缅甸琥珀的三维荧光光谱特征研究

琥珀是一种天然有机宝石,普遍具有荧光现象。利用三维荧光光谱分析技术,以缅甸琥珀为研究对象,探讨了不同品种缅甸琥珀的荧光峰分布特征,并初步判断了血珀荧光峰红移的原因。结果表明,在长波紫外光照下呈强蓝白色荧光的缅甸金珀、棕珀,三维荧光光谱中均含有一个荧光峰,荧光峰范围约在λ_(ex)350～400 nm/λ_(ex)400～450 nm,荧光主峰位于λ_(ex)360 nm/λ_(em)425 nm,荧光强度大。在长波紫外光照下呈弱土黄色荧光的缅甸血珀,三维荧光光谱中荧光峰范围约在λ_(ex)420～520 nm/λ_(em)500～580 nm,荧光峰分散呈多个小峰分布,荧光强度小。在氧化条件下加热金珀样品得到烤色"血珀"并对比加热前后的三维荧光光谱特征,发现烤色"血珀"的荧光峰较加热前红移,荧光峰范围由λ_(ex)350～400 nm/λ_(ex)400～450 nm红移至λ_(em)480～530 nm/λ_(em) 520～570 nm,荧光强度极小,与天然血珀的荧光特征一致。结合红外吸收光谱测试,氧化作用使血珀及烤色"血珀"分子结构中含氧基团羰基CO浓度升高,羰基CO作为强助色基团,浓度升高与吸收强度增加使琥珀产生红色外观;同时作为得电子取代基,羰基CO会取代分子结构中的H原子与具有未键合的杂原子相连,产生n→π~*_1跃迁,使血珀荧光强度减弱甚至消失,同时荧光峰向长波长方向移动。三维荧光光谱能够快速有效地表征缅甸琥珀的荧光现象,为研究琥珀荧光特征与分子结构提供新依据。     

水热法合成红色绿柱石的光谱特征研究及应用

采用常规宝石学测试方法,配合紫外可见光谱技术（UV-Vis）及傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）,对美国犹他州天然红色绿柱石及俄罗斯水热法合成红色绿柱石的宝石学特征、紫外可见吸收光谱特征、中红外光谱（MIR）特征及近红外光谱（NIR）特征进行了综合对比研究。结果表明,常规宝石学测试方法很难将上述两类宝石区别开来;紫外可见光吸收光谱对鉴定天然和合成红色绿柱石的能力很有限;同时这两种宝石的中红外吸收光谱（MIR）没有明显的特征差异,其吸收位置和吸收强度基本一致。但在2 000~9 000 cm-1红外波段,天然红色绿柱石与水热法合成红色绿柱石的吸收频率差异明显,因此具有独特的鉴别特征。进一步研究表明,天然红色绿柱石在3 500~4 000 cm-1之间没有强吸收峰,几乎不含结构水,但在3 300~3 600 cm-1之间有非常弱的吸收带（峰值为3 418 cm-1）,因此有可能有其他形式的水。水热法合成红色绿柱石样品的近红外光谱特征表明,其在3 500~4 000 cm-1之间及5 000~5 800 cm-1之间均显示有强烈的水的振动吸收：其在5 000~5 800 cm-1有弱的Ⅰ型水吸收峰和强Ⅱ型水吸收峰,可以归属为分子水的弯曲和伸缩的合频振动;其在7 000~7 500 cm-1之间显示的弱Ⅰ型水的吸收峰和强的Ⅱ型水的吸收峰可以归属为水的倍频振动。因此,水热法合成红色绿柱石中的结构水归属Ⅰ型水与Ⅱ型水的混合型,其在3 500~4 000及5 000~5 800 cm-1范围水的近红外吸收光谱特征可作为区别天然和水热法合成红色绿柱石的依据。通过紫外可见光光谱、中红外光谱以及近红外光谱等光谱分析手段可以初步判断红色绿柱石中是否含水、水的赋存状态、以及不同类型水的相对强度和频率,为区分天然与水热法合成红色绿柱石提供诊断性证据。     

