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”。     

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。     

拉曼光谱在鸡血石鉴定中的应用

利用激光显微拉曼光谱仪,对市场上俗称"鸡血石"的6块产地不同的样品进行测试分析。测试得到6块样品的特征拉曼光谱,可为无损鉴定提供一定参考。临安市昌化镇玉岩山的3块鸡血石样品的"血"为同一种矿物,均为辰砂(Hg S);"地"包括地开石、高岭石、明矾石或石英等不同的矿物成分。临安市潜川镇紫溪村的鸡血石样品"血"为赤铁矿(α-Fe2O3),"地"为纯度较高的地开石。桂林鸡血石样品"血"为赤铁矿,而"地"是硬度较高的石英。贵州鸡血石样品的"血"是辰砂,"地"是黑色、灰色的碳酸盐矿物。各样品测得的X射线粉晶衍射数据结果与激光显微拉曼光谱数据一致。     

江西“高洲石”的矿物学和谱学特征研究

印章石是我国特有的具有民族历史文化特色的艺术品, 江西“高洲石”是近年来新发现并在市场上流通的印章石品种。采用X射线粉晶衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)及差热分析(DTA)对“高洲石”的矿物学特征和谱学特征进行了系统的研究。粉晶衍射结果表明, “高洲石”的主要矿物成分为高岭石族矿物和叶蜡石, 其次含有少量的绢云母和伊利石等。其中高岭石和地开石多型可通过18°～40°(2θ)范围内一系列地开石特有的衍射峰鉴别。“高洲石”中高岭石族矿物同时出现高岭石和地开石的特征衍射峰, 主要为高岭石-地开石过渡矿物。“高洲石”主要化学成分为SiO2和Al2O3, 次要成分为Fe2O3和K2O和Na2O等, 这与高岭石族矿物的化学成分相一致。红外光谱的结果显示“高洲石”中高岭石-地开石过渡矿物在高频区一般出现3 689, 3 645和3 615 cm-1三个谱带, 其中归属于面外羟基振动的3 689 cm-1谱带和面内羟基振动的3 615 cm-1谱带强度近似相等, 部分略有变化, 其变化因含高岭石层或地开石层较多造成。扫描电镜下观察到“高洲石”中高岭石矿物的形态主要呈直径为0.5～4 μm的不规则片状或假六方板状, 与我国其他产地印石的扫描电镜特征较为相似。差热分析结果表明高岭石族矿物的脱羟吸热谷温度与其矿物种属有一定对应关系, 同时此温度还受矿物颗粒大小的影响。综合研究表明, “高洲石”的矿物类型与我国四大印石(寿山石、昌化石、青田石、巴林石)相似, 作为四大印石的替代品, “高洲石”具有广阔的市场前景。     

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。     

江西“高洲石”的矿物学和谱学特征研究

印章石是我国特有的具有民族历史文化特色的艺术品,江西“高洲石”是近年来新发现并在市场上流通的印章石品种。采用X射线粉晶衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)及差热分析(DTA)对“高洲石”的矿物学特征和谱学特征进行了系统的研究。粉晶衍射结果表明,“高洲石”的主要矿物成分为高岭石族矿物和叶蜡石,其次含有少量的绢云母和伊利石等。其中高岭石和地开石多型可通过18°～40°(2θ)范围内一系列地开石特有的衍射峰鉴别。“高洲石”中高岭石族矿物同时出现高岭石和地开石的特征衍射峰,主要为高岭石-地开石过渡矿物。“高洲石”主要化学成分为SiO₂和Al₂O₃,次要成分为Fe₂O₃和K₂O和Na₂O等,这与高岭石族矿物的化学成分相一致。红外光谱的结果显示“高洲石”中高岭石-地开石过渡矿物在高频区一般出现3 689, 3 645和3 615 cm-1三个谱带,其中归属于面外羟基振动的3 689 cm-1谱带和面内羟基振动的3 615 cm-1谱带强度近似相等,部分略有变化,其变化因含高岭石层或地开石层较多造成。扫描电镜下观察到“高洲石”中高岭石矿物的形态主要呈直径为0.5～4 μm的不规则片状或假六方板状,与我国其他产地印石的扫描电镜特征较为相似。差热分析结果表明高岭石族矿物的脱羟吸热谷温度与其矿物种属有一定对应关系,同时此温度还受矿物颗粒大小的影响。综合研究表明,“高洲石”的矿物类型与我国四大印石(寿山石、昌化石、青田石、巴林石)相似,作为四大印石的替代品,“高洲石”具有广阔的市场前景。     

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...     

