石英质玉分布广泛, 在我国十几个省区均有产出, 是国内市场上重要的特色玉石品种, 其使用历史悠久, 是岭南先秦时期重要的玉石材料。 石英质玉石的产地区分具有重要的宝石学和考古学意义。 然而, 由于石英质玉产地众多, 外观、 成分特征相似, 尚缺乏有效的产地判别方法, 其产地来源标型特征的研究仍然非常薄弱。 “台山玉”是产于广东台山的一种石英质玉石, 因其颜色质感酷似田黄而日益受到重视。 该研究在常规的宝石学测试基础上, 采用X射线粉末衍射（XRD）、 傅里叶变换红外光谱（FTIR）、 显微激光拉曼光谱（Raman）等分析方法, 对6件具有代表性不同类型的台山玉的谱学特征及矿物组成进行了测试分析。 实验结果显示, 台山玉主要矿物为石英, 次要矿物为地开石或高岭石; 地开石、 高岭石在台山玉中以其中一种为主, 二者不共存; 利用XRD-Rietveld法定量计算出台山玉中石英含量低于85 Wt%, 高岭石族矿物含量介于17 Wt%~36 Wt%。 台山玉的拉曼光谱缺失斜硅石的502 cm-1特征峰, 暗示了台山玉的主要矿物石英与玉髓、 玛瑙类低温石英相比具有较高的结晶度; 台山玉可分为地开石石英岩玉和高岭石石英岩玉两种类型, 其中地开石型石英质台山玉红外光谱羟基振动区出现3 622, 3 653和3 703 cm-1三个谱带, 而拉曼光谱相应地出现3 622, 3 644和3 706 cm-1三个谱带, 二者均有谱带分裂明显, 峰强向高频方向递减的特点, 台山玉多为此类型; 高岭石型台山玉红外光谱羟基振动区出现3 620, 3 652, 3 670和3 695 cm-1四个谱带, 而拉曼光谱出现3 620, 3 651, 3 670和3 687 cm-1四个谱带, 其中3 670 cm-1带强度很弱, 不易识别, 该类型台山玉比例相对较少。 台山玉中高有序度地开石、 高岭石的出现指示其原岩中富Al质矿物经历了中温酸性热液交代蚀变作用, 成矿条件与黄龙玉、 金丝玉、 霍山玉等石英岩玉存在差异。 可以确定, 地开石、 高岭石是台山玉区别于其他产地石英岩玉的标型矿物。 结果为台山玉的产地鉴定提供了科学依据, 并为国内石英质玉的源区鉴定和古代石英质玉器的产地溯源提供了重要的参考。

红外光谱分析可以有效地厘定金刚石类型和杂质成分, 揭示金刚石形成的物理化学条件及其源区特征, 约束金刚石的形成机制。 对湖南现代河流砂矿金刚石红外光谱原位分析结果显示, 样品以ⅠaAB型为主(93%), 含有少量ⅠaA型(5%)、 ⅠaB型(<1%)和Ⅱa型(1%); 大部分表现为中-低氮含量(35.0~436 μg·g-1)和中-低氮聚集度(3%~57%, 平均转化率为37%), 少数具有高氮特征(517~2 848 μg·g-1, 甚至高达6 829 μg·g-1)。 这些金刚石在地幔中的存储温度集中在1 100~1 230 ℃, 与前人根据金刚石内包裹体矿物得出的形成温度基本一致。 此外, 它们在地幔中的存储时间普遍较短(大部分<0.2 Ga)。 这些特点暗示湖南现代河流砂矿的金刚石可能主要形成于上地幔, 其来源与超基性岩或榴辉岩有关; 少数高氮含量、 低聚集氮特征的金刚石的存在则显示它们与榴辉岩关系更密切。 与扬子克拉通贵州原生金刚石红外光谱数据的对比显示, 贵州金刚石以高比例极低氮含量的Ⅱa型金刚石为主(占约75%), 同时具有破碎度大、 表面熔蚀强烈等特点, 表明其来源较深, 且在岩浆上升过程中经历了高温熔蚀作用。 红外光谱数据显示, 湖南砂矿和贵州原生矿来源的金刚石形成深度及其地球化学环境存在明显的差异, 可能是在扬子克拉通地幔不同深度范围或者不同阶段形成的产物。 进一步分析表明, 湖南砂矿金刚石和贵州原生金刚石可能构成了扬子克拉通内一个完整的金刚石形成序列, 它们分别与不同源区或不同的地球化学环境相对应。 前者搬运距离较短, 推测其源区可能主要来自近源补给区。 现代河流砂矿金刚石的红外光谱分析为进一步探索扬子克拉通金刚石的源区特征和形成环境提供了新的指示和约束。

