黄绿色明矾石玉的矿物学特征及颜色成因研究
发布时间：2021-03-18 05:24
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V3+、Cr3+和Fe3+进入明矾石晶格中类质同相替代Al3+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...
【文章来源】：岩矿测试. 2020,39(05)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
明矾石玉样品的(a)红外光谱及(b)粉晶衍射谱图
近年来,玉石市场新出现了一种黄绿色明矾石质玉,该种玉石颜色鲜艳且结构细腻,受到很多商家和消费者的关注。前人虽围绕明矾石的成因产状、晶体结构、物化性质以及谱学特征等方面开展了大量研究[7-16],但有关其在宝石矿物学领域的研究相对较少,且主要集中于鸡血石的分类和绿松石相似品的鉴定筛查方面。如戴慧等[17]、韩孝朕等[18]分别采用红外光谱、粉晶衍射和拉曼光谱等不同手段对昌化鸡血石进行分析研究,指出昌化鸡血石中存在以明矾石和石英为“地”的品种,其中的明矾石呈半自形粒状,尺寸0.03～0.1mm,此外含少量黄铁矿和镜铁矿;孙丽华等[19]曾采用红外光谱、拉曼光谱、粉晶衍射配合扫描电镜等手段对两种黄绿-黄褐色的绿松石相似玉石进行测试,结果显示其主要矿物成分为明矾石和磷灰石,镜下粒度小于10μm;陈全莉等[20]采用红外光谱配合粉晶衍射的方法对白色和黄色系绿松石“伴生矿”进行研究,结果显示均为明矾石群矿物,其中白色系样品主要成分为磷铝钒和磷钙铝钒,黄色系样品主要为钠明矾石。由此可见,由于明矾石玉问世时间较短,目前尚未有将明矾石玉作为一个独立玉石品种开展系统研究的报道,其各项宝石矿物学特征尚不明确,这不仅为该种玉石的鉴定和科学评价造成一定困难,也限制了明矾石玉资源的进一步开发利用。鉴于此,本文首先采用红外光谱(FTIR)和X射线粉晶衍射(XRD)对黄绿色明矾石玉进行矿物成分研究,进而借助偏光显微镜配合激光拉曼光谱和扫描电镜(SEM)的手段分析其显微结构特征及加工性能,最后结合能谱(EDS)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)和紫外可见光谱(UV-Vis)对其化学成分和颜色成因进行深入分析及讨论,以期为明矾石质玉的科学鉴定、评价和进一步开发利用提供数据支持。
对两件原石样品进行薄片观察可以发现,黄绿色主体部分的明矾石颗粒细小,总体呈隐晶质结构,局部呈细小的毛毡状纤维交织结构,单偏光下明矾石呈白-淡黄色,正交偏光下最高干涉色二级蓝(图3a、b);明矾石玉靠近外皮处结构相对较粗,并可见明显的铁锰质矿物不规则浸染现象(图3c、d),由于浸染的铁锰质矿物常呈无定形胶体态,颗粒尺寸极小(可达纳米级),因此其浸染面积虽大但总含量低,在红外光谱、粉晶衍射中难以识别[28-30];在外皮中还可观察到不规则分布的无色细脉,脉中夹杂有半自形-他形粒状无色矿物,正低突起,正交偏光下干涉色一级白(图3e、f),利用显微激光拉曼光谱测试,其特征拉曼峰位于128、208、356、395和464cm-1(图4a),与“RRUFF”矿物谱学数据库(https://rruff.info)中石英拉曼特征峰基本一致,结合红外光谱和粉晶衍射同样检测到外皮中石英的存在,因此判断其为石英脉;此外,在外皮部分可见呈不规则破碎状的红褐色矿物和极少量不规则黑色矿物分布其中(图3g、h),经拉曼光谱测试红褐色矿物拉曼特征峰位于243、300、399、564和1359cm-1(图4b),黑色矿物拉曼峰位于146、401、520、642cm-1(图4c),通过与“RRUFF”矿物谱学数据库对比,确定前者为针铁矿,后者为锐钛矿。两者之中,针铁矿周围的晕染现象明显,因此认为以针铁矿为主的表生成因褐铁矿浸染是黄褐色外皮的主要颜色来源,这也与其他多种玉石外皮的次生黄褐色的致色机理相一致[31-34]。锐钛矿作为一种低温热液产物,常温常压下稳定[1,35],推测其形成于明矾石玉的围岩环境中,由风化作用导致其在明矾石玉外皮沉积所致,锐钛矿周围无浸染现象,对外皮颜色基本无贡献。图4 明矾石玉风化皮中矿物包裹体的拉曼光谱图
