大别山区石英质玉宝石矿物学特征研究

大别山区石英质玉属新近发现的一种石英质玉（简称＂大别山玉＂）,具色彩绚丽、质地细腻温润等特点。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、化学分析、红外光谱分析等方法,重点对＂大别山玉＂的矿物组成、化学成分、物理光学性质、微结构、红外吸收光谱等特征进行研究。结果表明,＂大别山玉＂具较典型的微粒-细粒结构,主要矿物为石英,含少量的绢云母、绿泥石、萤石、黄铁矿及其它粘土矿物等次要矿物,实属石英质玉;其化学成分相对较纯,主成分为SiO2,含少量的Al2O3,CaO,MgO,Fe2O3,FeO,K2O等;其红外反射光谱以Si—O非对称伸缩振动致特征的1177,1104 cm-1谱带、Si—O—Si对称伸缩振动致800,781cm-1分裂谱带以及由Si—O弯曲振动致492 cm-1较强谱带和542 cm-1弱谱带为特征。同时,还对＂大别山玉＂的结晶度及水的赋存状态一并给予了探讨。     

不同亚类硅酸盐矿物的中红外光谱学特征

利用热红外发射光谱研究了不同亚类硅酸盐矿物镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的红外发射光谱特征。在120oC时,通过对400～1650 cm-1的红外波段进行积分计算,发现硅酸盐矿物中镁橄榄石的发射率最高,可达到0.988,钠长石最低为0.947。硅酸盐矿物在850～1300cm-1区间均产生宽的低发射带,该发射带与硅氧四面体层中(Si,Al)-O的伸缩振动相关;在470 cm-1左右则形成相对尖锐的低发射带,与硅氧四面体层中(Si, Al)-O的弯曲振动相关。从岛状、链状、层状到架状硅酸盐矿物由于Si O2聚合程度依次增加,最强发射谷的位置依次向高频方向偏移,说明硅氧四面体中Si-O伸缩振动带的位置受到了n(Si)/n(O)比值的制约。此外,在辐射能量谱里,镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的最强辐射谷范围趋于变宽,依次为115、162、225和247 cm-1,反映了吸收的辐射能增加。综上可推测,硅酸盐矿物强的发射率可能与硅氧四面体中Si-O的振动模式、Si O2的聚合度、辐射能量谱中最强辐射谷的波长范围有关。     

蒙脱石类质同象置换的IR和ESR研究

对7个不同产地的蒙脱石样品提纯钠化后由化学分析得到它们的化学结构式。用红外吸收光谱(IR)和电子自旋共振(ESR)方法对这7个具有不同四面体和八面体内阳离子类质同象置换量蒙脱石样品进行了研究。IR吸收谱中R—OH振动和R—O—Si振动吸收带均随置换情况不同而变化。ESR谱表明Fe~(3+)离子在蒙脱石中有不同对称性的位置,并由于类质同象置换的不同,共振信号也有一定的变化。     

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。     

优化处理红宝石中轻微玻璃态物质的清理实验

针对目前市场上出现的一些因优化处理而产生轻微玻璃残余物的天然红宝石,经适当浓度的氢氟酸(浓度23%)浸泡后,位于红宝石内裂隙和表面凹坑中的轻微玻璃态残余物被溶解,达到清理玻璃态残余物的目的,并利用电感耦合等离子体-原子发射光谱仪(ICP-AES)分析含玻璃材料的溶液中Si和Al的浓度分别为28.60μg/mL和2.795μg/mL,进而估算玻璃态残留物的损失量以判定热处理过程中非人为加入的玻璃态物质在红宝石中的充填程度。利用红外光谱仪对玻璃残留物清理前后的红宝石红外光谱进行对比研究得出:清理前,红外光谱显示在1 100~1 000 cm-1内有1个单峰宽谱带,谱峰为1 050 cm-1,是由νas(Si—O—Si)非对称伸缩振动引起的,表明残留物为非晶质体,750~600 cm-1之间位于744 cm-1的吸收峰为νs(Si—O—Si)对称伸缩振动引起;清理后,未检测到玻璃残余物特征的Si—O振动峰,仅具950~600 cm-1范围内的宽谱带,为刚玉Al—O基频振动谱带736、622 cm-1,体现晶质金属氧化物的特征,表明样品中玻璃态物质已被清除,实验后红宝石可被划归为经人工优化范畴。宝石显微镜下观察到清理实验后红宝石中原先被玻璃残余物所掩盖的显著内裂隙及表面凹坑。     

