台湾软玉的喇曼光谱研究

台湾软玉的喇曼光谱研究彭明生李迪恩殷小玲（中山大学宝石矿物材料所，广州５１０２７５）关键词软玉喇曼光谱台湾新疆的和田玉与台湾花莲地区软玉（又称台湾玉）是中国玉的代表，闻名于世界。谭立平教授对丰田地区软玉进行过系统研究，并将此玉分为３类：普通软玉、猫眼...     

一种新方法处理软玉的鉴定特征

首次报道了一种拼合处理的软玉及其鉴定特征。通过常规宝石学测试、红外光谱和X荧光能谱分析,对该类样品进行了鉴定。结果显示,从外观上,样品的＂皮＂与主体结合处的颜色分界截然,有明显的粘结痕迹和大量的蜡与气泡;拼合面两侧区域的红外光谱完全不一样;X荧光能谱显示,其＂皮＂较主体部分缺少Ca峰。根据测试结果认为,样品应为染色岫玉软玉拼合石。     

台湾花莲软玉的组构及振动光谱特征

以台湾花莲地区所产的绿色软玉为研究对象,利用电子探针(EPMA)、X射线粉晶衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(RAMAN)等分析测试方法,对绿色软玉的物相、组构及振动光谱特征进行了研究。结果表明,该绿色软玉的主要矿物成分为透闪石,含少量的铬铁矿以及含Cr 钙铝榴石。软玉以纤维交织变晶结构为主,部分透闪石纤维体沿其片理方向定向排列,偶见铬铁矿骸晶及交代假像结构。对花莲绿色软玉的红外吸收光谱及拉曼光谱进行了表征,并对其振动光谱的归属作了探讨。     

“韩国料”软玉的宝石学研究

＂韩国料＂是目前软玉市场上出现的一个＂新品种＂玉石产品。对一批典型的＂韩国料＂样品进行了常规宝石学测试、偏光显微镜薄片观察、红外光谱以及X射线粉末衍射等测试与分析。结果表明,该＂韩国料＂样品的主要矿物组成为透闪石,其常规宝石学特征以及红外光谱均与软玉的吻合;依据现行的国家标准,其鉴定名称可命名为＂软玉＂或＂和田玉＂。同时,有部分测试结果可作为该＂韩国料＂样品的产地鉴别的参考资料。     

四川软玉猫眼的谱学综合鉴定

采用拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、电子探针波谱以及X射线粉晶衍射谱对四川软玉猫眼进行谱学研究。结果表明软玉猫眼主要由透闪石组成。计算所得的平均化学式为：（Ca1.96Na0.02）（Mg4.52Fe0.59Mn0.03）5.14[（Si7.92Al0.04）7.96O23]。其红外吸收频率主要出现在940 cm^-1-1105 cm^-1、650 cm^-1-760 cm^-1和450 cm^-1-510 cm^-1范围内。3600cm^-1-3800 cm^-1范围内OH基伸缩振动拉曼谱带分裂,并向低波数方向位移,主要与Mg^2＋和Fe^2＋的含量有关。     

利用吸收和发光光谱技术分析高温高压天然富氢钻石的鉴定特征

对不同类型褐色钻石进行高温高压处理和结构特性研究是钻石研究中的难点和重点之一。前人对富氢钻石的研究主要集中于其特殊的生长结构以及其形成环境的探讨,而对富氢钻石经高温高压处理后的变化特征鲜有涉及。本文对经高温高压处理前后的富氢钻石的红外光谱、紫外可见吸收光谱以及光致发光光谱等谱学特征进行了对比,研究其鉴定特征。结果表明:高温高压处理前后的富氢钻石的光谱特征具有明显差异,特别是红外光谱,经处理后的钻石中与氮氢有关的吸收峰如3310 cm~(-1)、3232 cm~(-1)、3189 cm~(-1)等明显减弱甚至消失,并出现与孤氮有关的新的2688 cm~(-1)吸收峰;紫外可见光吸收光谱中,经处理的褐色钻石中的无选择性吸收(钻石呈褐色的原因)变为孤氮的典型吸收,即550 nm至短波的吸收以及N_3中心(415 nm)的吸收均明显增强,因此钻石也由原来的褐色变为黄色。钻石经处理前后的光致发光光谱中,与氮原子有关的缺陷类型、峰的强度以及缺陷组合也有变化。本文获得的光谱变化特征,为准确鉴定高温高压处理的黄色富氢钻石提供了依据,也为解释与氢和氮相关的晶格缺陷在高温条件下的变化机理提供了理论基础。     