“佘太翠”玉的振动光谱表征

“佘太翠”玉是一种新兴的玉石,因产于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗大佘太地区,地处著名历史人物佘太君故地而得名.本文采用常规宝石学测试方法、X粉晶衍射分析、红外吸收光谱及激光拉曼光谱测试方法对“佘太翠”玉的宝石学特征、谱学特征和结构特征进行了分析和研究.研究结果表明,“佘太翠”玉的折射率在1.53～1.54,密度为2.65～2.79 cm-1,除纯白色品种硬度偏低(＜5)外,硬度为6.5～7.“佘太翠”玉除纯白色品种外,主要成分均为SiO2,并可含有一定量的其他杂质矿物,属石英岩玉;纯白色“佘太翠”玉,主要组成矿物为白云石(含量约为63.91％),并含有一定量的SiO2(含量约为34.85％)和微量的方解石及钠长石,属白云石玉.     

西藏“象牙玉”的矿物学及谱学特征

产自西藏丁青县的"象牙玉"结构致密,适于雕刻,绝大多数玉石呈白色,有的部位分布有红色细脉。采用常规宝石学仪器、扫描电子显微镜(SEM)、 X射线粉晶衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等测试方法对象牙玉进行了矿物学及谱学特征测试与研究。常规宝石学测试结果表明,象牙玉的相对密度为2.72～2.94,折射率为1.68(点测),在长波紫外光下呈强白色荧光。偏光显微镜下可见菱镁矿因为粒度极小而不具消光特征,石英呈脉状穿插菱镁矿,赤铁矿在菱镁矿裂隙中充填。背散射电子像表明绝大多数基质为菱镁矿与石英的微晶混合物,有的部位为较大石英颗粒(约25μm)散布在菱镁矿中,石英与赤铁矿呈微晶充填在菱镁矿的裂隙中。X射线粉晶衍射中具有3.34和4.25?石英的特征衍射峰, 2.74, 2.10和1.70?菱镁矿的特征衍射峰。在红外光谱中, 886, 1453和748 cm~(-1)为碳酸盐矿物的特征吸收峰,其中ν_4(面内弯曲振动)的频率与阳离子半径的变化成正比,因此748 cm~(-1)指示其为菱镁矿; 1 089, 1 165, 798, 779, 694, 515和465 cm~(-1)为石英的特征吸收峰。根据拉曼光谱可知,白色基质为菱镁矿与石英的混合,透明脉状矿物为石英,其中石英的拉曼图谱中还存在斜硅石的特征拉曼峰(500 cm~(-1)),在以α-石英为主的石英质玉石中,斜硅石的含量越高,其结晶程度越低,I_(500)/I_(465)的比值与结晶程度成反比,因此在菱镁矿中混杂的石英结晶程度比石英脉中的低,两处均为隐晶质石英;红色矿物具有1317, 655, 608, 492, 460, 406, 292, 242和222 cm~(-1)的赤铁矿典型拉曼峰。由于其原石并不存在生物迹象,所以其成因与生物无关,由于象牙玉为含隐晶质石英的泥晶质菱镁矿,所以推测其成因与超基性岩的风化淋滤作用有关。     