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。     

四川石棉县蛇纹石猫眼的红外吸收光谱研究

采用Fourier变换红外吸收光谱和X射线粉晶衍射技术对四川石棉县蛇纹石猫眼进行了研究。红外吸收光谱结果表明:四川蛇纹石猫眼可分为纤蛇纹石和叶蛇纹石两种类型,两者在(960-1100)cm-1和(3600-3690)cm-1的范围内由Si-O伸缩振动的E1类振动和OH伸缩振动表现出的红外谱带分裂强度及谱带特征存在明显的差异。在(960- 1100)cm-1间:纤蛇蚊石的红外光谱分裂成三个明显的谱带,而叶蛇纹石在此区间只有两条谱带。在570cm-1附近的红外谱带以肩状出现;OH伸缩振动区:纤蛇蚊石出现两条红外谱带,而叶蛇蚊石只出现一条红外谱带。X射线粉晶衍射结果表明:叶蛇蚊石具有d202=0．2522nm(I/I0=19)和d203=0．2430nm(I／I0=18)的特征谱线,而纤蛇纹石则具有d202、006=0．2446nm(I／I0=29)的特征谱线,d020>0．245nm近0．249 nm的特征谱线缺失。     

氯碳钠镁石的振动光谱分析

氯碳钠镁石的群论分析表明,当CO_3~(2-)占据其晶体结构中的C_3位置对称时,振动的表示为:Γ=2A+2E。应用Wilson 的GF 矩阵法计算CO_3~(2-)得到的力常数为:伸缩力常数(K)5.8md/(?),弯曲力常数(H)0.45md/(?),非键原子间的排斥力常数(F)2.10md/(?)。计算的频率v_3=1463cm~(-1);v_4=718cm~(-1)。与实测频率一致。根据位能分布计算表明,红外光谱中1464cm~(-1)和718cm~(-1)谱带分别归属C—O 伸缩振动((?))和键角O—C—O 弯曲振动v_4是正确的。     

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。     

含白云石天然碳酸盐岩在中红外波段的辐射特性研究

利用红外发射光谱研究了含白云石天然碳酸盐岩及主要组成矿物的红外发射光谱特征,探究了影响其红外辐射性能的因素。X射线衍射(XRD)和微区拉曼光谱(Raman)结果显示白云石(70%)、方解石(25%)和石英(5%)是该天然碳酸盐的主要组成物相。基于黑体辐射定律以及在80℃时、400～2 000 cm-1各矿物的辐射能量谱,显示碳酸盐岩、白云石、方解石和石英的发射率依次减少(1. 010、1. 000、0. 997、0. 958),白云石是碳酸盐岩红外辐射性能的主要贡献者。在本文研究的温度和波长范围内,含白云石碳酸盐岩中主要组成矿物的热容是温度的函数,白云石高的热容有利于提高整体的热辐射性能;矿物颗粒直径对热辐射的传播有一定的影响,颗粒直径接近于辐射波长时热辐射出现衰减导致发射率降低;当化学键(C—O键、Si—O键)的振动出现在发射光谱窄的发射带范围内(1 350～1 500 cm-1和950～1 275 cm-1)则会导致相对较高的辐射能和发射率。     

