澳大利亚蓝宝石的宝石学和谱学特征

对澳大利亚某矿区蓝宝石样品的宝石学和谱学特征进行研究,并为该矿区蓝宝石的优化处理工艺提供理论依据。采用常规宝石学仪器、傅里叶红外光谱仪,激光剥蚀等离子体质谱仪、显微紫外-可见分光光度计和激光拉曼光谱仪等对澳大利亚蓝宝石样品的宝石学特征、化学成分、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见光谱进行了系统研究。结果表明,澳大利亚蓝宝石样品的颜色分布不均匀,普遍发育六边形平直生长色带,其包裹体主要包括二相包裹体(CO_2和H_2O)、蓝宝石、金红石、锆石、硬水铝石、角闪石等;红外光谱中3 310 cm~(-1)处的吸收峰指示着该矿区蓝宝石生长于还原条件下,其Cr/Ga比值小于1且Fe/Ti比值大部分介于10～100,为典型岩浆岩型蓝宝石的比值;澳大利亚蓝宝石样品的颜色主要与Fe、Ti、Si、Mg等元素质量分数有关:Ti质量分数较少的区域常出现由Fe~(3+)离子的d-d电子跃迁导致的377、387、450 nm处的吸收峰;而Ti质量分数较多的区域常出现由Fe~(2+)—Ti~(4+)离子对电荷转移导致的以559 nm为中心的黄绿区的吸收带;Fe~(2+)—Fe~(3+)离子对电荷转移常常与Fe~(2+)—Ti~(4+)离子对电荷转移同时出现并导致以754 nm附近为中心的700～800 nm处的宽缓吸收带,且根据Fe~(2+)—Fe~(3+)、Fe~(2+)—Ti~(4+)离子对电荷转移的比例不同,吸收带的中心会发生偏移。     

还原法热处理锆石的宝石学特征及颜色初探

热处理可以去除锆石中因放射性衰变而产生的色心,从而改善其颜色和透明度,提升其观赏价值和商业价值。市场上,绝大多数的蓝色锆石为红褐色锆石经高温热处理获得,其颜色成因目前一直存在争议。笔者选取红褐色锆石和黄褐色锆石样品,通过高温还原法热处理,探索其颜色变为蓝色的最佳温度,同时结合常规宝石学测试、红外光谱和紫外-可见吸收光谱测试,分析其热处理前、后的特征变化。结果显示,还原条件下,950～1 000℃的热处理实验可以使红褐色锆石变为浅蓝色。红外光谱测试结果显示,热处理前锆石样品434 cm~(-1)和610 cm~(-1)指示其非晶质化程度不高;热处理后,438/436 cm~(-1)吸收增强,1 100～900 cm~(-1)吸收变窄,说明热处理使锆石的结晶程度略有增强。紫外-可见光谱测试结果显示,热处理前位于510 nm附近的宽吸收带由Y~(3+)替换Zr~(4+)所致,是锆石样品呈现红褐色的原因;热处理后,Y~(3+)产生的色心分解致使510 nm处吸收消失,而800 nm处吸收峰大大减弱,相伴出现640 nm附近的宽吸收,653 nm和690 nm处的较强吸收峰和一系列弱吸收峰由U~(4+)(U~(5+)+e~-→U~(4+))所致;可见光范围内出现640 nm处宽吸收带是锆石呈蓝色的主要原因,可能是653 nm强吸收与附近一系列弱吸收峰的整体表现。     

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。     

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。     

电子辐照及热处理对无色—浅黄色方柱石颜色的影响

对天然无色—浅黄色方柱石样品进行电子辐照改色处理,并对部分改色后为褐色/烟紫色的样品进行了热处理,肉眼观察颜色变化情况并进行紫外-可见吸收光谱测试。结果显示,电子辐照处理可使无色—浅黄色方柱石样品变为紫色、黄色,部分样品带棕褐色调。经电子辐照处理成紫色的方柱石的紫外-可见吸收光谱在黄绿区有宽的吸收带;辐照处理成黄色方柱石的紫外-可见吸收光谱中吸收峰位置与天然方柱石基本一致,蓝紫区的吸收明显增强。笔者推测电子辐照致方柱石产生紫色的原因与天然紫色方柱石颜色的成因可能相似,而产生黄色的原因可能与O-色心有关。加热处理实验结果表明:恒温时间为2h,恒温温度在500℃以下时,辐照产生的不理想的褐色调不能被有效消除;恒温温度为600℃,恒温时间2h以上时,辐照改色的样品褪色为近无色—浅黄色;加热气氛对方柱石颜色变化的影响不大。     

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。     

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。     

紫色链霉菌色素的性能及蚕丝织物染色

研究了紫色链霉菌中紫色素的分布情况、色素稳定性及对蚕丝织物的染色。结果表明,紫色链霉菌发酵产生的紫色素分为胞内色素和胞外色素,且胞外色素含量大于胞内色素,在光谱图中出现三个吸收峰,分别在585~610 nm,540~560 nm,495~510 nm左右。其发酵产生的紫色素在100℃以内稳定性较好,在Cu~(2+)和Fe~(2+)作用下较为稳定。采用紫色素对蚕丝织物进行染色,较佳的染色工艺为:采用直接染色法,染色温度90℃,染色时间40 min,pH=10。染色织物的耐干、湿摩擦色牢度为4级,沾色4~5级,变色4级,耐日晒色牢度4级。