从矿物宝石到光电功能晶体——解读蒋民华先生《晶体赋》

晶体美丽有用,构造和谐有序。光电功能晶体可实现光能和电能的相互转化,在微电子、光电子、通信、航天及现代军事技术等高科技领域占有重要地位。人类认识晶体,源于天然矿物。从矿物晶体的发现到光电功能晶体的人工生长和应用经历了漫长的发展,晶体种类、晶体质量、生长理论、生长技术以及应用等方面均取得了较大进展。本文简述了从矿物宝石到晶体学发展的历程,介绍了压电晶体、电光晶体、激光晶体、非线性光学晶体和闪烁晶体等几类光电功能晶体发展历程及晶体生长研究的进展,展望了未来光电功能晶体的发展趋势。

由矿物宝石中探索激光新晶体

由矿物宝石中探索激光新晶体张英侠ＥｘｐｌｏｒｅｔｈｅＮｅｗＬａｓｅｒＣｒｙｓｔａｌｓｆｒｏｍＭｉｎｅｒａｌＧｅｍｓｔｏｎｅＺｈａｎｇＹｉｎｇｘｉａ（Ｗａｉｎｅｒｓｔｒ．４，Ｄ－８８４７７Ｈｏｅｒｅｎｈａｕｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ．）瑰丽多彩的矿物宝石，...

矿物收藏漫谈(六) 4个重要问题,打通矿物宝石收藏之路

上期介绍了一些宝石矿物方面的书籍和杂志，现在再看看身处矿物收藏领域，我们应该关注的4个重要问题。

黑青和田玉宝石矿物学及地球化学特征研究

近年国内市场出现了一种含有黄铁矿的黑青色玉石,主要产自新疆,属于和田玉中的稀少品种。本文利用常规宝石学仪器、偏光显微镜、红外光谱、拉曼光谱、X射线粉晶衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、激光电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)以及同位素质谱仪(MC-ICP-MS)对7块黑青和田玉样品的宝石矿物学和地球化学特征进行了系统分析,结果显示,样品颜色为墨绿-黑色,折射率点测1.61,相对密度3.08~3.17,摩氏硬度6.0~6.5,主要组成矿物为透闪石,次要矿物以黄铁矿为主,同时还含有少量绿泥石、绿帘石、榍石、锆石、石墨等,具有典型的纤维交织状结构;红外与拉曼光谱特征峰显示与和田玉标准谱峰一致;样品中透闪石的主要化学成分为SiO_(2)、MgO、CaO和FeO,Mg/(Mg+Fe^(2+))值显示部分透闪石已过渡为阳起石;根据微量元素Cr-Ni投图判别样品为白云石大理岩型成因,稀土元素含量较少,呈左倾模式;推测成矿热液主要为岩浆水,含少量变质水;样品中黄铁矿Co/Ni>1且含少量As、Se、Cu、Zn、Pb等元素,δ^(34)S介于8.87‰~20.92‰之间,推断为岩浆热液成因且硫来源于岩浆与地层硫的混合。

青金石的宝石矿物学及谱学特征研究

青金石是一种历史悠久的蓝色玉石,在人类文明史中占有一席之地。宝石矿物学及谱学特征研究有助于青金石的鉴定及其仿制品鉴别,并为其品质分级提供技术支撑。本文选取3件不同品质的青金石样品,利用宝石显微镜、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见光谱仪等对其进行测试,综合分析其矿物组成特征及谱学特征。结果显示,3件样品的矿物组成有较明显的差异:样品1主要矿物为青金石、方解石、黄铁矿、透辉石,含少量方钠石、榍石,品质中等;样品2主要矿物为青金石、方解石、黄铁矿、透辉石,含少量长石,品质较差;样品3仅见青金石、透辉石及少量黄铁矿,为高品质。3件样品的红外光谱差异不大,表现为青金石的架状硅酸盐结构及其结构通道的附加阴离子所致1103、1014、969、921、624、549、517、460、412 cm^(-1)附近吸收峰。激光显微共聚焦拉曼光谱仪微区测试,3件样品均见257、544、1092 cm^(-1)处青金石的特征拉曼位移,最强峰出现在544 cm^(-1),为S_(3)^(-)的对称伸缩振动所致。紫外-可见光谱表现为以600 nm为中心的宽带吸收带(与自由基离子S_(3)^(-)有关)以及400 nm附近弱吸收带(与[SO_(4)]^(2-)及S^(2-)有关),该特征吸收使青金石呈现蓝色或蓝紫色外观。

