应用FTIR-XRD-XRF分析测试技术研究新型仿制绿松石的矿物学特征

近年来绿松石及其仿制品的鉴定工作较多局限于应用傅里叶变换红外光谱对仿制品进行简单的筛选,前人报道的仿制绿松石的矿物组成主要为单一的矿物相(如异极矿、三水铝石、磷铝石、羟硅硼钙石、菱镁矿等)。本文应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线粉晶衍射(XRD)与X射线荧光光谱(XRF)对当前珠宝市场上几种新型仿制绿松石进行了初步分类,并对不同类别的仿制绿松石的具体矿物组成、物相及晶型特征作了对比研究。结果表明,这些新型仿制绿松石可分为三大类:一类主要由硅酸盐(斜硅钙石)与碳酸盐(方解石)两种矿物组成;另一类为白云石与方解石两种碳酸盐矿物的混合相;第三类以硅酸盐类为主要矿物,并含有钡长石、辉石与石英。显然,新型仿制绿松石的矿物组成明显相异于传统仿制品,可见仿制绿松石的矿物组成日趋多样性、复杂化,该现状必然对新型仿制样品的物相鉴定提出了更高的要求。

一类绿松石仿制品的宝石学特征研究

绿松石的仿制品由来已久,早期主要以染色压制碳酸盐为主,后期陆续出现天然矿物的绿松石仿制品,如染色磷铝石、染色玉髓以及染色菱镁矿等,这些仿制品普遍不具有天然绿松石的颜色和结构特征,物理和光学性质与天然绿松石也有较大差异。选取市场上新出现的一类绿松石仿制品为研究对象,采用常规宝石学测试方法、红外吸收光谱及X射线粉晶衍射重点对其矿物组成、宝石学性质以及结构特征进行了研究。研究结果表明:该类绿松石仿制品表面可见角砾状构造,铁线浮于表面,分布形态单一,蓝色样品上可见明显的深蓝色颗粒,白色样品上见少量黑色点状物质,为典型的压制处理特征,蓝色绿松石仿制品则经染色压制处理。此类绿松石仿制品折射率在1.54~1.58,较天然绿松石低并具明显的蓝白色紫外荧光,可作为鉴别其与天然绿松石差异的重要证据。X射线粉晶衍射说明该类绿松石仿制品主要由顽火辉石与石英组成。红外吸收光谱显示该类绿松石仿制品的吸收谱峰主要表现为顽火辉石的典型吸收光谱,在1 088和799 cm^(-1)附近的吸收峰则与石英中的Si—O和Si—O—Si伸缩振动有关;2 947和2 882 cm^(-1)附近的吸收峰与外来的有机树脂中CH_2的伸缩振动有关,1 736和1 510 cm^(-1)附近的吸收峰,则由C=O伸缩振动和CH_2的弯曲振动所致。

绿松石及其处理品与仿制品的红外吸收光谱表征

采用红外反射光谱技术，对市面上常见的充填和压制处理绿松石、仿绿松石及天然绿松石制品的红外吸收光谱进行了研究和对比。结果表明：充填处理绿松石制品的红外吸收光谱具有由聚合物中‰（CH：）反对称伸缩振动和地（CH2）对称伸缩振动致的吸收谱带（2934-2924，2863-2854cm^-1）及v（C=O）伸缩振动所致的红外吸收特征谱带（1739～1718cm^-1）；仿绿松石制品中则明显缺乏天然绿松石中的v（OH）伸缩振动致红外吸收谱带（3507，3465cm^-1），并出现由vas（CH2）反对称伸缩振动和vs（CH2）对称伸缩振动及v（C=O）伸缩振动致红外吸收谱带以及由各自基团振动的红外吸收特征谱带（指纹区内）。依据这些特征的红外吸收光谱有助于将它们区分开。

重晶石、三水铝石及方解石混合物仿绿松石与天然绿松石的光谱特征及化学成分对比

采用红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、X射线荧光能谱仪、紫外-可见光分光光度计对目前市场上新出现的一类绿松石仿制品和天然绿松石进行了对比研究。结果表明,该类仿制品主要由重晶石、三水铝石、方解石及有机物胶结而成,外观和天然“铁线”绿松石十分相似,可根据以下几项鉴定依据区分:绿松石仿制品样品的拉曼光谱和红外光谱均显示三水铝石、重晶石、方解石及有机物特征峰,且黑色花纹部分不存在石英、石墨等天然矿物;其化学成分以BaO、Al_(2)O_(3)、SO_(2)、CaO为主,缺失天然绿松石的关键化学成分P_(2)O_(5);紫外-可见-近红外吸收光谱缺失427 nm处的吸收峰,显示675 nm位于可见光红光谱的吸收峰,缺失近红外光区的吸收。

染色菱镁矿仿绿松石工艺研究

本论文主要研究了染色菱镁矿仿绿松石的染色处理的过程,记录和分析染色处理过程中的一些条件和原材料的要求,并将自己动手做的染色菱镁矿、市场上购买的染色菱镁矿以及天然绿松石的成品和原石在实验室的各种常规鉴定仪器下进行了检测,总结了各自的主要鉴定特征,并分析了绿松石仿制品的鉴别特征。