软玉中结构水类型和近红外光谱解析

利用傅里叶变换近红外光谱分析技术, 对源自国内外不同产地的软玉进行了测试与分析。结果表明在7 000～7 400 cm-1波数范围内,部分产地的软玉中出现四个由羟基倍频振动致近红外吸收谱带,分别归属OH(Mg MgMg),OH(MgMgFe2+),OH(MgFe2+Fe2+),OH(Fe2+Fe2+Fe2+)的倍频振动所致, 并与软玉中透闪石矿物晶体结构中M1和M3位置的Mg2+,Fe2+占位有关。随着透闪石中Fe2+/(Fe2++ Mg2+)比值的增大,亦可导致软玉中羟基NIR谱带的进一步分裂,谱带数目和强度增加,并向低波数方向位移。文中对软玉中羟基NIR光谱的产地鉴别意义一并给予了讨论。     

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。     

黔南—桂西软玉中锰质“草花”的矿物学特征、成因机理及成矿启示

选取黔南—桂西软玉矿床中的“草花”为研究对象,采用电子探针、激光拉曼光谱、电子顺磁共振谱和扫描电镜及能谱就其物质组成及显微结构进行测试分析,并对成因机理进行探讨。结果表明,“草花”呈（准）二维平面状或三维立体状分布于软玉、透闪石化大理岩、滑石岩、透闪石透辉石岩等多种岩石内,系非平衡、非线性条件下快速生长而成的多枝状聚集分形结构。“草花”主要由钙锰矿和少量水钠锰矿、钡硬锰矿、锰钡矿等锰氧化物组成,并显示由大小均一鳞片?叶片状晶体无序卷曲成层或立体团聚成似“沙漠玫瑰”球体的显微结构。“草花”中的锰主要由滇黔桂盆地内的晚古生代—早中生代含锰岩系提供,软玉的原生孔隙和低围压、应力作用下产生的脆性裂隙为锰质运移、沉淀提供了通道和空间,裂隙两侧矿体可在压应力或热液充填作用下愈合。     

三个产地碧玉的矿物组成及化学组成特征

针对产自中国新疆且末和台湾花莲以及加拿大不列颠哥伦比亚省的碧玉样品,采用常规宝石学测试、偏光显微镜观察以及电子探针和质谱分析,就其矿物组成及化学组成进行系统分析。研究结果显示,三个产地碧玉多为绿色、深绿色、墨绿色,且均含有斑点状或条带状黑色副矿物;常规宝石学特征相似,难以区分。镜下观察可见三个产地碧玉样品主要矿物成分均为透闪石,加拿大碧玉中可含少量阳起石和辉石,且末碧玉中副矿物主要为钙铬榴石,加拿大和花莲碧玉中副矿物主要为钙铝榴石。电子探针分析结果表明,样品主要矿物是透闪石,且随Fe、Cr含量的增加碧玉颜色显示出由浅至深的变化。电感耦合等离子质谱仪（LA?ICP?MS）分析结果显示,花莲碧玉Sc含量明显高于其他两个产地,可视为该产地碧玉的化学成分标型特征。     

良渚玉器中的地质语言

良渚文化因出土了大量精美的玉器而闻名世界,但玉料的来源存在着较大的争议,这是探讨良渚文化是否为本土文明的关键线索之一。除了被赋予的社会属性以外,玉首先是特定地质作用下形成的矿产资源,这决定了地球科学是古玉研究中极为重要的一环。以地球科学的思想和方法为指导,结合良渚玉器的矿物特征、岩石结构、化学成分等剖析了其携带的地质信息,探讨了良渚玉料和小梅岭软玉的亲缘性,支持了良渚文化的本土起源。     