高温高压改色处理Ⅰa型褐色钻石的光谱鉴定特征

Ⅱa型钻石的高温高压改色及褪色研究已开展了大量工作,然而对Ⅰa型Cape系列褐色钻石在高温高压处理条件下的行为尚不明确。为解析实验室钻石鉴定工作中遇到的黄色钻石颜色成因问题,本文选取了Ⅰa型Cape系列褐色钻石作为研究对象,进行高温高压改色处理实验,并对处理前后的样品的紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱以及光致发光光谱等谱学特征进行对比分析。结果表明:经高温高压改色处理后,钻石颜色由灰褐色变为褐黄色,钻石的紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和光致发光光谱也发生了很大改变。经处理的褐色钻石,其紫外可见吸收光谱中除原有的415nm和477nm吸收外,还产生503.2nm吸收,同时550nm至短波的吸收增强,钻石因此由原来的灰褐色变为褐黄色;红外吸收光谱中,1498、1520、1547cm~(-1)三个峰变为一个以1498cm~(-1)为中心的吸收宽峰;光致发光光谱中,产生了明显的H3(503.2nm)以及H2(986.2nm)缺陷。本研究获得的光谱变化特征为准确鉴定高温高压改色处理的Cape型钻石提供了依据,也为更好地理解晶格中氮、氢等相关的格子缺陷在高温高压条件下的变化机理提供了实验数据和分析。     

红外光谱-拉曼光谱无损检测技术对透闪石和阳起石鉴定特征的研究

透闪石属于角闪石族矿物,与阳起石构成完全类质同象,有关透闪石和阳起石的红外光谱和拉曼光谱的特征差异还未见有报道。本文以外观特征相似的5件广西大化黑青色阳起石样品和2件新疆塔县青玉样品为研究对象,在前期矿物成分测试的基础下,采用红外光谱和拉曼光谱进行测试和对比分析。结果表明,阳起石的红外光谱和拉曼光谱都表现为闪石类矿物的特征峰,与透闪石的特征峰存在细微差异,漫反射红外光谱的差异特征是鉴别两者最准确、快速、无损的依据,并且适用于任意形状的样品,符合珠宝玉石饰品实验室检测领域的要求,可为和田玉的分类分级和产地鉴别等提供科学依据。按照GB/T 16552-2017与GB/T 16553-2017规定,广西大化黑青色阳起石可定名为和田玉。     

基于高光谱成像与拉曼技术的艺术画颜料成分对比检测研究

高光谱成像与拉曼光谱都是无损检测分析方法。高光谱成像技术不仅可以获取影像每个像元的连续光谱,而且具有成像的优势。本文分别利用拉曼光谱、可见光高光谱与红外高光谱成像技术对古画颜料成分光谱成像,通过最小噪声分离、纯净像元提取、光谱特征拟合方法,与标准波谱库匹配,识别出该彩绘艺术画颜料成分主要由朱砂、石青、雌黄、白云母等组成,与拉曼光谱检验结果基本一致。结果表明利用高光谱成像技术不但保存了物质成分波谱信息,而且保存了图像信息,具有"图谱"合一的优势。     