光谱学在金黄色海水珍珠鉴定中的应用

为了有效鉴别区分金黄色海水珍珠(简称金珠)和改色金珠,通过拉曼光谱和紫外可见吸收光谱对二者进行了检测分析.结果表明,拉曼光谱中,金珠的谱线稳定杂峰少,荧光背景弱,改色金珠的谱线杂峰多,荧光背景很强.0～1000 cm-1拉曼位移内金珠的光谱基线强度在1000以下,改色金珠的光谱基线强度在2000以上;金珠在拉曼位移275 cm-1处出现明显的拉曼特征峰,改色金珠275 cm-1处的拉曼特征峰基本被荧光谱线覆盖而变弱或消失;紫外可见吸收光谱中,金珠在200 nm～400 nm的近紫外区有284 nm,357 nm两个明显的紫外吸收峰.由于颜色处理过程中对珍珠表面破坏程度的不同,导致改色金珠在近紫外区无特征吸收,吸收峰发生红移(408 nm)或消失.     

三大产地（波罗的海、多米尼加和缅甸）琥珀红外光谱鉴别特征

采用镜面反射法和溴化钾压片透射法对波罗的海、多米尼加和缅甸琥珀进行红外光谱测试,获得了不同产地的红外光谱鉴别特征。经仔细分析认为,尽管不同产地琥珀的红外光谱具有共同特征,但某些吸收峰位置或相对强度仍存在差异。3 000～2 800 cm-1范围内,波罗的海琥珀有两个明显的吸收峰和一个弱肩峰,多米尼加琥珀有两个吸收峰,缅甸琥珀具有三个特征吸收峰;1 740～1 690 cm-1范围内,波罗的海琥珀出现1 732 cm-1附近强吸收峰,多尼米加和缅甸琥珀有两个吸收峰,分别位于1 730和1 695 cm-1附近,但是多米尼加琥珀1 730 cm-1峰强度小于1 695 cm-1,与缅甸琥珀相反;1 300～1 000 cm-1范围内,波罗的海琥珀具有典型的“波罗的海肩峰”及1 163 cm-1附近的强吸收,多米尼加琥珀出现1 240 cm-1附近吸收峰,缅甸琥珀在此范围内的强吸收峰组成“山”字型;波罗的海琥珀R（A_{1 381 cm-1}/A_{1 456 cm-1}）值约为0.9,多米尼加琥珀约0.8,而缅甸为0.7。上述差异可以作为判断琥珀产地的鉴别依据。不同产地琥珀的红外光谱出现差异,可能与其形成年代、植物种源和地质环境不同有关。根据红外光谱中与环外C=C双键有关的吸收峰的存在和强度,推断三个产地的琥珀形成时间由早到晚分别为缅甸、波罗的海、多米尼加。红外光谱在识别琥珀产地方面具有重要的宝石学意义,同时在考古学研究与应用中有潜在意义。     

琥珀、柯巴树脂、松香的光谱学特征

应用常规测试手段、紫外可见光谱、红外光谱和拉曼光谱分别对天然琥珀、柯巴树脂、松香进行了测试.研究结果表明:柯巴树脂的拉曼光谱出现的932、964cm-1和989cm-13处及1179cm-1、1226cm-1和1266cm-1 3处的特征振动峰,是首次运用拉曼光谱技术证实柯巴树脂中萜烯类化合物存在的有力证据,而这些特征峰在天然琥珀的拉曼光谱中没有出现;松香的拉曼光谱存在1589cm-1的特征振动峰,是由其内部的不饱和树脂酸中的共轭双键所致,这正是松香和天然琥珀的特征区别依据,从而分别解决了目前琥珀的天然树脂类高仿品的鉴别难点.因此应用拉曼光谱技术对有机宝石琥珀及其天然树脂类高仿品进行鉴定和分析具有较大的优势和便利.     

