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。

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。

新疆黑山筋脉玛瑙的分类及显微特征

筋脉玛瑙作为石英质玉石中一个尤为特殊的品种,深受消费者喜爱。近年来自新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县黑山附近产出的筋脉玛瑙以其鲜艳丰富的颜色、奇峻多样的形态,成为最受欢迎的筋脉玛瑙品种之一。对150余件新疆黑山筋脉玛瑙样品进行常规宝石学测试并分类研究,使用偏光显微镜观察其结构特征,分析了“筋脉”以及其它特殊表面结构的微观结构成因。结果显示,黑山筋脉玛瑙根据颜色色系分为:灰绿-墨绿色系、橙红-深红色系、橙黄-土黄色系、乳白-乳黄色系、黑灰色系五类;按照表面结构特征分为:细筋脉、粗筋脉、内筋脉、外筋脉和纯筋脉和“鱼籽”,分类依据涵盖“筋脉”的粗细和分布密集程度、“筋脉”在玛瑙整体的位置以及部分特殊结构如环形突起和球粒状突起。显微结构特征显示,黑山筋脉玛瑙的主要为隐晶质结构、隐晶质纤维结构,其中“筋脉”和“鱼籽”的外部结构特征对应其内部的隐晶质纤维结构(平行纤维结构、纤维放射结构);而基体(“肉”质)部分基本由隐晶质结构组成。结合拉曼光谱测试可知,黑山筋脉玛瑙的主要矿物成分为α-石英,次要矿物为斜硅石,部分样品中的红色球粒状杂质矿物为赤铁矿。