蔷薇辉石是一种具有特征粉红色的单链硅酸盐矿物。 蔷薇辉石常为致密块状集合体产出, 主要以玉石形式出现在珠宝玉石市场中, 而单晶体的宝石级蔷薇辉石市场上罕见。 单晶蔷薇辉石以澳大利亚Broken Hill矿区以及巴西Minas Gerais矿区为代表。 采用现代测试手段对10块巴西产出的单晶蔷薇辉石样品进行测试, 旨在探讨其化学成分及光谱学特征, 为蔷薇辉石的品种鉴定、 优化、 产地鉴别提供基础资料。 根据LA-ICP-MS结果计算, 该研究样品的平均晶体结构化学式为(Mn0.763Ca0.106Fe0.070 Mg0.061)1.00SiO3, 主量元素富含Ca-Fe-Mg, 与巴西Minas Gerais地区出产单晶蔷薇辉石成分组成相似。 样品的拉曼位移主要由666 cm-1最强峰、 972和997 cm-1次强双峰, 及若干弱峰组成。 蔷薇辉石的主要拉曼峰与［SiO4］四面体的伸缩、 弯曲振动以及八面体配位阳离子的伸缩振动有关。 红外测试结果表明, 蔷薇辉石在指纹区的吸收峰主要归因于Si—O的伸缩、 弯曲振动。 蔷薇辉石的结构决定其在750～550 cm-1波段内存在五个吸收峰, 以此区别其他的(似)辉石族矿物。 3 631 cm-1处存在明显吸收峰, 为典型的OH伸缩振动带, 表明样品中含有少量结构水。 紫外-可见吸收光谱测试表明, 蔷薇辉石为典型的自色矿物, 其致色主要由八面体配位Mn2+ 的d—d电子跃迁导致。 样品对可见光的吸收峰位于紫区及黄绿区, 是其呈现橘红-粉紫红色的主要原因。

翠榴石为石榴石家族中最为贵重的亚种, 以其漂亮的外观和稀有性深受欢迎。 尤其是俄罗斯所产翠榴石更是国内外收藏家最为追捧的对象。 前人从不同角度对石榴石族矿物研究较多, 但关于翠榴石的研究较少。 为了探究俄罗斯翠榴石的化学成分及光谱学特征, 运用LA-ICP-MS, IR, Raman和UV-Vis, 对俄罗斯翠榴石进行系统研究, 旨在获得其化学成分尤其是稀土元素特征、 光谱学特征, 分析致色原因, 为其品种鉴定及产地溯源提供重要数据。 化学成分研究表明, 俄罗斯翠榴石几乎为纯的钙铁榴石(Andradite>96.39 Mol.%)。 次要成分中, Cr2O3含量较高, 平均0.502 Wt%, 除此以外还含少量Al, Mn, Ti和V。 其中Cr和V均为石榴石中致绿色的元素。 稀土元素含量总体不高, ∑REE平均4.85 μg·g-1; 且轻稀土元素明显富集, ∑LREE平均4.56 μg·g-1; 重稀土元素相对亏损, ∑HREE平均0.29 μg·g-1, ∑LREE/∑HREE=5.35~100.48。 多数样品显示Eu正异常。 主要拉曼位移为994.5, 873.5, 841.5, 815, 576, 552, 515, 492, 451, 369, 351, 323, 310.5, 295, 263, 234.5和172 cm-1。 拉曼光谱仅可作为翠榴石品种鉴定的手段之一, 对其产地溯源作用不大。 红外光谱研究表明, 指纹区红外反射光谱可以有效鉴别翠榴石, 红外光谱官能团区显示结构水的吸收峰, 表明俄罗斯翠榴石含有少量结构水, 这与其形成过程与热液交代作用有关。 紫外-可见吸收光谱研究显示, 俄罗斯翠榴石在384和440 nm处具明显吸收峰, 436 nm见弱吸收峰, 620 nm附近出现宽缓吸收带, 从500 nm附近至紫外区强烈吸收。 分析认为440 nm吸收带归于八面体位Fe3+的6A1→4A1g+4Eg(G)跃迁所致; 620 nm吸收带归于八面体位Cr3+的4A2g(F)→4T2g(F) d—d跃迁所致, Fe和Cr同为致色元素, O-Fe荷移带及440 nm强吸收带使得钙铁榴石产生黄色、 黄绿色, Cr3+的加入, 产生620 nm宽缓吸收带, 吸收橙黄色光, 使得宝石颜色向绿色端偏移, 显示纯正的绿色。 拉曼光谱、 红外光谱指纹区特征可以用于准确鉴定翠榴石; 稀土元素特征及中红外光谱官能团区结构水特征, 可以为其产地溯源提供重要信息。

