坦桑石的矿物学及谱学特征研究

对来自坦桑尼亚Merelani地区的坦桑石样品,分别采用电子探针、EMXPLUS型ESR谱仪、同步热分析仪、紫外可见光谱仪以及傅里叶变换红外光谱仪进行了测试与分析。结果表明：坦桑石样品的主要成分为SiO₂,Al₂O₃和CaO,微量成分中V₂O₅含量相对最多,平均含量为0.36%;坦桑石样品本身不含吸附水,结晶水, 加热至780 ℃附近时,脱失结构水,样品中结构水大约占总质量的2%;ESR实验结果中显示出明显Fe3+和Mn2+的电子顺磁信号;紫外-可见光谱显示,样品在385 nm处出现吸收窄带,575和750 nm处分别出现较为宽缓的吸收;红外光谱测试表明,样品在6 500~9 000 cm-1波段的倍频振动区,基本没有吸收。在4 000~6 500 cm-1波段主要为和频振动,5 956 cm-1附近呈较宽缓的吸收峰,5 413,5 184,4 336和4 046 cm-1处出现较尖锐的吸收峰,主要可能由O-H,矿物内的Si-O,以及空气里面的H₂O分子和CO₂振动所引起。综合EPMA以及ESR分析结果,蓝-紫色坦桑石颜色可能主要由V3+和V5+共同引起,Fe3+晶体场的d-d电子跃迁、Fe2+→Ti4+的电荷转移辅助致色。     

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...     

墨西哥Sonora(索诺拉州)锌绿松石的矿物学及谱学特征

锌绿松石少见产出,在现有研究和报道中也甚少提及。墨西哥索诺拉州是美洲绿松石的一个重要产地,所产绿松石于近期活跃在市场上。采用常规宝石学测试、X射线荧光能谱测试、X射线粉晶衍射分析、傅里叶变换红外光谱测试、紫外-可见光光谱测试等方法,对该产地绿松石的化学成分、物相组成、系列光谱学特征等方面进行系统的分析,并初步探讨其矿床成因。结果表明,墨西哥绿松石的颜色以淡蓝色和青白色为主,外观上以大量肉眼可见、分布在基体和围岩中自形程度极高的黄铁矿团块以及围岩中少见的呈放射状生长的镁电气石等特征显著区别于其他产地的绿松石。其化学成分以质量分数大于1的ZnO/CuO比定义为含铜锌绿松石,属于绿松石-锌绿松石类质同像系列接近锌绿松石的端员矿物,且由于与铜矿床共生,墨西哥绿松石中(CuO+ZnO)的含量偏高。XRD测试结果表明,墨西哥绿松石的主矿物相为锌绿松石,与EDXRF的测试结果相吻合,其常见的矿物组合为锌绿松石+石英+钾长石+镁电气石,这一组合方式在前人研究中并不常见。红外光谱特征由结构中的羟基、水合离子及磷酸根基团的振动特征共同决定,其中羟基的振动峰主要出现在3 400~3 700 cm-1范围,水合离子的振动峰位于3 000~3 300 cm-1,磷酸根基团引起的振动峰则出现于1 000~1 200和400~650 cm-1的指纹区。该地区所有样品中均显示其他产地绿松石少见的3 732 cm-1处的红外吸收峰,从某种意义上具有一定的产地指示作用,同时选择对红外光谱中的3 500~3 600 cm-1范围与氢键最强的结构水相关的区域进行积分处理,其积分面积能够辅助判断样品中水的含量。紫外-可见光光谱显示,在256和430 nm处分别有由O2--Fe3+和Fe3+引起的谱峰,位于670 nm处与Cu2+电子禁戒跃迁相关的谱带被以852 nm为中心的由Fe2+电子跃迁形成的宽缓谱带所包络,最终显示为以800 nm为中心的由Cu-Fe离子联合作用而形成的谱带。从伴生矿物组合、矿物结构构造、地质特征等方面综合推测,墨西哥锌绿松石是与该区斑岩型铜矿床伴生的非金属矿种,其成因属于典型的中酸性火山岩热液蚀变型。     

