水热法合成的一种新型祖母绿宝石学及光谱学特征

水热法是合成祖母绿的常用方法之一,使用该方法合成的祖母绿具有典型“水波纹”状纹理,呈现锯齿状平行排列,且其红外透射吸收光谱在2300～3100cm^-1的特征峰是主要鉴定特征。但目前市场上新出现的水热法合成的一种祖母绿不具有上述典型特征。为探究这种水热法合成的祖母绿的宝石学和光谱学特征,本文采用常规宝石学仪器宝石显微镜、折射仪等及红外吸收光谱仪、紫外可见光谱仪、能量色散X射线荧光光谱仪(EDXRF)对其鉴定特征进行研究分析。结果表明：测试样品的折射率为1.571～1.588,双折射率为0.007～0.009,相对密度为2.56～2.78,多色性明显,这些特征与天然祖母绿相似,红外吸收光谱特征与天然祖母绿基本一致。在宝石显微镜下,从特定角度观察可见疑似水热法合成祖母绿的“水波纹”状纹理,呈平行状,但不是典型的锯齿状平行排列,属于疑惑样品。红外透射吸收光谱具有Ⅰ型水和Ⅱ型水的尖锐吸收峰,在2300～3100cm^-1范围内的吸收相对较弱,不具有诊断意义;紫外可见光谱分析表明Fe²⁺离子引起的810～850nm吸收宽带不明显,但8...     

金绿宝石和变石的呈色机理

对24块世界主要产地的金绿宝石和变石进行X荧光能谱分析,得到其所含的主要微量元素分别是Fe、Ga、Ti和Fe、Cr、Ti。金绿宝石和变石各1块样品的同步辐射X荧光能谱半定量分析表明金绿宝石中Fe含量平均为17 800×10^-6,Cr为855×10^-6;变石中Fe含量为16 060×10^-6,Cr含量达13 333×10^-6。对15个样品的可见吸收光谱进行测试及解释表明金绿宝石的可见吸收光谱是由Fe³⁺引起,变石的可见吸收光谱由Cr³⁺和Fe³⁺共同引起。色度学的分析和系列计算表明具有440～470 nm间最大吸收和540～630 nm宽吸收带的双峰形状的可见吸收光谱,可产生红-绿色的变石效应,通过向着该双峰形状的可见光谱的方向进行变石的优化处理可以获得宝石的变石效应。     

天然南红和热处理南红鉴别方法研究

近期,市场上出现一种外观与天然南红极为相似的热处理南红,由赤铁矿致色,颜色均匀,质地细腻,给南红市场带来很大冲击。本次研究应用实验室常规检测仪器,以及红外光谱仪、紫外-可见分光光谱仪、激光拉曼光谱仪、X射线衍射仪等大型仪器设备,测试分析了目前市场上四个有代表性的产地,即四川、云南、蒙古、非洲产出的天然南红,以及市场上出现的两类热处理南红和被用于热处理南红的黄色玉髓。同时选取了部分黄色玉髓和天然南红进行热处理实验和变温拉曼光谱分析,并应用X射线衍射仪对拉曼光谱分析结果进行了验证。结果表明,放大检查、折射率、紫外荧光、密度等实验室常规测试以及红外光谱、紫外-可见分光光谱等测试方法均无法确证性有效区分天然南红和热处理南红。研究团队发现,热处理南红中赤铁矿通常具有明显660 cm^-1拉曼峰,其中MK系列样品赤铁矿峰高比(H₆₁₀/H₆₆₀)通常<1,与天然南红不同;YK系列样品赤铁矿峰高比(H₆₁₀/H₆₆₀)通常在0.4～1.9,与天然南红有部分重叠,但有重叠的样品,其斜硅石和...     

利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态

碳酸盐岩的Fe/Mn元素比值,作为一项新的地球化学指标,可以用于恢复海洋的氧化还原状态.在氧化条件下,Fe³⁺和Mn⁴⁺均不可溶,因此氧化海水中的溶解Fe和Mn的含量均很低.Fe³⁺和Mn⁴⁺在还原条件下可以被细菌还原为可溶的Fe²⁺和Mn²⁺,而氧化还原电位的计算表明,Mn⁴⁺的还原要早于Fe³⁺的还原,因此细菌的Mn还原过程发生在沉积物的更浅层.可溶的Fe²⁺和Mn²⁺向上扩散到海水中,替代碳酸盐岩晶格里的Ca²⁺,因此碳酸盐岩晶格中的Fe²⁺和Mn²⁺的含量受控于来自沉积物孔隙水的扩散,而后者又与水岩界面的氧化还原状态相关.因此可以预测,随着海水变得逐渐缺氧,碳酸盐岩中的Fe/Mn比值会逐渐增高.为了验证这一假说,我们分析了中元古代高于庄组白云岩的Fe/Mn比值.研究发现,几乎所有的样品的Fe/Mn比值介于20～30之间,显著高于泥盆纪末期深水碳酸盐岩和浅水台地碳酸盐岩的Fe/Mn比值.高于庄组碳酸盐岩高的Fe/Mn比值一方面可能指示了中元古代低的大气氧气浓度和海洋的广泛缺氧,也可能反映了白云岩形成于缺氧的沉积物空隙水里.     

