日本彩虹石榴石的矿物学特征研究

利用带能谱仪的扫描电镜、电子探针、傅立叶红外光谱仪和激光拉曼光谱仪对日本奈良县吉野郡天川村彩虹石榴石样品进行了矿物结构、化学组成及光谱学特征的研究,分析彩虹效应成因,推测其形成环境。背散射图像可见深浅不一的条带交互排列,能谱半定量分析显示,浅灰色条带元素组成与较纯的钙铁榴石一致,深灰色条带元素组成为含Al的钙铁榴石,两者互层形成薄层结构,这种特殊结构使光发生干涉和衍射作用从而产生彩虹效应。电子探针测试确定日本彩虹石榴石主体成分接近纯钙铁榴石。在彩虹色矿物表面(简称彩虹面),垂直的薄层结构构成衍射光栅,使入射光产生光栅衍射,而平行彩虹面生长的薄层使入射光发生干涉作用,两种作用产生的光波结合形成彩虹色。日本彩虹石榴石的反射红外光谱中可见[Si O4]峰位以及受少量Al—O结构影响的Fe—O结构峰位,其红外光谱特征与含有少量Al的钙铁榴石结构对应。激光拉曼光谱测试发现Al含量高的部分较Al含量低(或无)的部分峰位向高频方向移动2 cm-1,整体谱学特征与钙铁榴石特征一致。日本彩虹石榴石具有钙铁榴石和铝含量较高的钙铁榴石交互排列的结构,据此推测其在富Fe贫Al的环境中形成。