山东济南石榴石的宝石矿物学特征及颜色环带研究

山东济南宝石级石榴石赋存于市区中基性岩体北缘,产地破坏严重,缺乏系统的宝石学资料。本文利用常规宝石学仪器、傅立叶变换红外光谱、电子探针和紫外-可见光光谱对济南石榴石进行了测试。济南石榴石的围岩是矽卡岩(较早)与伟晶岩(较晚),矽卡岩中石榴石晶体呈半自形-他形,颜色以黑色-棕红色-棕黄色为主,绿色者少,主要成分是钙铁榴石,其次为钙铝榴石;伟晶岩中石榴石晶体多为菱形十二面体,颜色以绿色、黄色为主,主要成分是钙铝榴石,其次是钙铁榴石,包裹体为针状阳起石和长石。石榴石晶体颜色环带自早到晚依次呈现黑-棕红-棕黄-黄绿-绿色。绿色环带具有异常消光,Cr含量不均匀;深绿环带Fe、Ti、Cr含量高,Y含量低,其中Cr、Fe、Ti为致色元素;黑色石榴石具有高Ti含量,并含有黑色尖晶石包裹体。济南石榴石以其中含有阳起石和尖晶石包裹体等特征区别于世界其他产地的宝石级石榴石。     

缅甸与莫桑比克红宝石的元素含量及紫外可见光谱学特征对比研究

采用镜下观察、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱、紫外-可见吸收光谱等观察测试方法,对缅甸和莫桑比克红宝石的常规宝石学、包裹体、化学元素含量及紫外光谱特征进行了系统的对比研究。结果表明,缅甸红宝石在紫外荧光灯下呈现较强的红色荧光,内部含有互为60°夹角定向排列的短针状金红石、"糖浆状"构造等特征包裹体,具有低Fe、高V、高Ga的微量元素特征,紫外区吸收截止边小于320 nm,且694 nm处的荧光较强。莫桑比克红宝石在紫外荧光灯下荧光较弱,内部可见双晶面、无序排列的金红石和角闪石晶体等特征包裹体,具有高Fe、低V、低Ga的微量元素特征,紫外区吸收截止边在350 nm附近。上述性质可用作区分缅甸和莫桑比克红宝石的标志性识别特征。     

祖母绿产地鉴别研究综述

祖母绿是一种名贵彩色宝石,其产地来源对祖母绿价值的评定具有重要影响。祖母绿的产地鉴别因而成为宝石实验室的重要技术,也是宝石学领域的研究热点。祖母绿的包裹体、谱学特征和化学成分是常用且关键的产地鉴别信息,但随着祖母绿产地研究数据的积累,传统的产地鉴别方法备受挑战。文章系统整理和归纳分析了全球各产地祖母绿的宝石学特征、包裹体信息、谱学特征和主微量成分数据,在综述前人研究结果的基础上,系统阐明了目前祖母绿产地鉴别的研究现状,总结了不同产地祖母绿的宝石学特征和包裹体特征,划分了紫外-可见光-近红外(UV-VIS-NIR)光谱类型,揭示了各产地祖母绿的成分指纹信息,并以案例的形式阐明区分祖母绿常见重要产地的方法。全球尺度的对比虽然表明不同产地祖母绿包裹体种类多数雷同、光谱趋同、成分含量范围重叠明显,但也从包裹体出现频率、UV-VIS-NIR光谱样式类型、重水吸收样式和成分投图参数的选择上提供了产地鉴别的新思路。综上所述,文章旨在促进祖母绿鉴别技术的发展,为祖母绿的产地溯源提供科学依据。     

鄂尔多斯盆地定边地区山西组流体包裹体的拉曼光谱特征

拉曼光谱技术是对流体包裹体进行无损分析的重要手段。本文应用激光拉曼技术对鄂尔多斯盆地定边地区山西组石英矿物颗粒中流体包裹体组分特征进行分析研究,发现该区包裹体主要呈现2种拉曼光谱图:分别是代表芳烃存在的荧光型拉曼光谱图和代表饱和烃存在的饱和烃型拉曼光谱图。从所测得的2种谱图来看,该地层包裹体捕获于煤系烃源岩的生烃演化阶段,进一步分析发现在石英颗粒的Ⅰ期、Ⅱ期次生加大边中的包裹体的拉曼谱图主要显现2250 cm~(-1)±和2945 cm~(-1)±拉曼谱峰,而裂缝中的包裹体除了具有与其相同的峰值之外,在600~1500 cm~(-1)之间亦显示出多个拉曼谱峰,说明存在于这2种构造中的包裹体处于不同的煤系烃源岩演化之中,因此所测包裹体组分不完全相同。该研究测得的拉曼光谱图揭示了研究区山西组地层中流体包裹体的主要组分,并且反映了包裹体被捕获时的成烃流体组分变化特征,对最终确定当时地层的流体环境及其与煤系烃源岩生烃演化之间的关系有着重要意义。     