天然及有机充填处理绿松石的荧光光谱研究

绿松石常见蓝色、绿色和杂色等颜色,其中蓝色和绿色者因颜色鲜艳,价值最高,因此绿松石优化处理品也多为蓝色和绿色。利用有机树脂对质松色浅的绿松石进行充填处理（简称“有机充填”）是目前最主要的绿松石优化处理方式,常见浸胶和注胶两种处理类型。采用基础宝石学测试、红外吸收光谱仪、三维荧光光谱仪和X射线荧光光谱仪等测试技术分别对天然绿松石、浸胶和注胶充填处理绿松石的宝石学特征及谱学特征进行了系统的对比分析和研究。研究结果显示,天然绿松石紫外灯长波下具中等至弱荧光,荧光强度与色调和致密程度相关,浸胶绿松石长波荧光强于相同颜色天然绿松石,注胶绿松石长、短波下均具有中等至弱荧光。浸胶绿松石的红外吸收光谱显示,除绿松石本身特征峰外,还可见1 739 cm-1附近ν(C═O)吸收峰和2 926和2 851 cm-1亚甲基的吸收峰,注胶绿松石除羰基及亚甲基吸收峰更强外,还可见1 508 cm-1处苯环骨架特征吸收峰。三维荧光光谱测试显示,天然蓝色绿松石具有一个Ex为370 nm的中等强度特征荧光峰、半峰宽约为100 nm,绿色、杂色系和低致密度绿松石荧光极弱;蓝色浸胶绿松石具有Ex为380～400 nm内的强对称荧光特征峰,绿色浸胶绿松石可见一较强的荧光特征峰,半峰宽约为80 nm;蓝色注胶绿松石具有两个Ex分别为278和390 nm附近的较弱强度荧光特征峰,绿色注胶绿松石具有中等强度的荧光峰、半峰宽约为150 nm,荧光峰区域范围增大可能因为含有较多有机物。结合X射线荧光光谱仪分析Fe对绿松石的荧光会产生一定抑制作用。绿松石荧光特征和三维荧光光谱测试作为无损检测技术,具有测试简便、快捷、有效的特点,对准确鉴定绿松石和有机充填处理品具有重要的现实意义。     

水热法合成蓝绿色绿柱石的宝石学及光谱学特征

针对新出现在市场上的一种水热法合成蓝绿色绿柱石,运用LA-ICP-MS、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见光谱进行系统研究,旨在获得其宝石学及谱学特征,探讨颜色成因,为检测机构鉴定该合成宝石提供参考数据。结果表明,样品折射率为1.570~1.576,与天然绿柱石相近,内部含特征的水波纹状生长纹理,可作为主要鉴定特征之一。LA-ICP-MS分析表明,该合成绿柱石化学成分相对单一,主要致色元素为Cr和Ti,还含有微量的V,碱金属含量极低。紫外-可见光谱主要显示Cr的吸收峰,结合LA-ICP-MS测试,认为其蓝绿色调主要由Cr和Ti共同导致。其中绿色调主要由Cr致色,微量的V可能也对绿色调有所影响。钛则致紫色,与绿色叠加形成样品具有的蓝绿色调,具体的致色机理有待进一步研究。在2 000~4 000 cm-1的红外光谱中,以3 700 cm-1为中心的宽吸收带吸收强烈,归属于两种类型通道水的基频振动及其耦合;2 449,2 615,2 746,2 813,2 885和2 983 cm -1处吸收峰,均为Cl-引起;3 108和3 299 cm-1的较强吸收峰由NH4+所致。在4 000~8 000 cm-1的近红外吸收光谱中,为合成绿柱石通道水的合频和倍频振动区。其中,Ⅰ型水的合频振动所致的5 275 cm-1处强吸收峰、伴随5 106和5 455 cm-1处较强吸收峰,及Ⅰ型水倍频振动所致的7 143 cm-1强吸收峰,可作为样品是水热法合成绿柱石的重要鉴定特征,且对于鉴定较厚的刻面宝石尤为重要。天然绿柱石中相应的这两处吸收峰强度较弱甚至不存在。样品的拉曼光谱和标准绿柱石的拉曼光谱一致。685 cm-1峰的半高宽为7.1～7.3 cm-1,小于8.5 cm-1,可作为水热法合成绿柱石的又一鉴定特征。     

