Zultanite(变色水铝石)的宝石学及谱学特征

Zultanite(变色水铝石)是仅产自土耳其的奇异变色宝石。采用常规宝石学测试方法、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪等测试仪器分析变色水铝石的宝石学特征及谱学特征,并对其变色机理进行了探究。结果表明,变色水铝石样品的红外光谱主要由—OH和—OD的振动引起,其拉曼光谱主要由—OH和Al—O键的振动引起;变色水铝石样品的主要杂质元素有Fe、Si、Ti,还含微量的Ga、Cr元素;样品的紫外-可见光谱中Fe~(3+)的d—d电子跃迁与Fe~(3+)—Fe~(3+)离子对的跃迁共同作用引起371、385、397、448nm处的强吸收。Fe~(2+)—Ti ~(4+)的电荷转移与微量Cr~(3+)引起575nm左右的宽缓吸收。由此推断,变色水铝石的变色效应主要由Fe、Ti元素的综合作用导致,Cr元素影响微弱。     

赞比亚墨绿色电气石的颜色成因初探

目前,对于绿色电气石的颜色成因仍存在争议。对赞比亚墨绿色电气石的不同方向和不同颜色区域进行LA-ICP-MS、电子探针以及偏振显微紫外-可见光谱测试,结果显示其化学成分以Al_2O_3和SiO_2为主,还含有一定量的FeO_T、MnO等杂质,其中Fe和Mn元素的质量分数较高;不同方向以及不同色带区域的微量元素的质量分数测试结果显示,赞比亚墨绿色电气石的墨绿色由Fe和Mn元素造成。偏光显微紫外-可见吸收光谱对不同色区及不同方向测试结果显示,都存在415,720nm处吸收带,其中415nm处吸收带主要与交换耦合Fe~(3+)—Fe~(3+)离子对的电荷转移、Mn2+的d电子跃迁吸收有关,720nm处吸收带主要与Fe~(2+)—Fe~(3+)离子对间的电荷转移跃迁有关。结果初步认为,赞比亚墨绿色电气石的主要致色成因是Fe和Mn元素致色。     

一颗钙柱石的宝石学特征测试分析

通过常规和大型宝玉石检测仪器对排查中出现的1颗无色样品的宝石学及谱学特征进行测试分析,结果表明:该粒样品的折射率值为1.550～1.588,双折射率为0.038,密度值是2.89±0.02 g/cm~3,放大观察可见大量定向排列针状包裹体及垂直方向排列的短柱状晶体;X射线能谱仪测试显示样品主要化学元素属于方柱石族系列,Ma平均值为10.14%;红外光谱和拉曼光谱分析显示,其特征谱峰主要是由CO_3~(-2)和Si-O、Al-O、O-H基团所致,其中拉曼光谱在448、1 090、1 327 cm~(-1)处具有谱峰,红外光谱在指纹区峰位1 404、1 516、1 007、853、609、544、459、413 cm~(-1)处具有谱峰;官能团区2 939,2 496、2 612、3 391 cm~(-1)处具有谱峰。紫外-可见吸收光谱显示,样品在可见光区基本无明显吸收峰,在312 nm处出现的吸收峰可能与Fe~(3+)离子和Fe~(3+)-Fe~(3+)离子对的d-d电子跃迁有关,光致发光光谱测试其主要发光光谱带位于608 nm中心,并伴随558、569、588、629、650、678、698 nm的肩峰,综合结果显示该粒样品为较为少见的钙柱石。     

赞比亚紫红色—棕红色石榴石的宝石学特征

赞比亚Magodi矿区是紫红色-棕红色石榴石的新产地,目前关于该产地的研究较少。通过常规宝石学测试、电子探针、拉曼光谱和紫外-可见吸收光谱测试对赞比亚的紫红色-棕红色石榴石进行了系统的研究。赞比亚紫红色-棕红色石榴石的折射率约为1.750～1.772,相对密度约为3.77～3.92;属于铁铝-镁铝榴石系列,含有少量钙铝榴石、锰铝榴石等;具有种类丰富的内含物,包括自形-半自形的透明晶体包裹体、浑圆状熔蚀包裹体、密集的短棒状和粒状包裹体、平行排列的长针状包裹体、"指纹状"的愈合裂隙等,拉曼光谱表明矿物包裹体以金红石、锆石和锐钛矿为主。紫外-可见吸收光谱显示,赞比亚紫红色-棕红色石榴石吸收峰主要与Fe~(2+)、Fe~(3+)和Mn~(2+)离子d-d轨道的跃迁有关,含量较多的Fe~(2+)在黄绿光区产生了最主要的吸收,反衬出红光区和蓝紫光区较高的透过率,一部分样品呈紫红色的色调,另一部分样品在368、425 nm处(与Fe~(3+)有关的峰位)产生了更强的吸收,蓝紫光的透过减少,样品偏向棕红色调;Mn~(2+)含量较低,吸收较弱,对石榴石颜色的影响不显著。赞比亚石榴石的化学成分、吸收光谱和内含物等特征可作为产地溯源的依据,也可为其矿床成因、地质背景等研究提供参考。     

