变色石榴石的谱学特征及变色机理探究

变色石榴石是指具有变色效应的石榴石,其矿物成分通常为含有Cr、V等微量元素的镁铝榴石、锰铝榴石或镁铝-锰铝榴石。选取五组不同色调(深绿色、灰蓝色、黑灰色、黄绿色、棕灰色)的变色石榴石,通过常规宝石学仪器、傅里叶变换红外光谱仪、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和紫外-可见分光光度计对其进行测试分析,探讨其致色机理及变色成因。结果表明,本文样品是富含Mn^(2+)、Fe^(2+)、V^(3+)、Cr^(3+)的镁铝-锰铝榴石,且具少量的钙铝榴石和铁铝榴石端元成分。紫外-可见吸收光谱和化学成分分析指示Mn^(2+)、Fe^(2+)、V^(3+)、Cr^(3+)过渡金属离子的存在导致了本文中变色石榴石样品的颜色和变色效应:以576 nm为中心的黄区宽缓吸收带与Cr^(3+)d-d轨道自旋允许跃迁4A_(2g)→4T_(2g)和V^(3+)d-d轨道自旋允许跃迁^(3)T_(1g)→^(3)T_(2g)相关;400~460 nm中的422 nm吸收带与Mn^(2+)d-d轨道自旋禁阻跃迁^(6)A_(1g)→4Eg有关,457 nm处吸收峰与Fe^(2+)d-d轨道自旋禁阻跃迁^(5)T_(2g)→^(5)E_(g)相关;当400~460 nm吸收强度相对较大时,Mn^(2+)和Fe^(2+)对颜色的贡献度增加,变色石榴石在日光灯下呈黄色调;当400~460 nm的吸收强度相对较小时,Cr^(3+)和V^(3+)在黄区的宽缓吸收带强度相对较大,对颜色的贡献度增加,变色石榴石在日光灯下呈现蓝绿色调;以576 nm为中心的宽缓吸收带与400~460 nm强而窄的吸收带将可见光分隔成以506 nm为中心的绿区透过窗和660 nm以上的红区透过窗,两个透过窗的透过率相当,不同的样品选择性透过这两个可见光区域,加之日光灯含较多的蓝绿色成分,白炽灯含较多的橙红色成分,样品在不同光源下的颜色产生差异,最终形成变色效应。

秘鲁粉色蛋白石的物相组成及颜色成因

采用X射线粉晶衍射、红外光谱仪、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪以及紫外可见光分光光度计对不同深浅的秘鲁产粉色蛋白石样品进行了物相组成及颜色成因的测试和分析。结果显示,粉色蛋白石的主要矿物组成为Opal-CT、坡缕石、石英和水,且水的类型较为丰富,包含了结晶水、结构水和沸石水。结合X射线粉晶衍射、红外光谱及电子探针分析认为粉色蛋白石的颜色与坡缕石有关,且通过XRD定量分析坡缕石的含量,认为其与颜色呈正相关。综合紫外-可见光光谱、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱结果分析,粉色蛋白石的颜色与坡缕石结构中的有机物醌和β类胡萝卜素及Mn^(2+)有关,且Mn^(2+)含量越多,颜色越深,同时提出了Fe^(3+)对颜色的影响,发现Fe^(3+)只出现在了深色样品中。

深绿色、青白色和粉色印章石材料的宝石学和矿物学特征

近年来,我国珠宝市场上各类印章石材料层出不穷,有些被当作寿山石或青田石高价售卖。选取深绿色、青白色和粉色三种颜色的印章石材料作为研究对象,采用常规宝石学测试仪器、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见光分光光度计、共聚焦激光显微拉曼光谱仪、X射线粉末衍射仪、电感耦合等离子体质谱仪以及扫描电子显微镜等测试仪器对其宝石学特征、矿物组成、化学成分和形貌特征进行分析。结果表明,三种颜色印章石样品中的矿物均呈薄片状不定向分布,宝石学特征和谱学特征因其所含矿物种类的不同也存在一定差异。深绿色印章石样品主要含85%的金云母(其衍射特征峰为1.001 9、0.502 3、0.335 3、0.201 3 nm)和14.1%的滑石(其衍射特征峰0.932 0、0.458 1、0.311 2、0.2916、0.261 4、0.167 4 nm);青白色印章石样品主要含斜绿泥石(其衍射特征峰1.419 9、0.710 9、0.473 6、0.459 1、0.354 8、0.284 1、0.253 6 nm);粉色印章石样品含97.6%的滑石和少量的蛇纹石(其衍射特征峰0.724 9、0.360 7、0.233 9、0.209 8 nm);结合化学成分和紫外-可见光谱分析其颜色成因发现,深绿色印章石样品的致色成因与Fe元素有关,是Fe^(3+)d轨道的^(6)A_(1)→^(4)T_(2)(D)电子跃迁和Fe^(2+)-Fe^(3+)之间的电荷迁移的共同作用,青白色印章石的致色成因主要与Fe^(2+)有关,Fe^(2+)-Ti^(4+)电荷迁移可能起到少部分贡献作用。

