黄绿色明矾石玉的矿物学特征及颜色成因研究

黄绿色明矾石玉作为近年来市场上新出现的玉石品种,目前有关其宝石矿物学特征的研究相对不足,为其科学鉴定和质量评价造成一定困难。为此,本文采用红外光谱、X射线粉晶衍射、拉曼光谱、扫描电镜、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱及紫外可见光谱等测试技术,从矿物组成、显微结构、化学成分等方面对黄绿色明矾石玉进行系统研究,并分析其颜色成因。结果表明:黄绿色明矾石玉的主要矿物组成为明矾石,未见其他矿物成分;玉石整体呈隐晶质结构,粒尺寸小于5μm,这是样品呈现细腻玉石质感的主要原因,但由于缺少如纤维状或鳞片状交织结构,韧性相对较差;黄绿色明矾石玉主要化学成分为O、Al、S、K,此外过渡金属元素V、Fe、Cr含量较高,平均含量分别为23591.52μg/g、4717.99μg/g、2077.67μg/g,结合紫外可见光谱测试存在的500nm以下和以826nm为中心的吸收,认为其黄绿色形成与V~(3+)、Cr~(3+)和Fe~(3+)进入明矾石晶格中类质同相替代Al~(3+)有关;明矾石玉黄褐色风化皮结构相对较粗,主要组成矿物为明矾石和石英,含少量针铁矿和极少量锐钛矿,其黄褐色主要受以针铁矿为主的表生褐铁矿浸染所致。本研究基本明确了黄绿色明矾石玉的宝石矿物学特征及其致色机理,可为今后该玉石的科学鉴定和质量评价提供数据支持。     

贵州罗甸软玉矿的发现及岩石矿物学特征

贵州省境内近期发现了新玉石矿,玉石以白-浅绿色为主,偶见糖色、青色,多呈蜡状-弱油脂光泽。通过对采自该矿玉石样品的镜下观察,配合FTIR及XRD等大型仪器分析,确定其主要为透闪石矿物所组成的矿物集合体,与新疆和田玉基本一致。SEM观测结果揭示,该矿软玉中透闪石矿物主要呈纤维状、柱状和片状变晶结构,晶粒(片)粒度小,结构致密。其中具纤维状交织结构的软玉质地最为细腻,质量较好,与新疆和田玉相似度较高。     

山西新发现大理岩玉的宝石矿物学特征

山西北部六棱山地区新发现了一种玉石品种——大理岩玉,其主要有黄色和黄褐色两种颜色,结构较致密,透明度较好,是一种优质的饰面石材和玉雕原料。采用薄片观察、环境扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、LA-ICP-MS和常规宝石学仪器等测试手段对该大理岩玉样品的宝石矿物学特征进行了测试与研究。结果显示,该大理岩玉为经变质作用形成的方解石大理岩,所含CaCO3的质量分数为96%～97%,推测Fe元素是该玉石的致色元素;微量的碳质和铁质粉末阻碍了柱状方解石的重结晶,形成条纹结构;方解石为不规则的多边形柱体,呈镶嵌的不规则他形变晶结构。通过分析大理岩玉的结构特征,认为平行于其层纹方向切磨,可使得其成品表面光洁度好,光泽强,不易破损。     

吉林省集安安绿玉矿物学特征

安绿玉产于吉林省集安地区,为胶状隐晶质蛇纹石矿物集合体,属岫玉一个新品种。安绿玉的化学成分与蛇纹石的理论化学组成接近。x射线、红外吸收光谱、电子显微镜、穆斯堡尔谱和吸收谱研究表明:安绿玉主要由利蛇纹石组成,含有一定量正纤蛇纹石。利蛇纹石为片状、正纤蛇纹石为管状、纤维状集合体。安绿玉具多种颜色,它取决于铁的含量、价态和位置,含Fe~3+呈黄色系列,而Fe~(2+)→Fe~(3+)电荷转移吸收呈蓝色系列。利蛇纹石的Fe~(2+)、Fe~(3+)在八面体M_1和M_2位置上分布是无序的。文中还论述了玉石特征及其与成分和结构的关系。     

