常见黑色玉石的红外反射光谱测试及鉴定

红外光谱检测技术具有准确、快速、简便、无损等优点,广泛应用于不同领域.在宝石学领域,对于宝玉石的鉴定具有重要意义.本文以市场上常见的六种黑色玉石为实验测试样品,除常规检测外,采用红外反射光谱方法,得出对应的红外反射光谱图,分析比较它们的差异不同,达到有针对性的快速区分鉴定宝玉石种属的目的.     

青碧与青玉的红外光谱特征及意义

青碧为碧玉系列中外观类似青玉的称呼。二者虽外观相似,但青碧价格高很多,故市场上出现了以青玉充青碧售卖的现象。此外,一些出土玉文物中也出现了这类外观的玉石材质,但无法准确判别其类型。这使得快速准确鉴别二者有十分重要的意义。采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱和电子探针分析方法,给出了青碧和青玉样品的谱学特征和矿物的化学组成等特征,并进行了对比分析。二者在紫外-可见反射光谱上没有明显差异,然而,二者的红外光谱特征存在可识别的差异。为了探讨出更有效的鉴别特征,采用了反射和透射两种方法来获取红外光谱。二者的红外光谱总体上一致,有以下可区分差异特征：青碧的红外反射光谱中出现了青玉光谱中未出现的1 050和1 018 cm-1附近吸收峰、肩峰及411 cm-1附近宽肩峰;青玉的红外透射光谱中出现了青碧光谱中未出现的453 cm-1附近肩峰和401 cm-1附近吸收峰。以上可作为快速鉴别青碧和青玉的谱学特征标志。红外透射光谱经朗伯-比尔定律(A=log(1/T))转换后,在3 674,3 661和3 643 cm-1附近处的OH伸缩振动谱带的强度与M1,M3位的Mg及Fe2+含量有很好的相关性。利用以上二者关系计算的Mg(M1+M3)#(在M1和M3位的Mg/(Mg+Fe2+))值可用于鉴别青碧和青玉。青碧的Mg(M1+M3)#值为0.871～0.892,小于青玉0.927～0.949。另外,电子探针分析结果显示青碧和青玉的化学成分存在一定差异：青碧Mg含量(a.p.f.u)为4.45～4.53,比青玉的4.66～4.78小;青碧Fe2+含量为0.28～0.49,大于青玉的0.10～0.23。但部分青碧和青玉间的Mg和Fe2+含量差异不大,说明红外光谱差异除了与成分有一定的关联性外,可能还与结晶时的物理化学条件有关(青碧和青玉的成因类型分别为超基性岩型和白云质大理岩型)。以上红外光谱识别特征不仅在鉴别青碧和青玉上具有重要的宝石学意义,还在古代玉制品源区的判别、产状分析等方面具有潜在的应用价值。