陕西白河小东沟绿松石矿明矾石的矿物学及谱学特征

鄂豫陕地区是我国重要的绿松石产区,其中陕西白河位于秦岭东部,是绿松石的重要矿点之一。选取陕西白河县小东沟绿松石矿床的黄白色和绿色伴生矿样品,对其进行薄片观察、 X射线粉晶衍射测试、红外光谱仪和拉曼光谱仪分析的矿物学和谱学研究。测试结果表明样品为明矾石,还含有少量磷铝矾和高岭石。可观察到其呈脉状结构产出,表明具有多期次形成阶段,后期结晶颗粒较好,具有典型假立方体状的菱面体的结晶特点;该矿物红外光谱谱带主要分布在3 697～3 488 cm^-1以及1 638～433 cm^-1范围内,在3 697和3 620 cm^-1处具有高岭石中OH导致的弱红外吸收谱峰;明矾石的拉曼光谱谱峰由SO₄^2-振动导致,此外在3 700和3 626 cm^-1处出现高岭石中OH的伸缩振动导致的峰位。结合该地区绿松石矿床风化淋滤特点,判断该区明矾石矿脉形成于低温富碱性环境下,当含矿溶液或围岩中形成绿松石所需成分不足时,趋向于形成明矾石,以脉状、块状形式产出,并共生有磷铝矾和高岭石矿物,为...     

湖北竹山天然绿松石及其仿制品的振动光谱研究

中国绿松石矿产资源丰富,是世界上主要的绿松石产出国家之一。绿松石作为一种名玉,以其独特的绿色及结构,深受人们的喜爱,也导致市场上出现了大量的优化处理品及仿制品。在旅游珠宝进一步发展的同时,打着“原产地”噱头的绿松石价格起伏非常大,对比同一地点的天然及仿制品玉石,在前人研究的基础上仍需要进一步积累数据。论文以中国湖北竹山秦古镇小巴寨750矿洞采集的天然绿松石与购买于湖北竹山县城珠宝市场的绿松石仿制品为研究对象,采用光学照片、场发射扫描电镜及能谱、红外和拉曼光谱等,从颜色、微形貌、微成分微结构的角度开展对比研究。研究结果表明,天然绿松石样品的颜色多样,呈“月白色-浅蓝色-蓝绿色-黄绿色-绿色-蓝色”的蓝绿色系列变化,晶体颗粒十分细小,呈微米级-纳米级,可见短柱状、层片状晶粒;绿松石仿制品颜色单一,常为较为呆板的绿色,多为散漫分布的颗粒状集合体,且颗粒多呈三方晶系、方解石型结构;天然绿松石主要成分为Al₂O₃ 32.12%,P₂O₅ 30.51%,CuO 10.75%,Fe₂O₃ 5.57%等,为铜铝磷酸盐矿物。绿松石仿制品中主要元素组成为MgO 42.62%,Al₂O₃ 2.66%,SiO₂ 2.66%等,其成分是以碳酸镁为主的菱镁矿;在红外光谱的对比研究中,天然绿松石样品的红外光谱图的3 083～3 509 cm-1区域,含有大量对应于ν(OH),ν(H₂O)的红外吸收峰。绿松石仿制品在2 922 cm-1处有对应于ν_as (CH₂)的红外吸收谱峰,该峰与其被染色有关。这些红外吸收峰也是区分天然绿松石与仿制品的有效指纹峰;在拉曼光谱图的对比研究中,天然绿松石样品的拉曼光谱图中往往具有分别对应于ν(OH),ν(H₂O),ν(PO₄)的散射峰～3 470,～3 270和～1 039 cm-1,而绿松石仿制品不存在此类拉曼散射峰,他们是区分天然绿松石及其仿制品的有效拉曼指纹峰。基于颜色、微成分、微结构及振动光谱可以有效区分同一地区天然绿松石与其仿制品。此类方法对于其他类型旅游珠宝与其仿制品的鉴定亦有重要的参考价值。     