红外光谱-显微共焦激光拉曼光谱研究天然红宝石和蓝宝石中含水矿物包裹体特征

天然红宝石和蓝宝石的包裹体中常见典型的含水矿物包裹体,这些含水矿物包裹体容易受外界环境升温而发生改变。微量含水矿物包裹体变化会对红宝石和蓝宝石的物理和化学性质产生明显影响,该性质为宝石热处理的鉴定提供了检测思路。本文采集了天然红宝石和蓝宝石样品,用显微镜放大观察包裹体特征,结合红外光谱与显微共焦激光拉曼光谱测试研究了含水矿物包裹体的特征。结果表明:天然红宝石和蓝宝石样品中含水矿物包裹体的外观轮廓清晰,晶形完整;红外光谱在2000～3700cm~(-1)附近显示出2105～2110cm~(-1)和1977～1985cm~(-1)硬水铝石和3619cm~(-1)和3696cm~(-1)高岭石等水(H_2O或—OH等)的特征吸收峰;拉曼光谱中可见角闪石、云母、磷灰石和长石等结晶度较好的典型含水矿物包裹体的特征拉曼位移。该系列特征揭示了红宝石和蓝宝石样品中含有水的特征,可作为红宝石和蓝宝石天然成因且未经过热处理的鉴定依据。     

河南绿色密玉的宝石学特征和颜色成因

河南密玉是我国重要的玉石品种,属于显晶质石英岩。前人对于河南省新密市的密玉玉石矿床进行了系统的地质学研究,但其宝石学特征和颜色成因仍存在争议。文章综合了前人的研究成果,对河南密玉中的绿色系列样品进行了常规宝石学测试、红外光谱测试、紫外-可见光光谱测试、拉曼测试以及电子探针测试研究。结果表明,密玉为结晶度较好的石英岩,主要矿物成分为α-石英,次要矿物有白云母、赤铁矿、石墨、金红石、电气石等;具有花岗变晶结构和显微细粒变晶结构;紫外-可见光光谱中可见明显的Cr³⁺特征吸收峰;密玉的绿色与含铬白云母有关,而含铬白云母的绿色则是由于其所含的微量元素Cr、V、Ni等致色元素引起的,绿色越深,Cr、Ni、V含量越高;随着Fe³⁺含量增加,样品的黄色调越明显。     

流体包裹体激光拉曼光谱分析原理、方法、存在的问题及未来研究方向

国内外在流体包裹体激光拉曼光谱研究方面取得了大量的成果。本文回顾了流体包裹体激光拉曼光谱分析技术的发展历史,介绍了流体包裹体激光拉曼光谱技术定性和定量分析的原理和方法,指出了该技术存在的问题及未来研究方向。流体包裹体激光拉曼光谱分析主要受到样品、荧光、同位素、光化学反应、水溶性物质信号弱、气相水及水合物、子矿物等因素的影响。由于用来进行定量分析的拉曼散射截面参数明显受到压力影响,加上峰面积计算不规范化使得目前的流体包裹体激光拉曼光谱分析结果可靠性有待于重新审视。未来流体包裹体拉曼光谱分析技术应当在完善不同标准体系和标准物质光谱数据的基础上,针对不同类型包裹体采用采取不同条件,分析结果将在准确定性的基础上从相对定量向绝对定量发展。     

激光拉曼光谱法在单个流体包裹体研究中的应用进展

激光拉曼光谱法以其非破坏性、高灵敏度和高分辨率等特性,一直以来都是研究流体包裹体的重要方法之一。近年来,围绕激光拉曼光谱在流体包裹体中的应用而展开的研究主要集中在半定量-定量测试方面,即在准确定性的基础上,采用高斯-洛仑兹去卷积分峰、低温原位等定量方法获取流体包裹体的成分和含量,从而克服了激光拉曼光谱法应用于溶液中阳离子的定量分析的灵敏度、准确度较低的问题,不仅能获得流体包裹体中一些常温下不具拉曼活性的盐类物质拉曼特征峰信息,还能根据特征峰与浓度、内压之间的线性关系,进一步对盐度和压力等性质进行测定,从而拓展了激光拉曼光谱法在流体包裹体中的应用范围。本文对激光拉曼光谱法应用于分析流体包裹体成分、盐度、同位素和压力所取得的最新进展进行了评述,并认为随着分析测试技术的不断进步,激光拉曼光谱法未来的分析方向也将继续围绕多元复杂体系及其定量方面的研究展开。     

