应用同步辐射技术解析黄色-红色石英质玉石中的致色矿物

质地细腻、颜色多彩的隐晶质-微粒脉石英在我国珠宝行业称为石英质玉石,颜色是石英质玉石价值判断的主要因素之一,揭示其致色矿物及致色机理对于研究石英质玉石的颜色评价指标和矿床成因具有重要意义,但前人并未直接获得致色矿物的准确信息。本文运用上海光源(SSRF)BL15U1线站的同步辐射硬X射线,使用μ-XRF和μ-XRD技术对黄色和红色隐晶质-微粒脉石英中的致色矿物进行了研究。结果表明,黄色石英质玉石由赋存于石英颗粒间或微裂纹中的针铁矿(特征衍射峰0.49574、0.41594、0.26887、0.25705、0.25189、0.24510、0.21806、0.17133 nm)或其集合体致色,红色石英质玉石由赋存于石英颗粒间或微裂纹中的赤铁矿(特征衍射峰0.36774、0.27091、0.25200 nm)或其集合体致色,黄色-红色石英质玉的颜色由针铁矿和赤铁矿共同致色,赤铁矿的显色能力要高于针铁矿。本文获得了石英质玉石中致色矿物的直接数据,为玉石结晶温度与致色机理的探讨、石英质玉石的品质评价提供了依据。     

"翠花玉"的宝石学特征及矿物组成

近期,珠宝市场上出现了一种商业名称为"翠花玉"的呈紫色、绿色和白色的玉石,容易被误认为是和田玉.为了查明其矿物组成及宝石学特征,笔者选取了3块样品,对其进行了常规宝石学测试和偏光显微镜下的观察,并用X射线粉晶衍射法和电子探针测试等分析方法,重点对"翠花玉"样品的矿物组成进行了研究.结果表明,"翠花玉"样品为多矿物集合体玉石,为交代成因产物,主要矿物组成为透辉石、透闪石、萤石、石英、斜长石、方解石,其中透闪石多呈网脉状分布.绿色部分折射率为1.61(点测),紫色部分折射率为1.43(点测),平均密度为3.03 g/cm³左右.样品颜色主要由紫色的萤石和绿色的透闪石致色.     

桂林鸡血玉的致色机理研究

借助偏光显微镜和X射线粉晶衍射仪、电子探针、紫外-可见-近红外分光光度计等现代仪器设备,对桂林鸡血玉的显微结构、矿物组成及致色机理进行分析和探讨。桂林鸡血玉的颜色多样,包括红色、"红血黑地"、黄色、紫色和绿色5大系列。玉石主要为他形等粒变晶结构,部分区域可见变斑晶结构,主要矿物为微晶质—隐晶质石英,次要矿物主要为赤铁矿,部分玉石中还有少量的绿泥石、滑石甚至白云石等,w(SiO2_)介于94.92%到99.65%之间。不同形态的赤铁矿及其他矿物杂质是引起玉石颜色多样性的主要原因,[FeO_4]~(4-)空穴色心对可见光的选择性吸收使玉石呈现紫色。鸡血玉的红色与细尘状赤铁矿密切相关,细尘状赤铁矿越密集玉石的颜色越深,细尘状赤铁矿含水时鸡血玉的红色较为鲜艳;不同色调的黑色鸡血玉主要由鳞片状赤铁矿或集合体磁铁矿致色;黄色主要由氧化铁的含水矿物——针铁矿所引起,且随着鳞片状赤铁矿含量的增加,颜色逐渐偏向于橙黄色;不同色调的鳞片状绿泥石是玉石呈绿色的根本原因,滑石和白云石对玉石的颜色没有直接的影响,但它们的存在使玉石的光泽变暗、透明度降低。     

