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。     

“红碧石”的宝石矿物学特征

近年来,珠宝市场上出现了一种商业名称为"红碧石"的玉石,因其外观,特别是红色的体色与南红相近,常被作为南红的仿制品进行出售。本文采用常规宝石学测试、红外光谱、激光拉曼光谱、X射线粉晶衍射、紫外-可见、近红外光谱等方法,对"红碧石"样品的宝石矿物学特征进行研究。结果表明,"红碧石"整体呈现弱-中等玻璃光泽,折射率范围为1.53~1.54,摩氏硬度为6~7,与石英质玉石基本一致。红外光谱、激光拉曼光谱、X射线粉晶衍射的测试结果表明:"红碧石"的主要组成矿物为石英,次要矿物为赤铁矿和钙铁榴石。近红外光谱中5166~5200 cm~(-1)和4322 cm~(-1)附近的吸收指示了其中分子水及-OH的存在。对紫外-可见-近红外光谱进行一阶求导分析,"红碧石"样品均显示576 nm处赤铁矿的主峰,表明"红碧石"为赤铁矿致色。     

长沙地区地表红壤铁氧化物矿物胶膜的矿物学

<正>在干旱—半干旱环境中的岩石表面常有黑色薄膜状岩石漆发育,在内陆沙漠、海滨沙漠、南北极地、高山、洞穴、岩石裂隙等陆生风化环境中皆有分布,其主要包含黏土矿物、铁锰氧化物、有机质等成分。无独有偶,在亚热带地区的表层红壤中也存在着类似的"薄膜",其中的铁锰氧化物矿物晶粒小至纳米级,这些矿物"薄膜"多附着于土壤基质表面,亦被称为矿物胶膜。本研究采用同步辐射微区X射线衍射和透射电子显微镜技术对表层红壤铁氧化物矿物胶膜中铁氧化物矿物的成分与结构进行了矿物学表征。     

黄色葡萄石的光谱学特征研究

利用傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪和紫外可见光谱仪等测试分析手段,并结合偏光显微镜及常规宝石学方法,对黄色葡萄石样品进行了系统的测试研究。结果表明,黄色葡萄石具有典型的显微交织结构。红外吸收光谱和拉曼光谱显示了硅氧官能团的振动在900-1100cm~(-1)和400~800cm~(-1)波段产生特征吸收峰,同时OH~-的振动产生了3495cm~(-1)红外吸收峰和320cm~(-1)、390cm~(-1)拉曼吸收峰。紫外可见光谱显示,葡萄石具有430nm和580nm的吸收带,推断其黄色调是由Fe~(3+)致色形成的。     

大洋多金属结核中铁锰质矿物拉曼光谱特征初探

拉曼光谱是一种快速无损的分析手段,它既可观察样品的显微结构构造,也可分析样品的成分和结构。为了丰富多金属结核的岩石矿物学特征,文章对西太平洋某海山区的多金属结核样品进行了X射线粉末衍射分析和拉曼光谱分析。X射线分析结果显示该区域样品主要含有水羟锰矿、钡镁锰矿、斜长石、钙十字沸石和石英,显微构造主要有纹层状构造、柱状构造、树枝状构造、充填构造等。通过分析对比潮湿样品和烘干样品铁锰质矿物的拉曼特征谱峰,得出结核中水羟锰矿的特征谱峰位于490 cm~(-1)、570 cm~(-1)和626 cm~(-1)附近,钡镁锰矿的特征谱峰则位于640 cm~(-1)附近,与陆地上对应矿物的特征拉曼谱峰不同。结核中的钡镁锰矿结构不稳定,经过风干或者抛磨后部分产生相变,不同显微结构中,相变情况不同。经与RRUFF数据库比对,识别出钙十字沸石、斜长石等自形晶,多分布于结核最内层,往结核外层总体减少。矿物微晶多见铁锰质矿物微晶和钙十字沸石微晶,铁锰质矿物绕其向外生长。     

浅覆盖区基于ASTER 数据的蚀变矿物识别方法

国内外提取蚀变矿物的报道中,多数采用高光谱数据(图像和光谱曲线),而这两者具有数据价格昂贵和大范围进行反演蚀变矿物比较困难的缺点.ASTER在短波红外和热红外波段时刻画岩石中矿物成分具有一定的优势.本文选择内蒙古东乌珠穆沁旗北部地区为研究区域,尝试用ASTER图像进行蚀变矿物识别的研究,并给出了对五种常见矿物提取的主成分分析方法.通过对提取结果的实地调查验证发现,本文所给方法对铁氧化物(褐铁矿和赤铁矿等)、绿泥石、高岭石等蚀变信息提取效果很好,鉴于伊利石和明矾石均以K~+、Al~(3+)和OH~-离子为主要成分,对区分二者的效果并不明显.     

