宝石级硬水铝石的变色成因研究

硬水铝石是珠宝市场上流行的彩色宝石,因其具有独特的变色效应(日光下呈现棕黄绿色,白炽灯下呈现紫红色)而被广大消费者欢迎。研究硬水铝石的变色成因对于宝石的切割加工、优化处理以及价值评估有着重要意义。目前硬水铝石的变色成因研究较少,考虑到硬水铝石的化学成分和晶体结构与刚玉类似,刚玉的颜色成因理论研究较为成熟,因此,为研究硬水铝石的变色成因,本文选取与硬水铝石变色效应非常相近的变色刚玉,从二者的微量元素、紫外-可见光光谱与晶体结构等方面进行对比研究。运用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测试了样品的微量元素,根据测试结果,硬水铝石样品中致色元素主要有Fe、Cr、V、Ti,刚玉样品中致色元素主要有Mg、Ti、Fe、V、Cr,二者的微量元素种类相似,但含量有差异。运用紫外-可见光光谱与偏振紫外-可见光光谱表征了变色硬水铝石与变色刚玉在可见光区的吸收特征,发现硬水铝石中存在位于387、398、438和448 nm处的吸收峰以及中心位于572 nm左右的宽缓吸收带,正是这一宽缓吸收带导致了变色效应,与之对应的,变色刚玉中存在位于377、388和450 nm处的吸收峰以及中心位于560 nm左右的宽缓吸收带。二者在可见光区的吸收特征非常类似。有差异的是,变色刚玉的560 nm吸收带不存在明显的偏振性,而硬水铝石的572 nm吸收带存在偏振性,晶体中电荷转移导致的吸收特征往往具有偏振性。通过二者晶体结构的对比分析与刚玉中的电荷补偿理论分析,推测硬水铝石中398 nm吸收峰由Fe^(3+)导致,387、438和448 nm吸收峰由Fe^(3+)-Fe^(3+)离子对导致,572 nm处的宽缓吸收由Cr、V、Fe^(2+)-Ti^(4+)离子对产生。硬水铝石的变色效应是在Cr、V、Fe 2+-Ti 4+离子对的综合作用下产生的。本研究通过类比变色效应相近的刚玉,研究了硬水铝石的变色成因,为研究宝石中的类似问题提供了新思路。

盔犀鸟头胄工艺品的宝石学及谱学特征

对市场上出现的盔犀鸟头胄工艺品及其拼合制品、仿制品,在宝石显微镜下放大观察,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见光谱仪、激光拉曼光谱仪等大型分析仪器进行测试,探究其物质组成、生长结构、颜色成因以及鉴定方法。结果表明,盔犀鸟头胄整体表现为层状鳞片生长结构,头胄工艺品的黄色基体中普遍发育近平行条带生长结构,红色圆斑与黄色基体呈渐变过渡关系;红外光谱表现为酰胺特征吸收谱带,表明角蛋白为头胄主要成分;特征的紫外-可见吸收光谱与拉曼光谱均标志着类胡萝卜素的存在,且类胡萝卜素是头胄的主要呈色原因。拼合工艺品的红色圆斑具有清晰边界并可见拼合缝隙,红外光谱显示红色圆斑为人造树脂材料。仿制品的黄色基体内部可见气泡,红外光谱揭示其整体均为人造树脂。