粉色—紫色缅甸尖晶石热处理前后紫外-可见光谱分析

选取5颗粉色—紫色缅甸尖晶石原石为实验样品,分别在1 200℃和1 600℃下进行恒温10h的热处理实验。通过分析样品成分及热处理前后紫外-可见光谱,发现粉色—紫色尖晶石样品均为含微量Fe元素的镁铝尖晶石,且在350~600nm范围内出现吸收带的位置基本相同,其致色原因与八面体中Fe~(3+)和四面体中Fe~(2+)的自旋禁阻跃迁及二者间电荷耦合作用有关。对比样品的两次热处理后紫外-可见光谱结果发现,热处理过程促进350~430nm及500~600nm范围内吸收强度增加,前者与高温下尖晶石内部结构无序引起近紫外区O~(2-)→Fe~(2+)、Fe~(3+)离子间电荷转移作用增加有关,后者由进入四面体内部Fe~(3+)同相邻位置内Fe~(2+)共同作用产生。在经1 600℃热处理后,近紫外区吸收边强度再次增加使样品光谱发生明显改变,色调偏红,部分样品因热处理诱发内部裂隙、透明度降低,热处理效果不明显。     

黑龙江穆棱红、蓝宝石的宝石学特征

测试样品为黑龙江省穆棱地区碱性玄武岩产出的红、蓝宝石。利用常规的宝石学方法测试,获得穆棱红、蓝宝石的宝石学特征。显微镜下观察发现种类丰富的包裹体,激光拉曼对包裹体成分测试可知,样品内含有大量富含CO_2的气液包裹体和被破坏的针状包裹体。结合紫外-可见光谱以及LA-ICP-MS测试结果,分析得到穆棱红、蓝宝石的颜色成因:红宝石由Cr、Fe、Ti共同致色,黄色蓝宝石由Fe致色,蓝色蓝宝石主要由Fe、Ti共同致色。红外光谱显示样品中只有深色蓝宝石在3 309,3 233cm~(-1)处存在明显谱峰,证明深蓝色蓝宝石内有还原性羟基存在。依据实验所得数据及前人研究,推测深蓝色蓝宝石为碱性玄武岩相关的幔源蓝宝石,其它品种(红宝石、黄色蓝宝石)则在形成过程中经过了后期的区域变质作用。     

安徽绿松石充填材料及处理特征初探

采用宝石学常规测试、傅里叶红外光谱仪、显微激光拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计等方法测试了几种用于绿松石充填的胶水材料及对应处理后的安徽绿松石样品。结果表明,疏松原矿绿松石的相对密度为2.25,胶水充填的绿松石相对密度更低,低于理论值。液态胶水的红外光谱中普遍有位于2 978 cm~(-1)处—CH_3键、2 930 cm~(-1)处—CH_2键、1 722 cm~(-1)附近C=O键和1 256 cm~(-1)附近C—O—C键的振动峰;固化胶水主要基团的红外振动峰与液态胶水基本一致;固化剂的红外光谱中1 715 cm~(-1)处振动峰归属于v(C=O)伸缩振动,1 418、1 327 cm~(-1)处振动峰归属于б(COO)弯曲振动。胶水充填绿松石样品的红外光谱中2 920～2 940 cm~(-1)范围内为v(CH_2)伸缩振动、1 720～1 730 cm~(-1)范围内为酯类v(C=O)伸缩振动、1 390～1 470 cm~(-1)内б(C—H)弯曲振动和1 220～1 300 cm~(-1)范围内v(COC)伸缩振动的特征峰指示了有机充填的特征;绿松石样品拉曼光谱显示2 890～2 990 cm~(-1)范围内强而尖锐的v(C—H)伸缩振动峰也可作为充填鉴定的辅助依据。绿松石样品在紫外-可见光谱中显示由Fe~(3+)离子所致432 nm吸收带和[Cu(H_2O)_4]~(2+)所致600 nm以后宽缓吸收带,在475 nm和515 nm处显示与染色粉有关的吸收带。     