红外光谱和拉曼光谱在热处理海蓝宝石鉴定中的应用

在适当的热处理条件下,黄绿色绿柱石能够转变为理想颜色的海蓝宝石。天然海蓝宝石与热处理海蓝宝石的价格差异较大,因此探索热处理海蓝宝石的诊断性鉴定特征就显得十分必要。对不同温度下热处理海蓝宝石进行傅里叶变换红外光谱和激光拉曼光谱的测试分析,结果发现,当热处理温度超过400℃后,随着加热温度的升高,在红外光谱中由[Fe2（OH）4]2＋伸缩振动gI起的3233cm叫处吸收谱峰明显减弱,直至消失。5268cm叫附近由水伸缩和弯曲振动}I起合频区的吸收带由尖峰变得宽缓;8700,6818cm叫两处水吸收峰的相对强度也随着加热温度升高而减弱。热处理海蓝宝石Si-0-Si伸缩振动产生的在682,3604cm叫处的拉曼光谱谱峰强度随着加热温度升高逐渐减弱,1070cm“处的拉曼峰强度明显降低。经700℃加热后,拉曼光谱基线明显向上方漂移。这些光谱特征变化对热处理海蓝宝石的鉴定有重要意义。     

福建明溪蓝宝石的谱学特征及颜色成因

采用颜色测量、紫外-可见光谱、红外光谱等方法对福建明溪蓝宝石进行的研究表明,明溪蓝宝石颜色蓝中带黄,二色性强。紫外-可见吸收光谱中377,388和451nm吸收带较强。这些吸收带是Fe3 的d－d和Fe3 —Fe3 ,交换相合离子间的电子跃迁引起的。810nm带存在于各色蓝宝石中,强度变化较大,有时伴随有510nm吸收带。它是由Fe2 —Fe3 电荷转移形成的。570nm吸收带只出现在蓝色或绿色的蓝宝石中。结合蓝宝石红外33loom－‘吸收带与宝石颜色之间的关系,笔者将570nm吸收带归属于H、Fe、Ti构成的致色缺陷团。这一研究结果对蓝宝石呈色机理的进一步研究和宝石的合成等具有重要意义。     

马达加斯加蓝色蓝宝石的颜色特征

为了了解马达加斯加蓝色蓝宝石的颜色特征,采用GemDialogue颜色系统对其进行了描述与分级。对比世界上主要产地（澳大利亚、斯里兰卡、柬埔塞、缅甸）蓝宝石的颜色特征发现,马达加斯加蓝色蓝宝石样品的黑色罩过高,使得其最终的颜色等级大多在1～4范围内,属于“商业级”。为了进一步确定马达加斯加蓝色蓝宝石样品的颜色特征及其与全Fe,Ti质量分数的关系,采用紫外一可见光分光光度计和电子探针测试了样品。结果显示,随着全Fe与Ti质量分数的增加,样品的蓝色加深;当蓝宝石样品中全Fe的质量分数为0．02％～0．75％、Ti的质量分数为0．006%～O．040％且其全Fe与Ti质量分数比值为10～30时,蓝宝石样品的颜色为纯正蓝色;当超出此范围时,蓝宝石样品通常含有绿色或紫色色调。     

异极矿热相变过程的高温原位拉曼光谱

利用高温拉曼光谱技术,对异极矿进行了原位拉曼光谱的测试和研究。结果表明,异极矿加热至800 K时,与结晶水(H₂O)中O-H伸缩振动对应的3 470 cm^-1特征拉曼谱峰消失,但标志硅酸盐骨架[Si₂O^₇] (Q1)结构的特征谱峰926 cm^-1未受影响,表明结晶水的丢失并不影响异极矿的整体结构。当加热至1 050 K,反映结构水O-H伸缩振动的特征峰3 580 cm^-1消失,与Q1结构单元Si-Onb对称伸缩振动相对应的特征峰926 cm^-1强度逐渐减小,并出现与Q0相对应的852.4 cm^-1特征峰。这表明加热到1 050 K时,异极矿开始出现相变。当升温达1 100 K以上,结构水(OH)的特征谱峰(3 580 cm^-1)消失,与Si-Onb对称伸缩振动对应的特征拉曼谱峰变为855 cm^-1,这标志着异极矿原有的Q1结构已完全转变为硅锌矿的Q0结构 ([SiO₄]结构),也就是说异极矿已完成向硅锌矿的转变。     