黑云母的红外光谱研究

关于云母族矿物的红外光谱研究,国内外一些学者曾做过不少工作。笔者就近年来所收集到的一些产自宁芜地区、南岭地区花岗岩类岩石中27个黑云母样品,进行了红外光谱测定,确定了某些特征吸收峰的偏移及其与化学组分之间的关系,并探讨了黑云母矿物中主要金属阳离子的相互置换和晶体结构的关系。 黑云母属三八面体型的2∶1层状结构硅酸盐矿物。结构中上下四面体片(T)以尖顶相对,中间夹氢氧镁石型[Mg—O_4(OH)_2]八面体片(O),构成T—O—T型结构层。占有四面体晶位的阳离子主要为Si,约有1/4的Si可被R~(3+)(主要为Al~(3+)、次为Fe~(3+))取代。占有八面体晶位的阳离子主要为Mg~(2+)或Fe~(2+),次为Fe~(3+)、Al~(3+)、Mn~(2+)等。由T—O—T所组成的结构层则通过层间大阳离子K~+(少量的Na~+、Ca~(2+)等)彼此相连接。结构     

金红石中铁的存在形式的研究

本文对我国不同地区和不同成因类型矿床及人工合成的金红石的20个样品进行了矿物学研究。结果表明,大多数金红石样品中都含有钛铁矿的嵌晶,金红石和嵌晶钛铁矿晶粒中多含有含钛赤铁矿(Titano-hematite)的出溶相。金红石晶粒中的含钛赤铁矿于600℃消失;而钛铁矿中的含钛赤铁矿于800℃消失,且整个晶粉转变成亚铁假板钛矿(Ferro-pseudobrookite)。总结出金红石中铁的三种存在形式:类质同象置换钛的Fe~(3+)、固溶体出溶相含钛赤钛铁矿中的Fe~(3+)及钛铁矿中所含的Fe~(2+)。     

地开石-高岭石混层矿物的电子顺磁共振(EPR)研究

本文首次利用EPR研究了我国北方石炭-二叠纪煤系地层粘土岩中的粗晶(1～2mm)。与粉末状地开石、高岭石、地开石-高岭石混合样的Fe~(3+)EPR谱对比证明,这些粗晶是一种地开石-高岭石(D-K)的非规则混层矿物,其单晶的EPR表明,Fe~(3+)离子有两种位置:低对称位置,引起弱各向异性的Ⅰ线,λ～0.30;高对称位置,给出强各向异性的E线,λ～0.24。这对历来认为高岭石的Fe~(3+)谱中Ⅰ线为各向同性的看法是一个有益的修正。Ⅰ呈双线(Ⅰ_1及Ⅰ_2)是鉴定这种粗晶属于D-K混层矿物的一个特征标志。     

试论复杂链状氧化物—黑钨矿的晶体化学特征

对不同世代的10个天然黑钨矿和1个人工合成的黑钨矿进行了物理性质、化学成分、粉晶X射线衍射、穆斯堡尔谱和溶矿物相试验及电子扫描分析等测试工作。结果表明;黑钨矿中含有较多的Nb、Ta、Sc、Y、Yb和Fe~(3+)等微量元素,它们以类质同象的形式呈三种方式替代Mn、Fe~(2+)和W_(6+)离子,并分别占据在Fe(Mn)O_6八面体和歪曲度大的WO_6畸变八面体中;因此,黑钨矿结构中的W不是以WO_4四面体状态存在,而是形成Fe(Mn)O_6与WO_6以角顶相连的复杂链状氧化物结构体。     

硅酸盐岩浆的Fe^3＋—Fe^2＋平衡与氧逸度

铁是硅酸盐岩浆中唯一呈两种价态存在的主要元素.岩浆中Fe~(3+)——Fe~(2+)的平街不仅显著地影响岩浆结晶作用的趋势,而且由于Fe~(3+)和Fe~(2+)在熔体相中具有不同的结构作用,从而影响熔体的性质,如密度和粘度等.氧是岩浆中具有相当化学活动性的组分.岩浆演化过程中氧逸度的变化明显地影响岩浆的结构、流变学性质和化学成分.对岩浆中Fe~(3+)——Fe~(2+)平衡的研究,可以获得有关氧逸度变化的信息,因而具有重要的岩石学意义.     