“中东绿松石”的矿物成分和谱学特征研究

近期市场出现一种形似铁线绿松石的玉石品种,商家称之为“中东绿松石”,困扰了珠宝市场的正常秩序。对“中东绿松石”进行显微岩相学、X射线粉晶衍射、红外光谱、拉曼光谱、显微紫外可见光谱和微量元素分析,确定其矿物学特征和谱学特征并命名。结果表明:“中东绿松石”是一种多晶质集合体,以透明-微透明蓝色和白色球状矿物组成的条带为主,外部具有不透明褐红色矿物,玻璃光泽,折射率为1.53~1.54,相对密度约为2.48~2.60,紫外荧光灯短波和长波下,蓝色部分均呈蓝白色荧光。显微岩相学分析表明,蓝色和白色的环带区域多为隐晶质放射状玉髓,部分玉髓表面分布有少量铁氧化物而呈褐红色;环带的中心区域为0.05~0.3 mm它形粒状的单晶石英。X射线粉晶衍射分析发现“中东绿松石”中还含有结晶程度不高的针铁矿。红外光谱显示,“中东绿松石”的红外光谱特征吸收峰与石英质玉石和玉髓一致,为1179、1104、798、781、690、540和488 cm^(-1),由Si-O非对称伸缩振动、Si-O-Si对称伸缩振动和Si-O弯曲振动导致。拉曼光谱分析表明,样品蓝色环带部分和中心部分具有石英的拉曼位移466和210 cm^(-1),样品褐红色部分不仅具有石英的拉曼位移,还具有针铁矿的拉曼位移302和551 cm^(-1)。显微紫外可见光谱和微量元素分析表明,“中东绿松石”的蓝色与Cu元素含量呈正相关关系,表现为600~700 nm吸收带。尽管“中东绿松石”的外形特点和某些铁线绿松石相似,但其矿物成分是显晶质石英和玉髓的集合体,含少量针铁矿,根据GB/T 16552-2017,其正确的珠宝玉石名称应为“石英质玉”。

中国四川平武雪宝顶白钨矿的光谱学表征

我国四川绵阳平武县虎牙乡雪宝顶矿区产出一种晶形完整、颗粒大,颜色稀少的橘黄色调白钨矿,受到宝石及矿物晶体收藏者们的青睐。以5颗雪宝顶白钨矿样品为研究对象,采用常规宝石学仪器、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、激光显微共聚焦拉曼光谱仪、荧光光谱仪等进行测试,旨在厘清该产地白钨矿的主要宝石学特性。测试结果表明,白钨矿的指纹区红外吸收处于440 cm^(-1)处和800~900 cm^(-1)范围内(806、817、856、867 cm^(-1))——分别归属于[WO_(4)]^(2-)四面体基团的面外弯曲振动和反对称伸缩振动,此外在2000~3000 cm^(-1)的官能团区可见和水相关的明显吸收峰。拉曼光谱测试表明,位于911 cm^(-1)的主峰归属于[WO_(4)]^(2-)的ν_(1)对称伸缩振动;位于797 cm^(-1)处的峰归属于[WO_(4)]^(2-)的ν_(3)非对称伸缩振动;位于332 cm^(-1)的峰和400 cm^(-1)附近的弱峰归属于[WO_(4)]^(2-)的ν_(2)面外弯曲振动;位于211 cm^(-1)附近的弱峰是由(Ca—O)的平移模式导致。紫外-可见分光光度计测试结果表明,该产地白钨矿深橘黄色调与584、588、682、743、750、803和874 nm处的吸收有关,可能与稀土元素Pr和Nd的混合物“didymium”的存在有关。三维荧光光谱表明无色与深橘黄色调白钨矿样品的荧光主峰数量相同,峰位相近,均位于λex 235 nm/λem 455 nm,λex 250 nm/λem 490 nm和λex 265 nm/λem 523 nm附近。浅橘黄色调样品除了上述荧光主峰以外还出现λex 250 nm/λem 425 nm附近荧光峰。