河北青龙的氯黄晶研究

氯黄晶产于次生石英岩中,共生矿物有:石英、叶腊石、绿帘石、黄铁矿、一水铝石等。该矿物无色透明,无解理,晶形为四面体、立方体和八面体,常见聚形。矿物粒径多小于0.05mm。D=2.88±0.05,N=1.584±0.002。不溶于氢氟酸。氯黄晶的电子探针分析结果(%):SiO_2 24.21,Al_2O_3 55.22,MgO 0.06,Na_2O 0.04,CaO0.01,TiO_2 0.01,MnO 0.01,Cr_2O_3 0.02。阴离子组分化学分析结果(%):CO_2 0.21,H_2O~+10.38,F 6.89,Cl 2.65。矿物化学式为:Al_(13)Si_5O_(20)[(OH)_(14)F_4]Cl。矿物粉晶X射线衍射主要特征线条为:7.985(53)(111),4.185(65)(311),4.008(67)(222),3.182(18)(331),2.83(32)(422),2.673(100)双线(333,511),2.115(20)(533),2.003(29)(444).1.806(22)双线(731,553)。1.635(29)双线(660,822)。氯黄晶红外吸收谱带(4000—2000cm~(-1))主要是OH的伸缩振动,(1200—200cm~(-1))为四次配位的Al—O、Si—O的伸缩振动和弯曲振动以及6次配位的Al—O的振动。     

方解石-白云石-菱镁矿的中远红外光谱学特征研究

利用拉曼光谱和红外光谱研究了方解石、白云石和菱镁矿的光谱学特征,探究了影响三种矿物红外辐射性能的因素。三种矿物的拉曼光谱(Raman)、中红外吸收光谱(MIR)、远红外吸收光谱(FIR)显示随着矿物中镁含量的增大将会影响CO₃^2-的面外弯曲振动(ν₂)、反对称伸缩振动(ν₃)和平面内弯曲振动(ν₄),使各光谱特征峰均向高频端迁移。基于黑体辐射定律以及在80 ℃、400~2 000 cm^-1矿物的辐射能量谱,结果显示方解石、白云石、菱镁矿的发射率依次减少(0.951,0.938,0.895)。三种矿物的红外吸收光谱和发射光谱中的振动位置均受CO₃^2-基频的显著影响,在1 300~1 650 cm^-1均产生宽的低吸收带,该吸收带与CO₃^2-的反对称伸缩振动相关,且吸收带范围(202,236,272 cm^-1)与发射率之间呈负相关关系。因此,当最强化学键的振动出现在发射光谱窄的吸收带范围内会产生相对较高的辐射能和发射率。此外,矿物的晶体结构也会影响发射率,大的离子半径、键长和晶胞体积将降低辐射过程中能量的吸收,增强辐射特性。综上研究结果,方解石、白云石和菱镁矿的拉曼光谱和红外光谱揭示了金属原子的相对质量对光谱学特征的显著影响,其发射率可能受到C—O键的反伸缩振动范围、最强吸收带控制的最低发射率以及矿物晶体结构的共同影响。这项研究呈现了必要的光谱信息和热发射率数据以识别特定的碳酸盐矿物,为类似矿物的光谱特征研究奠定了基础;同时为进一步认识地壳中大量的碳酸盐矿物提供了研究方法,也为地外勘探的深入研究给予相关的理论基础。     

苏皖凹凸棒石矿物红外光谱特征研究

苏皖凹凸捧石粘土矿物包括沉积、风化及火山碎屑蚀变三种成因类型。成矿物质来源于内陆浅水湖盆水下玄武岩风化蚀变及地表玄武岩的风化。不同成因类型的凹凸棒石在矿物晶体结晶程度上有较大差异。通常,由风化作用生成并与碳酸盐共生的沉积型凹凸棒石结晶程度低,较纯的并与硅质岩共生的沉积型凹凸棒石结晶程度高。它们在红外吸收光谱特征上表现为:前者红外振动吸收带分裂程度低,吸收峰弱且峰形钝。后者红外振动吸收带分裂程度高,吸收峰尖锐。因此研究凹凸捧石的红外吸收光谱特征可基本上区分出它们的成因类型。本文还对凹凸棒石红外吸收光谱振动波数带进行了划分,并对相应的振动类型作了探讨。     