湖北竹山“油松”的红外光谱特征及其成分研究

湖北省十堰市竹山县秦古镇小林扒矿区产出了一类较为特殊的绿松石。这类绿松石颜色多为浅绿色、浅黄绿色或浅苹果绿色,产出原石具滑感,性脆,亦称之为“油松”。与其结构细腻度相当的绿松石原料相比,此类绿松石密度普遍明显偏低,硬度偏小;经传统有机结合剂充填处理后,致密度及硬度均未见明显改善,无法作为首饰级材料使用,造成绿松石这类不可再生的宝贵资源严重浪费。以“油松”为研究对象,采用常规宝石学测试仪器、红外吸收光谱仪、X射线粉晶衍射仪、电子探针仪以及环境扫描电子显微镜等对其化学组分及显微结构特征等进行测试,为有效利用这类绿松石资源提供科学依据。测试结果表明,“油松”的相对密度为2.04～2.22;在长波和短波紫外光下荧光反应均显示为惰性。“油松”的红外吸收光谱谱带主要分布在3 700~3 090 cm-1以及1 638~466 cm-1范围内,其中3 509和3 462 cm-1处峰形尖锐的OH致吸收光谱、3 277和3 090 cm-1 附近较宽缓的结晶水致吸收光谱特征与绿松石的官能团区吸收特征一致。“油松”在高频区3 700和3 622 cm-1处具有高岭石或蒙脱石中OH 致弱红外吸收谱峰。在1 638 cm-1附近均出现有强度中等的较为宽缓的吸收峰,该吸收峰与绿松石中H₂O的弯曲振动致吸收谱峰一致。指纹区的吸收峰峰形及峰位均与一般绿松石有较大差异,为Si-O及P-O的混合吸收谱峰。“油松”的主要化学组成元素为Si,Al和P,含有少量的Fe和Cu,并含有微量的Mg,Ca及Cr。组成元素的氧化物含量分别为：w(SiO₂)：25.60%～30.90%,w(Al₂O₃)：26.55%～28.29%,w(FeO_T)：5.35%～5.90%,w(P₂O₅)：22.00%～23.52%,w(CuO)：5.10%～5.87%。“油松”中的Al₂O₃和P₂O₅的含量均低于绿松石成分理论值及其他各产地的天然绿松石。相对于天然绿松石中较低的SiO₂含量（0.02%～0.12%）,“油松”中SiO₂的含量明显偏高,均高于25%。“油松”的主要组成矿物为绿松石,并含有一定量的粘土矿物蒙脱石及蒙脱石-高岭石,其硬度低,具有滑感,是“油松”硬度低,具有滑感且优化处理效果不显著的主要原因。     

白-黄色系绿松石“伴生矿”的红外光谱表征及其意义

近期在市场上出现了许多与绿松石相似的天然矿物,市场上俗称绿松石“伴生矿”,被商家作为天然绿松石的特殊品种售卖。这些与绿松石外观极为相似的天然矿物,给鉴定工作带来了一定的困难。为了探索识别的方法,选取市场上常见的白色和黄色品种的天然绿松石伴生矿,通过常规宝石学测试,红外吸收光谱及X射线粉晶衍射对其宝石学特征及矿物组成进行了分析和研究。结果表明：白色系和黄色系天然似绿松石矿物样品均显示不同程度的土状光泽-弱玻璃光泽,均不透明,结构比较疏松。白色系样品折射率约为1.51,相对密度为1.86～2.28;黄色系样品折射率约为1.57～1.60,相对密度为2.32～2.72。白色和黄色天然绿松石伴生矿的组成类型复杂,同色系样品的矿物组成也不尽相同。X射线粉晶衍射测试结果显示：白色系样品的主要矿物为磷铝矾和磷钙铝矾;黄色系样品的主要矿物为钠明矾石。白色和黄色系样品的红外吸收光谱均显示有SO₄/PO₄的基团振动,峰形、峰位区别较大。根据不同样品的主要矿物组成特征,将其红外吸收光谱进行分类,可对其进行快速有效的无损鉴定。     

一种新型绿松石仿制品的谱学特征研究

近年来,一种绿松石的伴生石矿物作为绿松石仿制品在市场上出现,被称为“紫罗兰”、“白水牛”等,日益受到消费者的欢迎。通过常规宝石学基本测试及X射线荧光光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线粉晶衍射仪、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计等测试技术,对市场上这种称做绿松石伴生石的玉石进行了化学成分、矿物组成、微观结构和光谱特征的综合测试分析,并对其呈色机制进行了探讨。X射线荧光光谱显示样品的化学成分较复杂, 不同颜色的样品所含元素基本一致,主要有Ca,Al,P,Cu,Si,K,Fe和Ba等元素;根据样品红外光谱的峰位及强度可以推断样品所含的阴离子团主要是PO3-₄;由样品的X射线粉晶衍射可推断该玉石主要矿物为纤磷钙铝石、磷钙铝石;扫描电镜显示样品致密,由无数鳞片状、叶片状及不规则粒状集合体组成;通过对可见光吸收光谱的分析,推测样品是由Fe3+离子中的电子跃迁致色,Fe3+含量不同导致样品颜色不同。     

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。     

珊瑚化石的红外光谱及XRD研究

通过红外吸收光谱和X射线粉晶衍射分析对不同颜色及质地且表面具放射状纹理的珊瑚化石的结构特征及组成物相进行了研究。结果表明,此类珊瑚化石主要由SiO₂组成,内部仍保留了钙质型珊瑚横断面所特有的放射状显微结构,成因属SiO₂交代作用。不同颜色和质地的珊瑚化石红外吸收光谱基本一致,均显示典型的石英质玉的红外吸收光谱特征。XRD分析表明不同颜色和质地的珊瑚化石主要组成物相一致,为SiO₂,其他矿物极微量,且不含CaCO₃。     