黑龙江穆棱地区宝石级锆石成因探讨

利用基本的宝石学方法、紫外可见光分光光度计、红外光谱仪、激光拉曼探针和激光剥蚀等离子质谱技术(LA-ICP-MS)分析了黑龙江穆棱玄武岩风化冲积物中宝石级锆石的宝石学性质、谱学特征、包裹体特征、微量元素组成及U-Pb年龄。宝石学性质表明锆石为优质的、可直接加工利用的宝石原料;谱学特征显示锆石为未经历后期改造的高型岩浆锆石,且含有磷灰石、锆石和赤铁矿包裹体;LA-ICP-MS分析表明锆石具有明显的Ce正异常,富集重稀土元素[(Yb/Sm)N=21～63)]和HFSE元素,Th/U均大于1(1个数据例外);ΣREE较高,含量在1765×10-6～2374×10-6,与基性锆石相似;明显的Ce异常和赤铁矿包裹体说明锆石形成于氧化环境;根据Ti-in-Zircon地质温度计计算,锆石结晶的最低温度为646～737℃;U-Pb年龄为9.39±0.4Ma代表锆石的结晶年龄。基于本实验数据和前人研究成果,认为锆石巨晶形成于富集CO2的氧化环境并且与地幔的交代作用有关,是岩石圈减薄作用发展到一定阶段(衰退期)的产物。     

金绿宝石和变石中的微量元素研究

SRXRF微探针分析结果表明:金绿宝石和变石中主要的微量元素组成分别是Fe、Ga、Ti、Ca和Fe、Cr、Ti、Ca;Cr含量及Cr/Fe比不同是两种宝石微量元素的主要区别及形成不同颜色的原因。金绿宝石中的Ga含量达1600×10-6,说明它是又一载Ga矿物。SRXRF实验分析还得到了两种宝石中微量元素的相关性关系和浓度变化规律,结果表明在金绿宝石中主要是Ga、在变石中主要是Cr与其它微量元素负相关而相互替代;自金绿宝石或变石的中心到边缘处,Ti含量逐渐降低,Ga或Cr含量逐渐增加,Ti优先被Ga或Cr替代出晶格而形成猫眼;这两种宝石的形成还有富Ga或富Cr的成矿物质的加入。     

CH4—H2O体系流体包裹体拉曼光谱定量分析和计算方法

CH4—H2O体系流体包裹体研究对含油气盆地流体分析和成矿流体研究都有重要的意义。本文详细介绍了H2O、CH4和CH4—H2O体系的拉曼光谱特征及分子作用，分析了CH4—H2O体系热力学特征，同时对CH4—H2O体系流体包裹体拉曼光谱定量分析和计算的方法及步骤进行了叙述。利用人工合成流体包裹体建立甲烷浓度与拉曼特征峰面积比值之间的校正曲线是实现CH4—H2O体系流体包裹体定量分析的基础。盐度对包裹体定量分析的影响最为显著，在恒定甲烷浓度下，甲烷与水的拉曼峰面积比值随着盐度增加而减少。对于流体包裹体封闭体系，随温度升高，液相甲烷浓度增大。校正曲线必须包含对温度和盐度的校正。石英主矿物性质和方位对甲烷浓度定量分析的影响可以忽略。实验研究表明，原位拉曼光谱技术是准确获取流体包裹体中甲烷水合物生成条件的一种有效方法。因此，基于拉曼光谱分析和显微测温分析结果，采用热力学模型可以定量计算CH4—H2O体系流体包裹体的相关参数。     

金绿宝石和变石的呈色机理

对24块世界主要产地的金绿宝石和变石进行X荧光能谱分析,得到其所含的主要微量元素分别是Fe、Ga、Ti和Fe、Cr、Ti。金绿宝石和变石各1块样品的同步辐射X荧光能谱半定量分析表明金绿宝石中Fe含量平均为17 800×10^-6,Cr为855×10^-6;变石中Fe含量为16 060×10^-6,Cr含量达13 333×10^-6。对15个样品的可见吸收光谱进行测试及解释表明金绿宝石的可见吸收光谱是由Fe³⁺引起,变石的可见吸收光谱由Cr³⁺和Fe³⁺共同引起。色度学的分析和系列计算表明具有440～470 nm间最大吸收和540～630 nm宽吸收带的双峰形状的可见吸收光谱,可产生红-绿色的变石效应,通过向着该双峰形状的可见光谱的方向进行变石的优化处理可以获得宝石的变石效应。     