澳大利亚Cloncurry地区铁矿化岩石与铜金矿化的时空关系

澳大利亚Cloncurry地区大部分被元古宙地层所覆盖,其中赋存有大量世界级的成矿热液系统。大型热液系统大都与含磁铁矿或赤铁矿等铁氧化物的铁矿化岩石密切相关。铁氧化物和铜金矿化的矿物学、地球化学及年代学特征反映出成矿过程可能涉及到多种流体间的作用和水岩反应。对Cloncurry地区典型矿床和区域Na-Ca热液系统的研究表明,含铁氧化物的铁矿化岩石与铜金矿化之间的关系可分为4类:①贫磁铁矿或赤铁矿的"Kiruna-型"铁矿化岩石;②铜金矿化赋存于含铁氧化物的铁矿化岩石中;③与铁氧化物有关的铜金矿化;④少量或者不含铁氧化物的铜金矿化。该分类提供了一些与铁氧化物有关的铜金矿化成因联系、矿物学和矿化类型信息。     

大别山榴辉岩中石榴石拉曼光谱特征及其地质学意义

利用拉曼分析技术测定大别山榴辉岩中石榴石的拉曼谱峰,测试结果表明榴辉岩中石榴子石的类型为镁铝-鉄铝石榴子石系列,与电子探针所得结果一致。石榴石高频区的拉曼位移与半高宽表现出反相关关系,并且从颗粒边部至中部再至边部呈现有规律的变化,具体表现为中部拉曼位移较小,在912.4cm~(-1)~913.9cm~(-1)之间,而边部拉曼位移较大,在914.6cm~(-1)~917.0cm~(-1)之间;半高宽则体现为中部较大,在23.46cm~(-1)~24.04cm~(-1)之间,而边部较小,在21.19cm~(-1)~23.11cm~(-1)之间。拉曼位移的变化体现了晶体结构的变化。说明榴辉岩折返过程中,因外部压力变化导致的矿物的晶格变形首先从颗粒中部开始,而中部及边部拉曼位移与半高宽的明显差异,说明晶格变形未达到均一化,很可能与榴辉岩的折返速率较快有关。研究榴辉岩中石榴石的拉曼谱峰特征可为探讨高压矿物在构造环境变化时的拉曼响应以及板块的俯冲及折返机制提供一定的依据。     

澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱学特征

采用红外吸收光谱、拉曼光谱、紫外-可见-近红外吸收光谱等无损分析技术,并结合激光诱导击穿光谱和电子探针对澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱特征、成分特征和颜色成因进行了研究。红外光谱分析显示孟席斯祖母绿具有[Si_6O_(18)]基团振动特征,其结构孔道中的Ⅱ型水吸收强于Ⅰ型水;拉曼光谱特征峰主要在323 cm、397 cm~(-1)、685 cm~(-1)和1067 cm~(-1),并可检测到142 cm~(-1)和190 cm~(-1)等弱散射峰;紫外-可见-近红外吸收光谱主要由Cr~(3+)、V~(3+)、Fe~(2+)和Fe~(3+)的吸收组成,其中424 nm和611 nm的吸收由Cr~(3+)和V~(3+)联合作用导致,644 nm、661 nm和682 nm的吸收由Cr~(3+)产生。结合Cr_2O_3含量显著高于V_2O_3的化学成分特征,表明孟席斯祖母绿主要由Cr致色。同时将孟席斯祖母绿与云南祖母绿进行对比分析,为孟席斯祖母绿的宝石学鉴定和质量评价提供依据。     

内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组有机质的拉曼光谱特征及地质意义

笔者研究了内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组泥质岩石中有机质的激光拉曼光谱特征,并探讨了拉曼光谱参数对有机质热演化程度的表征。研究区样品D1谱带吸收峰平均值位于1 350.55 cm~(-1)附近,G谱带吸收峰平均值位于1 602.55 cm~(-1)附近,G谱带与D1谱带的位置差变化于252.00±;G谱带与D1谱带的面积比集中在0.52附近,表明有机质经历的热演化温度约为250℃。应用拉曼光谱地质温度计估算了有机质的热演化温度,其平均温度为265℃;采用镜质体反射率地质温度计估算的有机质热演化平均温度为273℃,两者吻合。综合分析部分估算温度偏高的原因,结合无机矿物的成因标志,揭示研究区中二叠统哲斯组地层经历的极低级变质温度可能250℃。     