利用激光诱导离解光谱检测铍铝元素区分透闪石白玉产地

利用自行搭建的激光诱导离解光谱仪分析54块新疆、青海、俄罗斯产地的透闪石白玉样品,提出通过检测Be、Al元素来区分白玉产地的方法。使用波长1064 nm的激光器激发样品,4CCD光谱仪采集光谱,为避免外界条件干扰,以透闪石白玉中含量比较固定的Si元素作为内标元素测量原子谱线强度比值IBe/ISi、IAl/ISi,分别代表Be、Al元素的含量变化,重复测量10次的相对标准偏差(RSD)<3%。结果表明,新疆白玉的IBe/ISi为0.3～0.6,IAl/ISi为0.1～0.4;青海白玉IBe/ISi<0.1,IAl/ISi<0.2,显示出低Be低Al的明显特征;俄罗斯白玉的IBe/ISi分为高值和低值两个区域,部分样品的IBe/ISi>0.7,指示Be的含量较高,另一部分样品的IBe/ISi为0.1～0.5,略低于新疆白玉。研究显示Be、Al元素特别是Be元素具有较好的产地指示意义,激光诱导离解光谱技术用于鉴别白玉产地有着较好的推广前景。     

利用时间域航空电磁资料再论华北地台北界的划分

华北地台北缘矿产资源十分丰富,但其与内蒙古中部地槽褶皱系界线的划分问题历来争议不断.通过对大朝阳沟地区最新获得的大比例尺、高精度时间域航空电磁资料不同时间道电磁响应情况、时间常数特征和视电阻率变化规律的研究,精确厘定了区内华北地台的北界.平面上,该界线沿西南沟-小朝阳沟-上东三家一线呈向北凸出的弧形展布;垂向上,界面总体外倾,倾角50°~70°,在两端先内倾,后外倾,呈扭动弯曲的曲面向下延伸.上述研究成果不仅有助于区域大地构造的研究,而且对区内的地质矿产勘查具有重要意义.     

国外煤层气成因与储层物性研究进展与分析

从煤层气生成机制及其地质控制、煤储层孔隙结构与吸附/解吸行为、煤储层裂隙系统及其对渗透率的影响三个方面,有重点地总结了国外有关煤层气成因和煤储层物性研究的新进展。笔者认为:国外在煤层气次生生物成因、煤层气生成矿物金属元素催化作用、煤层气固溶态赋存形式、含气量测定不确定性、煤层气近临界和超临界吸附、吸附能及其非均质性、裂隙矿物成因及其对成藏过程的指示作用、煤储层渗透率随煤层气解吸的变化规律及其控制因素等方面的研究,极大地深化了对煤层气成因和煤储层物性的理解与认识;煤岩学、煤地球化学、岩石力学等的结合是国际上煤层气地质研究手段的重要发展趋势,而煤层气成因与特殊赋存形式、含气量精确测定与评价、超临界吸附与吸附能分布、解吸过程中煤储层渗透率变化特征及其地质控制等的研究,显示出国外煤层气成因和煤储层物性研究的重要前缘方向。     

基于红外光谱技术的赣南铜岭下铜多金属矿床蚀变及矿化特征研究

江西赣南地区是中国重要的多金属矿集区,成矿潜力大,随着矿产勘查进入深部找矿的新阶段,传统勘查手段难以支撑,亟需新的方法和思路进一步来指导找矿工作。文章以江西赣南地区铜岭下铜多金属矿床为例,采用短波红外+热红外光谱技术,结合矿物学和矿物地球化学手段,厘定了矿区蚀变矿物组合及空间展布特征,分析了光谱特征与矿化品位之间的关系,探讨了铜岭下矿床中典型蚀变矿物的形成与演化过程,构建出铜岭下矿床的光谱勘查模型。研究发现,矿区北部Cu-Mo矿化分布于花岗岩体顶部,以绢云母族矿物为找矿标志;矿区中部Cu-Zn矿化处于花岗岩体侵入的地层接触带,以绿泥石低Pos2250值（< 2243 nm）以及蛇纹石和断裂特征分布为找矿标志;矿区南部W-Sn-Cu矿化与石英细脉相关,总体与蚀变矿物关系不大,主要以岩石裂隙为找矿标志。北部钻孔ZK9-3和ZK9-4伊利石波谱IC值反映出岩体侵入深度大,推测其位置距离热源中心更近;绢云母2200 nm波长变化结果显示：成矿流体可能来源于矿区北部;矿区中部绿泥石以富镁（铁）绿泥石为主,Pos2250值从致矿岩体到接触带附近呈由高变低的趋势。研究区成矿环境复杂,由北向南形成了蚀变花岗岩型（Cu-Mo）-构造控制下的弱矽卡岩型（Cu-Zn）-石英脉型（W-Sn-Cu）的复合成矿体系。     