石墨是天然金刚石中最常见的包裹体之一, 按其形成顺序可分为原生、 同生、 次生, 原生/同生与次生石墨包裹体的存在指示了金刚石形成的环境及形成后可能经历的变化。 对湖南沅水流域产出的13粒宝石级-半宝石级砂矿金刚石中的原生/同生石墨包裹体及次生石墨包裹体进行显微激光拉曼光谱的原位测试。 测试显示, 湖南沅水流域金刚石中原生/同生石墨包裹体与次生石墨包裹体的G带与D带拉曼位移均存在漂移, 其中原生/同生石墨包裹体G带的漂移范围为1 591～1 600 cm-1, 次生石墨的漂移范围为1 575～1 588 cm-1, 显示其形成压力较低, 结晶压力变化范围大。 原生/同生石墨漂移程度估算出该区域压力范围为4.01～5.88 GPa, 估算结果与利用橄榄石包裹体拉曼位移估算的源区压力范围基本一致。 该区域内金刚石中原生/同生石墨包裹体的D带拉曼位移在1 350～1 368 cm-1之间, D带与G带的强度比(ID/IG值)值位于0.36～0.82之间, 具有较低有序度结构/结晶程度与橄榄岩型金刚石的高结晶度石墨明显不同指示该区域部分砂矿来源的金刚石的形成深度较浅, 成因与榴辉岩关系更为密切, 形成过程极可能曾位于石墨-金刚石稳定域附近。 研究结果表明, 金刚石石墨包裹体拉曼位移的漂移程度可成为探索金刚石原生源区形成环境的有效方法之一。

水岩反应是天然低质量硬玉岩(翡翠)在风化搬运和埋藏过程中获得品质改善的重要机理, 这种反应一般被认为是在低温还原条件下完成的, 目前, 科学界对这种低温变质水岩反应机理的了解知之甚少。 利用显微红外光谱对水岩反应前后翡翠矿物集合体及晶体进行了精细原位(in-situ)测试。 结果显示, 水岩反应后硬玉集合体矿物组成及单晶矿物主量元素的成分均没有明显的改变, 但含水量明显增大, 和水岩反应前相比, 硬玉单晶体结构水峰3 550 cm-1向高频漂移, 水岩反应前后矿物晶体边缘-晶核-边缘测点含水量也呈现规律性变化, 部分样本的含水量甚至有数倍的增加。 其中晶粒边缘的含水量明显大于晶粒内部含水量, 和高温高压变质过程中硬玉中水含量的变化呈现相反的趋势, 暗示了硬玉中的H+/OH-在高压变质反应和常压低温水岩反应过程中在硬玉内部的迁移方向及机制明显不同。 这一现象的发现为了解变质反应过程中水在硬玉中的行为及翡翠质量改善机理提供了新的线索。

钻石产地特征研究在了解地幔演化及遏制国际冲突钻石非法交易等方面具有重要意义, 采用傅里叶变换显微红外光谱技术对采自中国三个商业性产地的14片天然IaAB型钻石进行了系统的面扫描分析, 根据显微红外光谱谱图定量计算出钻石中的氮含量(1 616个红外测试数据)并进行填图示踪。 结果表明, 钻石生长过程中氮的含量和聚集度不断变化, 且成核阶段氮含量可高于或低于其他生长阶段, 不同生长阶段氮杂质含量不具有单向变化规律, 显示钻石生长过程中地幔流体碳和氮存在复杂的交换, 不同产地钻石中氮含量频率分布及NB%/N(T)特征存在一定的区域性差异, 与跳点法红外光谱测试相比, 面扫描法填图能更直观和连续的示踪钻石生长过程中氮杂质的不均匀生长。

辽宁岫岩是中国新石器时期红山文化玉器的重要来源, 辽宁岫岩的闪石玉可分为河磨玉(籽料)和老玉(山流水和山料)两种。 文章利用拉曼光谱技术对两种玉料中发现的石墨包体进行了测试分析。 结果显示, 两种玉料中石墨包体拉曼光谱的特征明显不同, 反映了两类闪石玉形成条件上存在的差异, 它们是不同成矿期次或者是不同成矿部位的产物。 显然, 拉曼光谱技术可以成为无损鉴定玉料产地来源的重要辅助手段。