【参考文献】：
期刊论文
[1]澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱学特征[J]. 王慧,梁榕,兰延,潘海华,艾夏,林惠锋. 矿物学报. 2019(06)
[2]墨西哥Sonora（索诺拉州）锌绿松石的矿物学及谱学特征[J]. 王庆楠,狄敬如,何翀,何波. 光谱学与光谱分析. 2019(07)
[3]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[J]. 李欣桐,先怡衡,樊静怡,张璐繁,郭靖雯,高占远,温睿. 岩矿测试. 2019(04)
[4]应用元素分析-电子顺磁共振能谱研究不同颜色青海软玉致色元素[J]. 于海燕,阮青锋,沙鑫,杨育富. 岩矿测试. 2019(03)
[5]甘肃马衔山软玉的宝石矿物学特征[J]. 农佩臻,周征宇,赖萌,钟倩,王含,郭恺鹏,李英搏,乔鑫,张灵敏. 矿物学报. 2019(03)
[6]白-黄色系绿松石“伴生矿”的红外光谱表征及其意义[J]. 陈全莉,刘衔宇,金文靖,朱文静. 光谱学与光谱分析. 2018(10)
[7]云南磷铝石谱学特征研究[J]. 魏中枢,狄敬如. 岩石矿物学杂志. 2018(01)
[8]明矾石综合利用技术研究进展[J]. 旷戈,李付杰,刘瑜,邢盛洲,陈玉红,汤军军. 金属矿山. 2017(11)
[9]新疆软玉仔料中黑色树枝状物质的拉曼光谱和显微结构特征[J]. 汤超,廖宗廷,钟倩,周征宇. 光谱学与光谱分析. 2017(02)
[10]陕西洛南绿松石的结构构造特征研究[J]. 罗远飞,余晓艳,周越刚,杨心鸽. 岩石矿物学杂志. 2017(01)
硕士论文
[1]中国绿松石颜色的成因、影响因素及分级研究[D]. 刘玲.中国地质大学 2018
本文编号：3087992
【文章来源】：岩矿测试. 2020,39(05)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
明矾石玉样品的(a)红外光谱及(b)粉晶衍射谱图
近年来,玉石市场新出现了一种黄绿色明矾石质玉,该种玉石颜色鲜艳且结构细腻,受到很多商家和消费者的关注。前人虽围绕明矾石的成因产状、晶体结构、物化性质以及谱学特征等方面开展了大量研究[7-16],但有关其在宝石矿物学领域的研究相对较少,且主要集中于鸡血石的分类和绿松石相似品的鉴定筛查方面。如戴慧等[17]、韩孝朕等[18]分别采用红外光谱、粉晶衍射和拉曼光谱等不同手段对昌化鸡血石进行分析研究,指出昌化鸡血石中存在以明矾石和石英为“地”的品种,其中的明矾石呈半自形粒状,尺寸0.03～0.1mm,此外含少量黄铁矿和镜铁矿;孙丽华等[19]曾采用红外光谱、拉曼光谱、粉晶衍射配合扫描电镜等手段对两种黄绿-黄褐色的绿松石相似玉石进行测试,结果显示其主要矿物成分为明矾石和磷灰石,镜下粒度小于10μm;陈全莉等[20]采用红外光谱配合粉晶衍射的方法对白色和黄色系绿松石“伴生矿”进行研究,结果显示均为明矾石群矿物,其中白色系样品主要成分为磷铝钒和磷钙铝钒,黄色系样品主要为钠明矾石。由此可见,由于明矾石玉问世时间较短,目前尚未有将明矾石玉作为一个独立玉石品种开展系统研究的报道,其各项宝石矿物学特征尚不明确,这不仅为该种玉石的鉴定和科学评价造成一定困难,也限制了明矾石玉资源的进一步开发利用。鉴于此,本文首先采用红外光谱(FTIR)和X射线粉晶衍射(XRD)对黄绿色明矾石玉进行矿物成分研究,进而借助偏光显微镜配合激光拉曼光谱和扫描电镜(SEM)的手段分析其显微结构特征及加工性能,最后结合能谱(EDS)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)和紫外可见光谱(UV-Vis)对其化学成分和颜色成因进行深入分析及讨论,以期为明矾石质玉的科学鉴定、评价和进一步开发利用提供数据支持。