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。     

“加瓷”处理绿松石的成分及谱学特征研究

近年来,市场上出现了一类利用新型无机结合剂处理的绿松石,经此类方法处理的绿松石与天然绿松石极为相似,普遍表现为结构细腻、呈现玻璃-蜡状光泽,行业上称之为“加瓷”处理绿松石（简称“加瓷”绿松石）。采取常规宝石学仪器、红外吸收光谱仪、紫外-可见分光光度计以及能谱色散型X射线荧光光谱仪对“加瓷”绿松石的宝石学性质、振动光谱特征以及化学成分组成特征进行了系统的研究和分析。研究结果显示：“加瓷”绿松石样品的密度大都小于2.200 g·cm-3,与处理前密度有关,故用于“加瓷”处理的样品以密度较低的绿松石为主;“加瓷”绿松石均表现为典型的低密度、较细腻的结构外观和蜡状-玻璃光泽的组合特征,与品质相当的天然绿松石特征不一致,可作为“加瓷”绿松石重要的辅助性鉴别特征。“加瓷”绿松石在长、短波紫外荧光下的发光性与天然绿松石近于一致;显微观察下铁线、裂隙凹陷处常出现白色融出物,孔道内可见毛发状结晶体。“加瓷”绿松石的主要化学成分与天然类似,以CuO,Al₂O₃和P₂O₅为主,并含有一定量的FeOT(铁的氧化物),ZnO、SiO₂,K₂O和CaO。其中,“加瓷”处理绿松石样品中SiO₂含量基本在6.40%以上,均高于天然绿松石中的SiO₂含量（1.96%～6.25%）,而Al₂O₃和P₂O₅含量都较天然绿松石偏低,磷铝比例基本与天然绿松石一致,为1.10左右。利用“加瓷”绿松石较高的SiO₂含量和表面特征可将其与天然绿松石进行有效鉴别。“加瓷”绿松石与天然绿松石的红外吸收光谱特征基本一致。“加瓷”绿松石的UV-Vis光谱表现为620～750 nm处的吸收峰以及425 nm附近处较为锐利的吸收峰,因颜色不同峰位稍有偏移,但总体与天然绿松石的UV-Vis光谱特征趋于一致。     

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。     

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。     

浙江遂昌好川墓地五件出土绿松石珠的科技分析

目前现代测试技术发展较快,为古代玉器的加工技术、产源研究提供了无损研究手段.利用红外光谱和能量色散X射线荧光光谱技术(EDXRF),对浙江省遂昌县好川墓地中M52号墓出土的五件绿松石珠进行无损测试,期望判断其可能的产地来源.红外谱学特征显示,3468和3514 cm-1处可见红外吸收锐谱带,是由于ν(O H)伸缩振动所...     

墨脱区域滑坡滑带土矿物谱学特征及其工程意义

利用X射线衍射、X射线荧光光谱及红外吸收光谱对墨脱县北侧和格林村两处洪积扇滑坡面内采集的滑带土样品测试,分析了的主要矿物、黏土矿物的组成和含量及其化学成分。结果表明,滑带土中主要矿物组成受洪积扇组分控制,其黏土矿物含量分别占9%和10%,墨脱县附近滑动面中滑带土样品的黏土矿物含大量的伊利石,反应出该滑坡事件在很短的时间内完成,滑坡体滑动速率非常高;两处滑带土样品的红外吸收光试均未发现CO2-₃,HCO1-₃或C—H等振动相应产生的吸收峰,表明洪积扇滑动之后,滑坡面处于封闭系统,没有力学性质较差的碳酸盐等外来矿物或含腐蚀质的次生黏土沿滑动面充填进去,其结果增加了滑坡体的稳定性;样品中含有一定量的埃洛石,反应了区域洪积扇发育在非常潮湿温暖的环境中,同时封闭体系内滑带土所含的Na₂O和CaO等化学组分不能通过淋滤作用排出,滑坡面内发生强烈的水-岩相互作用,促使其内部的黏土矿物发生伊利石-伊利石/蒙脱石混层-蒙脱石趋势的转化,导致格林村附近滑坡面内的滑带土中含大量后期分解形成的伊利石/蒙脱石混层。该类黏土矿物组合很大程度上降低了滑带的摩擦强度值,从而提高了再次发生滑坡的危险性。     

氧掺入对纳米硅薄膜微结构及能带特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了富硅氧化硅薄膜,利用XRD衍射仪,傅里叶变换红外透射光谱仪以及紫外-可见光分光光度计分析了氧掺入对薄膜微观结构以及能带特性的影响。结果表明,随着氧掺入比(CO₂/SiH₄)的增加,薄膜晶粒尺寸减小,晶化度降低,纳米硅(nc-Si)表面的张应力先增加后减小。红外吸收谱分析表明,氧掺入比增加导致薄膜内氧含量增高,富氧Si—O键合密度增加,富硅Si—O键合密度降低。同时,薄膜结构因子减小,有序度增大,薄膜微观结构得到改善。当氧掺入比大于0.08时,薄膜结构因子增大,有序度降低。此外,氧掺入增加导致薄膜带隙不断增加,带尾宽度呈现先减小后增大的趋势。因此,通过氧掺入可以调节纳米硅薄膜微观结构及能带特性,氧掺入比为0.08时,薄膜具有高晶化度和较宽的带隙,微观结构得到有效改善,可用作薄膜太阳能电池的本征层。