赞比亚锰铝榴石的宝石学和化学成分特征

赞比亚Lundazi地区是锰铝榴石的较新产地,对该产地一批橙黄色石榴石样品的化学成分、宝石学与光谱学特征进行了系统研究,提取出有意义的宝石学数据,丰富了该产地溯源信息。通过常规宝石学测试和化学成分测试,确定了赞比亚橙黄色石榴石为端元组分含量高至92 mol.%的锰铝榴石;拉曼光谱与红外光谱的测试结果表明赞比亚锰铝榴石的3个特征拉曼峰分别位于907、551、349 cm~(-1)附近,特征红外光谱分别位于976、891、865、629、571、522 cm~(-1)附近;通过分析赞比亚锰铝榴石的紫外-可见吸收光谱与谱峰归属,发现赞比亚锰铝榴石的橙黄色由Mn~(2+)和Fe~(2+)所致,对应的吸收峰分别为409、421、430、460、482 nm和504、525、570 nm。     

一种与绿松石相似的染色玛瑙的宝石学特征

近期,市场上出现一种与高品质绿松石十分相似的翠绿色玛瑙,商业名为"绿松玛瑙"。采用常规宝石学测试,傅里叶变换红外光谱仪、显微激光拉曼光谱仪、X射线荧光光谱仪及紫外-可见光分光度计,对其基本宝石学特征、化学成分、谱学特征及颜色成因等进行分析。结果表明,该种玛瑙的绿色分布不均,颜色仅存于表面,染色剂呈现由外至内扩散特点;X射线荧光光谱分析显示该玛瑙主量元素为Si,含有少量Al、Mg、Na元素及微量Mn、Fe、Cr等元素,样品表面Cr元素含量高于内部;红外吸收光谱与石英的一致,可见有机物的特征吸收峰;拉曼光谱显示α-石英和斜硅石的特征峰;紫外-可见光谱显示267 nm附近的Cr~(6+)的特征吸收带和八面体场中的Cr~(3+)离子d-d跃迁所致的吸收带。该"绿松玛瑙"样品并非商家宣称的天然玛瑙,其绿色是经含Cr染色剂染色所致,根据国家标准(GB/T 16552—2017)规定,应将其定名为玛瑙。     

含重晶石包裹体的石英硬玉岩的宝石岩相学特征及成因初探

以宝石学和岩石学的研究方法,对一种紫色硬玉岩进行研究,偏光显微镜显示,岩石的系统鉴定为含钠长石石英微晶硬玉岩,同时发现石英中含有柱状、板状、粒状重晶石包裹体。宝石学基础测试和红外光谱测试确定了样品紫色部分为硬玉,白色部分为石英。拉曼光谱确认了石英中的包裹体是重晶石,辅证了偏光显微镜的包裹体鉴定结果。紫外-可见光谱和能量色散型X射线荧光光谱分析结果说明,由锰引起的大致以580 nm黄绿光为中心的500～600 nm最强吸收带是该紫色硬玉岩的呈色原因。基于岩相学特征认为,该岩石是硬玉岩成岩后,压力缓慢降低导致少部分硬玉与石英反应形成微细粒钠长石混杂在硬玉集合体中,吸附有Ba~(2+)的富含SiO_2胶体热液沿硬玉岩裂隙侵入,在SiO_2胶体聚沉阶段,释放出的Ba~(2+)与SO_4~(2-)反应,析出细小且自形的重晶石,被后续晶化的石英包裹,最终形成了石英包裹重晶石呈流动构造状分布于硬玉岩中的罕见现象。     

一种体色呈蓝色的铍扩散处理蓝宝石

针对近期市场上出现的一种体色呈蓝色或淡蓝色的Be扩散处理蓝宝石,采用EPMA,LA-ICP-MS、激光拉曼光谱仪、UV-NIS分光光度计等分析测试仪器,对50粒Be扩散处理蓝宝石样品的化学成分、拉曼光谱、UV-NIS吸收光谱特征进行了研究。测试与研究结果表明,这种Be扩散处理蓝宝石样品中,Be的质量分数最低为5.28×10-6%,最高为17.51×10-6%,平均为8.74×10-6%;其内普遍含有形态各异的斜锆石熔融或假象包裹体;由于Fe3 离子d-d电子跃迁,导致形成了样品的吸收光谱a带(377,386,451 nm)。在高温条件下,由Be扩散诱生的色心可能是导致蓝色蓝宝石呈色的主要缘由。     

