墨西哥黄绿色磷灰石的宝石学和光谱学研究

墨西哥Durango地区是宝石级氟磷灰石最丰富的产地之一,对该地磷灰石的研究集中于地质年代学和矿物学标准,宝石学和光谱学资料较少。作为一种发光材料,早期学者主要利用激光诱导的光致发光光谱对未知产地的磷灰石进行研究,缺乏三维荧光光谱的研究。采用基础的宝石学测试、 LA-ICP-MS化学成分分析、红外吸收光谱、激光拉曼光谱、显微紫外-可见-近红外吸收光谱以及三维荧光光谱测试,系统性地对收集到的9颗墨西哥Durango磷灰石进行宝石学和谱学研究,旨在丰富墨西哥磷灰石的光谱学研究数据,并为产地鉴别提供科学依据。化学成分研究表明墨西哥磷灰石中稀土元素丰富,含量较高的La、 Ce、 Pr、 Nd和Sm元素,平均含量分别达3 956、 5 430、 472、 1 596和213μg·g^(-1),具有明显的轻稀土元素富集,重稀土元素亏损的特点,δEu平均值为0.29,负Eu异常显著,Ca/P摩尔比接近岩浆磷灰石的标准值1.68,为岩浆作用的产物,且形成岩浆处于中等还原状态。红外吸收光谱指纹区606和575 cm^(-1)吸收峰强度随方向的变化具有明显的规律性,能为晶体定向提供依据,官能团区显示3 482、 3 538和3 556 cm^(-1)结构水相关的吸收峰。紫外-可见-近红外吸收光谱中,由Nd^(3+)导致的528 nm的单峰和578和585 nm的双峰共同造成了黄绿区明显的透过窗,推测黄绿色体色由Nd^(3+)造成;紫外光区298 nm的吸收峰是造成可见光紫区吸收边的原因,推测由Ce^(3+)导致。三维荧光光谱最强荧光峰(λ_(ex)300 nm/λ_(em)356 nm)由Ce^(3+)的电子跃迁造成,红光区603和647 nm的发射峰由Pr^(3+)和Sm^(3+)的电子跃迁造成,与紫外灯下观察到的暗红色荧光现象相对应,推测暗红色荧光由Pr^(3+)和Sm^(3+)造成。该研究中系统的光谱学特征丰富了墨西哥产地磷灰石的谱学数据,并为产地溯源提供了科学依据。

昌化“硬地”鸡血石及其相似玉石的矿物学和谱学特征对比研究

随着鸡血石矿产资源的枯竭,市场上出现了种类繁多的鸡血石相似玉石品种,它们的主体矿物组成大多为石英,易与传统的昌化“硬地”鸡血石相混淆。为鉴别和定名此类鸡血石相似玉石,本文利用X射线粉末衍射、红外光谱、拉曼光谱和扫描电子显微镜等测试方法对产自四川、贵州、西安、云南的鸡血石相似玉石样品与昌化“硬地”鸡血石样品的矿物学和光谱学特征进行对比分析。结果表明:(1)X射线粉末衍射显示昌化“硬地”鸡血石样品的主要矿物组成为石英和地开石;不同产地鸡血石相似玉石样品的主要矿物组成为石英和碳酸盐矿物;(2)根据红外光谱的峰形特征可以较快地区分昌化“硬地”鸡血石和鸡血石相似玉石样品,后者在红外光谱常出现1450、881、729 cm^(-1)处的碳酸盐吸收峰,而“硬地”鸡血石样品显示为石英的特征峰位;(3)拉曼光谱结果表明,所有样品均含有石英特征峰,四川、贵州、云南鸡血石相似玉石样品含有方解石的特征拉曼位移,西安样品出现白云石的拉曼位移。“硬地”鸡血石的基质部分含有锐钛矿,而在其他产地的鸡血石相似玉石样品中未见锐钛矿。对于辰砂周围的黄色矿物,“硬地”鸡血石样品是黄铁矿,而贵州样品的黄色部分为雄黄;(4)扫描电子显微镜结果显示“硬地”鸡血石和相似玉石的微形貌特征差异主要集中在碳酸盐矿物,相似玉石样品中的碳酸盐矿物为片状,片与片之间呈叠瓦状堆叠,常见碳酸盐矿物的解理面和阶梯状断口,而“硬地”鸡血石未见此类现象。根据测试结果和国标规定,建议将此类鸡血石相似玉石定名为含辰砂的碳酸盐-石英质玉石。