拉曼光谱在有机盆地中的应用

<正>显微激光拉曼主要用于对测试物质的分子进行结构分析及其定性和定量分析,因此,它不仅可以检测包裹体成分特征,还可以利用成分拉曼特征峰分析盐水包裹体的盐度、压力及成熟度等。1、无机成分的测定及相对含量计算:每种物质都有其对应的拉曼光谱,通过与已知标准拉曼谱进行直接对比,可以鉴定盐水包裹体中气体(CO2、CH4、N2等)和水溶液中的离子(C032-、HCO3-、SO42-等)无机成分。据组分拉曼峰强度或特征峰面积与其浓度成正比可来判别其相对含量。     

流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法研究

氯盐溶液作为流体包裹体中最普遍和最重要的盐水化合物,是测定包裹体盐水溶液含盐度的主要溶质,但由于其强离子键化合物的分子特性在常温、常压下没有拉曼效应,拉曼光谱测试无法获取氯盐的有效特征信息,使得利用拉曼光谱研究流体包裹体分子组分及含盐度的方法存在严重缺陷。本文联合利用激光拉曼光谱探针和冷热台,原位采集了不同盐度的NaCl-H₂O和CaCl₂-H₂O标准盐水溶液在低温下(-185℃)形成的冰、NaCl水合物和CaCl₂水合物的拉曼光谱,分析了不同盐度标准盐水溶液形成的水合物拉曼特征峰的变化规律,尝试建立流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法。分析表明,NaCl水合物约3425 cm^-1拉曼特征峰与冰约3120 cm^-1拉曼特征峰峰面积比值和配制的NaCl-H₂O标准溶液盐度呈良好的正相关(r²=0.9995),CaCl₂水合物约3431 cm^-1拉曼特征峰与冰约3120 cm^-1拉曼特征峰峰面积比值也和配制的CaCl₂-H₂O标准溶液盐度呈较好的正相关(r²=0.9458)。利用愈合人工水晶法合成的NaCl-H₂O和CaCl₂-H₂O包裹体标样检验了用上述方法低温测定流体包裹体盐度的可靠性,结果表明该技术用于盐度大于0.5 mol/L的NaCl-H₂O体系流体包裹体时,数据精度好于20%;用于盐度大于0.5 mol/L的CaCl₂-H₂O体系流体包裹体时,数据精度最高可达5%,完全可达到半定量-定量测定的要求。研究还发现,包裹体内压可能对低温拉曼光谱测定流体包裹体盐度影响不大,分析中获得的冰拉曼特征峰的拉曼位移(约3120 cm^-1)与前人略有差异,可能与实验条件下获得的冰的多型不同有关。与国内外同行的研究结果比较,本研究更加注重该项实验技术的实际应用,通过对不同体系盐水溶液系列进行拉曼光谱实验分析,对实验条件和方法进行不断优化,在确定流体体系的同时实现了包裹体盐水溶液盐度半定量-定量测定,准确度优于传统方法,并且该方法具有很强的实用性。     

H_2O-CO_2体系融合二氧化硅毛细管样品原位显微激光拉曼光谱研究

使用配备Linkam冷热台的显微激光拉曼光谱仪,采用融合二氧化硅毛细管样品,在-120～31℃温度区间,1 200～1 500cm-1光谱区间上,原位采集H2O-CO2体系流体包裹体的拉曼光谱,并针对CO2特征拉曼光谱展开分析。结果表明,融合二氧化硅毛细管样品中的流体具有代表性。通过对毛细管样品进行拉曼光谱采集,该实验获得了流体包裹体中CO2气相、CO2液相、CO2固相、CO2水合物相和CO2水溶液相的特征光谱。光谱分析结果显示,在实验温度区间上,CO2固相和CO2水合物相特征峰的稳定性,有助于鉴别拉曼光谱;同时,CO2气相、CO2液相和CO2水溶液相费米共振峰峰位因CO2压力或密度影响而发生变化。此外,该实验在温度变化过程中,鉴定了不同相的拉曼特征光谱。结果表明,激光拉曼光谱结合显微测温技术能够有效鉴别包裹体中不同的流体相,获得相变过程,确定相变温度。     