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。     

“海纹石”的矿物学及谱学特征研究

“海纹石”是具有蓝色条带的针钠钙石,是一种稀有的宝石材料,具有较好的市场前景。为查明其矿物学特征及成因,采用常规宝石学测试并结合X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等现代测试方法,对“海纹石”不同颜色部分的矿物成分及特征进行了深入分析。XRD,FTIR,Raman分析结果表明,“海纹石”的主要组成矿物为针钠钙石,并含有少量的方解石,与SEM分析结果较为一致。FTIR分析显示,“海纹石”白色部分在1 500 cm-1处出现一个明显的宽吸收带并伴有883和710 cm-1的吸收峰,表明含有少量方解石,而蓝色部分在该处没有此吸收。紫外可见吸收光谱分析显示蓝色部分在可见光区有640 nm宽吸收峰,表明可能含有微量元素Cu。“海纹石”白色和蓝色部分矿物组分的差异,表明两者可能形成于不同的地质环境。     

蓝色蛇纹石玉的谱学特征

近期在玉石市场上出现了一种名为"天青冻"的蓝色蛇纹石玉,为蛇纹石玉的一个新品种.采用偏光显微镜、扫描电子显微镜、激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪和X射线粉晶衍射仪分析其结构特征、化学和矿物组成,并采用傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪和紫外-可见分光光度计对其谱学特征进行研究.结果表明蛇纹石呈叶片状交织成毛毡状结构,并含...     

新疆哈密绿松石的矿物学和光谱学特征研究

最近在新疆哈密发现了可规模开采的宝石级绿松石矿床。采用X射线粉晶衍射仪、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、紫外-可见光谱仪等测试方法,对该地绿松石的化学成分、矿物组成、表面微形貌、红外吸收光谱、拉曼散射光谱、紫外-可见吸收光谱等矿物学和光谱学特征进行了系统对比研究。新疆哈密绿松石的主要化学成分以富Cr (1 617 ppm),V (435 ppm),Ti (428 ppm),贫Ba (99.9 ppm)为特征,随着Fe₂O₃/CuO比值的递减,绿松石的色调由绿变蓝。由磷酸根、羟基和结晶水引起的特征峰出现在该地绿松石的拉曼光谱和红外吸收光谱,其中磷酸根的振动峰位于1 000~1 200和420~650 cm-1,羟基的振动峰出现在3 400~3 600 cm-1,而结晶水引起的振动峰位于3 000~3 300 cm-1。此外,该地绿松石的紫外-可见吸收光谱显示,在600~700和430 nm处分别有由Cu2+和Fe3+引起的吸收峰,这两处的峰强与绿松石的蓝绿色调之间的关系,和新疆哈密绿松石成分中Fe₂O₃/CuO的比值与颜色之间的关系对应一致。     

马达加斯加黄色方柱石的谱学特征研究

利用常规宝石学仪器、电子探针、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计和三维荧光光谱仪等,对马达加斯加黄色方柱石的宝石学性质及谱学特征进行了研究分析。马达加斯加方柱石的宝石学特征与方柱石理论值基本一致;方柱石样品颜色均匀,具有玻璃光泽,原石晶型较为完好且表面普遍可见纵纹及褐红色杂质,部分样品表面可见晕彩效应,样品内部可见多种包裹体,如黑云母、无色晶体包裹体等。红外光谱分析结果表明,样品在指纹区均显示1 039, 1 105和1 196 cm^-1处Si(Al)—O伸缩振动吸收峰;752 cm^-1处Si—Si(Al)伸缩振动吸收峰;551, 687和624 cm^-1处O—Si (Al)—O弯曲振动吸收峰;459 cm^-1处Si—O—Si的弯曲振动与Na(Ca)—O伸缩振动的耦合吸收峰;416 cm^-1处Si—O—Si弯曲振动吸收峰。红外光谱官能团区的诊断性鉴定依据为：3 530和3 592 cm^-1处O—H振动引起的吸收峰;2 499, 2 ...     

