿物以蒙皂石为主,部分样品含少量皂石。蒙皂石由于部分Li+进入八面体层间,平衡了由于Mg替代Al造成的电价不平衡,从而使得蒙皂石不膨胀。FTIR结果表明,膨胀性粘土矿物同时含有吸附水和结构水,与X射线衍射结果一致。样品在913和842 cm-1出现吸收峰,表明膨胀性粘土矿物八面体层间以Al—Al和Al—Mg为主;部分样品含有Al—Fe(吸收谱峰880 cm-1),指示其为二八面体结构。膨胀性粘土矿物中同时含有Si—O以及Al—O—Si振动峰,表明四面体只有部分Al取代Si。XRD和FTIR均指示研究样品与贝得石和绿脱石有不一样的光谱学特征,而与蒙皂石极为吻合。本研究能有效对膨胀性粘土矿物具体种属进行厘定,对粘土矿物学揭示沉积物物源和气候环境信息具有重要的作用。     

湖北蕲春花岗岩钾长石的结构状态研究

为探究湖北蕲春花岗岩岩体的岩浆作用演化与辉钼矿化作用关系,采用X射线粉晶衍射（XRD）、傅里叶红外吸收光谱（FTIR）、以及电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等方法,对岩体不同岩性单元中钾长石的结构状态特征开展深入研究。结果显示,蚀变钾化脉体中钾长石有序度、三斜度均较高,为具有三斜对称的微斜长石。白垩纪早世钾长石有序度相对较低,T1(o)位置中Al占位率也较低,[131]峰发生明显的宽化现象,结构由无序逐渐过渡到局部三斜有序。白垩纪晚世钾长石有序度最低,T1(o)位置中Al占位率最小,[131]峰形敏锐,为均匀、单一的单斜钾长石。640 cm-1吸收谱带显示出随钾长石有序度增大而向高波数方向移动的趋势,而540 cm-1吸收谱带则向低波数方向移动。1 010 cm-1吸收谱带随钾长石有序度的增大分裂成1 010和1 046 cm-1两个,形状也从宽缓变为尖锐。白垩纪早世钾长石含较高的成矿元素和稀土元素,有较好的成矿物质背景,蚀变脉体中的钾长石Sr和Ba含量明显偏低,证实蚀变热液流体为岩浆期后的产物,钾化蚀变是辉钼矿的重要找矿标志。     

广西旧石器晚期考古遗址新发现赭石的科技分析

赭石的使用是现代人行为的标志之一，旧石器时代现代人对赭石的使用显示其对精神世界的追求，反映了旧石器时代现代人的认知能力。为更好研究中国区域考古遗址赭石的科学信息，本研究应用拉曼光谱、偏光显微、能谱分析，对广西新近发现的2个考古遗址(中山遗址和娅怀洞遗址)中的8个赭石样品开展了科学分析。中山遗址AMS测年结果显示该遗址年代距今约1.4万年，2个考古遗址石制品特征都属于旧石器晚期。拉曼光谱分析显示样品峰值主要在221, 290, 608和662 cm^-1,显示样品中包含有赤铁矿；偏光显微分析显示所有赭石样品成分包含赤铁矿，未发现有朱砂等红色颜料；能谱分析显示样品化学元素组成中三氧化二铁为主，显示样品主要成分为赤铁矿。总体来看，中山遗址和娅怀洞遗址所发现的赭石成分以赤铁矿为主，未见其他红色颜料。对广西旧石器晚期新发现的赭石样品进行科学分析，中国南方古人类利用赭石的年代也可以进一步明确追溯至距今约1.4万年前(中山遗址)。该研究不仅为中国区域旧石器晚期赭石的科技分析数据提供了依据，也肯定了肉眼判断赭石原料的可靠性，为现代人行为与赭石利用的细致研究及利用提供了较为重要的潜在...