西南天山乌孙玉(蛇纹石玉)的岩石矿物及宝石学特征研究

为开发利用新疆伊犁昭苏县乌孙玉资源,带动当地文化、旅游产业发展,增加群众收入、真正实现让资源造福一方百姓,特对昭苏县木扎尔特河、阿克牙孜河流域一带产出的乌孙玉进行了岩石矿物及宝石学特征研究。通过镜下鉴定、电子探针分析、X射线衍射分析、红外光谱分析、化学分析等测试方法确定了矿区岩性分别为蛇纹石岩、碳酸盐化蛇纹石岩、蛇纹石大理岩,透闪石岩4大类,其中蛇纹石岩和透闪石岩已玉化为蛇纹石玉、和田玉;主要矿物组成为蛇纹石,次为方解石、白云石、透闪石、透辉石,少量金云母、水镁石、绿泥石、残留辉石和金属矿物,金属矿物为黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿和黄铜矿。该矿床由辉橄岩、纯橄岩等超基性岩石发生自变质后生成部分蛇纹石岩,后经热液交代蚀变生成其他蛇纹岩,叠加蚀变碳酸盐化产生碳酸盐化蛇纹岩和蛇纹石大理岩。特殊矿化类型为:透闪石岩玉化成和田玉、硅化硅质岩中发现自然金,镜下可见2粒自然金,1粒粒径0.008 mm,自形粒状、八面体晶形,另1粒粒径0.005 mm,半自形粒状、菱面体状。黄色乌孙玉硅酸盐全分析含量为:SiO_(2)(40.34%),TiO_(2)(0.016%),A1_(2)O_(3)(0.39%),Fe_(2)O_(3)(0.53%),SO_(3)(0.10%),P_(2)O_(5)(0.100%),CaO(4.97%),K_(2)O(0.018%),MgO(37.89%),MnO(0.030%),Na_(2)O(0.011%),烧失量(16.17%)。矿化较好的蛇纹石玉以细晶质、微晶产出,质地细腻、呈微透明-半透明状,据现场调研及实验室测试分析结果,确定昭苏县乌孙玉矿区主要有6种有工艺利用价值的原材料:黑-白色玉原料、黄绿色玉原料、墨绿玉原料、黄色玉原料、多彩玉原料、软玉(和田玉)原料。基于以上测试分析结果表明:(1)乌孙玉质地温润,可呈现出不同特征的花色品种,具有显著的地方特色和稳定的储量、开采便利,可开发制作中档玉雕材料和高档的室内装饰石材。(2)矿区发现部分软玉(和田玉)矿化点应引起重视,为新疆和田玉资源做储备。(3)在矿区产出的硅化硅质岩中发现自然金,建议进一步开展研究。研究成果有助于昭苏县通过开发乌孙玉资源带动当地玉石加工、文化品牌建设及旅游产业高质量发展,新发现的和田玉矿化点、含金硅质岩也为当地资源勘查提供新的方向。

新疆黑青色蛇纹石玉的宝石学特征及颜色成因

新疆黑青色蛇纹石玉是近期市场上新出现一种玉石品种,相对于其他颜色的蛇纹石玉,人们对它的认识较为薄弱。以新疆黑青色蛇纹石玉为研究对象,在对其常规宝石学特征以及偏光显微镜下研究的基础上,利用X射线粉晶衍射技术、电子探针分析以及红外光谱、拉曼光谱、紫外可见光谱等分析测试手段,对其矿物组成、化学成分、结构构造及谱学特征进行了系统研究,分析了其黑青色的致色原因。研究结果表明,黑青色蛇纹石玉的主要组成矿物为蛇纹石族矿物叶蛇纹石,少量为利蛇纹石、方解石和磁铁矿;蛇纹石具有富铁、贫镁的特点;结构为纤维状变晶结构,局部鳞片状变晶结构;其红外光谱和拉曼光谱特征与叶蛇纹石的谱学特征一致,黑青色主要与蛇纹石中Fe的含量有关。Fe^(3+) d-d电子跃迁以及Fe^(2+)→Fe^(3+)之间的电荷转移是蛇纹石玉呈黑青色的原因。