黄绿色菱锌矿玉的谱学特征及颜色成因初探

菱锌矿颜色丰富,有黄色、蓝色、粉色、绿色等,矿物学特征及谱学特征的研究较少,对其不同颜色的成因认识亦不明确。选取黄绿色菱锌矿玉,利用X射线粉晶衍射仪、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外变换光谱仪、拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计、电子顺磁共振仪等分析显示,样品为纯净的菱锌矿,主要成分为ZnO,其平均含量为61.3%,次要成分有CaO,FeO,MnO,CdO及PbO。样品中含有微量过渡金属元素Fe和Mn,平均含量分别为7 363.5×10-6和3 558×10-6。样品在740,883和1 490 cm-1处出现菱锌矿的特征吸收带,740 cm-1归属于[CO₃]2-的面内弯曲振动单峰,883 cm-1属于[CO₃]2-的面外弯曲振动峰,1 490 cm-1处的强吸收谱带为[CO₃]2-反对称伸缩振动所致。拉曼谱有300,728和1 091 cm-1等方解石族特征峰,300 cm-1归属于ZnO对称伸缩振动,728 cm-1归属于[CO₃]2-面内弯曲振动,1 091 cm-1归属于[CO₃]2-对称伸缩振动。综合分析认为,Fe3+的6A₁→4E(D)跃迁、6A₁→4T₂(D)跃迁、Mn2+的d电子跃迁产生的紫外-可见光谱377,395和417 nm附近的吸收带是样品产生黄绿色的原因。EPR谱也显示出g=2.0左右的Mn2+的特征六重超精细共振谱线和g=1.98左右的Fe3+的特征谱线。结合样品成分和吸收光谱等特征,可以认为菱锌矿玉样品的黄绿色是由Fe3+和Mn2+的d—d轨道电子跃迁共同导致。     

有机无机肥配施黑土胡敏酸结构光谱学特征

土壤有机质是土壤的重要组成部分,在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面都具有重要作用。腐殖质作为土壤有机质的主体,对土壤的一系列性质和形态产生影响,其数量、组成和性质可以反映一定的成土条件和过程,是土壤肥力的重要指标。由于腐殖质分子组成的不确定性,各种方法均存在一定的局限性,优化寻求更为准确可靠的腐殖酸表征方法已成为当前研究的热点。施肥方式改变土壤中胡敏酸的组成与结构,但短期的影响程度难以用常规的测定技术检测出来。利用38年的黑土长期定位试验,通过腐殖质组分HA的分离和纯化,多种光谱分析方法的联合应用,从物质结构的角度分析土壤中单施有机肥和有机无机肥配施对黑土HA有机化合物的分子结构变化的影响。分析显示,M和MNPK施肥处理较CK处理均可提高土壤有机碳和HA含量,增加土壤中HA的总反应热、中温放热值、2920/1720值、脂族C含量、f450/500值,表明单施有机肥和有机无机肥配施后土壤HA芳构化程度降低,脂族含量增加,结合简单化,但M施肥处理增加幅度小于MNPK施肥处理。分析结果表明：多种光谱技术的联合应用,可以相互认证其结果的准确性。同时试验结果也证明有机无机肥配施较单施有机肥,更能提高土壤有机碳和土壤HA的脂族C含量,增加作物产量,培肥地力。     

普洱茶茶褐素类主要组分特征及光谱学性质研究

利用不同分子截留量的透析袋可有效将茶褐素类物质分离。随分子量增大,茶黄素(TF)、茶红素(TR)、茶褐素(TB)、茶多糖(TPS)含量逐渐增加,分子量大于25 000Da的样品中TB含量最高。羧基和羟基含量随分子量增大而增加,特别是总羧基含量在分子量大于25 000Da的样品中增幅最大。AFM显示,不同分子量茶褐素粒子形貌并不均一,单分子呈岛屿状态或颗粒状聚集物结构。当粒子聚集较多时,呈线状链接且有较多分支或形成网状结构。CP-MAS NMR表明,在3 500～25 000Da的茶褐素属含有多苯环的苯多酚类高聚物,结合多糖、蛋白质残基,富含羧基、羟基、甲基等基团,具有酚类物质特性。其酸未水解物经CP-MAS NMR分析表明为多苯环高聚物,CP-GC/MS共鉴定出16种可能存在的化合物。     

