俄罗斯富铁型水热法合成祖母绿特征研究

针对近期市场上出现的俄罗斯富铁型水热法合成祖母绿,采用电子探针、傅里叶变换红外光谱仪和紫外-可见光谱仪等测试分析方法,从化学成分、宝石学特征及谱学进行初步研究。结果表明,俄罗斯富铁型水热法合成祖母绿内部有特征的红棕色假六方片状金属固体包裹体,化学成分以贫碱富铁含铜为特征,环状分子通道内I型水和Ⅱ型水同时存在,在760nm处有由Fe3+的d-d电子跃迁导致的特征吸收峰。除此之外,笔者对比分析了俄罗斯富铁型、传统水热法合成祖母绿、桂林水热法合成祖母绿、助熔剂法合成祖母绿及天然祖母绿样品在谱学上的差异。

俄罗斯富钒型水热法合成祖母绿的紫外-可见-近红外光谱表征

祖母绿为绿柱石族中铬(Cr)、钒(V)共同致色的宝石种,合成历史悠久,技术不断改进,新配方产品不时出现。近期市场上出现一种新型水热法合成祖母绿,颜色亮丽,外观可与哥伦比亚天然祖母绿媲美,经初步分析发现其为V致色合成祖母绿。为了探究其特征,运用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计进行详细研究,旨在获得其化学成分中致色元素含量及UV-Vis-NIR吸收光谱特征,分析致色原因,并寻求与天然祖母绿的相区别的方法,为检测机构提供重要数据信息。化学成分研究表明,该合成祖母绿为纯V致色,具有富V贫铁(Fe)的特征,铜(Cu)在不同批次样品中,含量差别较大,而Cr及其他致色元素含量大多低于检测限。作为对比的传统富Fe型水热法合成祖母绿样品,则具有高Cr高Fe的特征。此外,含有较高的镍(Ni)及微量钛(Ti),锰(Mn),Cu,而V含量则低于检测限。新型合成祖母绿的紫外-可见吸收光谱呈现典型的钒元素的吸收光谱特征,在紫区430 nm、橙红区617 nm处显示两个宽大的吸收带。此外在约390和680 nm附近分别有一肩峰,多数样品在756 nm处有一弱吸收峰。430 nm吸收带归属于V^(3+)的d电子[^(3)T_(1g)(^(3)F)→^(3)T_(1g)(^(3)P)]自旋允许跃迁,617 nm吸收带归属于V^(3+)的d电子的^(3)T_(1g)(^(3)F)→^(3)T_(2g)(^(3)F)自旋允许跃迁,756 nm吸收峰为Cu^(2+)所致,该吸收光谱特征与传统富Fe型合成祖母绿明显不同。天然祖母绿大多具Fe^(3+),Fe^(2+)及Cr^(3+)的吸收光谱组合特征,较容易与该合成祖母绿区分;少数纯V致色天然祖母绿,虽然同样具有V元素特征的吸收峰,但由于同时具有在810~830 nm附近Fe^(2+)的特征吸收带,也能与富V型合成祖母绿区别。近红外区,主要在1 402,1 467和1 895 nm处显示I型水相关吸收峰,也可与天然祖母绿区别。紫外-可见-近红外光谱是鉴定天然祖母绿与合成祖母绿的一个有效手段,但要结合其他鉴定信息,如包裹体、分子振动光谱等,避免新合成配方祖母绿的出现而导致错误的鉴定结论。