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。     

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。     

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。     

红外光谱-显微共焦激光拉曼光谱研究天然红宝石和蓝宝石中含水矿物包裹体特征

天然红宝石和蓝宝石的包裹体中常见典型的含水矿物包裹体,这些含水矿物包裹体容易受外界环境升温而发生改变。微量含水矿物包裹体变化会对红宝石和蓝宝石的物理和化学性质产生明显影响,该性质为宝石热处理的鉴定提供了检测思路。本文采集了天然红宝石和蓝宝石样品,用显微镜放大观察包裹体特征,结合红外光谱与显微共焦激光拉曼光谱测试研究了含水矿物包裹体的特征。结果表明:天然红宝石和蓝宝石样品中含水矿物包裹体的外观轮廓清晰,晶形完整;红外光谱在2000～3700cm~(-1)附近显示出2105～2110cm~(-1)和1977～1985cm~(-1)硬水铝石和3619cm~(-1)和3696cm~(-1)高岭石等水(H_2O或—OH等)的特征吸收峰;拉曼光谱中可见角闪石、云母、磷灰石和长石等结晶度较好的典型含水矿物包裹体的特征拉曼位移。该系列特征揭示了红宝石和蓝宝石样品中含有水的特征,可作为红宝石和蓝宝石天然成因且未经过热处理的鉴定依据。     

澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱学特征

采用红外吸收光谱、拉曼光谱、紫外-可见-近红外吸收光谱等无损分析技术,并结合激光诱导击穿光谱和电子探针对澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱特征、成分特征和颜色成因进行了研究。红外光谱分析显示孟席斯祖母绿具有[Si_6O_(18)]基团振动特征,其结构孔道中的Ⅱ型水吸收强于Ⅰ型水;拉曼光谱特征峰主要在323 cm、397 cm~(-1)、685 cm~(-1)和1067 cm~(-1),并可检测到142 cm~(-1)和190 cm~(-1)等弱散射峰;紫外-可见-近红外吸收光谱主要由Cr~(3+)、V~(3+)、Fe~(2+)和Fe~(3+)的吸收组成,其中424 nm和611 nm的吸收由Cr~(3+)和V~(3+)联合作用导致,644 nm、661 nm和682 nm的吸收由Cr~(3+)产生。结合Cr_2O_3含量显著高于V_2O_3的化学成分特征,表明孟席斯祖母绿主要由Cr致色。同时将孟席斯祖母绿与云南祖母绿进行对比分析,为孟席斯祖母绿的宝石学鉴定和质量评价提供依据。     

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。     

矿物中的变石效应:金绿宝石,石榴石,刚玉,荧石

变石状(alexandrite-like)矿物的吸收光谱和它们的颜色起因作了概述。变石,是金绿宝石矿物的一个变种,它的颜色被认为是Cr~(3+)出现在金绿宝石结构中的Al~(3+)位置造成的,它进入Al_2位置比进入Al_1位置更为优先,因为它的Al—O间距较大。变石的吸收光谱显示出处于八面体配位的晶格位置中Fe~(3+)和Cr~(3+)的强带。Cr~(3+)光谱中较强组份的数量和偏振强度可用Al_2配位多面体(m对称)的畸变加以解释。在Al_1位置上的Cr~(3+)的谱带强度较低,并且只能看成Cr~(3+)(Al_2)带的台肩。变石状石榴石可被细分为富铬镁铝榴石和富锰铝榴石质的、含钒和(或)铬的镁铝榴石。在两个变石状石榴石族中,Cr~(3+)(4T_2←4A_2)和V~(3+)(3T_2←3T_1)的最大吸收大致位于17500Cm~(-1)的光谱区。这一事实可用两个石榴石族县有近似的晶体场强度解释之。变石状天然刚玉的光谱则用Cr~(3+)(V~(3+))、Fe~(3+)的d-d跃迁以及Fe~(2+)/Ti~(4+)和Fe~(2+)/Fe~(3+)的电荷转移带的迭加来解释。在变石状萤石谱中,可以观察到y~(3+)、Ce~(3+)和Sm~(2+)的吸收带。所有具有颜色变化的矿物和其它变石状相的吸收谱,除了在17300和17800cm~(-1)之间有一个最大的强吸收之外度还在1500和1600cm~(-1)之间以及19700和2IOOOcm~(-1)之间出现最小吸收。比色研究表明,将日光变为人造光时,色,图中主要波长向其红光区位移。在日光中是绿色的晶体,在人造光中通常变成红色,在日光中是蓝绿色或浅蓝色的晶体,在人造光中变成淡红紫色。     