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。     

银(Ⅰ)、镉(Ⅱ)4-巯基吡啶配合物的光谱研究

采用常规溶液反应蒸发法以4-巯基吡啶(简写为4-MPy)为有机配体与银、镉的硝酸盐合成了两种金属有机配合物。并利用红外、拉曼、紫外-可见光谱技术对4-MPy及合成的配位化合物进行了研究,对主要红外和拉曼谱带进行了经验归属,并进一步讨论了配体和配合物的特征吸收谱带与配合物结构间的关系。在红外光谱中,配体在1 459cm-1处的吸收峰归属为CC和CN复合振动峰,形成配合物后在两种配合物中,此吸收峰分别向高波数位移至1 464和1 464cm-1。在拉曼光谱中,两种有机配位化合物在1 004和1 008cm-1处归属为环呼吸振动峰、在1 617和1 615cm-1处归属为环伸缩振动峰、在720和720cm-1处归属为β(C—C)和ν(C—S)的复合振动峰,各自十分相似。     

墨西哥红蓝料琥珀的宝石学及谱学特征

近年来,墨西哥蓝珀备受欢迎,在市场上占有量越来越大。红蓝料琥珀作为蓝珀的品种之一,因其表层通常具有一层褐红色的氧化皮层,内层琥珀在紫外光下具有蓝绿色荧光,被称为“红皮蓝珀”。但墨西哥琥珀中的红蓝料由于形成条件的限制非常稀少。通过宝石学常规测试、显微放大观察、傅里叶红外光谱和光致发光光谱等,对墨西哥红蓝料琥珀的宝石学特征和谱学特征进行研究,并与墨西哥的黑皮料琥珀展开对比研究。墨西哥红蓝料琥珀红皮常呈微透明,内部为半透明-微透明,红皮厚度不均,由黑色点状包裹聚集流动组成。长波紫外灯下红皮部分显示弱至无的荧光,内部显示较强的蓝色荧光。红外光谱中墨西哥红蓝料红皮部分位于1 723和1 233～1 046 cm-1处的吸收峰分别是由含氧基团C═O及C-O所致,由-CH₃所致的吸收峰位于2 928 cm-1,其中含氧基团C═O是使红蓝料琥珀呈现红色的生色团。红蓝料琥珀红皮部分C═O峰与-CH₃峰的吸收强度比约为4/5,而内部约为2/5~1/2,红蓝料琥珀表层红皮部分的氧化程度较内部强,并且红蓝料琥珀内部氧化程度高于黑皮料内部。光致发光光谱结果表明红蓝料琥珀的红皮部分和内层的发光中心不同,红皮部分以562和506 nm为发光中心,而内层大多以467和472 nm为发光中心。随着氧化程度的增加,发光中心逐渐红移,荧光强度明显降低,C═O对墨西哥红蓝料琥珀的荧光起到了淬灭作用。黑皮料琥珀内部特征谱峰具489和466 nm两个宽的发光中心,黑皮料琥珀内部的荧光强度较红蓝料琥珀更高。该研究为墨西哥红蓝料琥珀的鉴别提供了依据,有助于墨西哥红蓝料琥珀与其他产地、其他品种琥珀的区分,具有重要的理论意义和市场运用价值。     