原位低温拉曼光谱技术在人工合成CaCl_2-H_2O和MgCl_2-H_2O体系流体包裹体分析中的应用Ⅰ:低温拉曼光谱研究

利用原位低温拉曼光谱分析技术,对在设定的实验条件下合成的CaCl2-H2O体系和MgCl2-H2O体系的流体包裹体进行分析研究,结果表明低温下CaCl2水溶液和MgCl2水溶液形成的盐水合物具有各自不同的特征拉曼光谱,通过测定特征光谱,能够简易直接的鉴定这些物质,进而确定盐水体系包裹体的成分.因此,原位低温拉曼光谱技术,能够有效地测定Ca2+和Mg2+这两种盐水体系包裹体流体中常见,但显微测温过程难以观察和判别的二价阳离子.实践表明,原位低温拉曼光谱分析技术是对传统的流体包裹体显微测温技术的一个十分有效的补充,在包裹体研究领域会得到越来越广泛的应用.     

粉色水晶内针状包裹体的成分与分布特征研究

粉色水晶内部的针状包裹体常被认为是三组呈三方对称的金红石或蓝线石,至今未有定论。本文选取含有针状包裹体的4颗星光粉晶,利用宝石学显微镜、激光拉曼光谱仪及紫外可见分光光度计对样品进行观察与测试,以确定包裹体的分布特征及矿物种类。无损拉曼测试发现包裹体的特征振动峰949 cm-1、999 cm-1与蓝线石标准峰相匹配,可确定针状包裹体为蓝线石或与其极为相近的矿物。放大检查发现,包裹体直径约0.5μm,长度可达毫米级,近定向分布,整体上呈汇聚状,在某些位置可粗略分为三组,同组针状包裹体近似平行分布。造成六射星光的三组蓝线石立体相交,未观察到明显的三方对称关系,与水晶的结晶习性无直接关系,故认为蓝线石为先成包裹体,在水晶的生长过程中被捕获。紫外可见分光光谱仅显示粉色蓝线石的特征吸收,表明大量的粉色蓝线石包裹体对粉色水晶的粉色有一定贡献。     

应用于流体包裹体CO_2碳同位素组成的拉曼光谱定量研究探讨

CO_2作为一种流体包裹体中常见的组分,对其中碳同位素的定量研究,能够提供很多地质历史时期地质流体源区的地球化学信息,并为地球碳循环的研究奠定基础。传统的质谱测试存在无法进行单个流体包裹体测试的缺点。拉曼光谱因其快速、无损、高精度的特点被广泛应用于地球科学各个研究领域,尤其在单一流体包裹体的研究中更为重要。当前,拉曼光谱在定性研究物质结构和成分方面已经十分成熟,相比之下,拉曼光谱定量研究仍显不足。结合前人的研究和实际的实验,根据对拉曼光谱基本原理的分析,提出激光拉曼光谱定量研究应当基于相对散射强度进行,且利用13CO_2和12CO_2的拉曼谱峰强度比(I13+/I12+)表征流体包裹体中CO_2的碳同位素组成是可行的。而影响该方法应用的是其较低的准确度,解决这一问题的关键在于如何在单次实验中同时获得准确而强度较高的I13+和I12+的值。     

白云鄂博REE—Fe—Nb矿床稀土氟碳酸盐矿物激光拉曼光谱特征及流体包裹体内稀土子矿物的鉴定

白云鄂博REE－Fe-Nb矿床典型稀土氟碳酸盐矿物都具有碳酸根离子最特征的拉曼振动频率，并普遍出现有氟化物的拉曼光谱振动峰。利用子矿物的激光拉曼峰特征，结合矿物晶形和扫描电镜能谱分析结果，可以确定这些矿物可能为氟碳铈矿和氟碳铈钡矿，说明初始成矿热液中极富含稀土元素，矿脉内多相包裹体中含稀土元素的子矿物是从被包裹体捕获的流体中结晶出来的，是真正的子矿物，激光拉曼光谱仪可以作为鉴定流体包裹体中未知子矿物的较为可靠手段之一。     

法国Beauvoir和Montebras花岗岩中富铌钽锡石的拉曼光谱特征

法国Beauvoir花岗岩和Montebras花岗岩中的锡石都含有较丰富的微量元素,如Nb、Ta,并含有铌钽矿包裹体。将锡石晶体制成光薄片,运用拉曼探针,对不同部位进行的研究表明,锡石的A_(1g)峰的振动频率与其所含的Nb、Ta、Fe、Mn含量成反比。值得指出的是,在富含铌钽包裹体的部分,发现了一个新的拉曼光谱峰(定为An峰),其振动频率为827—830cm~(-1),对其进行的研究表明,该峰的出现与锡石晶格中(Nb,Ta)的过量和铌钽矿包裹体的出溶所造成的晶体结构的变化有关。