碧玺是晶体结构和化学成分都十分复杂的含硼硅酸盐矿物。 在珠宝市场中最为常见的碧玺品种几乎都为锂碧玺和少量镁碧玺, 目前的珠宝专业教材或相关领域的文章都对锂碧玺研究较多, 而镁碧玺却少有涉及。 对六颗产于莫桑比克的黄-棕黄色碧玺刻面宝石进行了宝石学常规测试、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)测试、红外吸收光谱、紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱和激光拉曼光谱测试, 以获得碧玺样品的宝石学及谱学特征。 宝石学常规测试表明, 实验样品与一般常见碧玺的物理和光学性质基本符合, 但所有样品在紫外荧光仪短波(254 nm)下具有中-强绿色荧光, 而一般碧玺在短波下为惰性, 此外, 样品中均含有较多的浅色和深色的粒状矿物包裹体, 且不见一般碧玺中常见的长管状包裹体、气液两相包裹体。 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析表明, 实验样品属于镁碧玺, 其平均晶体结构化学式为(Ca0.15Na0.85)1.00(Mg2.89Fe0.02Al0.09)3.00Al6(Si6O18)(B0.95□0.05O3)3(OH)4。 选取包裹体较少的样品进行红外吸收光谱测试, 碧玺样品在2 000～6 000 cm-1区域内有OH和Si—O的振动峰, 说明样品含有结构水。 经过紫外-可见光吸收光谱测试, 样品在400～500 nm内有一宽吸收峰, 谱峰位置在445 nm左右, 这可能与Fe2+-Ti4+的电荷转移和交换耦合的Fe2+-Fe3+离子对有关。 经过荧光光谱测试, 本批碧玺样品在254 nm激发光源下, 产生中-强的绿色荧光, 特征荧光峰为534 nm强峰及475 nm肩峰, 荧光的产生原因与样品中Ti和Fe有关。 对碧玺样品的主体矿物进行激光拉曼测试, 测试结果符合镁电气石的拉曼光谱。 该研究创新主要体现在以下两个方面: (1)研究对象经测试属于镁碧玺, 其谱学特征方面尚未有详细研究; (2)实验样品在短波下具有独特的荧光现象, 这一现象目前还没有其他学者提出, 且笔者对荧光产生的原因进行了分析。

黄龙玉是云南省龙陵县近年发现的新玉石品种, 在国内市场热度较高。 目前对其矿物组成和光谱特征还未有报道。 在常规的宝石学测试基础上, 重点采用激光拉曼光谱仪、 红外光谱仪和X射线粉晶衍射(XRD)分析方法, 对其振动光谱特征和矿物组成进行了细致的研究。 结果表明, 黄龙玉显示典型的石英质玉石的振动光谱特征, 主要红外吸收谱带位于1 162, 1 076, 800, 779, 691, 530和466 cm-1处, 分别属于Si—O—Si非对称伸缩振动、 Si—O—Si对称伸缩振动、 Si—O—Si弯曲振动。 其中在800 cm-1附近谱带有分裂, 表明黄龙玉结晶程度较好。 拉曼光谱中, 归属Si—O—Si弯曲振动的谱带强度较高, 主要拉曼散射峰为463和355 cm-1。 XRD结果证实, 其矿物组成为较纯的石英, 红色样品中还含有微量的赤铁矿, 是其产生红色的原因。 这是首次系统研究黄龙玉的红外光谱、 拉曼光谱及XRD谱学特征, 为其鉴定、 定名及后续的研究提供科学依据。

采用Nicolet 550型傅里叶变换红外光谱仪, 对不同世代水热法合成KTP晶体的不同晶面进行了镜反射法红外光谱测试, 与助熔剂法合成KTP晶体的红外光谱测试结果进行了比较, 并估算了不同世代样品中羟基的浓度。 测试主要针对水热法合成KTP晶体比较发育的(100)、 (011)和(201)晶面, 分基频区和指纹区两个区段进行。 研究结果表明, 水热法合成KTP晶体中OH-的伸缩振动存在明显的方向性特征, 其中［100］方向吸收明显, 并且其频率比助熔剂法合成KTP提高约30 cm-1。 样品中的羟基浓度依世代逐代下降, 羟基的存在抑制了KTP晶体的生长, 提高原料纯度对于提高晶体质量有重要意义。