拉曼光谱在宝玉石鉴定中的应用

:利用拉曼光谱鉴定宝石越来越受到宝石学界的关注。本文测定了许多宝石的拉曼光谱 ,其中包括宝石、玉石、人造宝石和一些贵重宝石的代用品。这些谱图可以作为宝石鉴定的标准对照谱。文中还讨论了宝石拉曼光谱鉴定的一些特点     

拉曼光谱(785 nm)在翡翠检测中的应用

翡翠是一种名贵玉石,被誉为“玉石之冠”。随着翡翠处理技术的不断提高和处理翡翠的流入市场,给翡翠的检测带来了极大的困难。作者研究工作使用的拉曼光谱仪(785 nm)秉承了以往测试所用拉曼光谱仪(514 nm)无损、快速、准确的特点,还具有荧光弱的优点。通过大量翡翠样品的测定,证实拉曼光谱仪(785 nm)是一种有效检测翡翠是否是天然产的仪器,通过测试结果分析得出：天然绿色翡翠荧光极强,其取决于翡翠晶格中Cr3+的含量,其他颜色翡翠显示硬玉的特征拉曼移位1 045,698,373 cm-1。染色翡翠绿色部位拉曼信号弱,所需积分时间长,拉曼位移高频区产生多个拉曼峰,有时可见有机拉曼峰;荧光现象明显及拉曼峰的湮没,说明翡翠经有机物充填和酸处理致表层晶体结构破坏。     

拉曼光谱对几种宝玉石矿物真伪的鉴定

借助拉曼光谱技术手段,对市场上购买的几种宝玉石进行鉴定。通过对它们的拉曼光谱的详细分析结合其表面显微图片,发现真货与赝品的谱图有明显差异,可以明显区分出玉石的真假。用拉曼光谱可以实现对宝玉石的真伪进行无损、准确、快速的鉴定。     

缅甸墨绿色长石质玉石谱学特征研究

采用X射线粉晶衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、激光拉曼光谱和紫外可见吸收光谱等方法,对产自缅甸翡翠矿区的一种类似于绿辉石质翡翠的墨绿色玉石品种进行了化学成分、矿物成分及谱学特征研究。XRD表明该玉石主要成分为钠长石与钙长石,XRF测试表明该玉石属于富铁的斜长石亚族,端元组分在Ab0.731An0.264Or0.004～Ab0.693An0.303Or0.004之间。利用拉曼光谱对比分析了该玉石与钠长石、钙长石的谱学特征,并对各特征谱峰作出指认。紫外-可见吸收光谱测试表明其墨绿色与所含较高的Fe3+以及Cr3+的d—d电子跃迁有关。     

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。     

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。     

拉曼光谱技术在中国古玉、古玉器鉴定和研究中的应用

激光拉曼光谱技术是应用于科技考古研究中的高技术之一,属于无损分析研究,但作为一种很好的无损分析方法它在中国古代玉器研究中的应用并不非常广泛。文章首先介绍了激光拉曼光谱技术的基本原理及近几年来国内外的最新进展,然后从矿物结构与拉曼特征峰之间的关系入手比较了目前国内外5种常见玉石的激光拉曼研究结果。然后分别通过对浙江良渚遗址和河南安阳殷墟遗址出土的4件中国古代玉器与新疆和田地区出产的软玉样品进行对比研究,成功地利用激光拉曼光谱技术对一批中国古代玉器进行了无损鉴定,从而阐明该项技术在中国古代玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析研究方法。最后,讨论了目前激光拉曼光谱技术在中国古玉和古代玉器研究中存在的局限性并对其发展前景进行了展望。     