水热法合成红色绿柱石的光谱特征研究及应用

采用常规宝石学测试方法,配合紫外可见光谱技术（UV-Vis）及傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）,对美国犹他州天然红色绿柱石及俄罗斯水热法合成红色绿柱石的宝石学特征、紫外可见吸收光谱特征、中红外光谱（MIR）特征及近红外光谱（NIR）特征进行了综合对比研究。结果表明,常规宝石学测试方法很难将上述两类宝石区别开来;紫外可见光吸收光谱对鉴定天然和合成红色绿柱石的能力很有限;同时这两种宝石的中红外吸收光谱（MIR）没有明显的特征差异,其吸收位置和吸收强度基本一致。但在2 000~9 000 cm-1红外波段,天然红色绿柱石与水热法合成红色绿柱石的吸收频率差异明显,因此具有独特的鉴别特征。进一步研究表明,天然红色绿柱石在3 500~4 000 cm-1之间没有强吸收峰,几乎不含结构水,但在3 300~3 600 cm-1之间有非常弱的吸收带（峰值为3 418 cm-1）,因此有可能有其他形式的水。水热法合成红色绿柱石样品的近红外光谱特征表明,其在3 500~4 000 cm-1之间及5 000~5 800 cm-1之间均显示有强烈的水的振动吸收：其在5 000~5 800 cm-1有弱的Ⅰ型水吸收峰和强Ⅱ型水吸收峰,可以归属为分子水的弯曲和伸缩的合频振动;其在7 000~7 500 cm-1之间显示的弱Ⅰ型水的吸收峰和强的Ⅱ型水的吸收峰可以归属为水的倍频振动。因此,水热法合成红色绿柱石中的结构水归属Ⅰ型水与Ⅱ型水的混合型,其在3 500~4 000及5 000~5 800 cm-1范围水的近红外吸收光谱特征可作为区别天然和水热法合成红色绿柱石的依据。通过紫外可见光光谱、中红外光谱以及近红外光谱等光谱分析手段可以初步判断红色绿柱石中是否含水、水的赋存状态、以及不同类型水的相对强度和频率,为区分天然与水热法合成红色绿柱石提供诊断性证据。     

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。     

基于拉曼光谱和模式识别算法的软玉产地鉴别

利用自行研制的便携式拉曼光谱仪,研究了甘肃、青海和新疆3个产地软玉的拉曼光谱特征,并对其光谱差异进行解析;基于马氏距离判别方法和随机森林判别方法实现了3个产地软玉的无损鉴别。结果表明:利用马氏距离判别方法和随机森林判别方法可以对具有相同拉曼峰的不同产地的软玉进行鉴别,鉴别准确率分别为87.5%和95.83%。     

三星堆及金沙玉器的产地溯源

利用拉曼光谱、电子探针和电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对龙溪软玉的谱学特征以及化学成分进行测试,并与三星堆玉器和金沙玉器进行对比分析。结果表明,三星堆闪石质玉器的拉曼光谱与龙溪软玉均具有674 cm^-1的特征峰。主量元素投图说明,龙溪软玉的成矿与白云岩有关,而三星堆闪石质玉器中部分和白云岩相关,此外还有部分玉器的成矿和蛇纹岩有关。龙溪软玉的稀土元素特征和金沙遗址玉器具有较高的相似性,结合三地之间的距离、玉器外观等因素,推测四川龙溪是三星堆玉器和金沙玉器玉料的来源地之一。     

三岔口火成岩特征及其与软玉成矿的关系

青海省东昆仑三岔口软玉矿区内出露的火成岩主要为基性辉长岩,地球化学分析显示稀土总含量高,强不相容元素、轻稀土元素富集,岩浆分异演化显著.构造投影判别及稀土、微量元素分配型式均反映了消减带火山弧环境.研究认为岩体为软玉的形成提供了Si和OH-等矿源物质,结合实地勘查资料提出该地软玉是在地壳深部还原性环境及较高的温度下,岩浆热液交代碳酸盐岩形成含软玉质热液,最终充填碳酸盐岩岩石裂隙而成.