田黄的红外与拉曼光谱研究

对中国寿山田黄石进行了X射线粉晶衍射(XRD)、红外光谱和拉曼光谱测试, 以获得田黄的谱学特征。研究表明田黄有地开石质、珍珠陶石质和伊利石质三类,其红外特征吸收峰分别为3 621,3 629和3 631 cm-1,拉曼特征峰分别为3 626,3 627和3 632 cm-1,3 550～3 750 cm-1间OH振动所致拉曼谱峰与红外结果一致。地开石质田黄含无序、有序两类,无序地开石OH3振动吸收峰相对有序地开石向低波数方向移动8 cm-1,相对强度增强,无序结构可能与高含量的Fe有关。3 550～3 750 cm-1间地开石OH振动红外吸收峰强于珍珠陶石,表现为珍珠陶石质田黄的红外光谱明显叠加有副矿物地开石的强吸收峰。伊利石质田黄主要为2M₁型伊利石,并含有少量1M型伊利石。这些特征为科学鉴定田黄提供了理论依据。     

R-3000便携式拉曼光谱仪在翡翠鉴定中的应用

使用R-3000便携式拉曼光谱仪,对缅甸原料、腾冲工艺的3个翡翠饰件和一个昆明古玩城所购翡翠挂件进行了无损鉴定。通过对检测样品拉曼光谱的比较研究,得出了有2个样品是由天然翡翠原料所制成;有一个样品含石蜡填充物;而有一个样品与天然翡翠无关,而是由石英岩（SiO2）为主要材料制成的,是假翡翠的结论。说明了R-3000便携式拉曼光谱仪,在玉石翡翠检测鉴定中是十分方便、快捷、准确的。     

Fourier deconvolution of photoacoustic FTIR spectra

Fourier self-deconvolution is a fairly routine numerical method for increasing the apparent resolution of spectra in which the intrinsic bandwidths are much greater than the instrumental resolution. The present work demonstrates that a photoacoustic (PA) interferogram obtained with a Fourier transform spectrometer can be used directly in this calculation, without the usual intermediate computation of a spectrum. Phase errors in the interferogram must be eliminated as a first step in this procedure. The technique has been applied to PA IR interferograms acquired for an Alberta coal and for kaolinite, a common layer silicate. Several new bands were identified in the coal spectrum and assigned utilizing previously published results for coal. Results for kaolinite illustrate a behaviour characteristic of deconvolution of single bands; in addition, an OH-stretching band usually not detectable in IR spectra of kaolinite was observed and verified by comparison with Raman data.     

Near-infrared photoacoustic FTIR spectroscopy of clay minerals and coal

Near-infrared (NIR) photoacoustic spectra of kaolinite, cation-exchanged bentonites and coal have been obtained by reducing the velocity of the moving mirror in a commercial rapid-scan Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer so that the characteristic photoacoustic cell resonance no longer falls in the NIR spectral region. The observed NIR bands of kaolinite are attributable to combinations of OH-stretching and AIOH-bending vibrations, and to overtones of OH-stretching modes. Bentonites give rise to bands due to combination of OH-stretching with AlOH- or HOH-bending, as well as overtones of OH-stretching vibrations. Spectra of two separated macerals of sub-bituminous coal show continuous absorption which extends beyond 10,000 cm⁻¹ and arises from low-energy electronic transitions.     

广西黑青色阳起石玉振动光谱特征研究

选取产自广西大化瑶族自治县岩滩镇的黑青色阳起石玉为研究对象,采用电子探针、傅里叶变换红外光谱仪和激光拉曼光谱仪就其化学成分和振动光谱特征进行测试分析,并对小半径金属阳离子在阳起石晶体结构中的占位情况予以讨论。结果表明,广西黑青色阳起石玉的主要矿物组成为富铁阳起石,并含有少量铁阳起石;化学成分中的高含量FeO_T(Wt%：18.596%~26.791%)是导致其折射率值(1.64)、密度值(3.12 g·cm-3)偏高且在自然光下呈黑色、透射光下呈绿色的主要原因。受晶体结构中Fe2+对Mg2+的类质同象替代作用影响,广西黑青色阳起石玉1 400~400 cm-1范围内的红外吸收谱带与100~1 200 cm-1范围内的拉曼谱峰位置较透闪石向低频区发生偏移,频差不等;且中红外、近红外吸收光谱和拉曼光谱中均可见四个(MgMgMg)OH(A带),(MgMgFe2+)OH(B带),(MgFe2+Fe2+)OH(C带)和(Fe2+Fe2+Fe2+)OH(D带)振动谱带,其中基频振动谱带分别位于3 674,3 660,3 644和3 625 cm-1附近,倍频振动谱带分别位于7 183,7 154,7 118和7 077 cm-1附近,相对强度为A＜D＜B＜C。化学成分和M-OH红外振动谱带积分面积计算结果显示广西黑青色阳起石玉晶体结构中Mg2+优先占据M₂位置,Fe2+优先占据M₁位置;Mg2+和Fe2+在M₁和M₃位置上的分布相对有序,占位系数接近于1。综合分析认为广西黑青色阳起石玉的变质程度属绿片岩相范畴。     

