湖北竹山“油松”的红外光谱特征及其成分研究

湖北省十堰市竹山县秦古镇小林扒矿区产出了一类较为特殊的绿松石。这类绿松石颜色多为浅绿色、浅黄绿色或浅苹果绿色，产出原石具滑感，性脆，亦称之为“油松”。与其结构细腻度相当的绿松石原料相比，此类绿松石密度普遍明显偏低，硬度偏小；经传统有机结合剂充填处理后，致密度及硬度均未见明显改善，无法作为首饰级材料使用，造成绿松石这类不可再生的宝贵资源严重浪费。以“油松”为研究对象，采用常规宝石学测试仪器、红外吸收光谱仪、X射线粉晶衍射仪、电子探针仪以及环境扫描电子显微镜等对其化学组分及显微结构特征等进行测试，为有效利用这类绿松石资源提供科学依据。测试结果表明，“油松”的相对密度为2.04～2.22；在长波和短波紫外光下荧光反应均显示为惰性。“油松”的红外吸收光谱谱带主要分布在3 700~3 090 cm-1以及1 638~466 cm-1范围内，其中3 509和3 462 cm-1处峰形尖锐的OH致吸收光谱、3 277和3 090 cm-1 附近较宽缓的结晶水致吸收光谱特征与绿松石的官能团区吸收特征一致。“油松”在高频区3 700和3 622 cm-1处具有高岭石或蒙脱石中OH 致弱红外吸收谱峰。在1 638 cm-1附近均出现有强度中等的较为宽缓的吸收峰，该吸收峰与绿松石中H₂O的弯曲振动致吸收谱峰一致。指纹区的吸收峰峰形及峰位均与一般绿松石有较大差异，为Si-O及P-O的混合吸收谱峰。“油松”的主要化学组成元素为Si，Al和P，含有少量的Fe和Cu，并含有微量的Mg，Ca及Cr。组成元素的氧化物含量分别为：w(SiO₂)：25.60%～30.90%，w(Al₂O₃)：26.55%～28.29%，w(FeO_T)：5.35%～5.90%，w(P₂O₅)：22.00%～23.52%，w(CuO)：5.10%～5.87%。“油松”中的Al₂O₃和P₂O₅的含量均低于绿松石成分理论值及其他各产地的天然绿松石。相对于天然绿松石中较低的SiO₂含量（0.02%～0.12%），“油松”中SiO₂的含量明显偏高，均高于25%。“油松”的主要组成矿物为绿松石，并含有一定量的粘土矿物蒙脱石及蒙脱石-高岭石，其硬度低，具有滑感，是“油松”硬度低，具有滑感且优化处理效果不显著的主要原因。