应用扫描电镜-X射线衍射-电子探针技术研究河南淅川绿松石矿物学特征

河南省淅川县位于我国重要绿松石产区——秦岭东部绿松石矿区东延部分,与淅川毗邻的许多早期考古遗址中出土了大量的绿松石制品,因此淅川绿松石的矿料流布受到许多考古学者的关注。研究淅川绿松石的矿物学特征有助于完善我国不同矿区绿松石矿物学研究,为追溯我国早期绿松石文物的矿料来源提供重要的数据支撑。本文利用偏光显微镜观察、扫描电镜、粉晶X射线衍射等技术对淅川绿松石进行结构研究,辅以电子探针、背散射电子图像观察等方法研究了淅川绿松石的矿物组合。结果表明:淅川绿松石主要由细小的鳞片状、短柱状、板片状微晶集合体组成,可见环带状、结核状、碎斑碎粒状结构;通过对比不同样品的微晶结构,可知其微晶的大小、晶型和分布状态会影响淅川绿松石集合体的致密程度和颜色;淅川绿松石集合体中常见石英、玉髓和铁氧化物,部分样品含有硫磷铝锶矿。通过对比其他矿区绿松石矿物组合,发现淅川绿松石与湖北地区的绿松石矿物组成相近,主要杂质为石英、褐铁矿,明显区别于安徽地区以高岭石为主要杂质矿物的绿松石。     

安徽马鞍山地区假象绿松石的研究

笔者在马鞍山地区发现了假象绿松石。在矿物和矿床的很多特征上，假象绿松石与结核状和细脉状绿松石是相似的，但是，假象绿松石保留了磷灰石的晶体形态，其成矿母岩是磷灰石－磁铁矿－阳起石脉岩，假象绿松石的生成需要特定的岩石，地质构造，围岩（母岩）蚀变和地表氧化等条件，因此，它在世界上是罕见的。     

马鞍山绿松石中水的振动光谱表征及其意义

在室温和变温条件下对安徽马鞍山绿松石中水的结构特征进行红外吸收光谱和激光拉曼光谱分析研究,结果表明:绿松石中部分水分子与Cu2 结合成[Cu(H2O)4]2 水合离子,并在很大程度上制约了绿松石的颜色;马鞍山地区绿松石中结晶水的脱失温度约为303℃～310℃,结构水的脱失温度约为346℃～375℃。绿松石中H2O,OH-的振动是导致其水的激光拉曼光谱形成的主要原因,ν(OH)振动导致的强拉曼特征谱峰在3470 cm-1,3502 cm-1～3505 cm-1之间的弱谱峰则隶属3470 cm-1的次级谱峰,ν(H2O)的拉曼谱峰主峰位于3442 cm-1～3449 cm-1处。由ν(MFe,Cu-H2O)伸缩振动致平缓的拉曼谱峰主要分布在3074 cm-1～3303 cm-1附近。     

绿松石呈色的晶体场理论计算

绿松石中Cu^2 电子组态为3d^9,为中心对称配位八面体，配位体为4个OH^-和2个H2O，在晶体场作用下，五重简并的d轨道分裂为5个能量不同的轨道，dx^2-y^2为基态，其余为激发态，依跃迁选律．从基态到四个激发态的跃迁为自旋允许跃迁，从而形成了铜离子吸收光谱的4条谱带。前人对绿松石中Cu^2 晶体场势能计算时，个别系数有误，笔者进行了修改，并补充了部分角度函数的积分值，从而使结果得到了改进，计算谱带位置与实测可见光吸收光谱谱带位置十分接近。在进行晶体场势能计算时，角度函数积分值是非常重要的，以往的资料只是直接给出了部分积分值，这在计算低对称配位八面体晶体场势能时是不够的，这次重新计算了所有可能的角度函数积分值，对各种对称下配位八面体晶体场能量的计算提供了可能。     

磷酸铝结合剂改性绿松石的结构特征

疏松绿松石经磷酸铝结合剂浸胶充填处理后,宝石学参数、力学和工艺性质均得到明显改善,与天然绿松石相仿.为查明这类改性绿松石的结构和探讨磷酸铝无机结合剂对绿松石的改善机理,采用环境扫描显微镜(ESEM)、差热分析(TG-DSC)、红外吸收光谱(IR)和X射线粉晶衍射分析方法(XRD),对此类浸胶充填处理后的绿松石结构、物相及热性质等特征进行了研究.结果显示充填入的磷酸铝结合剂呈凝胶状分布在绿松石微孔隙间,处理后绿松石的分子结构和矿物组构与处理前一致,但产生了一定程度的非晶质化,与磷酸铝结合剂的填充作用有关,即磷酸铝结合剂在固化过程中生成氢,结合形成无机网络高分子结构;处理后绿松石的热反应温度较处理前普遍有所降低,主要是由于添加入的磷酸铝结合剂具有较低的吸热反应温度所致.      