水平定向结晶法(HOC法)合成变石的宝石学及谱学特征

目前市场上合成变石中以提拉法合成产品为主,水平定向结晶法(HOC法)合成变石产品相对少见,其宝石学与谱学特征的研究资料仍有待补充。本文选择8颗来自俄罗斯厂家的HOC法合成变石样品为研究对象,采用折射仪等常规宝石学仪器、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、能量型色散X射线荧光能谱仪、紫外-可见光光谱仪、荧光光谱仪、拉曼光谱仪和傅里叶变换红外光谱仪对该类样品进行测试分析,探究其包裹体特征,微量元素组成、红外光谱、紫外-可见光光谱和荧光光谱等特征及与天然变石的差异。放大观察结果显示,HOC法合成变石样品的典型内含物为大量定向拉长空洞以及簇状金属包裹体。化学成分测试显示含有致色元素Cr和V,Cr含量较天然变石偏高;Fe元素含量极低,Mg、Ti、Ga等元素含量较天然变石低,且具有异常高的Mo含量,推测为金属Mo坩埚残余所致。紫外-可见光光谱仪测试结果显示为典型Cr谱,在橙黄光区与紫光区有两个宽的吸收带,645、656 nm处具有肩峰,680 nm处具有弱吸收峰。三维荧光光谱显示HOC法合成变石具有678、680 nm处强荧光峰以及690、696 nm处弱荧光峰,均为Cr元素所致,不具有天然变石中Ti和O元素的配合物所致460~550 nm处的发光中心。红外吸收光谱显示不具有天然变石特有的2160、2402 cm^(-1)处吸收峰以及3000~3500 cm^(-1)范围内与水有关的吸收。

坦桑尼亚温扎红宝石的宝石学及谱学特征

坦桑尼亚温扎地区产出透明度高、颜色亮度高、色彩饱和度高且常产出粒度大的红宝石,但针对坦桑尼亚温扎红宝石的系统研究较少。利用常规宝石学仪器、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、紫外-可见光分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪和三维荧光光谱仪对10颗产自坦桑尼亚温扎的红宝石样品进行系统性的研究与分析。结果显示,坦桑尼亚温扎红宝石含有韭闪石包裹体、气液包裹体、蓝色色区和具有生长间断的负晶包裹体,蓝色色区与较高的Ti元素含量有关,具有产地意义;温扎红宝石具有高Cr和高Fe的特征,两种元素的含量均超过500×10^(-6),并具有Ti、Mg、V、Ni、Ga等微量元素;紫外-可见光光谱显示清晰的Cr谱,同时也呈现出Fe和Ti的影响;几乎所有样品的红外光谱均可见特征的3160 cm^(-1)处吸收峰,常伴随着3240 cm^(-1)和2420 cm^(-1)吸收峰(称为“3160组”),为温扎红宝石的特征峰;拉曼光谱显示散射峰与[AlO_(6)]基团的伸缩、弯曲振动有关,由对称弯曲振动(O-Al-O_(bend))引起的416 cm^(-1)处吸收峰显示最强的光谱特征;三维荧光光谱中显示4个清晰的荧光峰,以λ_(ex)=408 nm/λ_(em)=694 nm峰为最强。

