中国海水珍珠Mg、Fe、Zn和Mn含量变化及其对珍珠微观结构的影响

利用等离子体发射光谱仪(ICP)对流沙湾优劣质珍珠中微量金属元素含量进行分析,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对两种珍珠的外表面与纵截面进行系统观察,采用785 nm激发波长对两珍珠的珍珠质层和棱柱层中无机相进行原位拉曼光谱测试。结果表明:劣质珍珠中Mg、Fe、Zn、Mn和P含量比优质珠高,珍珠层外表面文石晶体有序排列程度低;阶梯状珍珠层越致密、台阶厚度越薄,其珍珠质量越好。同一直径的珍珠,优质珍珠文石板片厚度较劣质珍珠薄,劣质珍珠棱柱层结构疏松,棱柱层比优质珠厚,劣质珠棱柱层中的方解石与杂质层影响了珍珠正常矿化过程。     

应用扫描电镜-红外与反射光谱研究海水灰色Akoya珍珠特异的矿化微结构特征

近年来海水灰色Akoya珍珠是珍珠类饰品的新宠,前期研究主要聚焦在对其海水属性、各结构单元的元素赋存特征、辐照处理及其鉴别方法等方面。本文借助紫外可见(UV-Vis)反射光谱仪、显微红外光谱仪、扫描电镜等技术,对具有白色内核的一类灰色珍珠的宝石学与其精细结构特征进行研究。结果表明:①在珍珠的珠核与珍珠层之间,基本存在厚约几十微米的褐色有机质过渡层。在珠核至珍珠表面的径向上,靠近褐色过渡层的珍珠层区域中存在无特定形态区域,该区域物相组成所对应的红外光谱中可见分别归属球文石(约1444cm^-1、887cm^-1)与方解石(约1410cm^-1、872cm^-1、708cm^-1)的特征吸收。同时,在接近珍珠表面处的珍珠层中,文石板片形貌较不规则;而在珍珠径向上并位于珍珠层的中间区域中,文石则呈规则的板片形貌,且自内核至珍珠表层方向上,文石板片的厚度呈现渐薄特征。②整个珍珠表面的反射光谱与外层单一的珍珠层的光谱特征一致,上述褐色过渡层对整个珍珠的UV-Vis反射光谱无直接影响,因此该褐色过渡层是否对珍珠呈现灰色产生影响有待进一步商榷。本研究工作对灰色Akoya珍珠的呈色机理探究及形成属性的鉴别具有较重要的指导意义,同时可进一步丰富人们对具有0.3~0.6mm薄层珍珠层的珍珠品类精细结构及矿化特征的认知。     

不同颜色翡翠的微量元素及红外光谱特征

不同颜色翡翠的能谱分析结果及紫外可见光谱特征表明；白色翡翠含有Fe,但Fe^3 不能使翡翠产生颜色；Mn可能是紫色翡翠的致色元素；蓝色翡翠较紫色翡翠含有S及较多的Ca、Fe、Mg和较少的Mn，Fe、Mg可使紫色翡翠带蓝色色调；灰绿色翡翠较绿色翡翠有较多的Ca、Fe、Mg和极少的Cr。同时，分析对比了不同颜色A货翡翠和优化处理翡翠的红外光谱特征。     

海水及淡水养殖珍珠的物质组成

采用偏光显微镜、X射线粉晶衍射仪、傅利叶红外光谱仪、电子顺磁共振谱仪、拉曼光谱仪、原子吸收光谱仪等测定了淡水珍珠、海水珍珠及部分贝壳的矿物及化学组成.研究表明: 珍珠矿物组成单一, 主要由文石构成, 仅含少量球文石或方解石; 淡水珍珠明显富含Mn, 而海水珍珠中明显富含Na、K、Mg、Sr; 这种富集特征与淡水、海水中元素的富集特征相似.此外, 各颜色品种之间化学成分也存在微小的差异, 白色珍珠比有色珍珠更纯净, 所含铁、锰、铬等致色元素更低.紫色珍珠略富含Mg、Mn, 橙色者明显富含Fe, 而黑色海水珍珠的颜色可能与有机组分有关.      

粉色和紫色的蓝宝石

蓝宝石(sapphire)的颜色主要为蓝色,但Nepal地区所产之蓝宝石为粉色和紫色。Nepal地区的蓝宝石与方解石、莹石、云母和金红石共生。研究资料表明,蓝宝石颜色的变化与其中某些化学元素的存在有关,由于Cr的出现使蓝宝石呈粉色,Cr、Fe、Ti组合的出现使矿物变成紫色。另外沿单个晶体的不同生长面可出现不同的颜色。     