4A沸石分子筛对KNO3和NH4NO3的吸持作用

实验研究了4A沸石分子筛经熔融盐处理后对KNO₃和NH₄NO₃的吸持作用。结果表明：在实验条件下,KNO₃处理后的4A沸石中含钾(以K₂O计)15.01%,含NO^-₃ 9.23%;NH₄NO₃处理后的4A沸石中含NO^-₃ 10.78%,含NH⁺₄ 0.94%。熔融盐处理后的样品X射线衍射峰相对强度发生了变化,红外光谱中1 640 cm^-1附近水的吸收带强度减弱,1 390 cm^-1附近出现的NO^-₃离子的强吸收带及825 cm^-1附近出现的NO^-₃离子的弱吸收带,以及热重-差热曲线中KNO₃和NH₄NO₃的热失重和分解热效应均证明沸石中吸持盐的存在。处理后4A沸石分子筛的基本骨架结构没有被破坏,吸持盐的4A沸石对营养盐的储备大大提高,是潜在的缓释肥料。     

泰国玄武岩红宝石的宝石学及化学成分特征

以产自泰国玄武岩的红宝石为研究对象,采用宝石学常规仪器、电子探针、LA-ICP-MS、紫外-可见光光度计、红外光谱、拉曼光谱等测试方法探究泰国红宝石的宝石学特征、化学元素特征、谱学特征,并与缅甸大理岩型红宝石、莫桑比克角闪岩型红宝石初步对比,分析产地特征。研究结果表明,泰国红宝石颜色较深,紫外光长波下多呈中等-弱红色荧光,短波下呈惰性;内部包裹体丰富,可见多种形态的固态、流体包裹体,双晶发育;化学成分主要为Al₂O₃,含有Cr、Fe、Ti、Mg、V、Ga、Si、Ni等微量元素,以高Fe、高Mg、低Ga为特征。紫外-可见光吸收光谱为Cr+Fe谱,Cr相关荧光峰较弱,红外光谱测试样品为红宝石,拉曼光谱存在6个振动峰,与刚玉标准拉曼光谱重合度较高。通过对红宝石的外观、荧光性、内部所含固态包裹体、流体包裹体种类及形态可对红宝石初步进行产地鉴别;微量元素Cr、Fe、Mg、Ga、V、Ti含量具有明显产地特征;不同产地红宝石的紫外-可见光光谱在吸收峰值上略有差异。     

四川平武雪宝顶绿柱石的振动光谱

自然界中绿柱石晶体多为柱状,具板状晶形的绿柱石非常少见。对产 于四川雪宝顶 云英岩晶洞中的无色透明板状绿柱石及产于雪宝顶蒲口坡石英脉中的绿柱石进行了红外和拉 曼光谱分析,并与产于阿尔泰三号伟晶岩脉中的柱状绿柱石进行了比较。雪宝顶两个绿柱 石的结构通道中的水以II型水为主,而阿尔泰绿柱石结构通道中的水以I型水为主。雪宝顶 绿柱石中Li对Be的替换也对它的红外及拉曼光谱造成了影响。     

滇西福贡亚五夺透闪玉矿物学特征及成因

在滇西福贡亚五夺地区普遍发育有规模不等的透闪石玉矿(化)体,呈不规则大脉状产于片麻岩、片岩的大理岩夹层与糜棱岩化花岗岩的接触部位。本文在系统调查矿床(体)地质的基础上,采用化学分析、粉晶X衍射及能谱分析等方法,研究了区内透辉石玉的宝石学、矿物学特征,进而对其成因进行探讨。透闪石玉矿石折射率1.60,硬度5.6,密度2.9g/cm~3±,达到玉石品质的指标要求,可作为一种新类型的软玉矿床开发;其主要矿物组成(体积分数)为透闪石(45%)、透辉石(40%),并含方解石(5%)、石英(5%),以及少量的长石、石榴石、磷灰石、榍石、独居石等;透闪石的SiO_2、CaO、MgO含量(质量分数)分别54.54%、22.32%、18.62%,并有少量的Fe_2O_3、Na_2O、Al_2O_3,其晶胞参数a0、b0、c0及β分别为0.978×10~(-10) m、1.785×10~(-10) m、5.284×10~(-10) m及104.45°。结合矿床地质特征以及矿石与围岩稀土元素示踪分析,该透闪石玉矿床仍属变质热液型矿床,但其是在区域性同岩浆同变形时期的拉张阶段,变质流体混合岩浆残余热液沿裂隙充填而成的,应是一种新的矿床成因类型。其成矿时期与碧罗雪山—崇山变形带喜马拉雅中晚期大规模的走滑剪切作用相关大体时限为22~15Ma。本区域具有同等地质背景和成矿条件的地段范围巨大,具有很大的找矿前景。     