巴西单晶蔷薇辉石的化学成分及光谱学表征

蔷薇辉石是一种具有特征粉红色的单链硅酸盐矿物。蔷薇辉石常为致密块状集合体产出,主要以玉石形式出现在珠宝玉石市场中,而单晶体的宝石级蔷薇辉石市场上罕见。单晶蔷薇辉石以澳大利亚Broken Hill矿区以及巴西Minas Gerais矿区为代表。采用现代测试手段对10块巴西产出的单晶蔷薇辉石样品进行测试,旨在探讨其化学成分及光谱学特征,为蔷薇辉石的品种鉴定、优化、产地鉴别提供基础资料。根据LA-ICP-MS结果计算,该研究样品的平均晶体结构化学式为(Mn_(0.763) Ca_(0.106) Fe_(0.070) Mg_(0.061))_(1.00) SiO_(3),主量元素富含Ca-Fe-Mg,与巴西Minas Gerais地区出产单晶蔷薇辉石成分组成相似。样品的拉曼位移主要由666 cm^(-1)最强峰、972和997 cm^(-1)次强双峰,及若干弱峰组成。蔷薇辉石的主要拉曼峰与[SiO_(4)]四面体的伸缩、弯曲振动以及八面体配位阳离子的伸缩振动有关。红外测试结果表明,蔷薇辉石在指纹区的吸收峰主要归因于Si—O的伸缩、弯曲振动。蔷薇辉石的结构决定其在750~550 cm^(-1)波段内存在五个吸收峰,以此区别其他的(似)辉石族矿物。3631 cm^(-1)处存在明显吸收峰,为典型的OH伸缩振动带,表明样品中含有少量结构水。紫外-可见吸收光谱测试表明,蔷薇辉石为典型的自色矿物,其致色主要由八面体配位Mn^(2+)的d—d电子跃迁导致。样品对可见光的吸收峰位于紫区及黄绿区,是其呈现橘红-粉紫红色的主要原因。

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466cm-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800cm-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355cm-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。

一种马达加斯加蓝宝石的宝石学及谱学特征

马达加斯加蓝宝石目前占据了一定的珠宝市场,然而其宝石学和谱学特征方面的资料仍有待补充。本文以一批马达加斯加蓝宝石样品为研究对象,利用常规宝石学测试仪器、显微拍照、激光剥蚀等离子质谱仪、激光拉曼光谱仪、红外光谱仪、显微紫外-可见-近红外光谱仪研究其宝石学及谱学特征。结果表明,这批马达加斯加蓝宝石样品颜色表现为深浅不一的蓝色调,晶体形态为六方短柱状、桶状、板状,原石表面有三角形生长丘与凹坑;放大观察发现裂理十分发育,内部含有大量愈合裂隙、三角形裂纹、定向排列的赤铁矿与钛铁矿夹杂的针状包裹体、锆石、赤铁矿等固态包裹体以及气液两相包裹体;LA-ICP-MS结果显示其微量元素含量具有高Fe,Ga和低Mg,Cr的特点,且Fe/Ti、Cr/Ga、Fe/Mg、Ga/Mg、Ga/Al比值均偏向玄武岩型成因蓝宝石的地球化学特征;红外光谱表明有微弱3309 cm^(-1)处吸收峰,以及硬水铝石的特征峰2125 cm^(-1)和1990 cm^(-1),指示其未经过热处理;紫外-可见吸收光谱表明,此类马达加斯加蓝宝石样品的颜色与单个Fe^(3+)、Fe^(3+)-Fe^(3+)离子对的d电子跃迁、Fe^(2+)-Ti^(4+)价间电荷转移有关,“肩峰”330 nm与较高的Fe^(3+)浓度密切相关,但Ti元素含量偏低,造成颜色不够鲜艳。

绿柱石中包裹体研究进展

从包裹体性质、类型、成分特征等方面详细介绍了近年来国内外绿柱石中包裹体研究在绿柱石的成因类型、形成条件及绿柱石宝石的产地的判别、绿柱石宝石的鉴别等方面的进展 ;同时也介绍了包裹体研究中某些测试技术的进展 ,并对绿柱石中包裹体研究提出了一些建议。