湖南郴州铅磷灰石矿物光谱学特征

近期,在湖南郴州市东南15 km柿竹园铅锌矿区黏土层中发现宝石级铅磷灰石标本。因该矿物罕见,且与多种磷酸盐矿物的谱学特征类似,难以鉴别。本文采用常规测试方法结合红外光谱、拉曼光谱、能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）和X射线粉末晶体衍射（XRD）分析技术,对该地区的4块铅磷灰石样品的微观结构、元素组成和光谱特征进行了综合测试和对比分析,并将其与鉴定特征类似的磷酸盐矿物进行了简单比较,以探讨该矿物的光谱鉴别特征。常规测试显示,该矿物为半透明黄绿~绿色六方柱微晶簇;晶面呈玻璃~油脂光泽;粒径0.1~0.8 mm,高0.1~1 mm;相对密度为4.487~5.331 g·cm3;白色条痕;Mohs（莫氏）硬度为4。样品的红外指纹光谱主要由磷氧四面体分别位于~1 090~1 010和~589～546 cm-1的伸缩和弯曲振动组成,与氟-铅磷灰石的特征指纹光谱一致。除PO3-₄特征谱带外,部分样品在804~797和843~852 cm-1出现AsO3-₄和CO2-₃振动弱带,可能是结构中的部分PO3-₄被替代所致。拉曼光谱分析显示,样品具有铅磷灰石特有的磷酸根基团位于976/936 cm-1的拉曼位移,402/426/558/586 cm-1系列PO3-₄弯曲振动和170~214 cm-1晶格振动带。此外,820~826 cm-1谱带为(AsO₄)3-特征振动。EDXRF半定性分析显示,样品主要由Ca,Pb,P,和Cl等元素组成,与铅磷灰石（Ca₂Pb₃(PO₄)₃Cl）的主要组成元素一致。XRD主要谱线的2θ角、d值和相对强度分别为10.603/22.351/28.261/31.047°,8.336 5/3.974 4/3.155 3/2.878 2°,59.1/36.4/30.0/100,分别对应100/110/210/ 211面网,与氟-铅磷灰石的衍射d值基本一致。综合样品的相对密度值、振动光谱和XRD数据等分析结果可知,实验样品属于铅磷灰石系列矿物中的氟-铅磷灰石。该工作对国内首次发现的氟-铅磷灰石的多种光谱特征进行了分析,为认识、准确鉴别该类矿物和进一步研究提供参考。     

莫桑比克摩根石的谱学特征研究

近几年摩根石凭借它独特的色彩悄然兴起。采用常规仪器测试、激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)、紫外-可见吸收光谱(UV)、红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman),对产自莫桑比克的摩根石基本性质、化学成分特征、谱学性质进行了较为详细的分析。紫外-可见光谱获得样品主波长、饱和度、明度等相关颜色参数;成分测试显示样品摩根石中Li,Rb,Cs,Mn等含量较高,计算所得到的晶体化学式为Be_3.2090Al_2.0757Li_0.425Si_5.664O₁₈(Na_0.1420Cs_0.1316);红外光谱显示,摩根石的结构振动区主要在指纹区400～1 200 cm-1,其中900～1 200 cm-1为Si—O—Si环的振动区,550～900 cm-1为Be—O振动区,而450~530 cm-1为Al—O振动区。由于摩根石中的Cs元素的含量较高,而Cs为原子序数较高的元素,其存在可能令Si—O—Si环振动谱峰向低频位移。拉曼光谱显示1 065 cm-1为Si—O非桥氧伸缩面内振动,1 000 cm-1左右为Be—O的非桥氧伸缩面外振动,685 cm-1为Si—O—Si的变形面内振动,400 cm-1为O—Be—O的面外弯曲振动,在390 cm-1处为Al—O的面外变形振动,在320 cm-1处为Al—O的面外弯曲振动。     

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。