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。     

长石Fe同位素组成对高分异花岗岩高δ~(56)Fe值成因的启示

<正>高硅花岗岩(w(Si O2)72%)的Fe同位素组成相对低硅样品显著偏重,其成因被解释为流体出溶[1-2]、Soret扩散[3]或分离结晶[4-5]。高硅花岗岩中,由于铁镁质矿物含量极低,全岩Fe含量相当一部分赋存于长石中,显著不同于低硅花岗岩,后者的Fe几乎都存在于铁镁质矿物和磁铁矿中。这一Fe赋存状态的改变对高硅花岗岩铁同位素组成的影响尚属未知。本研究测试了大别造山带I型花岗岩中长石和其他共存矿物     

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。     

变生褐帘石的红外光谱研究

研究了不同程度变生褐帘石及其热处理样品的红外光谱变化特征，提出其变生的红外光谱定量标志──变生反M＝■（6-N）（N为750-200Cm-1范围的谱带数）。分析了变生作用中褐帘石晶格内离子基团的变化，结合晶体结构分析，提出褐帘石红外光谱中450、510cm－1附近的两个谱带分别系结构内孤立硅氧四面体SiO4及群体硅氧四面体Si2O7的弯曲振动谱带。     

巴西绿欧泊的宝石学特征

近期国内珠宝市场上出现一种产自巴西的绿欧泊,该类绿欧泊表现出的宝石矿物学特征与传统的欧泊有着明显差异。采用常规宝石学测试手段,并结合电子探针、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、紫外吸收光谱等测试分析方法,就其化学成分、物相、微结构、谱学特征及颜色成因等问题展开初步研究。结果表明,巴西绿欧泊的主要矿物组成为蛋白石,含不等量的α-方石英和α-鳞石英等次要矿物,整体呈不规则胶柬状结构,局部微波纹理发育;该类欧泊主要由直径约10～30nm的SiO2球粒聚集而成;由H2O和M—OH倍频振动致近红外吸收谱带位于7000cm-1处,由H2O合频振动致近红外吸收谱带分别位于5200,5612cm叫处,由M—OH与[SiO4]合频振动致近红外吸收谱带位于4600-4100cm-1范围内。笔者还对巴西绿欧泊的呈色机理一并给予了探讨。     

人工合成图水羟砷铁矾的矿物学研究

图水羟砷铁矾是目前发现的存在于酸矿废水中的唯一的亚砷硫酸盐含铁矿物,其化学式为Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4.4 H2O。图水羟砷铁矾对研究酸矿废水中砷地球化学以及冶金含砷废水处理都具有重要意义。本文通过恒温水浴反应器合成该矿物,首次采用红外光谱和拉曼光谱对其表征,结果表明:位于770 cm-1处的红外特征峰来自矿物中As—O伸缩振动;位于609、663、512、455和365 cm-1处的拉曼特征峰分别来自矿物中As—OH不对称伸缩振动、As—OH伸缩振动(υ3)、AsO33-不对称弯曲振动(υ4)(512和455 cm-1)和O—As—O弯曲振动;光电子能谱结果表明矿物中As为+3价,不存在更高氧化态。低pH值和高硫酸根有利于矿物获得较好晶形;矿物在pH>3出现不谐溶解,首次测定矿物溶度积常数(Ksp)为107.7,标准吉布斯反应自由能(ΔG0f)为-3 605 kJ/mol。     

新疆巴里坤膨润土的红外光谱分析

对巴里坤膨润土不同颜色的典型样品进行红外光谱测试分析,结果表明:巴里坤膨润土矿Ⅱ的膨润土的强吸收波谱出现在3627 cm-1(高频区)、1040 cm-1(中频区)、531 cm-1、470 cm-1(低频区)附近;5个代表样品的红外光谱曲线轮廓基本上一致,但仍存在一定的差异,不同颜色的膨润土因其化学成分的差异,在红外光谱曲线上有所不同,在3600 cm-1(高频区)附近,1#样品对红外光谱的吸收率较强,归属于Al—O—H的伸缩振动,说明1#样品蒙脱石的含量要高些;在797.64 cm-1(中频区)附近,1#、5#样品对红外光谱的吸收率要弱些,归属于Si—O—Si的反对称伸缩振动,说明SiO2的含量较低。