基于气体吸附法和X射线Micro-CT三维成像技术定量解析天然和电化学处理绿松石孔隙特征

绿松石是一种多孔材料,其孔隙特征直接影响其颜色、光泽、硬度、耐久性等性质,进而影响其市场价值,电化学处理的主要目的是降低绿松石孔隙度从而使其耐久、保色。采用全自动比表面仪、X射线显微CT(Micro-CT)等测试分析手段,对电化学处理前后绿松石的孔隙特征进行了对比研究。比表面仪研究发现,电化学处理后的绿松石总孔隙度、总孔体积、平均孔径及比表面积均有一定程度的变化;吸附-脱附曲线高压区域天然绿松石吸附曲线斜率变大,而电化学处理绿松石吸附曲线斜率变小;天然绿松石孔径分布曲线为类抛物线,而电化学处理绿松石孔径分布曲线呈内凹曲线状。Micro-CT研究结果表明:天然绿松石中出现的由表面贯穿至内部的大孔洞,经电化学处理后孔洞被不完全充填;天然绿松石存在“流纹状”结构,孔隙沿“流纹”分布,而电化学处理绿松石的“流纹状”结构消失,孔隙分布杂乱无章。本研究首次从孔隙特征角度入手,发现天然绿松石与电化学处理绿松石在高压区域吸附曲线特征、50 nm孔径以上孔隙分布曲线、孔隙充填情况和内部结构等方面存在明显差异。通过检测绿松石的钾(K)含量,并结合孔隙特征差异,可以有效地对绿松石是否经过电化学处理进行检验判定。     

浅谈扎克里(Zachery)绿松石的鉴定特征

绿松石作为珠宝饰物为人们所佩戴和使用已有5 000年以上的历史,绿松石可以说是地球上最早开采的宝石之一。本文通过对绿松石基本特征和品种及其分类的阐述,着重叙述了一种新型商业化处理(扎克里(Zachery)方法)的绿松石鉴定特征,并介绍一种简易的检测方法,通过矿石元素分析的方法,检测出绿松石中钾元素质量分数超高。以此可以鉴定出Zachery方法处理绿松石。     

Zachery处理绿松石的探讨

现在市面上所谓的"美国松"其实大多经过一种Zachery的处理方法,本文采用放大观察、紫外-可见光谱仪、扫描电子显微镜、X荧光光谱仪、红外光谱仪等测试手段,对Zachery处理绿松石进行了宝石学、矿物学、化学成分和谱学特征的研究.结果显示,由于自然界产出的绿松石的光泽、结构、密度、硬度等变化范围较大,因此常规宝石学测试无法区分Zachery处理绿松石,紫外-可见光谱仪和红外光谱也无法鉴定Zachery处理的绿松石,只有X荧光光谱仪测试结果显示K⁺元素含量高以及扫描电镜显示表面具结晶现象可以作为绿松石经过Zachery处理的准确判断依据.     

美国睡美人绿松石的宝石学矿物学特征研究

美国西南部亚利桑那州是高品质绿松石的主要产地之一.本文通过常规宝石学、紫外-可见分光光度法、X射线粉晶衍射、红外光谱、显微观察、波长色散X射线荧光分析等方法,对天然美国睡美人绿松石以及扎克里法处理、注胶处理的睡美人绿松石进行研究,测试分析其宝石学、矿物学特征,并对其颜色和高硬度成因进行探讨.结果显示,美国睡美人绿松石较其他产地绿松石结构致密,致蓝色元素(Cu²⁺)含量高,从而形成了其较高的硬度和纯净的蓝色.经过扎克里法和注胶处理的绿松石,其结构更为致密稳定,扎克里法处理绿松石中K元素含量增高,注胶处理绿松石的红外光谱在1 735 cm^-1处有特征的弱吸收带,为有机质胶中ν(C=O)伸缩振动所致.     

上扬子台地三叠系碳酸盐岩中的特形白云石及其指相意义初探

在上扬子台地早三叠世嘉陵江组的白云岩中，产有一种呈“针状”、“板柱状”、“麦粒状”或“树枝状”等形态的不同于常见沉积白云石的特形白云石。本文借鉴国外近年来在特形方解石方面的研究成果，提出特形白云石是由类似形态的特形方解石经白云石化作用假像交代而成，因而它同特形方解石一样，可以指示沉积及成岩环境，具有大气渗流、介质溶液过饱和及微生物强烈参与等特点。