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。     

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”。     

广东省石英质“台山玉”矿物谱学及其标型特征研究

石英质玉分布广泛,在我国十几个省区均有产出,是国内市场上重要的特色玉石品种,其使用历史悠久,是岭南先秦时期重要的玉石材料。石英质玉石的产地区分具有重要的宝石学和考古学意义。然而,由于石英质玉产地众多,外观、成分特征相似,尚缺乏有效的产地判别方法,其产地来源标型特征的研究仍然非常薄弱。"台山玉"是产于广东台山的一种石英质玉石,因其颜色质感酷似田黄而日益受到重视。该研究在常规的宝石学测试基础上,采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、显微激光拉曼光谱(Raman)等分析方法,对6件具有代表性不同类型的台山玉的谱学特征及矿物组成进行了测试分析。实验结果显示,台山玉主要矿物为石英,次要矿物为地开石或高岭石;地开石、高岭石在台山玉中以其中一种为主,二者不共存;利用XRD-Rietveld法定量计算出台山玉中石英含量低于85 Wt%,高岭石族矿物含量介于17 Wt%~36 Wt%。台山玉的拉曼光谱缺失斜硅石的502 cm^-1特征峰,暗示了台山玉的主要矿物石英与玉髓、玛瑙类低温石英相比具有较高的结晶度;台山玉可分为地开石石英岩玉和高岭石石英岩玉两种类型,其中地开石型石英质台山玉红外光谱羟基振动区出现3 622, 3 653和3 703 cm^-1三个谱带,而拉曼光谱相应地出现3 622, 3 644和3 706 cm^-1三个谱带,二者均有谱带分裂明显,峰强向高频方向递减的特点,台山玉多为此类型;高岭石型台山玉红外光谱羟基振动区出现3 620, 3 652, 3 670和3 695 cm^-1四个谱带,而拉曼光谱出现3 620, 3 651, 3 670和3 687 cm^-1四个谱带,其中3 670 cm^-1带强度很弱,不易识别,该类型台山玉比例相对较少。台山玉中高有序度地开石、高岭石的出现指示其原岩中富Al质矿物经历了中温酸性热液交代蚀变作用,成矿条件与黄龙玉、金丝玉、霍山玉等石英岩玉存在差异。可以确定,地开石、高岭石是台山玉区别于其他产地石英岩玉的标型矿物。结果为台山玉的产地鉴定提供了科学依据,并为国内石英质玉的源区鉴定和古代石英质玉器的产地溯源提供了重要的参考。     

不同产地软玉的拉曼光谱分析及在古玉器无损研究中的应用

利用拉曼(Raman)光谱技术分别对中国新疆、青海、江苏、辽宁及韩国、俄罗斯、加拿大、新西兰和澳大利亚的软玉样品进行无损分析研究。首先利用拉曼光谱区分了透闪石型和阳起石型软玉, 并对软玉双链结构中Na+、K+对Ca2+以及Al3+对Si2+的不同置换程度引起低频区域特征峰的漂移进行分析, 同时还研究了表面状态和显微结构对674cm-1附近峰强的影响。最后利用拉曼(Raman)光谱技术结合质子激发X射线荧光(PIXE)和X射线衍射(XRD)对河南安阳殷墟遗址、河南省洛阳地区和浙江良渚遗址出土的9件中国古代玉器进行透闪石型软玉的矿相标定, 证明拉曼光谱在中国古玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析手段。     

拉曼光谱在薛家岗古玉测试分析中的应用

无损分析一直是玉器研究所追求的目标,文章将拉曼光谱技术应用于薛家岗文化遗址出土古玉的研究中,在确定古玉的主体矿物、不同类型斑晶及内含包裹体的组成等方面取得了很好的效果。结果表明：拉曼光谱作为一种无损测试方法,能够快速、准确地探测古玉表层及内部的信息,对古玉的鉴定和探讨其矿料来源的地质特征具有重要的指示意义。     

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。     

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.     

Application of Raman spectroscopy in the nondestructive analyses of ancient Chinese jades

Jade, as one of the symbols of Chinese material cultures, is the cultural boundary between ancient Chinese and western civilizations. Amphibole, serpentine, turquoise and quartz are the four main kinds of ancient Chinese jades. In this article, the use of Raman spectroscopy in the nondestructive identification of the four kinds of Chinese jades for their phase is discussed. The spectra, in combination with PIXE analysis, help resolve some relevant and further problems. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Confocal three-dimensional micro X-ray fluorescence based on synchrotron radiation for mineral analysis

The confocal three-dimensional micro X-ray fluorescence using polycapillary optics and a synchrotron radiation was applied to nondestructively analyze elemental compositions of minerals, and thereby obtain the three-dimensional distributions of elements in the minerals. Such confocal micro X-ray fluorescence had potential applications in the mineral prospecting, identification of jades, differentiation of stones.