对两件原石样品进行薄片观察可以发现,黄绿色主体部分的明矾石颗粒细小,总体呈隐晶质结构,局部呈细小的毛毡状纤维交织结构,单偏光下明矾石呈白-淡黄色,正交偏光下最高干涉色二级蓝(图3a、b);明矾石玉靠近外皮处结构相对较粗,并可见明显的铁锰质矿物不规则浸染现象(图3c、d),由于浸染的铁锰质矿物常呈无定形胶体态,颗粒尺寸极小(可达纳米级),因此其浸染面积虽大但总含量低,在红外光谱、粉晶衍射中难以识别[28-30];在外皮中还可观察到不规则分布的无色细脉,脉中夹杂有半自形-他形粒状无色矿物,正低突起,正交偏光下干涉色一级白(图3e、f),利用显微激光拉曼光谱测试,其特征拉曼峰位于128、208、356、395和464cm-1(图4a),与“RRUFF”矿物谱学数据库(https://rruff.info)中石英拉曼特征峰基本一致,结合红外光谱和粉晶衍射同样检测到外皮中石英的存在,因此判断其为石英脉;此外,在外皮部分可见呈不规则破碎状的红褐色矿物和极少量不规则黑色矿物分布其中(图3g、h),经拉曼光谱测试红褐色矿物拉曼特征峰位于243、300、399、564和1359cm-1(图4b),黑色矿物拉曼峰位于146、401、520、642cm-1(图4c),通过与“RRUFF”矿物谱学数据库对比,确定前者为针铁矿,后者为锐钛矿。两者之中,针铁矿周围的晕染现象明显,因此认为以针铁矿为主的表生成因褐铁矿浸染是黄褐色外皮的主要颜色来源,这也与其他多种玉石外皮的次生黄褐色的致色机理相一致[31-34]。锐钛矿作为一种低温热液产物,常温常压下稳定[1,35],推测其形成于明矾石玉的围岩环境中,由风化作用导致其在明矾石玉外皮沉积所致,锐钛矿周围无浸染现象,对外皮颜色基本无贡献。图4 明矾石玉风化皮中矿物包裹体的拉曼光谱图
【参考文献】：
期刊论文
[1]澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱学特征[J]. 王慧,梁榕,兰延,潘海华,艾夏,林惠锋. 矿物学报. 2019(06)
[2]墨西哥Sonora（索诺拉州）锌绿松石的矿物学及谱学特征[J]. 王庆楠,狄敬如,何翀,何波. 光谱学与光谱分析. 2019(07)
[3]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[J]. 李欣桐,先怡衡,樊静怡,张璐繁,郭靖雯,高占远,温睿. 岩矿测试. 2019(04)
[4]应用元素分析-电子顺磁共振能谱研究不同颜色青海软玉致色元素[J]. 于海燕,阮青锋,沙鑫,杨育富. 岩矿测试. 2019(03)
[5]甘肃马衔山软玉的宝石矿物学特征[J]. 农佩臻,周征宇,赖萌,钟倩,王含,郭恺鹏,李英搏,乔鑫,张灵敏. 矿物学报. 2019(03)
[6]白-黄色系绿松石“伴生矿”的红外光谱表征及其意义[J]. 陈全莉,刘衔宇,金文靖,朱文静. 光谱学与光谱分析. 2018(10)
[7]云南磷铝石谱学特征研究[J]. 魏中枢,狄敬如. 岩石矿物学杂志. 2018(01)
[8]明矾石综合利用技术研究进展[J]. 旷戈,李付杰,刘瑜,邢盛洲,陈玉红,汤军军. 金属矿山. 2017(11)
[9]新疆软玉仔料中黑色树枝状物质的拉曼光谱和显微结构特征[J]. 汤超,廖宗廷,钟倩,周征宇. 光谱学与光谱分析. 2017(02)
[10]陕西洛南绿松石的结构构造特征研究[J]. 罗远飞,余晓艳,周越刚,杨心鸽. 岩石矿物学杂志. 2017(01)
硕士论文
[1]中国绿松石颜色的成因、影响因素及分级研究[D]. 刘玲.中国地质大学 2018
本文编号：3087992
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