多条件下波罗的海琥珀热优化对谱学特征的影响

波罗的海琥珀是松科松属或雪松属、南洋杉科贝壳杉属或金松科金松属古植物的液态树脂经过多种地质作用后形成的石化树脂,其主要化学成分为具有“规则构型”的半日花烷型双萜化合物的聚合物,同时含有大量琥珀酸（丁二酸）。多种原因导致波罗的海琥珀的原材料价格发生波动,其热优化品在市场上不断涌现。热优化波罗的海琥珀与天然波罗的海琥珀在市场价格、收藏价值等方面存在较大差异,已引起琥珀爱好者和研究者的广泛注意。选取具有代表性外观的天然波罗的海琥珀样品,将其分切成尺寸相同的两套,每套6块。其中一套通过不同实验条件得到了热优化波罗的海琥珀样品（金包蜜、金珀、花珀、血珀、老蜜蜡和白蜡）。通过红外光谱测试分析,获得了热优化波罗的海琥珀的红外光谱特征。将其与天然波罗的海琥珀进行区分,结果显示,氮气环境或有氧环境中热优化的波罗的海琥珀样品发生了聚合反应和酯化反应,弱酸性水溶液中热优化的琥珀样品发生了聚合反应和水解反应。可通过公式Ratio(I₁)=A_{羧酸羰基CO伸缩振动1 710 cm-1}/A_{CH不对称弯曲振动1 456 cm-1}来判定波罗的海琥珀是否经过热优化,此方法只适用于鉴别金包蜜、金珀、花珀、老蜜蜡和血珀。当I₁值≥1时,样品未经过热优化;当I₁值＜1时,样品经过热优化。白蜡不可通过计算I₁值来判定是否经过热优化。拉曼光谱测试结果显示,热优化后的波罗的海琥珀成熟度有不同程度的增高,成熟度由高至低的是老蜜蜡、血珀、花珀、金珀、白蜡和金包蜜。研究结果可为鉴别热优化波罗的海琥珀、提高琥珀原石利用率及琥珀博物馆预防性保护技术的发展提供科学依据。     

婆罗洲和马达加斯加柯巴树脂红外光谱特征及其与外观相似琥珀的快速鉴别

琥珀是古植物的液态树脂经过多种地质作用后形成的石化树脂。柯巴树脂是形成年代较短且成熟度较低的半石化树脂,其外观与琥珀较为相似。柯巴树脂与琥珀都是天然树脂在石化过程中的产物,两者的化学成分存在过渡、重叠,具有较多的相似性,导致二者的鉴别有一定难度。近期市场上出现两个产地的柯巴树脂,其中棕红色-棕色的婆罗洲柯巴树脂常被误认为缅甸琥珀,淡金色-金色的马达加斯加柯巴树脂常与波罗的海琥珀混淆,已引起较为广泛的注意。为此,以外观相似的婆罗洲柯巴树脂与缅甸琥珀,马达加斯加柯巴树脂与波罗的海琥珀,为研究对象每类选取四块代表性样品,共16块。红外光谱测试在中国地质大学(北京)珠宝学院宝石研究实验室完成。测试仪器为BRUKER TENSOR 27型傅里叶变换红外光谱仪,扫描16次,分辨率为4 cm-1, 扫描范围为4 000~400 cm-1,室温。研究结果显示,外观相似的柯巴树脂和琥珀红外光谱吸收峰位置和吸收强度存在可识别的差异,因此可以利用红外光谱特征对其进行科学有效的鉴别。婆罗洲柯巴树脂的红外光谱主要特征为3 000~2 800 cm-1范围内的4处吸收峰和1 710 cm-1处较强吸收峰,1 730 cm-1处肩峰、887与824 cm-1处弱吸收峰。马达加斯加柯巴树脂的红外光谱主要特征为与CC双键相关的3处组合吸收峰、1 697 cm-1处强吸收峰,1 724 cm-1处肩峰和由1 271与1 176 cm-1吸收峰组成的“W 图形”。与婆罗洲柯巴树脂外观相似的缅甸琥珀可以通过3 000~2 800 cm-1范围内的2处吸收峰、1 724 cm-1处强吸收峰、1 300~1 100 cm-1范围内的一个“W图形”进行快速鉴别。与马达加斯加柯巴树脂易混淆的波罗的海琥珀可以通过“波罗的肩”进行快速区分。另外,婆罗洲柯巴树脂R (A_{1 383 cm-1}/A_{1 464 cm-1})值为0.823~0.860,大于缅甸琥珀0.605~0.643;马达加斯加柯巴树脂R值为0.900~0.985,大于波罗的海琥珀0.704~0.783,该值也可作为区分特征。国内有关琥珀和柯巴树脂的研究主要为气相色谱质谱(GC-MS)划分的Ⅰ类琥珀和柯巴树脂(主要化学成分为半日花烷型双萜化合物的聚合物),柯巴树脂针对新西兰和哥伦比亚这两个产地,缺乏婆罗洲和马达加斯加柯巴树脂的红外光谱分析。该研究对外观相似的婆罗洲柯巴树脂和缅甸琥珀,马达加斯加柯巴树脂和波罗的海琥珀进行红外光谱的对比分析,揭示了婆罗洲和马达加斯加柯巴树脂的红外光谱特征,并为快速区分外观相似的柯巴树脂与琥珀提供科学依据。结合前人研究,认为红外光谱在不同产地柯巴树脂的分类及外观相似的柯巴树脂和琥珀的快速鉴别提供了重要的科学依据。     