基于近红外光谱技术的烃类与粘土矿物识别及其地质意义

沉积岩中自生粘土矿物受成岩过程中物化条件控制,是成岩系统物化条件的指示。近红外反射光谱技术对粘土矿物反应灵敏,在金属矿产勘探中已经得到了日益广泛的应用。首次对油气勘探地质井的试验工作,验证了近红外光谱数据不仅可以第一时间从岩石样品中直接提取微量烃信息,还能解译详细的粘土矿物组合及其变化,从而获取对油气勘探有价值的成岩温度和热成熟度信息。对鄂尔多斯富县地区试验样品的数据分析表明,生油和储油层中的粘土矿物组合(包括铵伊利石、绿泥石、高岭石)变化直接反映了成岩和构造演化物化条件的变化,对于全面理解盆地的环境条件并且判断油气生成的有利区位具有实际应用意义。     

依据孢粉记录初探青海湟水流域二级阶地的成因

青藏高原边缘河流阶地的成因一直是研究的热点。对湟水流域二级阶地形成时的孢粉分析结果表明:该时期湟水流域存在明显的垂直植被带且结构简单,山地高处生长着以云杉为主的森林,谷地则生长以蒿属、藜科为主要类型的草本植被。同时结合该时期相邻地区的孢粉资料并和现代植被特征比较,湟水流域二级阶地的植被显示出冰期的植被特征,阶地冲积物也是在冰期堆积的,河流可能在间冰期下切。气候变化在阶地形成过程中可能有一定的作用。     

A study on the identification of liquefaction-induced failures on ground surface based on the data from the 1999 Kocaeli and Chi-Chi earthquakes

One of the major causes of earthquake damage is liquefaction. However, it doesn't result in severe harm unless it leads to ground surface damage or ground failure. Therefore, prediction of potential for ground surface damage due to liquefaction is one of the important issues in microzonation studies for liquefaction-induced damage in areas with high seismicity. In 1985, based on a database compiled from Chinese and Japanese earthquakes, Ishihara considered the influence of the non-liquefied cap soil on the occurrence or non-occurrence of ground failure (mainly sand boiling), and proposed an empirical approach to predict the potential for ground surface damage at sites susceptible to liquefaction. However, some investigators indicated that this approach is not generally valid for sites susceptible to lateral spread or ground oscillation. In this study, a contribution to improve the approach by Ishihara is made. For the purpose, an index called liquefaction severity index (LSI) and data from two devastating earthquakes, which occurred in Turkey and Taiwan in 1999, were employed. The data from liquefied and non-liquefied sites were grouped and then analysed. Based on the observations reported by reconnaissance teams who visited both earthquake sites and the results of the liquefaction potential analyses using the filed-performance data, a chart to assess the potential for ground surface disruption at liquefaction-prone areas was produced. The analyses suggest that the procedure proposed by Ishihara is quite effective particularly for the occurrence of sand boils, while the bounds suggested in this method generally may not be valid for the prediction of liquefaction-induced ground surface disruption at sites susceptible to lateral spreading. The chart proposed in this study shows an improvement over the Ishihara's approach for predicting the liquefaction-induced ground surface damage. The microzonation maps comparing the liquefaction sites observed along the southern shore of Izmit Bay and in Yuanlin, and the surface damage and non-damage zones predicted from the proposed chart can identify accurately the liquefaction (sand boiling and lateral spreading) and no-liquefaction sites.     