湖北天然绿松石与优化处理绿松石的宝石学鉴别特征

本文主要以湖北天然绿松石、浸胶绿松石和注有色胶绿松石为研究对象,结合优化处理工艺过程及所用的胶水混合液,通过宝石学常规测试以及扫描电子显微镜、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪和紫外可见光谱仪等宝石学现代仪器的测试分析,研究有效鉴别湖北天然绿松石和浸胶绿松石、注有色胶绿松石的测试方法。结果表明,注有色胶绿松石的颜色较呆板,浸胶和注有色胶绿松石相对密度较低且在长波紫外荧光灯下显示强至弱的蓝色荧光;扫描电镜下可见浸胶和注有色胶绿松石微晶之间的空隙被不同程度的胶质物充填,但该方法为有损法,不推荐使用;红外光谱中2 930、2 860、1 730、1 460 cm-1附近由有机物基团振动所致的红外吸收谱带可有效区分三者,是最为快速、无损、准确的方法;拉曼光谱中2 942、2 873、1 452、1 620、830 cm-1附近的吸收峰可作为鉴别湖北天然绿松石和浸胶或注有色胶绿松石的重要依据;紫外可见光谱中较弱的429 nm吸收峰和宽缓的677 nm吸收带可作为区分天然绿松石和注有色胶绿松石的鉴别依据,但无法区分天然绿松石和浸胶绿松石。

河南省伏牛山“梅花玉”的宝石矿物学特征

河南省伏牛山"梅花玉"是近期珠宝市场较流行的一个玉石品种,主体呈灰绿色至灰黑色,因形似梅花故称"梅花玉"。通过常规的宝石学测试、偏光显微镜、傅里叶红外光谱仪、电子探针、X射线单晶衍射仪等测试方法对河南省伏牛山"梅花玉"样品进行宝石矿物学特征的研究与分析。结果显示,河南省伏牛山"梅花玉"结构较疏松,蜡状光泽—弱玻璃光泽,玉石内部空隙被多种矿物充填形成各式各样的杏仁体,相对密度为2.82;河南省伏牛山"梅花玉"为一种灰绿色的粗面岩,杏仁状构造,其基质主要由钠长石、钾长石和阳起石组成,为玻基交织结构。斑晶主要由钠长石和钾长石组成,杏仁体主要由长石、石英、绿帘石、绿泥石、岩屑、方解石等矿物组成。

澳大利亚蓝宝石的宝石学和谱学特征

对澳大利亚某矿区蓝宝石样品的宝石学和谱学特征进行研究,并为该矿区蓝宝石的优化处理工艺提供理论依据。采用常规宝石学仪器、傅里叶红外光谱仪,激光剥蚀等离子体质谱仪、显微紫外-可见分光光度计和激光拉曼光谱仪等对澳大利亚蓝宝石样品的宝石学特征、化学成分、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见光谱进行了系统研究。结果表明,澳大利亚蓝宝石样品的颜色分布不均匀,普遍发育六边形平直生长色带,其包裹体主要包括二相包裹体(CO_2和H_2O)、蓝宝石、金红石、锆石、硬水铝石、角闪石等;红外光谱中3 310 cm^(-1)处的吸收峰指示着该矿区蓝宝石生长于还原条件下,其Cr/Ga比值小于1且Fe/Ti比值大部分介于10～100,为典型岩浆岩型蓝宝石的比值;澳大利亚蓝宝石样品的颜色主要与Fe、Ti、Si、Mg等元素质量分数有关:Ti质量分数较少的区域常出现由Fe^(3+)离子的d-d电子跃迁导致的377、387、450 nm处的吸收峰;而Ti质量分数较多的区域常出现由Fe^(2+)—Ti^(4+)离子对电荷转移导致的以559 nm为中心的黄绿区的吸收带;Fe^(2+)—Fe^(3+)离子对电荷转移常常与Fe^(2+)—Ti^(4+)离子对电荷转移同时出现并导致以754 nm附近为中心的700～800 nm处的宽缓吸收带,且根据Fe^(2+)—Fe^(3+)、Fe^(2+)—Ti^(4+)离子对电荷转移的比例不同,吸收带的中心会发生偏移。