俄罗斯翠榴石的化学成分及光谱学表征

翠榴石为石榴石家族中最为贵重的亚种,以其漂亮的外观和稀有性深受欢迎。尤其是俄罗斯所产翠榴石更是国内外收藏家最为追捧的对象。前人从不同角度对石榴石族矿物研究较多,但关于翠榴石的研究较少。为了探究俄罗斯翠榴石的化学成分及光谱学特征,运用LA-ICP-MS,IR,Raman和UV-Vis,对俄罗斯翠榴石进行系统研究,旨在获得其化学成分尤其是稀土元素特征、光谱学特征,分析致色原因,为其品种鉴定及产地溯源提供重要数据。化学成分研究表明,俄罗斯翠榴石几乎为纯的钙铁榴石(Andradite>96.39 Mol.%)。次要成分中,Cr 2O 3含量较高,平均0.502 Wt%,除此以外还含少量Al,Mn,Ti和V。其中Cr和V均为石榴石中致绿色的元素。稀土元素含量总体不高,∑REE平均4.85μg·g^-1;且轻稀土元素明显富集,∑LREE平均4.56μg·g^-1;重稀土元素相对亏损,∑HREE平均0.29μg·g^-1,∑LREE/∑HREE=5.35~100.48。多数样品显示Eu正异常。主要拉曼位移为994.5,873.5,841.5,815,576,552,515,492,451,369,351,323,310.5,295,263,234.5和172 cm^-1。拉曼光谱仅可作为翠榴石品种鉴定的手段之一,对其产地溯源作用不大。红外光谱研究表明,指纹区红外反射光谱可以有效鉴别翠榴石,红外光谱官能团区显示结构水的吸收峰,表明俄罗斯翠榴石含有少量结构水,这与其形成过程与热液交代作用有关。紫外-可见吸收光谱研究显示,俄罗斯翠榴石在384和440 nm处具明显吸收峰,436 nm见弱吸收峰,620 nm附近出现宽缓吸收带,从500 nm附近至紫外区强烈吸收。分析认为440 nm吸收带归于八面体位Fe^3+的6A 1→4A 1g+4Eg(G)跃迁所致;620 nm吸收带归于八面体位Cr^3+的4A2g(F)→4T2g(F)d—d跃迁所致,Fe和Cr同为致色元素,O-Fe荷移带及440 nm强吸收带使得钙铁榴石产生黄色、黄绿色,Cr^3+的加入,产生620 nm宽缓吸收带,吸收橙黄色光,使得宝石颜色向绿色端偏移,显示纯正的绿色。拉曼光谱、红外光谱指纹区特征可以用于准确鉴定翠榴石;稀土元素特征及中红外光谱官能团区结构水特征,可以为其产地溯源提供重要信息。

变红磷铁矿的宝石矿物学特征研究

针对近来香港市场上出现的一种紫红色玉石,采用常规的宝石学研究方法,并结合红外光谱、拉曼光谱、X射线粉末衍射等大型仪器,对该玉石样品的宝石矿物学特征进行一系列的研究。研究结果表明,样品的折射率为1.69～1.71,密度为2.50～2.62g/cm3,摩氏硬度为4;红外光谱和拉曼光谱的分析结果显示,样品的特征谱峰主要是由[PO4]3-离子和结晶水H2O所致,与变红磷铁矿的成分特征吻合。其中,拉曼光谱中989cm-1处的强吸收峰,1 624,856cm-1处较强的吸收峰,100～500cm-1内多处弱吸收峰,为该玉石样品的诊断性鉴别依据;EPMA和XRD的测试结果表明,该样品为变红磷铁矿集合体,组成矿物颗粒呈短柱状,粒径10～20μm。