Multiexcitation Raman Spectroscopy in Identification of Chinese Jade

The high-fluorescence background of jade creates a great impact on the Raman spectra measurements that impedes their application in jade analysis and treatment, particularly with ancient jade. The five most important materials of Chinese ancient jade are amphibole, serpentine, turquoise, agate/chalcedony, and anorthite-zoisite (Dushan jade). This study comparatively analyzed the Raman spectra of different wavelengths' excitation light sources (514.5 nm, 632.8 nm, 785 nm) in identifying these Chinese jades, and this article discusses the most applicable ones to the analysis of different jade materials. The results show that although 632.8 nm He-Ne laser is appropriate for turquoise jades, generally speaking, Raman spectra produced by the 785 nm semiconductor laser and the 632.8 nm He-Ne laser are better for most kinds of jades than the spectra produced by the 514.5 nm argon ion laser, and both of them can be effectively used jointly in research by nondestructive phase analysis of Chinese ancient jade.     

辽宁岫岩河磨玉和老玉(闪石玉)中石墨包体的拉曼光谱及其应用

辽宁岫岩是中国新石器时期红山文化玉器的重要来源,辽宁岫岩的闪石玉可分为河磨玉(籽料)和老玉(山流水和山料)两种。文章利用拉曼光谱技术对两种玉料中发现的石墨包体进行了测试分析。结果显示,两种玉料中石墨包体拉曼光谱的特征明显不同,反映了两类闪石玉形成条件上存在的差异,它们是不同成矿期次或者是不同成矿部位的产物。显然,拉曼光谱技术可以成为无损鉴定玉料产地来源的重要辅助手段。     

基于p-FTIR和p-XRF测试组合的大汶口文化蛇纹石质玉器无损检测及产地溯源分析

出土玉器溯源是探索华夏玉器文明起源与演化的关键所在,无损测试技术的进步推动了学术界对出土玉器产地溯源的研究,但至今为止,无损技术仍然是制约出土玉器溯源研究的瓶颈所在。利用便携红外光谱（portable Fourier transform infrared spectroscopy,p-FTIR, 带漫反射附件）+ 便携X射线荧光光谱（portable X-ray flourescence, p-XRF）技术组合对山东省文物与考古研究院发掘的大汶口文化出土蛇纹石质玉器的物相和化学组成进行了无损测试以及出土玉器产地溯源的探索。测试结果显示,大汶口文化的蛇纹石玉存在两种成因类型,其中7件玉器（M1005:3,M1006:4,M1013:12,M20:30,M11,T333:2B①：2,M49:04）属于超基性岩型,Fe,Cr和Ni含量较高,含较多磁铁矿包体,磁性较强,Cr/Ni值小于1且多数小于0.7,与现代泰山玉的产地特征基本一致,最大可能就地取材于附近的泰山山麓,为泰山玉的使用时间提前到5500年前的大汶口文化时期提供了重要的科学依据。另外4件玉器（M2004:1、B型环、M25：26、M26）具有低Fe,Cr和Ni含量,为富镁碳酸盐接触交代变质类型,其来源有待进一步研究确认。上述研究结果确认p-FTIR和p-XRF结合能够实现对考古现场及馆藏多数未知玉器材料的快速鉴定,具有无需制样、矿物类型和元素组成可相互验证、无荧光干扰等优点,对部分特定类型的蛇纹石质出土玉器/材料可进行产地来源分析,是一种有优势的出土玉器无损测试技术组合。