新疆祖母绿宝石矿物学特征初探

新疆地区首次发现了质量好、品级高、颜色正、块度大的优质祖母绿宝石，从宝石矿物学特征角度对新疆祖母绿宝石矿物学特征进行了初步研究，发现新疆祖母绿宝石可见光吸收光谱特征明显，红区683nm、680nm强吸收线，662nm、646nm弱吸收线，橙黄区630～580nm部分吸收带，紫区全吸收。祖母绿样品晶胞参数测定结果为a=0．9233nm，c=0．9206nm，Z=2，主要粉晶谱线为2．871（100），3．257（100），7．996（100）。对新疆祖母绿样品进行了红外反射光谱测试，新疆祖母绿样品与所使用IRprestige-21傅里叶变换红外光谱仪中祖母绿对比样的红外反射光谱耦合较好。新疆祖母绿其化学成分中含Cr2O3较高，一般在0．21％～0．54％之间，可能是我国已经发现的质量最好的祖母绿宝石。

一个新的宝石矿物——草莓红“绿柱石”的振动谱学特征

高铯草莓红"绿柱石"是一种新的宝石矿物,利用振动谱学傅立叶红外光谱和拉曼光谱研究了此矿物中水在隧道结构中的状态,发现三方晶系的草莓红"绿柱石"的振动谱学特征与其它绿柱石有区别,红外光谱中Si O伸缩振动峰位于1039cm-1,两个强度近于相同的Ⅱ型水特征伸缩振动吸收峰位于3591cm-1和3545cm-1,认为与隧道中含高Cs离子有关,其特征拉曼谱峰为1120cm-1和1096cm-1。

大别山区石英质玉宝石矿物学特征研究

大别山区石英质玉属新近发现的一种石英质玉(简称"大别山玉"),具色彩绚丽、质地细腻温润等特点。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、化学分析、红外光谱分析等方法,重点对"大别山玉"的矿物组成、化学成分、物理光学性质、微结构、红外吸收光谱等特征进行研究。结果表明,"大别山玉"具较典型的微粒-细粒结构,主要矿物为石英,含少量的绢云母、绿泥石、萤石、黄铁矿及其它粘土矿物等次要矿物,实属石英质玉;其化学成分相对较纯,主成分为SiO2,含少量的Al2O3,CaO,MgO,Fe2O3,FeO,K2O等;其红外反射光谱以Si—O非对称伸缩振动致特征的1177,1104 cm-1谱带、Si—O—Si对称伸缩振动致800,781cm-1分裂谱带以及由Si—O弯曲振动致492 cm-1较强谱带和542 cm-1弱谱带为特征。同时,还对"大别山玉"的结晶度及水的赋存状态一并给予了探讨。

我国罕见的有色宝石矿物——透视石

本文报导了作者对新近在我国发现的透视石所做的测定结果．在实测过程中，使用了显微硬度计、宝石显微镜、偏光显微镜、平面光删光谱仪、激光光谱仪、Ｘ射线自动衍射仪以及红外光谱仪等仪器．所得的结果补充了前人工作的不足．

石榴石族宝石矿物的产状和成因

石榴石族宝石矿物中的钙系石榴石或由接触交代作用产于钙质夕卡岩中 ,如桂榴石、沙弗来石 ;或由气化热液对超基性岩体交代以蚀变产物出现 ,如黄榴石、翠榴石。铝系石榴石或由区域变质作用产于结晶片岩中 ,随变质程度的加深由绿片岩相中的锰铝榴石向角闪岩相中的铁铝榴石至麻粒岩相中的红榴石、镁铝榴石过渡 ;或由岩浆结晶作用作为岩体原始矿物产出 ,如镁铝榴石呈斑晶见于超基性侵入岩和喷出岩中 ,铁铝榴石呈斑晶见于中、酸性喷出岩和次火山岩中 ;或由伟晶作用而产于花岗伟晶岩内 ,其中早期以结晶作用为主的伟晶岩中为铁铝榴石 ,晚期以交代作用为主的伟晶岩中为锰铝榴石。依据其产状 ,钙系石榴石产于深度不大的条件下 ,不论是作为夕卡岩矿物还是作为超基性岩的蚀变产物 ,形成深度大于夕卡岩的结晶片岩中产出的均为铝系石榴石。岩浆成因和伟晶作用成因的铝系石榴石 ,随形成时深度由深至浅的变化 ,相应地由镁铝榴石向铁铝榴石至锰铝榴石转变。这种规律性的变化可由石榴石晶格中处于八次配位时不同阳离子的配位半径不同作出解释。因为在高压下有利于小配位半径阳离子进入晶格 ,并呈稳定的八次配位 。