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。     

相山铀矿田典型蚀变矿物地面光谱特征研究

利用光谱特征进行岩石矿物分析受到了国内外研究者的广泛关注,大多数蚀变矿物如赤铁矿、水云母等在可见光-近红外-短波红外波段具有诊断性强的波谱特征。因此,利用典型岩石矿物光谱特征可为矿产资源勘查与评价提供一种新的手段和方法。本文对相山铀矿田蚀变矿物进行光谱测量,经数据处理获得了不同典型蚀变岩石矿物的反射率光谱曲线。通过对这些光谱曲线特征的分析研究,提出了影响岩石矿物反射率的因素,探讨了水云母、萤石、赤铁矿等典型蚀变岩石的反射率曲线特征,并建立了相应的典型蚀变矿物光谱识别模型。     

广西贵港岩溶地质高背景区富含铁锰结核土壤的矿物学与重金属地球化学特征

岩溶地质高背景区土壤中普遍存在的铁锰结核对重金属的赋存状态和有效性有重要影响。选择广西贵港覃塘岩溶地质高背景区富含铁锰结核的表层土壤(0~20 cm)为研究对象,筛分出不同粒径的铁锰结核(10~120目)和细粒径土壤(<120目)样品进行化学分析,针对以下三个方面开展研究:(1)重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)在铁锰结核和细粒径土壤中的分布分配规律和铁氧化物矿物的组成;(2)铁氧化物矿物对富含铁锰结核的土壤中Cd等重金属富集的影响;(3)重金属在富含铁锰结核的土壤中的赋存机制。研究发现,铁锰结核中的Fe和Mn以及Cd等重金属含量随着粒径的增大而不断增加,说明Cd等重金属元素更倾向于在大粒径铁锰结核中富集;土壤中Cd等重金属总量的约90%赋存在结核中,表明研究区土壤中重金属主要以结核形式赋存;富含铁锰结核的土壤中赤铁矿和针铁矿的平均含量分别为0.61%和4.94%,且结核粒径越大,针铁矿和赤铁矿含量越高;除Hg外,Cd等重金属含量与针铁矿和赤铁矿的含量均呈现极显著正相关,与赤铁矿的相关性稍优于针铁矿,表明铁氧化物矿物与富含铁锰结核土壤中的Cd等重金属元素富集密切相关。铁锰结核的存在既能促进Cd等重金属在土壤中的富集,又能降低土壤中重金属的生物有效性,研究结果为解释岩溶地质高背景区土壤Cd等重金属元素高含量、低生物有效性提供了理论依据。     

几种常见无水碳酸盐矿物的红外吸收光谱特征分析

使用岛津IRPrestige-21傅里叶红外光谱仪,采用波数范围为4 000cm~(-1)~400cm~(-1)的中红外波段,利用KBr压片法对11种常见的无水碳酸盐矿物进行分析研究,发现无水碳酸盐类矿物具4个基频振动带,为1 449cm~(-1)~1 392cm~(-1),750cm~(-1)~675cm~(-1),886cm~(-1)~835cm~(-1)和1 051cm~(-1)±。同时出现3 020cm~(-1)~2 972cm~(-1),2 892cm~(-1)~2 873cm~(-1)的倍频峰和2 520cm~(-1)~2 510cm~(-1),1 820cm~(-1)~1 785cm~(-1)的和频峰。文石族矿物的弯曲振动吸收峰随着阳离子质量的增大振动吸收峰向右偏移,方解石族矿物未见此变化。未发现振动吸收峰的变化与阳离子的离子半径间存在简单线形关系。根据基团频率可确定未知矿物的类别,同时收录矿物的标准图谱可用于对未知矿物的快速鉴定。     

澳大利亚悉尼中新世古土壤形成时期的古气候特征

澳大利亚悉尼地区普遍分布着一套中新世早期(17Ma B.P.)发育的砖红壤地层,本文选取该古土壤剖面作为研究对象,进行了常量元素、岩石磁学和土壤色度测试.通过化学蚀变指数(CIA)、磁化率(x)、磁性矿物居里温度(TC)、土壤红度(a *)等环境代用指标,结合现代土壤诊断学特征进行综合分析,得出以下结论:1)该中新世古土壤形成时期地表化学风化作用十分强烈,悉尼地区当时可能为湿热的热带气候,通过古土壤化学风化指数对悉尼地区当时降水量进行半定量重建,年平均值高达1471.22mm;2)丰富的降水使土壤发生脱硅富铝铁过程,铁、铝氧化物沿地层自上而下淋溶淀积,在剖面底部富集形成铁结核和铁盘层;3)该古土壤剖面自上而下磁性矿物种类发生规律变化,磁性矿物由磁铁矿→磁赤铁矿化的磁铁矿→磁赤铁矿→赤铁矿逐渐转变,尤其是磁赤铁矿和赤铁矿的大量富集,说明古土壤形成时期对应着一种高温氧化环境.     