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。     

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。     

靖安古玉器的环境扫描电子显微镜表征

采用环境扫描电子显微镜（配置能谱仪）对3件靖安古玉器样品的表面微结构及微形貌特征、主要化学成分进行了观察与测试,结果表明,样品均为透闪石质软玉,其外观特征与结构有一定关系。样品G47具有亚透明这一罕见、不同于软玉的外观特征,其透闪石的质量分数最高,晶体较粗大,定向排列,为显微柱状变晶结构;样品G36具典型的油脂光泽、半透明外观特征,其透闪石晶体细小、紧密交织,为显微纤维交织变晶结构;样品G21中受沁较轻的灰白色部分的结构较疏松,有孔洞,其透闪石晶体呈细长纤维状,结晶程度低,为显微纤维一隐晶质变晶结构,受沁较严重的褐色部分则表现为显微粒状微形貌特征。     

钛榴石的晶体化学和穆斯堡尔谱研究

本文测定了六个钛榴石样品(TiO_2含量9.70—15.34％)的穆斯堡尔谱。所测样品的穆谱均星复杂谱形。对拟谱方法作了改进。观察到一组新的组分谱。确定钛榴石穆谱由六套四极双峰组成。它们被分别指派给Fe~(2+)(X)、Fe~(2+)(Y)、Fe~(3+)(Y)、Fe~(3+)(Z)和两种电子离域。根据本样品的单晶结构数据对谱线指派和有关穆斯堡尔参数作了阐述。求出了各样品中阳离子的位置分布。阳离子在四面体(Z)位上的绝对量为Fe~(3+)>Al~(3+)、Ti~(4+)。Fe~(3+)比Ti~(4+)优先占据Z位。本样品中普遍存在三价钛。Ti~(3+)/∑Ti范围为3.83％至9.26％。Fe~(2+)/ΣFe比值范围为7 32％至10.01％。给出钛进入石榴石结构的五种替代方式。并对从这些实验结果可能获取的地质信息作了探讨。     

石榴子石Fe~(3+)含量电子探针原位分析:Flank Method方法的实例应用

电子探针分析技术主要应用于对物质进行快速无损的定性、定量分析,是材料科学和地质学领域最基础和重要的研究手段。而利用电子探针对矿物中不同价态Fe的含量进行原位定量分析,更是具有非常重要的科学意义。近来发展起来的可进行Fe~(3+) 含量定量分析的电子探针Flank Method测试方法,相比早期的实验方法具有更高的准确度和精确性。该方法主要是通过定义Fe的特征X射线L能级谱线峰位的峰侧位置(flank position),对应了不同价态Fe吸收谱线的差值线谱(difference spectrum)中强度计数最大值(FeLα*)和最小值(FeLβ*)的位置,从而避免了在早期实验中,一般通过直接测量Fe的L能级峰位(FeLα和FeLβ)可能导致的测试不确定性。同时,该测试方法通过对电子探针谱仪系统进行实时的位移误差校正,确保其在某一个稳定的实验条件(周期)下具有可重现性(精确度)。在本文中,我们根据北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室的JEOL JXA-8100型号电子探针的实际性能状态,在前人建立的实验步骤基础上,进行了测试流程的自适性改进和修正,建立了更符合本实验室实际情况的电子探针Flank Method测试方法,用于分析石榴子石中的Fe~(3+) 含量。通过对已知Fe~(3+) 含量的标准石榴子石样品进行检测验证,确定了该方法的可行性、可靠性以及可重复性。在对天然样品的分析中,我们选择了来自我国天山、拉萨和北祁连的洋壳俯冲类型中低温(超)高压榴辉岩中的石榴子石样品,对其进行了Fe~(3+) 含量(环带)的分析。结果显示,石榴子石中Fe~(3+) 含量可作为一个可靠的氧逸度指示剂,其(环带)变化很好地对应了榴辉岩寄主岩石的变质演化轨迹,反映了在板片俯冲过程中,榴辉岩的氧逸度具有降低的趋势。     