山东蓝宝石的宝石矿物学特征

对山东蓝宝石进行了系统的宝石矿物学研究，描述了山东蓝宝石的形态、大小、结构及包裹体特征，运用电子探针、粉晶Ｘ射线分析、顺磁共振光谱及化学全分析等测试手段，揭示了山东蓝宝石的成分、结构和物性之间的相互关系。

巴林鸡血石的宝石矿物学研究

内蒙古巴林鸡血石是产于内蒙古巴林右旗的一种著名的玉石 ,有 1 0多个品种。选取了有代表性的 4个品种 ,采用电子探针、 X射线粉末衍射和红外光谱分析技术对其研究表明 ,鸡血石均含有辰砂 ,但是不同品种的巴林鸡血石 ,其基质矿物组成有所不同。瓷白鸡血石和灰冻鸡血石的主要矿物成分是无序高岭石 ,黑冻和芙蓉冻鸡血石的主要矿物成分是无序地开石。发现黑冻鸡血石中存在少量的硬水铝石。

不同颜色品种独山玉的宝石矿物学特征

独山玉利用历史悠久,是中国四大名玉之一,其矿物组成复杂。采用常规的岩石学、宝石学研究方法对不同颜色品种的独山玉进行了详细的研究和对比,对影响独山玉工艺价值的因素进行了初步讨论。

花岗伟晶岩及其接触带含铍宝石矿物的成因和产状

伟晶岩及其接触带的主要含铍宝石矿物有祖母绿、海蓝宝石、黄色绿柱石、铯绿柱石、金绿宝石和硅铍石等。伟晶岩在其形成过程中由于物理化学体系的平衡条件──—温度、压力、组分浓度等──—不断变化而从早期结晶作用阶段发展至后期交代作用阶段，早期形成的绿柱石一般透明度差，呈很弱的色彩，难能作为宝石矿物利用。随着伟晶岩成岩过程中交代作用的发展．相继出现海蓝宝石、黄色绿柱石、铯绿柱石，形成绿柱石族宝石矿物的演化系列。当伟晶岩与其成分相差较大的围岩如超基性岩接触时，可在伟晶岩晶洞中产出祖母绿，其成分中铬元素来源于超基性岩。同时在伟晶岩接触带视去硅作用程度不同而形成金绿宝石或硅铍石。这是由于伟晶岩与围岩之间化学组分的差异而发生组分相互交换反应，影响Be，Si和Al的对比，导致不同的含铁宝石矿物在不同部位的出现。

一种新兴宝玉石材料——苏纪石的宝石矿物学研究

苏纪石,作为珠宝市场上一种新兴宝玉石材料,其宝石矿物学在研究领域上还属于空白。本文对市场上具有代表性的苏纪石样品进行了宝石矿物学研究。通过宝石常规测试可知苏纪石样品为集合体玉石,大多为蓝色、紫色及褐色,结构细腻。密度为2.74～3.47g/cm3,折射率为1.55～1.65。在紫外光下不发荧光,摩氏硬度为6.097～6.497。通过电子探针、X-射线粉晶衍射分析得出,苏纪石样品的主要矿物成分为苏纪石,并含有针钠钙石、霓石、石英等杂质矿物。

南非苏纪石的宝石矿物学研究

对产自南非的紫色苏纪石进行了宝石矿物学研究,结果表明该苏纪石与产自日本Iwagi Islet的浅褐黄色苏纪石在共生矿物及化学成分方面有差异,该苏纪石为微粒状集合体,并含石英、针钠钙石等杂质矿物,折射率为1.54-1.60,密度为2.74-2.75 g/cm^3.紫外可见吸收光谱特征及化学成分分析结果表明Mn可能是该紫色苏纪石的一个重要致色元素.

学生综合能力培养方法的探索——基于矿物、岩石及宝石的材料科学基础训练

在提出基于材料科学基础课程学生综合能力培养模式的基础上,在主要讲授金属材料的材料学原理的背景下,对其中针对岩石、矿物及宝石的分析技能训练、研究和选修实验的设计过程以及经验体会、研究型教学理念、教学资源的积累和系统化过程进行了分析,讨论了这种训练可以起到的多重积极作用。

德国大学宝石矿物学专业实验课程的特色

分析了德国美因茨大学在实验课程上的特色:注重地质基础和现代光谱学的教学,强调实验细节和能力培养以及严格而灵活高效的实验安全管理。探讨了这种实验课程的特色对宝石矿物学人才培养的启示。