铜陵矿区废矿石次生氧化产物及其成因初探

对铜陵矿区废矿石的矿物组成及其成因进行研究,利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析原生矿物及其风化产物的组成,探讨次生矿物的形成机制。XRD及SEM/EDS分析表明,废矿石中残留的主要原生矿物为黄铁矿,次生矿物为针铁矿、赤铁矿、水铁矿及次生硫酸盐矿物。原生矿物风化为次生矿物的过程是从黄铁矿的裂隙带等有缺陷的部位开始,逐步氧化成最终产物针铁矿。中间过程出现了矿物相及形态的多样性,局部可能会先形成中间产物水铁矿,由于水铁矿很不稳定,在不同的温、湿度条件下会很快转化成针铁矿或赤铁矿。针铁矿在风化过程中呈现出多种形态,针状矿物最先形成,随后重结晶成球状集合体和菱方双锥单晶,最后在废矿石表面完全覆盖一层土状针铁矿。SEM观察到的黄铁矿表面的生物矿物与最外层风化层上的菌丝类物质说明,在废矿石的风化过程中生物亦起了一定的作用。     

黄色和红色石英质玉石的颜色成因研究

石英质玉石是由隐晶质-微显晶质石英矿物集合体组成的一种玉石,黄色和红色是石英质玉石最主要的颜色种类,近年来在珠宝市场上备受关注。前人研究结果表明,黄色石英质玉石的致色矿物颗粒非常细小,赋存于石英颗粒之间,通过一般的测试方法很难准确鉴定其种属。本文对云南龙陵、安徽霍山、广西贺州3个产地的石英质玉石进行了显微镜观察、拉曼光谱和紫外可见光吸收光谱测试,通过紫外可见光吸收光谱的一阶导数图谱,对石英质玉石的黄色和红色部位进行了研究。结果表明,黄色石英质玉石紫外可见光吸收光谱一阶导数图谱的特征峰有545~535 nm和435 nm,主要由针铁矿致色;红色石英质玉石紫外可见光吸收光谱一阶导数图谱的特征峰介于555~595nm之间,主要由赤铁矿致色;黄色和红色之间的过渡色可同时出现595~555 nm、545~535 nm和435 nm特征峰,主要由针铁矿和赤铁矿共同致色。     

田黄仿制品——“印尼金田黄”的宝石矿物学特征

针对珠宝市场上新近出现的一种田黄仿制品——＂印尼金田黄＂（市场俗称）进行了XRD,ICP-MS及FTIR等大型仪器的系统分析测试,并对其矿物组成、化学成分等方面进行了系统的分析,并与寿山田黄进行了对比。研究结果发现,＂印尼金田黄＂主要为方解石矿物组成,与寿山田黄的矿物组成完全不同;其化学全分析结果显示,除Ca外,Mn,Fe等变价金属离子元素的质量分数较高,可能是导致＂印尼金田黄＂呈现金黄色的主要致色原因。无论其矿物组成、化学成分还是常规宝石学特征,均与传统的、以地开石为主的寿山田黄完全不同。     

陕西商洛紫绿玛瑙的宝石学特征及致色机理研究

通过常规宝石学仪器、偏光显微镜、电子探针及扫描电子显微镜等检测手段,对陕西商洛紫绿玛瑙的宝石学特征及致色机理进行了深入研究。研究表明,紫绿玛瑙是典型的石英质玉石,颜色以绿色、紫红色为主,颜色分布多以紫心绿边、灰白心绿边、淡青白色加紫红色等纹带特征出现,半透明—微透明,部分透明度较好的区域可见明显包裹体。紫绿玛瑙为典型的隐晶质结构,主要组成矿物为石英,结晶程度较好,为呈半自形—他形结构,含量≥90%,粒径为1~25μm,分布均匀;次要矿物有绿泥石、绢云母、铁白云石、白云石等。紫绿玛瑙为矿物致色,紫红色的致色矿物为铁的氧化物或氢氧化物,粒度微细,粒径为1~10μm,呈星点状均匀分布,含量为1%~2%;绿色的致色矿物为绿泥石,含量较高(6%~7%),主要呈集合体状均匀的分布于石英粒间,绿泥石含量与绿色区域的颜色深浅程度成正比。     