氮气、氧气和空气水合物的合成及其拉曼光谱特征

在-20℃和不同的压力下,在实验室内分别合成了氮气水合物(16MPa)、氧气水合物(13MPa)和空气水合物(15MPa),并对其N—N和O—O键伸缩振动的拉曼光谱特征进行了研究。结果表明,人工合成的水合物中的N—N和O—O键的拉曼位移与天然的空气水合物中的数据十分接近。在氮气水合物和空气水合物中,N—N键的拉曼峰值均为2322.4cm-1;O—O键的拉曼峰值在氧气水合物和空气水合物保持一致,均为1547.8cm-1。空气水合物分解的拉曼谱图表明,它不是氮气水合物和氧气水合物组成的混合物,而是由氮分子和氧分子共同生成的单一水合物,氮分子和氧分子同时进入水合物的大笼和小笼中。与空气中的氮、氧比例相比,水合物中氧分子明显富集,氮分子和氧分子的比例为2.4∶1。     

碧玺的充填处理

利用宝石显微镜、红外光谱仪、紫外-可见光谱仪等测试方法对一件充填处理的黄绿色碧玺样品进行测试研究,宝石显微镜下可见糖浆状流动构造,有时可见蓝色闪光;红外光谱见3056cm~(-1)处苯环的特征吸收峰,以及2965cm~(-1)、2925cm~(-1)CH_3、CH_2的反对称伸缩振动致和2872cm~(-1)附近CH_3、CH_2的对称伸缩振动,显示样品进行了环氧树脂的充填处理;紫外-可见光谱仪测试见绿色碧玺的红区普遍吸收。     

红外光谱在铁镁硅酸盐矿物类质同象研究中的应用

本文通过对柘榴石、辉石、角闪石和云母等铁镁质矿物的化学成分、光学性质和其它物性及红外吸收光谱的研究,试图找出它们的内在联系,以便用于研究矿物的类质同象变化规律。所测的矿物红外吸收光谱为中红外4000～400cm~(-1)波段的谱带特征,一般认为该波段主要是表现为硅酸盐中阴离子团的振动区。 从1、2图中可以看出所测矿物的谱带特征,铁镁硅酸盐谱带基本可分为三个波段,第一波段1100—800cm~(-1)据G.R.Hunt,J.W.Salisbury(1974),提出的硅酸盐光谱振动模式,该波段均为O—Si—O,Si—O—Si的非对称伸缩振动区。所以它们共同特点     

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。     

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。     

CTAB-Al复合改性蒙脱石的合成及表征

采用不同CEC浓度的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)预先改性蒙脱石,然后再加入羟基铝离子柱撑液合成CTAB-Al-Mt复合物并利用X射线衍射分析?热重?化学分析及红外光谱分析,研究合成产物的层间结构特性,结果显示:CTAB在粘土中的加载量明显决定着CTAB-Al-Mt的层间距,铝含量。此外,在羟基铝阳离子进入粘土层间的过程中,部分层间的CTAB被置换了出来,从而引起Si(Al)—O,Si—O—Al和(M—O)Td伸缩振动波数的漂移。随着吸附水含量的减少,H—O—H弯曲振动(2ν)向高波数飘移,而O—H伸缩振动(ν1和ν3)向低波数漂移,这是由于H2O分子中的氢键较少所致。     

应用FTIR-SEM研究一类合成欧珀的微结构及其变彩成因机制

近些年来,相关人工合成欧泊的研究工作主要聚焦于天然与合成欧泊的鉴别与筛选,而相关合成欧泊的微结构、变彩机制及其中水的赋存状态的深入研究鲜见报道。本文通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)对一类合成欧泊的微结构、结构缺陷进行较系统的研究。同时,结合对样品的热处理就该合成欧泊体色、变彩机制及其中水的赋存状态作了初步探讨。结果表明:该样品的红外光谱中,在约2900 cm~(-1)、1737 cm~(-1)处出现合成欧泊特征吸收,且在4000~6000 cm-1波段,合成欧泊相比天然欧泊的吸收峰更为复杂。合成欧泊的颜色由体色与变彩两者共同构成,该体色与存在于其微结构中准球状、粒径约205 nm的二氧化硅颗粒的间隙填充物直接关联,且在热处理条件下随着间隙物的析出而渐退。同时,该类合成欧泊的变彩归因于结构致色并由其内部SiO_2颗粒周期性排列而构成的三维的光子带隙结构所致。此外,在欧泊的微观结构发生重构前,变彩所呈现的颜色主要由准球状二氧化硅颗粒粒径与间隙填充物决定。     