两种类型天然紫色翡翠的致色机理

紫色翡翠是天然翡翠中的重要品种,具有很高的经济价值,其主要有2种类型,一种呈较纯的紫色,另一种为带有蓝色色调的紫色。为探究紫色翡翠的致色机理,除采用传统的谱学及化学成分分析外,本文重点采用电子顺磁共振(EPR)、X射线光电子能谱(XPS)等,对2种类型紫色翡翠致色机理、致色元素价态等进行深入研究。结果表明,2种类型紫色翡翠均为硬玉颗粒本身呈色。紫色样品致色与Mn有关(w(Mn O)=0.0035%～0.036%),紫外可见光吸收光谱具有由Mn导致的580 nm吸收带,电子顺磁共振分析显示其主要为Mn~(3+),而并非Mn~(2+)。蓝紫色翡翠由Fe、Ti元素联合致色(w(Fe O)=0.039%～0.25%;w(Ti O_2)=0.018%～0.17%),X射线光电子能谱分析显示其主要致色离子为Fe~(2+)、Fe~(3+)和Ti~(4+),认为蓝紫色翡翠为Fe~(2+)-Ti~(4+)和Fe~(2+)-Fe~(3+)电荷转移致色,由此导致紫外可见光吸收光谱中具530和610 nm的吸收带。     

缅甸翡翠的光谱特征及呈色机理

从缅甸翡翠电子探针分析和紫外可见光吸收光谱、激光拉曼光谱、能谱、红外光谱等特征,探讨缅甸翡翠的呈色机理。主要对绿色翡翠和紫色翡翠的呈色机理进行研究。从硬玉呈色、次要矿物呈色和次生色分析得出,绿色翡翠主要由Cr3 致色,紫色翡翠可能是Mn2 致色。     

银灰色马氏贝海水珍珠的光谱学特征与颜色成因

结合红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、紫外-可见光谱(UV-VIS)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术对市面上一种产自马氏贝的银灰色海水养殖珍珠进行了测试,并与白色马氏贝珍珠进行对比以研究其致色机理。红外测试结果表明,2种样品的珍珠质层中由[CO_3]~(2-)面外弯曲振动引起的吸收峰均存在明显蓝移现象明显;拉曼光谱显示银灰色样品中无类胡萝卜素或其它多烯化合物色素中由C=C和C-C伸缩振动引起的特征吸收峰;UV-VIS图谱显示银灰色珍珠在可见光区域存在475~555 nm的吸收谷,未见金属卟啉类色素吸收峰;LA-ICP-MS测试结果表明银灰色珍珠样品中Mg、Mn元素含量相对较高而Pb元素含量较低,结合光谱学测试结果,认为微量金属元素通过与蛋白质络合改变珍珠层微观结构是银灰色形成的主要原因。     

福建明溪天然蓝宝石在氩气气氛中的改色实验研究

明溪天然蓝宝石主要呈色元素为Fe和Ti，颜色常带有黄、绿或紫色调，颜色不纯正。在温度为1300℃，环境为氩气气氛中进行热处理后，可消除蓝宝石中原来存在的杂色调，使颜色向纯蓝色方向变化。本文还对热处理后蓝宝石的光吸收港及颜色变化机理进行了初步探讨。     

福建明溪蓝宝石的谱学特征及颜色成因

采用颜色测量、紫外-可见光谱、红外光谱等方法对福建明溪蓝宝石进行的研究表明,明溪蓝宝石颜色蓝中带黄,二色性强。紫外-可见吸收光谱中377,388和451nm吸收带较强。这些吸收带是Fe3 的d－d和Fe3 —Fe3 ,交换相合离子间的电子跃迁引起的。810nm带存在于各色蓝宝石中,强度变化较大,有时伴随有510nm吸收带。它是由Fe2 —Fe3 电荷转移形成的。570nm吸收带只出现在蓝色或绿色的蓝宝石中。结合蓝宝石红外33loom－‘吸收带与宝石颜色之间的关系,笔者将570nm吸收带归属于H、Fe、Ti构成的致色缺陷团。这一研究结果对蓝宝石呈色机理的进一步研究和宝石的合成等具有重要意义。     

开膜法养殖淡水珍珠的表面微形貌演化特征

为了解淡水珍珠的成珠过程,采用环境扫描电子显微镜对开膜法养殖异形淡水珍珠样品的表面微形貌特征进行了观察。结果显示,在异形淡水珍珠样品珍珠层中,成层排列的文石板块形状各异,具有多层和有序的特点;在珍珠层的生长初期,形成于成核小片上的有机质为三角帆蚌外套膜细胞所分泌,其为后期矿物提供进一步沉淀的局限空间和成核作用的基底,具有确定矿物成核大小、空间排列、结晶取向和离子堆积是否出现同质多象的功能。同时,珍珠样品表面出现了与在海水珍珠和以淡水池蝶蚌为母贝的淡水珍珠中类似的螺旋生长纹,这可能是其在生长过程中受有机质的调控作用,使文石晶体在不同部位上的堆积具有差异性,也使文石晶体在特定面网方向上生长,控制了其成核结晶取向和堆叠方式,导致其螺旋堆积,形成类似螺旋纹的生长外观。     