基于短波红外光谱技术的蚀变矿物大数据定量预测方法探索——以福建上杭县紫金山金铜矿床为例

福建上杭县紫金山矿田是中国发现并保存较完整的浅成热液-斑岩铜金多金属成矿系统。紫金山超大型高硫型金铜矿是该矿田的核心组成部分,通过十多年基于短波红外光谱技术的勘查找矿应用示范,累积形成覆盖整个矿田的百万级短波红外光谱大数据库。文中通过对紫金山金铜矿床明矾石、叶腊石、高岭石类和云母族矿物的短波红外光谱数据的进行模拟计算,其结果与实际测得矿物全定量分析结果具备良好的相关性,能实现光谱的传统定性解译有效转化为定量解译,进而构建典型蚀变矿物的三维模型,实现与查明了厘米级精度的矿物三维空间分布规律,对紫金山金铜矿床的深部找矿预测具有重大指导意义。     

基于红外光谱技术的西藏多不杂斑岩型Cu-Au矿床蚀变及矿化特征研究——以钻孔ZK3112为例

多不杂斑岩型Cu-Au矿床是西藏多龙矿集区内的三大矿床之一,随着该区找矿工作逐渐向深部及外围展开,需要较新的技术方法与勘查理念。本文通过短波红外(SWIR)技术对矿区内ZK3112钻孔开展光谱填图工作,在厘清钻孔内蚀变矿物类型、空间分布及矿物组合分带的基础上,对主要蚀变矿物的波谱特征参数变化规律进行统计。研究发现绢云母Al-OH2200Pos的低值(<2200 nm)和绿泥石Fe-OH2250Pos的高值(>2254 nm)均可以指示钻孔内蚀变较强的区域,可快速定位热液矿化中心,是有效的找矿勘查标识。利用ASTER数据提取区域上羟基蚀变信息,发现在多个矿区范围内均出现了与多不杂同样的羟基异常,这说明针对蚀变矿物波谱特征所建立的找矿勘查标志可能同样适用于本区域其他同类型矿床。该研究成果可为多不杂矿床及区域内同类型矿床的找矿勘查工作提供新方法、新理念。     

Quantitative micro‐X‐ray fluorescence scanning spectroscopy of wet sediment based on the X‐ray absorption and emission theories: Its application to freshwater lake sedimentary sequences

Micro‐X‐ray fluorescence scanning spectroscopy of marine and lake sedimentary sequences can provide detailed palaeoenvironmental records through element intensity proxy data. However, problems with the effects of interstitial pore water on the micro‐X‐ray fluorescence intensities have been pointed out. This is because the X‐ray fluorescence intensities are measured directly at the surfaces of split wet sediment core samples. This study developed a new method for correcting X‐ray fluorescence data to compensate for the effects of pore water using a scanning X‐ray analytical microscope. This involved simultaneous use of micro‐X‐ray fluorescence scanning spectroscopy and an X‐ray transmission detector. To evaluate the interstitial pore water content from the X‐ray transmission intensities, a fine‐grained sediment core retrieved from Lake Baikal (VER99‐G12) was used to prepare resin‐embedded samples with smooth surfaces and uniform thickness. Simple linear regression between the linear absorption coefficients of the samples and their porosity, based on the Lambert–Beer law, enabled calculation of the interstitial pore spaces and their resin content with high reproducibility. The X‐ray fluorescence intensities of resin‐embedded samples were reduced compared with those of dry sediment samples because of: (i) the X‐ray fluorescence absorption of resin within sediment; and (ii) the sediment dilution effects by resin. An improved micro‐X‐ray fluorescence correction equation based on X‐ray fluorescence emission theory considers the instrument's sensitivity to each element, which provides a reasonable explanation of these two effects. The resin‐corrected X‐ray fluorescence intensity was then successfully converted to elemental concentrations using simple linear regression between the data from micro‐X‐ray fluorescence scanning spectroscopy and from the conventional analyzer. In particular, the calculated concentration of SiO₂ over the depth of the core, reflecting diatom/biogenic silica concentration, was significantly changed by the calibrations, from a progressively decreasing trend to an increasing trend towards the top of the core.