云南保山南红玛瑙矿物学特性及致色机理探究

通过光学显微镜、X射线粉晶衍射、X射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱、电子探针等测试分析手段对云南保山南红玛瑙的岩相学、矿物组成、化学成分等进行了系统研究,在此基础上进一步通过扫描电镜、X射线能谱元素面扫描、激光共聚焦显微拉曼分析了南红玛瑙致色矿物形貌、元素分布及矿物物相构成。研究结果表明,保山南红玛瑙主要矿物为石英(95%,质量分数),主要结构为粒状结构和纤维结构,次要矿物为斜硅石及方解石等,并含有吸附水和结构水两种状态水。致色矿物主要以小于1μm球状矿物颗粒、2~10μm絮状似球状集合体、针状矿物颗粒和不规则形态矿物集合体这4种类型存在,元素分析显示其为含铁矿物。显微拉曼进一步确认南红玛瑙的颜色是由含铁矿物所致,其中红色致色主要为赤铁矿,黄色致色主要为针铁矿,铁矿物的具体存在形式及其分布方式对南红玛瑙的价值具有决定性作用。本工作为南红玛瑙矿物学特性以及致色机理研究提供了有价值的参考信息,对完善其知识体系和推动南红玛瑙文化有重要意义,同时对借助共聚焦显微拉曼等微区表征技术推动宝玉石研究提供了新思路。     

石英质玉石——秦紫玉的矿物学特征及颜色成因

借助于常规宝石学仪器和偏光显微镜、X射线衍射仪、电子探针、红外光谱仪、紫外—可见分光光度计等仪器设备,对洛南秦紫玉的玉石学特征、显微结构、矿物组成、化学成分以及谱学特征进行了详细研究。结果表明:秦紫玉主要有红色、紫色、绿色及浅黄绿色四种颜色,微透明—半透明,玻璃光泽,折射率1.53～1.55,相对密度2.64～2.66。隐晶质结构,主要组成矿物为粒径5～20μm的他形粒状石英,含量大于90%,次要矿物包括赤铁矿、针铁矿、绿泥石、云母、埃洛石等,还有少量的无定形水合氧化铁等铁质化合物。粒径1～10μm的赤铁矿、针铁矿及无定形水合氧化铁等红褐色铁质化合物呈点状、浸染状无规则分布在石英颗粒之间,其w(FeO)约84.39%～87.08%,含有10%左右的水,是引起玉石红色的主要原因;不同色调的绿色是由玉石中均匀分布的大小约10μm的片状绿泥石和细小鳞片状绢云母(约2～10μm)所引起,云母、埃洛石等黏土矿物会导致绿色玉石呈现浅黄色调;紫色则是由质量分数0.15%～0.23%的钛和铁取代石英晶体中的硅形成空穴色心而呈色。     

碧石的宝石学分类及定义界定初探

碧石属于石英质玉中一类,少有文献对其深入探讨,缺乏系统性分类以及定义界定,不能准确区别于颜色相对应的玉髓(玛瑙).为解决上述问题,本次研究应用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、电子探针、紫外—可见光光谱等多种测试技术相结合方式,初步确定常见单色碧石的致色矿物,其中红碧石的致色矿物为赤铁矿,黄碧石的致色矿物为针铁矿,绿碧石的致色矿物为绿鳞石,紫碧石的致色矿物是锐钛矿和赤铁矿.结合市场实际需求,从宝石学角度以颜色特征作为碧石分类依据,将碧石从宝石学分类角度,分为红碧石、黄碧石、绿碧石、紫碧石、血滴石、风景碧石、多彩碧石等七个大类.同时,根据X射线衍射半定量分析和电子探针测试近似计算结果:红碧石测试样品中赤铁矿平均含量均不低于2.187％,凉山南红样品红色富集区域测试赤铁矿含量不高于1.767％,低于2％.因此可以考虑将2％的赤铁矿含量作为区别红碧石和南红的界限.建议以杂质矿物含量2％对碧石和相似颜色的玉髓(玛瑙)区分界定,进一步补充完善已有碧石定义.     