澳大利亚深蓝色蓝宝石的热处理工艺

通过改变恒温温度、热处理气氛以及添加剂等热处理参数条件对澳大利亚深蓝色调蓝宝石进行热处理改色工艺研究,结果显示,在还原环境下600~800℃恒温12小时不利于改善蓝宝石的深蓝色调;在添加碳粉或开放环境下600~1300℃恒温12小时可以不同程度地改善蓝宝石的深蓝色调,当热处理温度高于1400℃时,蓝宝石深蓝色调增强,但碳粉创造的气氛环境难以掌控;在开放环境下添加Al(OH)3和TiO2粉末以1300℃恒温12小时后的改善效果最为明显,蓝宝石的深蓝色调明显减弱且颜色变得更加明亮。相关谱学测试表明,晶格中Fe^2+、Fe^3+、Ti^4+等致色微量元素离子的种类、含量及晶格位置的变化与澳大利亚蓝宝石的颜色改变相关,但紫外-可见光谱中吸收峰和吸收带的变化与热处理时气氛和温度的变化关系复杂。

市场中一种孔雀石相似材料的宝石学特征

针对近期珠宝市场上常见的一种孔雀石相似材料,主要利用常规宝石学仪器、偏光显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线粉晶衍射仪、紫外-可见光谱仪对其进行了宝石学特征的研究,并将其与天然孔雀石对比。研究结果表明,该种材料中的主要矿物成分为重晶石和少量的方解石,且矿物颗粒极其细小,肉眼及光学显微镜下不可见;相对硬度为2.38左右,紫外荧光灯下为惰性,其纹路特征过于“呆滞”,与天然孔雀石略有差异;650nm的紫外可见吸收峰,表明该种材料的颜色与有机物有关;红外光谱和偏光显微镜观察结果表明该种材料中还存在起着胶结作用的高分子有机物。因此,可以确定该种与孔雀石相似的材料是将极为细小的重晶石和方解石通过高分子有机物胶结在一起形成,可通过显微镜、相对密度、傅里叶红外光谱和紫外可见光谱等特征分析将其与天然孔雀石加以区分。

澳大利亚蓝色蓝宝石的内含物特征

对澳大利亚蓝色蓝宝石进行包裹体特征研究,为其产地鉴别提供理论依据。运用Leica M205A自动显微拍照系统对澳大利亚蓝宝石特征包裹体的形态特征进行图像采集,采用激光拉曼光谱仪进行包裹体成分测试。结果显示,澳大利亚蓝色蓝宝石常具有明显的颜色分布不均现象,部分具有六边形色带,且普遍具有愈合裂隙和裂理。显微观察可见固相包裹体、管状气液包裹体、指纹状包裹体等形态包裹体,偶尔出现三相包裹体,部分包裹体以双晶形态出现。经拉曼光谱测试可确认的包裹体种类有锆石、金红石、锐钛矿、赤铁矿、铌铁矿、霞石、CO_(2)。

宝石及材料工艺学专业课程思政元素探索--以《宝石地质基础与结晶矿物学》为例

本文试以宝石及材料工艺学专业基础课程《宝石地质基础与结晶矿物学》教学中对思政元素进行探索发掘、融入课程、价值引领等过程做一些讨论,供同行批评指正,为珠宝专业类课程的“课程思政”体系的形成做好铺垫。0引言由于理工科专业和人文学科专业有着较大的差异,因而理工科一线教师在教学中往往以重点教授基础自然科学理论知识和实际操作技术要领等为主,专业课程设计中有“重智轻德”现象,学生就业后也会因职业道德缺失和三观方向偏离出现各种问题。

从应用型技术本科的角度构想珠宝专业本科人才培养模式改革

技术本科教育兼具传统高等教育和职业教育的双重特征,在现今不同教育层次中逐渐凸显出其更加适应市场需求,顺应时代发展的比较优势。本文以上海建桥学院珠宝学院为例,基于技术本科教育的基本特征,通过其与传统职业教育及传统本科教育的深入对比,探讨新形势下如何突破珠宝专业人才传统培养模式,采取成果导向的教学模式,利用校企合作双向引智、发挥区域优势,以实现办学特色。