新疆拜城红宝石的宝石学特征

利用地质学和宝石学方法,结合偏反光显微镜、电子探针、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱等测试研究手段,对新疆拜城近年出产的红宝石的宝石学特征进行系统的测试研究。结果显示,该地红宝石产于云母大理岩中,属于典型大理岩型红宝石矿床。红宝石颜色呈粉红色—玫瑰红色—红色,颜色随Cr质量分数增加,逐渐浓艳,在长波紫外灯下呈强红色荧光。主要矿物包裹体为:方解石、黄铁矿、闪锌矿、硬水铝石及面纱状、针柱状包裹体。红外光谱在官能团区显示1 990、2 121、2 929cm~(-1)处的硬水铝石特征吸收峰,紫外-可见吸收光谱显示典型的Cr谱吸收特征,具有693.9nm强荧光线。Cr_2O_3质量分数为0.11%~0.62%,FeO_T、TiO_2质量分数极低,与国外著名红宝石产地进行对比,该地红宝石具有高Cr、低Fe、低Ti特点,部分样品颜色浓艳、明亮,具有"鸽血红"红宝石特征。     

云南元江红宝石的宝石学特征研究

采用常规的宝石学研究方法以及电子探针、扫描电镜、电子顺磁共振、傅里叶变换红外光谱仪和拉曼光谱仪等现代测试仪器,对云南元江红宝石的宝石学特征进行了较全面的分析。结果表明,元江红宝石颜色丰富,裂理发育,内含有大量的包裹体,主要致色离子为Cr,随着Cr质量分数的增高,红色逐渐加深,折射率增大;其拉曼光谱在200~1 200 cm-1范围内有2~3个拉曼吸收峰,红外光谱除2 110,1 980 cm-1红外吸收双峰外,还出现381,420,647 cm-13个Al2O3的特征峰。     

吉林蛟河橄榄石的宝石学特征

对来自吉林蛟河的5颗橄榄石样品,采用常规宝石学测试、USB4000光纤光谱仪、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)、拉曼光谱等现代测试方法对其进行深入分析。USB4000测试结果显示,橄榄石样品的主波长均落在550~590nm范围内,色调为黄色,为Fe~(2+)致色。LA-ICP-MS测试结果表明,橄榄石样品的主要成分为镁铁硅酸盐,其中2颗样品的化学式分别为(Mg_(1.780)Fe_(0.196)Mn_(0.003)Ca_(0.001))_(1.980)Si_(1.008)O_4和(Mg_(1.790)Fe_(0.208)Mn_(0.003)Ca_(0.002))_(2.111)Si_(0.997)O_4,Fo值均在90左右,表明其产地地幔为过渡型。根据CaO的质量分数判断橄榄石为地幔捕虏体产出。根据微量元素Ni的质量分数推导其母岩在地幔的熔融程度与张家口大麻坪地区橄榄石相近。拉曼光谱的定向测试表明,样品在垂直(100)、(010)、(001)三个方向的拉曼光谱有差异,其中垂直(001)方向的差异最大,而垂直(010)、(100)两个方向相似,这可能是由于不同方向Si—O振动不同造成的。拉曼光谱峰P1和P2的位置估测Fo值分别为92和88,与实测结果比较一致。     

蓝宝石的紫外-可见光谱及其致色机理分析

蓝宝石的紫外-可见吸收光谱和能谱分析结果表明, 蓝宝石从粉红色→紫色→蓝色→绿色→黄绿色→黄色, 其Fe3 的浓度相对Fe2 -Ti4 离子对浓度由低至高变化; 浅蓝色到深蓝色蓝宝石中的Fe和Ti均有所增加; 褐色蓝宝石含有相对较多的Fe和Cr; Mn可能与蓝宝石的紫色有成因联系. 热处理蓝色蓝宝石和辐照黄色蓝宝石在450, 375, 387 nm处的吸收较未处理的弱, 辐照黄色蓝宝石在405 nm处有吸收带.     