基于现代测试技术的钠长石玉矿物组成研究

虽然目前普遍认为钠长石玉的主要矿物组成是钠长石、阳起石、绿泥石、绿帘石、石英等,但仍有待验证.参照行业中对翡翠种的划分,将市场上常见的钠长石玉进行分类,通过偏光显微镜观察、电子探针测试、X射线粉末衍射仪等测试方法对钠长石玉的矿物组成进行了测试与分析,得出钠长石玉的主要组成矿物、次要矿物及副矿物.对一些学术著作中关于钠长石玉的矿物组成钠长石玉中“飘蓝花”品种的致色矿物是绿泥石和绿帘石提出质疑,结果表明,钠长石玉中“飘蓝花”矿物为绿辉石和角闪石.X射线粉末衍射试验的分析表明钠长石的有序度为1或非常接近1,为完全有序或非常接近完全有序的钠长石,说明钠长石玉的形成温度很低.     

“余太翠”玉的成分及结构研究

“余太翠”玉因产于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗大余太地区而得名。采用偏光显微镜、X射线粉末衍射仪、电子探针等研究方法,对白色、绿色、黄色、紫色系列的“佘太翠”玉样品的矿物组成、化学成分、显微结构和呈色机理等进行了测试与研究。结果表明,“佘太翠”玉视颜色品种不同,组成矿物略有差异。除白色品种的“余太翠”玉以白云石（质量分数高于60％）为主要矿物外,其它颜色品种的均以石英为主要矿物,石英的质量分数约占80％以上。“佘太翠”玉的次要矿物主要有云母、方解石、长石、赤铁矿、叶蜡石、伊利石、高岭石等。绿色“佘太翠”玉在查尔斯滤色镜下变红,主要由铬云母致色,属东陵石;白色品种“佘太翠”玉为白云石玉,而黄色的及其它颜色的品种为石英岩玉。     

辽宁宽甸绿色云母玉的宝石学特征及颜色成因探讨

近期,笔者获得来自辽宁东部宽甸地区的绿色玉石,为研究该样品的宝玉石学特征及其颜色成因,采用常规的宝石学鉴定方法及偏光显微镜、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、X射线粉末衍射仪、X射线荧光光谱仪、光纤光谱仪等测试仪器,对其进行了宝石学、矿物学、光谱学特征及主要化学成分和微量元素的研究。结果表明,该玉石的主要矿物组成为白云母,质量分数达98%以上,具鳞片变晶结构,少量的红色矿物为金红石;Cr3＋类质同象替代白云母中的Al3＋是该样品产生绿色的主要原因,依据国家珠宝玉石名称的标准,应将该样品定名为云母玉。     

“美国苹果绿”的宝石学特征及矿物组成

近几年,珠宝市场上出现了一种＂美国苹果绿＂新玉石产品,其主要作为摆件和雕件销售,日益受到消费者的欢迎。＂美国苹果绿＂为苹果绿色,有的可见大小不同的白色斑点,折射率为1.560,密度为2.555g/cm3,与磷铝石的折射率（约1.560）和密度（2.500±0.080g/cm3）相近。通过常规宝石学检测、激光诱导离解光谱（LIBS）、红外吸收光谱和X射线粉末衍射等测试方法,确认该样品的主要矿物组成为磷铝石,含少量的磷钙铝石,白色斑点的主要矿物组成为隐晶质石英。初步断定,＂美国苹果绿＂应为产自美国的绿磷铝石。     

一种绿色“斑马石”玉料的矿物组成研究

最近在江苏东海的水晶市场上出现了一种名为“斑马石一的玉石,该玉石总体颜色为墨绿色,其中有白色条纹呈带状分布并呈丝绢光泽。为了查明其组成,利用偏光显微镜、X射线粉末衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪以及激光诱导离解光谱仪等测试方法对该样品进行了测试分析。结果表明,该“斑马石”实际就是一种蛇纹石的集合体材料。其绿色部分的主要矿物组成为利蛇纹石,其次为绿泥石,白色部分由纤蛇纹石构成,含少量绿泥石,黑色包裹体为磁铁矿。这种材料不同于一般的蛇纹石玉,在于该玉石中含有一些定向的纤蛇纹石的平行纤维条带,正是这种纤维状平行排列的结构,导致了“斑马石”中呈丝绢光泽的条带。“斑马石”的折射率,相对密度及荧光特征与一般的蛇纹石玉无差异。     