红色长石的宝石学特征研究

近几年在国内外珠宝市场上出现了一种红色透明长石，其天然性引起了广泛的争议。采用常规的宝石学方法、LA—ICP—MS以及紫外-可见分光光度计等测试仪器研究了该红色长石样品的宝石学特征、化学成分及紫外-可见吸收光谱，旨在探讨其致色原因。结果表明，该红色长石样品属于中长石；与黄色长石样品相比，其化学成分中Cu的质量分数为739×10^-6～801×10^-6，远远高于黄色长石的（1．07×10^-6），而其它微量元素的质量分数则无明显的差别，故认为Cu可能与其呈红色有关；紫外-可见吸收光谱结果显示，该红色长石样品在可见光区的吸收带主要位于566nm处，推测其可能与Cu对可见光的吸收有关。

提高“宝石鉴定仪器”课程教学质量的若干设想

“宝石鉴定仪器”课程是宝石材料及工艺学专业的专业主干课程,传统的教学方法和手段在当今已显得有些落后。本文结合目前国内外比较先进的教学理念及实际的教学经验,提出采用翻转课堂的教学方法、引进先进的显微数码互动系统、改革理论及实践课程安排、优化实习标本及改善考核方式等措施来提高课程的教学质量,并充分调动学生学习积极性和创造性。对“宝石鉴定仪器”课程中实际存在的问题进行改革与实践,旨在提高该课程的教学质量和学生学习效率,并为其他相似专业课程的教学改革提供参考和依据。

CDIO工程教育模式下关于珠宝教育改革问题的探讨

本文以CDIO工程教育模式为依据,分析了我国珠宝教育在师资建设和教学方法方面的现状和存在的问题,探讨了CDIO模式下师资队伍建设努力的方向并提出建议,以《宝石鉴定仪器》等课程为例给出了一些教学方法改革的建议。

“白松石”的宝石学特征及矿物组成

为弄清楚目前广州珠宝市场上"白松石"产品的矿物组成和结构特征,采用偏光显微镜、X射线粉末衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪对其常规宝石学、矿物学及谱学特征进行了研究。结果显示,该"白松石"样品呈瓷白色,具有暗色脉纹,除颜色外,其与绿松石的外观特征非常相似。该样品的摩氏硬度约为5,密度约为2.95 g/cm3,折射率约为1.68(点测)。综合测试结果表明,该样品的主要矿物组成为菱镁矿,次要矿物为石英、白云石等;菱镁矿呈隐晶质结构、块状构造,石英以脉状穿插于其中。目前,"白松石"的名称不规范,极易误导消费者,应正确定名为"菱镁矿"。

四川平武稀有金属花岗岩与绿柱石的成矿属性

通过对四川平武稀有金属花岗岩体的岩石地球化学特征的研究 ,阐述该区花岗岩与绿柱石的成矿关系。研究表明 :平武花岗岩体造岩矿物组合为石英、钠长石、钾长石和白云母 ;岩石化学成分铝过饱和、富钠、偏碱性 ,稀土元素含量很低 ,富含 Be,W,Sn,L i,Ta,Rb等稀有元素 ;属花岗岩浆高度分异演化晚期阶段的产物 ;

四川平武富碱型绿柱石晶体的晶格缺陷与生长机制

在低饱和度、碱性、气成—热液条件下形成的四川平武绿柱石宝石晶体 ,具有特征的扁平板状几何外形。在绿柱石晶体的 { 0 0 0 1}、{ 10 10 }、{ 112 1}面上 ,普遍发育螺旋位错、束合螺旋位错、层错及接触双晶 ,它们共同构成了绿柱石晶体生长的主要台阶源。微分干涉显微镜、扫描电镜和透射电镜研究结果证实 ,由填隙变形、位错滑移和水解弱化等综合作用 ,直接导致绿柱石硅氧四面体六方环结构和铍氧四面体结构的局部畸变 ,并相应引起多面体体积、化学键力、键合能及晶面的法向生长速率发生变化 ,从而决定了该区绿柱石晶体生长的形态。由绿柱石晶体中的线缺陷 (螺旋位错 )、面缺陷 (层错、双晶 )及点缺陷 (空位、包裹体 )的协同作用 。