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。     

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。     

褐帘石的谱学特征

本文研究了6个来自不同产状、不同地区的含褐帘石样品,包括4个伟晶岩(M1663来自内蒙集宁益元兴、M7673来自内蒙集宁察汗营地区、M4960来自美国Amherst County Virginia地区、M4976来自挪威Liksviken地区)、2个矽卡岩(M1697产自河北地区、M1679产自湖南郴县地区)。通过对这6个不同产状褐帘石的电子探针主量、稀土和微量元素分析及拉曼、红外光谱学的研究来揭示褐帘石晶体化学特征。结果表明,褐帘石成分均匀,晶体内发育微裂隙,局部有脉体充填,但不同产状的褐帘石样品在主量元素如Fe O、Ca O、Al_2O_3以及REE如Ce_2O_3、Nd_2O_3、La_2O_3的含量具有明显的差别。其系统的光谱学数据表明褐帘石晶体的特征峰强度和峰位的偏移均与其组分有关,并分析指派了部分光谱峰位的归属,揭示了褐帘石中特殊谱峰位置的迁移与其元素含量、晶体结构之间的关系。拉曼光谱揭示了褐帘石单晶有20组拉曼活性谱峰(ν1～ν20),其中ν2～ν4、ν5～ν8、ν16～ν19谱峰的迁移与A位上的Ca与稀土元素之间置换作用有关;ν10～ν12谱峰是O-Si-O弯曲振动引起,其拉曼谱峰的偏移可能与Si含量有关;ν13～ν14谱峰的迁移则可能是多种元素变化共同作用的结果。褐帘石单晶红外光谱展示了13组红外活性谱峰(a-m),h-k谱峰的偏移与在M1或M3位上Fe~(3+)和Al相互替代而导致的; b-g谱峰的偏移是与硅氧四面体中Si-O非对称伸缩振动有关; OH(l-m)双峰的出现可能与M1、M3位上Fe~(3+)的含量有关。研究结果表明伟晶岩类岩石中褐帘石晶体结构中Fe~(3+)与Al~(3+)间的置换作用强于矽卡岩类岩石中的褐帘石;而矽卡岩类岩石中褐帘石晶体结构中在A位上稀土元素与Ca置换作用则大于伟晶岩类岩石中的褐帘石。     

单晶菱锰矿的压缩性研究及方解石型碳酸盐的高压行为

碳酸盐矿物在地幔温压条件下的稳定性和结构变化对理解地球内部碳的存在形式、建立深部碳循环模型具有重要的指示意义。本文利用金刚石对顶砧装置,借助同步辐射X射线衍射和拉曼光谱技术,对天然菱锰矿单晶的结构稳定性和弹性性质进行了研究。结果表明:菱锰矿在压力达到~10 GPa时结构保持不变,但c轴方向的压缩性大于a轴。菱猛矿的等温状态方程参数为V_0=308.8(2)~3、K_0=104(1)GPa和K'_0=4(fixed)。[CO_3]~(2-)基团对称伸缩振动(ν_1)和平面内振动(ν_2)引起的拉曼峰分别位于1 087.9 cm~(-1)和720.5 cm~(-1),基团外振动峰(ν_3)出现在293.8cm~(-1),三者的拉曼位移均与压力呈良好的线性正相关关系,且外振动对压力的响应比内振动敏感。计算得到内振动的模式Grüneisen参数γ_(ν_1)=~0.29和γ_(ν_2)=~0.26,远小于外振动γ_(ν_3)=~1.57。进一步证明菱锰矿的压缩取决于[MnO_6]体积的减小而非[CO_3]~(2-)基团的压缩。结合前人的研究结果,本文对方解石型碳酸盐的弹性性质及其变化规律进行了总结。     

苏州高岭土中的变磷铝石及其成因探讨

变磷铝石(Al[PO_4].2H_2O)为含水的铝磷酸盐矿物,其化学成分和磷铝石(Al[Po_4].2H_2O)相同,但晶体结构截然不同,两者为同质二相体,前者属单斜晶系,后者属斜方晶系。变磷铝石结构中的Al可被Fe~(3+)置换,和红磷铁矿(Fe[PO_4].2H_2O)共同组成类质同象系列。变磷铝石在自然界中的产状国内很少报导。经笔者研究在苏州高岭土矿体的底部发现富集有一种球状变磷铝石,其产状特征对研究苏州高岭土成矿后期的淋滤改造很有意义。本文报导该矿物的矿物学特征并对其成因进行了探讨。     

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。