富镁和贫镁坡缕石及其酸浸蚀产物的红外吸收光谱研究

本文对两个富镁和贫镁坡缕石的红外吸收光谱高频区的拟合结果表明,富镁坡缕石(p0)和贫镁坡缕石(g0)的八面体离子的配置有区别,前者除出现Mg3OH振动外,MgM2口OH振动的比例比AlM2口OH振动的大,后者则反之。经酸短时间浸蚀的和未经浸蚀的坡缕石红外吸收光谱相比,除部分吸收峰(如3560cm^-1)的峰形发生明显变化外,其余各吸收峰的峰形相似、强度稍有变化,且Siu-O-SiD的不对称振动吸收峰向低波数方向偏移、对称吸收峰向高波数方向偏移;坡缕石中790cm^-1左右的吸收峰的归属是不明确的,据实验确认它是由Siu-O-SiD的对称吸收所致;由985cm^-1、1030cm^-1、1080cm^-1和1200cm^-1左右4个吸收峰组成Si-O骨架振动吸收带的峰形、强度和峰位移反映了酸浸蚀过程中坡缕石的结构改变。两个坡缕石经360h盐酸浓度为1mol／L和3mol／L浸蚀后,所得产物的粉末X射线衍射谱虽仍具有坡缕石的衍射线,但它们的红外吸收光谱却只有与表面OH振动、物理吸附水相关的OH振动和几个SiO振动吸收峰,而无代表八面体振动、硅氧骨干中的大部分SiO振动和晶格中的结晶水的振动,说明酸对坡缕石浸蚀的最后产物是以硅氧为主。     

云南兰坪富锶文石的振动光谱特征

为进一步研究富锶文石的晶体结构、颜色成因和矿物成因，采用振动光谱、EMPA和SEM对富锶文石进行了测试和分析。红外光谱、拉曼光谱测试分析表明，由于富锶文石存在着锶与钙的类质同像现象，其红外光谱和拉曼光谱中CO3^2-的v1、v2、v3、v4种振动模式波数介于文石和碳酸锶矿之间，与文石、碳酸锶矿等文石型碳酸盐振动光谱特征一致，并且文石的v4存在分裂峰。EMPA面扫描发现Ca^2 、Sr^2 的分布与富锶文石内部环带的分布存在一致性。由于CuO含量较少，分布规律不明显。SEM分析发现在环带之间存在空隙，各环带中富锶文石结晶程度和晶体表面特征不一，不同颜色和形态的环带反复生长。生长过程中，流体成分中各种元素的含量、温度和压力的变化造成不同颜色环带的形成，反映了该富锶文石是经过不同时期沉积形成的。     

内蒙赤峰莲花山金矿田石英脉的红外光谱成矿信息及定量预测

测试了１３０余件含金石英脉及不含金石英脉的红外光谱试样，查明了该区含金石英脉的红外光谱特征，同时配合其它预测含金石英脉的测量方法，提出了该区含金石英脉的预测靶区，经过初步验证，预测基本上是准确的。     

河南桐柏围山城地区变质岩中石榴石的研究

本文据我国河南桐柏围山城地区的石榴石的物理性质、化学成分、晶体结构（使用Ｘ射线分析、红外吸收光谱和穆斯堡尔谱）的研究，证实该区石榴石存在着铝榴石和钙榴石两个系列，并探索了变质岩原岩的组分；变质岩的形成温度为７２５－７５５℃原始变质岩为中等压力产物。多硅白云母形成时的温度和压力属于叠加变质作用的温压条件。本区的区域变质岩是多期变质作用叠加的产物。     

滇黔桂地区低温矿床有机成矿流体及与矿化的关系

对矿石中单个有机包裹体的荧光、红外光谱研究表明：本区低温矿床成矿流体中含有有机质，以成熟或过成熟的芳香族化合物为主，含有一定量的脂肪烃。一定量的有机质进入成矿流体，可能是造成本区低温矿床与油气富集区在区域尺度上相合、在矿床尺度上分离的原因，说明有机质在矿质活化、迁移和沉淀过程中起了一定的作用。     