辐照绿柱石的色心与赋色机制

在不同辐照剂量的带电粒子作用下 ,四川无色绿柱石因赋色而呈现浅蓝色、蓝绿色、黄绿色、浅黄色及橙黄色。紫外可见吸收光谱 ( UV-VIS)和阴极发光光谱 ( CLS)研究表明 ,辐照绿柱石中存在两组与赋色密切相关的色心组合 ,其一为相对稳定的[Fe3 + ] OH和 [Fe3 + 4] S心 ;其二则为不稳定的 [H0 ] i心和 F+ 心。二者对可见光的能量分别具有不同程度的选择性吸收和发射 ,由此产生特征的吸收与发射光谱。低温退火处理 ( 2 10°C) ,有助于消除辐照绿柱石中不稳定的色心 ,使相对稳定的 [Fe3 + ] OH心浓度再度聚集 ,并形成新的缺陷 (二次缺陷 ) ,进而提高稳定色心的主波长和饱和度。研究证实 ,二次缺陷形成的初始温度 ,可近似代表辐照绿柱石的最佳热固色温度点。经辐照与热固色作用而形成的黄色、橙黄色绿柱石的颜色相对稳定 ,并不因长期日照或低温受热( <2 80°C)而褪色。

绿柱石通道中配合物的振动光谱和辐照裂解

以四川平武富碱型绿柱石为研究对象 ,采用 IR和 L RM测试方法 ,重点对通道中氢化物和多聚合离子的配位构型、辐照裂解及热致转型进行了较深入系统的研究。研究表明 ,在该区成矿作用条件下 ,绿柱石通道中的钠离子趋向与氢离子化合反应生成 Na H氢化物 ,并占据通道中的 C2 位。在垂直 c轴方向上 ,以 3165 cm-1,3114 cm-1及 30 31cm-1伸缩振动弱吸收谱带为特征。[Fe2 ( OH) 4 ] 2 +多聚合离子占据通道中的 C1位 ,以 32 34 cm-1伸缩振动锐吸收谱带为特征 (∥ c轴 )。辐照作用导致上述多聚合离子的裂解 ,并形成不稳定的 [H0 ] i心和相对稳定的 [Fe3+] OH心。与之对应的吸收谱带分别出现在 3110 cm-1(⊥ c轴 )和 335 5cm-1(∥c轴 )处。通道中 Na H和 [Fe2 ( OH) 4 ] 2 +多聚合离子的存在 ,可视为该类型绿柱石的一个重要的成因标志。

黔南紫云四大寨长兴期小有孔虫

首次报道了产自贵州紫云四大寨剖面长兴期的有孔虫动物群 ,共计有 9属 2 2种。

辐照条件下绿柱石通道中顺磁配合物的ESR行为

四川平武贫铁富碱型无色绿柱石通道中主要存在碱氢化物 ( Na H)、[Fe2 ( OH) 4] 2 +多聚合离子及 OH自由基 ,在电子辐照作用下 ,通道中顺磁配合物的结构、带电性质及化学键易发生转型、裂解和变价 ,并形成自旋浓度不等的 [H0 ] i 心 (裂距为 5 0 0G,g值分别为 2 .175 7,1.8774的二重超精细结构线 )、[Fe3 + ] OH( g=2 .0 0 3 1)和 [Fe3 + 4] s( g=4.3 172 )等辐照损伤心。 [Fe3 + ] OH心属一种有效的电子陷阱 ,其热稳定性大于 [Fe3 + 4] s心。绿柱石中杂质铁离子的占位方式 ,与成矿物理、化学条件及成矿流体的 p H值密切相关。由电子辐照作用而导致杂质离子价态的转变 ,属一种可逆的动态平衡过程。