安徽铜陵绿松石的紫外-可见光谱特征及颜色表征

采用紫外-可见光谱仪、红外光谱仪及其他宝石学分析测试方法,重点对安徽铜陵绿松石样品的显微特征、紫外-可见光谱、红外光谱及颜色特征进行了初步研究。结果表明,铜陵绿松石样品的紫外-可见光谱表现为[Fe(H_2O)_6]~(3+)所致421、429 nm附近的吸收双峰以及[Cu(H_2O)_4]~(2+)所致的黄绿区—近红外区的宽大吸收带,且随着样品的主波长变小,[Cu(H_2O)_4]~(2+)所致的宽大吸收带向短波方向移动。此外,在主波长数值相近的情况下,样品的明度值与彩度值呈负相关。铜陵绿松石的红外光谱特征与其他产地的绿松石基本一致,仅在个别波数范围内由于结晶程度不同存在微小的偏差,说明铜陵绿松石的分子组成和其他产地的绿松石相同。     

马达加斯加蓝色蓝宝石的颜色特征

为了了解马达加斯加蓝色蓝宝石的颜色特征,采用GemDialogue颜色系统对其进行了描述与分级.对比世界上主要产地(澳大利亚、斯里兰卡、柬埔塞、缅甸)蓝宝石的颜色特征发现,马达加斯加蓝色蓝宝石样品的黑色罩过高,使得其最终的颜色等级大多在1～4范围内,属于"商业级".为了进一步确定马达加斯加蓝色蓝宝石样品的颜色特征及其与全Fe,Ti质量分数的关系,采用紫外-可见光分光光度计和电子探针测试了样品.结果显示,随着全Fe与Ti质量分数的增加,样品的蓝色加深;当蓝宝石样品中全Fe的质量分数为0.02%～0.75%、Ti的质量分数为0.006%～0.040%且其全Fe与Ti质量分数比值为10～30时,蓝宝石样品的颜色为纯正蓝色;当超出此范围时,蓝宝石样品通常含有绿色或紫色色调.     

一种蓝色文石的宝石学特征

近期在广东市场出现了一种蓝色的、外观似针钠钙石的玉石,为查明其矿物组成及颜色成因,采用常规的宝石学测试,结合激光拉曼光谱仪、红外吸收光谱仪、紫外-可见分光光度计、X射线荧光光谱仪等大型仪器,对该玉石样品的宝石学特征做了一系列的研究。研究结果表明:样品的折射率为1.52~1.66(点测),相对密度约为2.69;拉曼光谱显示样品主要成分为文石;红外光谱的分析结果进一步验证了该样品为无机成因的文石;紫外-可见分光光度计和X射线荧光光谱仪的分析结果推断,该样品的蓝色是由Cu~(2+)以类质同象的方式替换了Ca~(2+)所致。     

金色南洋珠与染色金珠的谱学特征对比

近年来在中国市场中出现不同类型的染色金珠,很难通过肉眼和镜下观察将其与金色南洋珠区分。为了找到区分两者的无损鉴定依据,实验对比金色南洋珠和部分类型的染色金珠的紫外-可见光谱及拉曼光谱特征,结果发现:(1)金色南洋珠的拉曼光谱谱线无毛刺、荧光背景弱、文石振动峰清晰明显。若拉曼光谱毛刺多、荧光背景强、文石振动峰消失,应为染色处理金珠;(2)金色南洋珠的紫外-可见光谱具有两处特征吸收带,285nm处的窄吸收带和360~440nm处的宽吸收带。若紫外-可见光谱在285nm处的吸收带消失或明显减弱,同时360~440nm处的宽吸收峰位移至420nm以后或吸收带变窄,或分裂为两处独立的吸收带,可判定为染色金珠。若紫外-可见光谱在360~440nm处的吸收带与金色南洋珠相似或位移不明显时,紫外-可见光谱特征易引起误判,不应作为染色处理的鉴别依据。由此可见,部分染色金珠的谱学特征与金色南洋珠仍有重合,在鉴定过程中,应结合镜下观察、紫外-可见光谱、拉曼光谱等测试手段综合判定,对存有疑问的样品,应谨慎判断。     

合成粉红色蓝宝石

天然粉红色蓝宝石是彩色蓝宝石中的名贵品种,特别是padparadscha蓝宝石,由于其产量稀少,市场价格十分昂贵.讨论了在研制合成掺Ti蓝宝石激光晶体时得到的一种副产品--合成粉红色蓝宝石(以Ti3 为主要着色离子)以及在其晶体生长过程中Ti3 离子价态的控制方法.介绍了运用晶体提拉法生长合成粉红色蓝宝石晶体的实验方法和过程.结果表明,带有明显紫色调的合成掺Ti蓝宝石样品通过在纯氢还原气氛中、1 920～1 950℃下恒温48 h的热处理后,可使其呈现类似于padparadscha蓝宝石的粉红色调,转变为粉红色蓝宝石.采用常规宝石学测试方法、能量色散X射线荧光光谱仪等对合成粉红色蓝宝石样品进行了宝石学特征分析.