蛇纹石族矿物及其热转变产物的红外光谱研究

本文报道了蛇纹石族矿物及其热转变产物的红外光谱。在室温下斜纤蛇纹石,正纤蛇纹石,叶蛇纹石和利蛇纹石都具有各自的特征光谱。在结构资料基础上,我们解释了它们之间的光谱差异。无疑,红外光谱是区分各种蛇纹石矿物的有效手段。 样品加热到600—700℃时,3680cm~(-1)羟基带消失,这表明在该温度下蛇纹石矿物完全脱羟。与此同时,光谱中出现橄榄石870cm~(-1)的最强带和一个宽带1000cm~(-1),这说明蛇纹石已部分地转变为晶质橄榄石和形成一个无定形的中间相。800℃时,1060cm~(-1)新带的出现标志着顽火辉石的生成。在所有加热样品的光谱中都没有发现SiO_2吸收带,故可认为,在蛇纹石的热转变过程中没有出现SiO_2相。     

镁铁橄榄石系列的高压合成及其X射线衍射和红外光谱研究

橄榄石是上地幔的主要造岩矿物,也是陨石和月岩的重要矿物成分。研究镁铁橄榄石系列矿物,对探讨岩石圈和行星的物质演化、陨石的形成条件等具有重要意义。本实验在30kbar和1000—1200℃的含水条件下,由等化学计量的氧化物合成了从镁端员到铁端员的镁铁橄榄石完整系列矿物共五个样品。并对它们进行了X射线粉晶衍射、化学分析和红外光谱研究。结果表明随Fa值的增加,其晶胞参数呈连续地线性增加,并且有很好的相关关系:a=4.746+7.64×10~(-4)Fa(r=0.999);b=10.172+3.03×10~(-3)Fa(r=0.999);c=5.967+1.03×10~(-4)Fa(r=0.998)。r为相关系数。另外,随Fa值的增加,红外吸收频率降低,也存在着很好的线性相关关系。这表明镁铁橄榄石系列是完全固溶体系列,与镁铁置换有关,与阳离子的占位无关。这表明在合成的橄榄石结构中镁铁的分布基本上是无序的。而镁铁的质量、离子半径和负电性的差异是引起上述参数规律性变化的原因。红外光谱带的分裂则是橄榄石矿物结构中位置对称性降低的必然结果。     

基于ASTER数据的内蒙古东乌珠穆沁北部地区遥感蚀变信息提取

ASTER数据在短波红外和热红外波段光谱信息明显优于ETM,使得在ASTER波段范围内能够更为详尽地刻画地物波谱,尤其是具有特征谱带的岩石和矿物.选择内蒙古东乌珠穆沁旗北部地区为工作区域,设计了用光谱角制图法提取矿化蚀变信息的技术方案.通过波段组合和增强处理,ASTER数据对含Fe-OH(如黄钾铁矾,含铁白云母)、Al-OH(如粘土类矿物、明矾石、绿泥石、绢云母)和Fe~(3+) (如褐铁矿,赤铁矿)3种类型蚀变信息的刻画能力明显比ETM更好.野外查证了提取结果的可靠性.     

天然变石和提拉法合成变石的红外-拉曼光谱分析

合成变石的晶体结构、化学成分及宝石学特征与天然变石基本一致,常规宝石学检测方法很难区分。实验采用红外光谱仪和拉曼光谱仪测试分析,发现天然变石以2 800cm~(-1)~3 300cm~(-1) O—H伸缩振动和2 362cm~(-1) CO_2伸缩振动为红外特征吸收峰,而提拉法合成变石无此特征吸收;拉曼分析中,638cm~(-1) Be—O弯曲振动为天然变石的特征吸收,674cm~(-1) Be—O伸缩振动、708cm~(-1) Be—O弯曲振动、473cm~(-1) Al—O平移运动为提拉法合成变石的特征吸收;对天然变石与提拉法合成变石拉曼谱932cm~(-1)进行洛伦兹线性拟合,得到天然变石半高宽均在17.0cm~(-1)以上,而提拉法合成变石均在17.0cm~(-1)以下。     

浙江渡船头“伊利石”应属绢云母

渡船头云母状矿物长期以来被称为“伊利石”,近期经过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、差热分析(DTA)、电子显微镜(EM)观察及化学组成等研究后显示:这种呈薄鳞片状、粒度很细(一般小于5μm)、结晶度高的矿物,其d(002)=9.95?,为2M多型,出现特征的3625cm~(-1)、3450cm~(-1)、1020cm~(-1)、935cm~(-1)、825cm~(-1)、799cm~(-1)、755cm~(-1)、543cm~(-1)、480cm~(-1)红外吸收和40—70℃、106.4—111.2℃两弱吸热谷及630—670℃强吸热谷;矿物MgO小于0.25%,结构中八面体Mg~(2+)量小于0.03,以Al~(3+)和Fe~(3+)为主,八面体电荷为-0.052—+0.048/O_(10)(OH)_2,K_2O一般大于9%。上述这些均表明,渡船头“伊利石”应属绢云母。