苏纪石的矿物组成与鉴定特征研究

苏纪石是目前珠宝市场上的一种新兴宝玉石材料,主要通过颜色特征以及经验来鉴别,其宝石矿物学研究尚属空白。采用偏光显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、电子探针及X射线粉末衍射仪对苏纪石样品的矿物组成、化学成分、红外光谱及XRD特征图谱进行了测试研究。结果显示,苏纪石样品的主要矿物组成为硅铁锂钠石与石英,分布有少量的长石、绿泥石和褐铁矿等;其中,硅铁锂钠石呈板条状或隐晶质集合体,石英呈等轴他形微粒状或不规则团块状、条带状;硅铁锂钠石的化学分子式为K0.94Na2.85Li2.49（Fe1.59^3＋Mg1.82）3.41Al0．22Ca0.26[Si11.02O30.00]H2O,其IR特征峰为455,507,588,053,694,777,797,1042,1123cm^-1,其主要的XRD谱线为4．323（100）,4．063（57）,3．197（81）,2．863（51）;硅铁锂钠石中MnO的质量分数直接影响了苏纪石颜色的深浅,其IR,XRD特征图谱是鉴定苏纪石的重要特征之一。     

福建“华安玉”岩石地球化学特征及成因研究

“华安玉”是福建省特有的玉石矿种,产于早三叠世溪口组新祠角岩段中,主要矿物为铁次透辉石,次要矿物为钾长石、石英和方解石等。地球化学分析表明,w（SiO2）变化范围为57．55％～66．46％,平均为60．69％,w（CaO）变化范围为9．88％～15．95％,平均为12．54%,相对低Si,Al而富Ca,Mg等;大离子亲石元素Sr,Ba及高场强元素Ti,Nb强烈亏损而具有明显的负异常,而Th、U、Nd、Hf表现为弱正异常,Pb正异常明显;∑REE变化范围较小,一般196．19×10^-6～241．77×10^-6,平均222．57×10^-6,轻重稀土比值（∑LREE／∑HREE）为3．60～4．59,平均为4．32,δEu=0．63～1．00,平均为0．81。微量元素和稀土元素特征曲线显示与大陆上地壳组成一致。新祠角岩形成于被动大陆边缘的潮坪泻湖环境,原岩主要是钙质粉砂岩、泥岩等,物源主要来自于闽北山地丘陵区的陆源改造型花岗质岩石。燕山期强烈的构造岩浆活动对其进行了多期热接触变质或交代作用,钙质粉砂岩、泥岩等经变质为透辉石角岩,形成优质的“华安玉”矿体。     

墨翠的主要结构特征及其对透明度的影响

墨翠是翡翠中一个较特殊的品种,其主要的组成矿物为绿辉石.欧阳秋眉对其定义为由90%以上的绿辉石组成的单一矿物的玉石,具有反射光下呈黑色,透射光下呈绿色的特殊属性,并且具有较强的玻璃光泽.在近些年中,优质的墨翠以其具有细腻的质地、强玻璃光泽、反射光下深浓至黑的墨绿色、透射光下艳丽的绿色等特性受到市场和收藏者的追捧.本文探讨了墨翠的主要结构特征及其矿物颗粒大小、形态以及裂隙发育程度对墨翠透明度的密切影响.     

四川“雅翠”的宝石学特征及命名探讨

四川省雅安市石棉县近年来出产一种颜色以绿色为主、质感柔和细腻、晶莹剔透、硬度适中的珍贵玉石材料,商业上称之为“雅翠”.为了深入认识“雅翠”,并对其进行准确、规范的定名,对产自石棉县白水河矿区具有代表性的“雅翠”原石采用常规宝石学测试方法、矿物薄片偏光显微镜观察、红外吸收光谱测试、X射线粉末衍射、波长色散X射线荧光光谱分析等技术手段进行分析.结果表明,“雅翠”的主要组成是密集定向排列的绢云母,其次还含有石英、高岭石、滑石、方解石等矿物.基于此,本文提出了将符合“细、洁、温、润、腻、凝”之“六德”标准的“雅翠”纳入绢云母型青田石范畴.