山东产大颗粒高温高压合成钻石的多种谱学方法研究

山东济南中乌新材料有限公司利用六面顶油压机生产出大颗粒钻石,为了掌握这些合成钻石的品质及与天然钻石的区分方法,采用宽频诱导发光光谱仪（GV5000）、红外光谱仪、钻石特征光谱检测仪（PL5000）、激光诱导击穿光谱仪和X射线能谱仪,对该公司生产的225粒无色、蓝色和黄色高温高压（HPHT）合成钻石进行检测,并与天然钻石对比。HPHT合成钻石样品的晶形以（111）晶面和（100）晶面共存的聚形为主导。原石切磨成圆钻形成品的出成率在20%~67%之间,净度级别为VVS-P,颜色级别为D-H。通过GV5000分析,三种颜色样品均可观察到立方八面体生长结构发光图案,无色HPHT合成钻石为强蓝色荧光和磷光,发光峰位于495 nm,与晶格中的顺磁氮有关;蓝色HPHT合成钻石为蓝-绿蓝色荧光和蓝色磷光,发光峰位于501 nm,与晶格中的顺磁氮、硼有关;黄色HPHT合成钻石为弱绿色荧光和磷光,显示556和883 nm Ni+相关发光峰,这些特征可与天然钻石相区分。红外光谱分析表明,无色HPHT合成钻石在1 332~1 100 cm-1无明显氮相关吸收,在2 802 cm-1有B0相关吸收,为含有少量硼的Ⅱa型;蓝色HPHT合成钻石位于1 294 cm-1有与B-相关的强吸收,归属为Ⅱb型;黄色HPHT合成钻石位于1 130和1 344 cm-1有与孤氮相关的明显吸收,归属为Ⅰb型。PL5000光致发光光谱显示,三种颜色HPHT合成钻石可检测到659,694,707,714和883 nm等镍相关缺陷发光峰。相比之下,无色和黄色天然钻石通常为Ⅰa型,具有1 282和1 175 cm-1等聚合氮的红外光谱吸收,光致发光光谱通常可检测到415 nm（N₃）零声子线,由孤氮、硼和镍等缺陷导致的光谱特征极为罕见。因此,红外光谱和光致发光光谱特征可作为重要的鉴别依据。激光诱导击穿光谱仪检测到无色HPHT合成钻石的出露包裹体主要成分为Fe。X射线能谱分析显示,对于含包裹体较多的样品,无色和蓝色HPHT合成钻石可检测到Fe,黄色HPHT合成钻石可检测到Fe和Ni,为其中包裹体的成分,这可作为HPHT合成钻石鉴定性特征。综上所述,通过GV5000超短波紫外荧光和磷光测试,配合红外光谱和光致发光光谱特征,结合包裹体成分特征,可以有效区分该研究的合成钻石和天然钻石。     