Nearshore bedform instability in the eastern entrance to the Qiongzhou Strait,South China Sea

Six bathymetric transect profiles were drawn from the nautical charts of 1942, 1962 and 1992 to show that the nearshore seabed remained unstable during the recent 50 years in the middle channel of the eastern entrance to the Qiongzhou Strait, South China Sea. Our results demonstrate that the multi-year averaged seabed aggradational rate was 25 cm/a and erosion rate was 12.5 cm/a. Lateral migration rate of the sea bedform identified from the historical contours was about 100 m/a in the SE direction. Bedform measurements were made using GPY Shallow Seismic Profiler in 1994 in the study area. The records revealed four types of distinctive bedforms that were composed of fine and medium sands. The average spacing of large and small-scale sand dunes is 416 m and 144 m and the average height remains 8.8 mand 4.9 m. The spatial and temporal equilibrium-range spectra of numerical bedform records were applied to estimate short term celerity of bedform movement. Results indicate that large and small dunes migrated at an average celerity of 0.02 cm/hr eastward and 0.09 cm/hr westward in the calm sea weather, while their celerity can reach 53 cm/hr eastward during typhoon season and is only 0.008 cm/hr westward when NNE winds prevail. The results also show that the larger the temporal and spatial scale is, the smaller the bedform movement celerity appears. On the other hand, the smaller-scale bedform celerity of the present study is much greater than that of flume, empirical and theoretical data, but close to the wind tunnel and field-measured data of similar grain size.     

和田玉、玛纳斯碧玉和岫岩老玉中M1、M3阳离子占位的红外光谱分析

对产于昆仑山、天山及岫岩的17块软玉做了红外光谱分析,主要分析白玉、青白玉、青玉、碧玉等不同颜色的软玉晶体结构中M1、M3位置中阳离子占位情况.其M-OH伸缩振动带显示,在M1及M3位置不仅有Mg2+和Fe2+,还有Fe3+.     

Optical spectroscopy study of variously colored gem-quality topazes from Ouro Preto,Minas Gerais,Brazil

Variously colored gem-quality topazes from Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil, were studied by optical absorption spectroscopy and photoluminescence methods. In the near infrared range (750–2500 nm) the absorption spectra display an identical pattern of narrow intense absorption lines caused by overtones and combination vibrations of OH groups, which do not relate to the coloration of the topazes studied. Their colors were found to be caused by combination of three sets of absorption features, (1), (2), and (3) in the visible and near-UV range, which are due to different color center. (1) denotes a pair of broad split bands with maxima 18 000 and 25 000 cm^–1 caused by electronic spin-allowed dd transitions of Cr³⁺ ions. They cause a light rose to deep violet color and characteristic pleochroism of Cr³⁺-containing topazes. Photoluminescence evidences of at least three different types of Cr³⁺ complexes which, most probably, differ by ligand surroundings, O₄F₂, O₄F(OH) and O₄(OH) (2) Corresponds to the intense weakly polarized UV absorption edge. Two different parts, the thermally stable one, caused by ligand-to-metal charge transfer, and the thermally unstable one, caused by some defect center(s), contribute to the edge. (3) denotes a system of two broad unstructured bands with maxima around 19 000 cm^–1 (X>Y Z) and 24 000 cm^–1 (Y Z X). They cause the unique orange color and characteristic pleochroism of Brazilian Imperial topazes. Combinations of (1) and (3) absorption features cause various yellow-rose colors of the samples. Investigations of natural irradiated and thermally treated topazes show that the color centers (1) and (3) transform to each other at annealing and X- or gamma irradiation. The color of natural orange-red Imperial topazes is assumed to be caused by Cr⁴⁺, stabilized by other impurity ions and/or defect irradiation EPR centers. At T=300 °C Cr⁴⁺ reduces to Cr³⁺, the color of Imperial topazes changes to pale rose, caused by spin-allowed bands of Cr³⁺. In artificially irradiated crystals the (3)-center, Cr⁴⁺, may be induced according to the reaction 2Cr³⁺ Cr⁴⁺ + Cr²⁺, which involves chromium pairs in adjacent Al sites of the structure. Such artificially induced color is unstable at room temperature and in daylight. The process of the decay of (3)-centers may be described as a recombination Cr⁴⁺+Cr²⁺ 2Cr³⁺ that results in vanishing of the (3)-bands accompanied by the appearance or increase in Cr³⁺ dd bands, the original orange color turning to a pale rose.