物理法改色前后优质淡水珍珠的超微结构特征研究

利用原子力显微镜（AFM）、场发射高分辨率扫描电子显微镜（FESEM）和场发射高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对物理法改色前后的优质淡水珍珠表面进行了细致的观察。通过对比分析珍珠在微米级至纳米级的范围内微结构及超微结构特征的变化,证明珍珠质层是天然的纳米材料;改色前后珍珠的红外光谱分析及XRD分析对物理法改色珍珠机理是由于微量MnCO3在γ射线辐照下氧化成Mn2O3或MnO2所致的说法给予否定;由红外光谱测试结果可知物理法改色珍珠呈色机理与珍珠中有机物的辐照化学变化有关,并且物理法改色珍珠伴色的呈色机理与珍珠的文石纳米粒径效应亦无明显的相关性。     

显微激光拉曼成像技术在淡水无核珍珠研究中的应用

近年来,珍珠中的六方球文石成为珍珠研究的一个热点。利用文石与六方球文石的特征拉曼光谱差异,对淡水无核珍珠样品的两种物象组成进行了测试研究。采用显微激光拉曼成像技术初步确定了淡水无核珍珠样品中六方球文石的位置、形状与大小。结果显示,其多分布于珍珠珠核部位,也可出现在珍珠表面。通过扫描电子显微镜进一步观察,珍珠表面上的六方球文石与文石的微形貌特征有较明显的区别。同时,还一并探讨了拉曼光谱在珍珠样品中出现的方向性效应以及有机色素产生的拉曼效应。     

淡水养殖珍珠的矿物组成特征

采用粉末X射线衍射分析及显微激光拉曼光谱对三角帆蚌养殖珍珠的矿物组成进行了研究。结果表明，浙江诸暨产三角帆蚌淡水珍珠的矿物组成主要为文石。在无商业价值的部分珍珠中存在六方碳钙石。其中具珍珠光泽的珍珠层一般呈半透明状，均为文石组成；无珍珠光泽的不透明层有时由文石组成，有时由六方碳钙石组成。三角帆蚌淡水养殖珍珠中不存在方解石，这与海水养殖珍珠中存在方解石明显不同。     

海水珍珠微结构棱柱层的新认识

棱柱层是珍珠层微结构中与珍珠质层明显不同的结构单元。运用XRD、IR显微镜和偏光显微镜对我国优劣海水珍珠层微结构——棱柱层进行微区测试研究，结果发现海水珍珠微结构棱柱层不是以往认为的仅由方解石组成，而是有各种形态的文石棱柱，文石与方解石共同组成的棱柱。珍珠质量与棱柱体层的厚度及空间分布有密切关系，而并非完全是以往认为的文石含量越高海水珍珠质量就越好。     

X荧光能谱技术鉴别淡水珍珠和海水珍珠的应用

采用X荧光能谱技术研究珍珠中微量元素的种类及其质量分数,以达到无损鉴别淡水珍珠和海水珍珠的目的。利用X射线荧光能谱仪优选适合的激发工作条件,通过设定相同的工作条件,获得珍珠主量元素和微量元素的能量色散图谱,定性分析其主量元素和微量元素的组合关系。其中,Mn的特征峰与Sr/Ca计数比率对鉴别珍珠品种有重要的指示意义。研究表明,在电压为30～35kV、电流为0.50～0.80mA、滤光片PdThick的测试条件下,淡水珍珠一般具有Ca＋Sr＋Mn的组合关系,海水珍珠具有Ca＋Sr的组合关系;淡水珍珠中的Sr/Ca介于0.14～0.37,海水珍珠中的Sr/Ca介于0.46～0.71。综合利用元素的组合关系和Sr/Ca计数比率,可快捷、无损地鉴别珍珠品种。     

淡水珍珠中球文石的XRD谱

球文石是CaCO3的同质多象变体，在自然界中很少出现。对不同质量淡水珍珠进行XRD物相分析，结果表明不同颜色的优质淡水珍珠中几乎全部由文石组成，方解石不发育；劣质淡水珍珠中主要含有文石、球文石；在劣质的淡水无光珠发现有球文石，可能与这些珍珠混有较多的有机物有关，文中例举了含球文石与不含球文石的淡水珍珠XRD谱。     

淡水珍珠新品种及加工工艺新进展

目前,普通、低品质的淡水珍珠产品已无法满足大部分消费者的时尚需求,但随着珍珠养殖技术与加工技术的进一步发展,市场上出现了许多新的珍珠品种。系统地总结了目前中国珍珠市场上新造型的珍珠的特征,其中有核珍珠更适合于加工成各式各样的异形珠。以淡水无核珍珠为对象,重点探讨了刻面加工技术、镶嵌技术和雕刻技术在改善珍珠外观方面的应用,进一步分析了刻面珍珠的琢磨角度与时间;对椭圆形珍珠、腰线珍珠进行CZ镶嵌,使其外观得到了改善,提升了其价值。最后,对珍珠的雕刻技术进行了初步探讨。