天然与热处理刚玉的谱学鉴别

目前市场上充斥着大量热处理刚玉,仅通过常规方法并不能科学分辨,为了准确判断刚玉是否经过热处理,需要对其谱学特征进行分析。首先对天然刚玉进行内含物观察,并测试记录他们的红外光谱、紫外吸收光谱,随后选取个别样品进行高温热处理,再对处理后的刚玉进行光谱测试,并与天然样品的光谱进行对比分析。结果表明:天然红宝石可检测到硬水铝石1 980和2 110cm-1的红外吸收峰,而热处理后由于高温破坏了AlO(OH)的结构,所以在热处理红宝石中此峰无法被检测;生长于还原条件下的碱性玄武岩型蓝宝石具有3 310cm-1处的红外吸收峰,经过1 600℃高温处理并恒温18h的热处理过程后,此峰消失。另外,经过热处理后,天然红宝石位于555nm左右的宽且强的吸收峰发生轻微偏移,且吸收峰更尖锐,波峰和波谷的吸收强度差增加。同样,对比天然和热处理蓝宝石,后者位于375,387,454nm处形成的吸收峰也更尖锐,吸收强度差值更大。上述这些变化可以帮助判断刚玉是否经过热处理。     

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。     

衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)在琥珀检测与研究中的应用

红外光谱分析是矿物材料研究中常用的一种表征手段,而衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR) 由于其快速、无损且能够进行微区检测等优势在而被广泛使用。以不同产地琥珀、柯巴树脂和覆膜处理琥珀为研究对象,通过BRUKER LUMOS独立式红外显微镜对样品的ATR-FTIR光谱进行测试与分析。结果表明：ν(CC)伸缩振动在1 643 cm-1和δ(芳C—H)弯曲振动在889 cm-1两处的红外吸收谱带均出现在多米尼加和俄罗斯琥珀中;由ν(C—O)伸缩振动在1 300～925 cm-1范围内的红外吸收谱带对于琥珀的产地具有一定的指示意义;ν_as(CH₂)不对称伸缩振动在3 080,1 643和887 cm-1三处的红外吸收谱带为柯巴树脂所特有,具有重要的鉴定意义;覆膜琥珀显示琥珀和人工树脂混合红外光谱,除琥珀特有的红外光谱之外,760和702 cm-1红外吸收谱带为人工树脂中γ(芳C—H)面外弯曲振动所致。ATR-FTIR在琥珀的成因、产地及优化处理品种的检测具有重要的意义。     

湖北与安徽产高品质绿松石的红外与拉曼光谱特征及意义

近年来,市场对高品质绿松石的产地识别需求愈加迫切,然而,相应的研究尚少。湖北秦古、文峰和安徽笔架山产有结构致密细腻、光洁坚韧,蓝色的绿松石。它们的谱学特征基本一致,但在峰位或强度上存在可以识别的差异。红外光谱特征中,由δ(OH)弯曲振动引起的783 cm-1附近谱带在秦古样品中表现为797和779 cm-1分裂峰,在文峰样品中表现为787 cm-1峰,在笔架山样品中表现为783 cm-1峰。不同产地的R=I_{783 cm-1}/I_{837 cm-1}值不同,秦古样品R值在0.98以上,文峰样品R值在0.85左右,笔架山样品R值集中在0.91～0.94。属于ν₄(PO₄)伸缩振动内的609 cm-1附近谱带在文峰样品中较明显且强度大,在秦古样品中峰形略宽、强度稍弱,笔架山样品在该处吸收平缓且强度很小。拉曼光谱中在3 500 cm-1附近笔架山样品的峰位波数明显较湖北秦古和文峰样品的大(为3 506和3 505 cm-1),而湖北所有样品的此峰均低于3 500 cm-1(3 495～3 500 cm-1),可能由水组分的不同造成的,且其在3 472 cm-1附近的峰强度明显偏大。同样情况发生在由ν₄(PO₄)弯曲振动引起的551 cm-1峰,可能为微量元素Zn的含量差别所致。以上特征可作为识别湖北和安徽两产地绿松石的重要谱学标志,结合其外观特征,可以将二者有效区分。以上研究结果还具有潜在的考古学价值。