天然钛榴石的穆斯堡尔谱及晶体化学分析

本文收集了一组钛榴石样品,作了穆斯堡尔谱和化学分析。采用各对应双峰等值限制拟合。拟合结果,统计误差X~2均较小。文中还分析了钛榴石结构的阳离子占位情况,并对其五对双峰谱指派如下:Fe~(3+)在[Y]位和(Z)位,Fe~(2+)在{X}和[Y]位,而另一对双峰指派为Fe~(2+){X}→Fe~(3+)(Z)的电荷离域。从化学分析和穆斯堡尔谱数据求出二种方法Fe~(2+)/∑Fe的差值,说明钛榴石中有Ti~(3+)的存在,用此简便方法估算了Ti~(3+)的含量,得出了四面体中阳离子的占位择优为Fe~(3+)>(Al~(3+),Ti~(4+))的结论。     

电子探针定量分析直接测定含铁矿物中二价和三价铁

研究表明,含铁矿物中铁的平均价态(反映Fe~(2+)和Fe~(3+)含量)与Fe Lβ/Fe Lα值呈正比关系曲线。未知样品只要测得TFeO含量和Fe Lβ、Fe Lα的计数值,就可以分别获得FeO和Fe_2O_3的定量分析结果。经几种含铁矿物测定实例验证,说明方法可行。     

"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.     

钛钡铬石,钛钾铬石的穆斯堡尔谱研究及晶体化学

本文在结构测定的基础上。应用穆斯堡尔谱技术。确定了钛钡铬石和钛钾铬石中铁离子的价态及结晶学位置。测试结果表明钛钾铬石中Fe的相对含量Fe~(2+)>Fe~(3+),而钛钡铬石中Fe~(2+)相似文献   

四川软玉猫眼的显微结构及扫描电镜研究

对四川软玉猫眼进行电子探针分析、扫描电镜和偏光显微镜研究,结果表明软玉猫眼主要由透闪石组成。岩石薄片观察表明,透闪石主要呈近于平行定向排列的显微纤维状,显微纤维变晶结构是软玉呈现猫眼效应的根本原因。透闪石的形成有不同的期次:早期为短柱状,呈斑状变晶;中期为片状,呈集合体对短柱状交代。晚期为近于平行定向排列的纤维状。扫描电镜分析表明透闪石纤维相互穿插绞合是玉石表现出高韧性和较强抗断裂性能的主要因素。     

岫岩玉的穆斯堡尔谱学研究

岫岩玉是我国的主要玉种之一,属于蛇纹石玉。在X射线衍射、红外光谱、可见光吸收谱,及电子显微镜等项研究确切查明主体矿物为叶蛇纹石的基础上,选两个优质玉样进行~(57)Fe穆斯堡尔谱学研究。岫岩玉的穆斯堡尔谱由两组四级双峰构成,第一组双峰(δ=1.12,△=2.73与2.72mm/s)系由镁氧八面体中的Fe~(2+)形成,另组双峰(δ=0.35与0.36,△=0.63与0.55mm/s)反映的是镁氧八面体中的Fe~(3+),Fe~(3+)/Fe~(2+)分别为0.90与0.78。铁是参与叶蛇纹石晶格的组分;Fe~(3+)与Fe~(2+)均处镁氧八面体中;Fe~(3+)/Fe~(2+)近于与小于1是制约它呈绿色的主要因素。