- 潘少逵;吴箫龙;胡琳琳;孙海祁;
中国东部广泛分布以碱性玄武岩为主的新生代火山岩。这些火山岩含有丰富的深源岩石包体和高压巨晶，为认识我国东部深部岩石圈物质组成及过程提供了良好样品。然而，与广受关注的岩石包体相比，人们对与之共生的巨晶的形成机制与形成条件等方面的认识仍显薄弱。这些巨晶不仅种类丰富(包括辉石、石榴石、角闪石、锆石、钛铁矿、刚玉等矿物),更为重要的是，其常具有粒度大、净度高等特点，可作为优质的彩色宝石资源而加以利用(图1)。因此，本文以黑龙江穆棱、吉林桦甸、福建明溪新生代碱性玄武岩所携带的辉石、石榴石巨晶样品为研究对象，通过原位主微量元素组成分析，结合前人研究成果，探讨了我国东部新生代火山岩中辉石与石榴石巨晶的成因，进而约束陆下深部岩石圈所经历的地质过程。穆棱、明溪两个地方的火山岩均含有辉石和石榴石巨晶，但桦甸地区仅见辉石巨晶。这些巨晶的形态多为不规则状，难以识别出原始晶形及晶面特征。其中，辉石巨晶的颗粒较大，粒径多介于1～4 cm。而石榴石巨晶相对较小，粒径大多小于3 cm。辉石巨晶肉眼观察均呈黑色，透射光下呈棕褐色-浅绿色，石榴石巨晶则呈粉红色-酒红色。主量元素测试结果表明，所有巨晶在化学成分上是均一的，没有出现核-边元素含量系统性的变化。其中，穆棱与桦甸地区辉石包括了单斜辉石和斜方辉石，而明溪地区仅见有单斜辉石。这三个地区的单斜辉石都具有较高的Al_2O_3含量(6.55～10.30 wt%),可归属于富Al普通辉石。单斜辉石巨晶的主要元素含量与地幔岩石中(如橄榄岩)单斜辉石主要元素含量截然不同，表明其不是被寄主岩浆上涌过程中捕获的由地幔岩石裂解产生的矿物碎块。更值得注意的是，单斜辉石巨晶的主要元素含量(如TiO_2和Al_2O_3)随Mg#的降低而升高，而Cr_2O_3随Mg#降低而降低，CaO的含量变化有限，表明单斜辉石巨晶的形成主要受到了岩浆分离结晶作用的影响。穆棱与桦甸地区的斜方辉石巨晶均为顽火辉石，其主要元素含量也与地幔岩石中斜方辉石的含量明显不同，也说明其并非地幔岩石裂解的产物。穆棱地区斜方辉石巨晶又可以进一步分为两组。第一组为(可带褐色调)浅绿色，第二组为棕褐色，这两组斜方辉石在化学成分上也体现出了明显的差异。第一组斜方辉石巨晶具有高的Mg#(89.2～89.8)、Cr_2O_3(0.55～0.66 wt%),低的Al_2O_3含量(5.13～5.93 wt%)。第二组斜方辉石巨晶具有更低的Mg#(85.1～86.3)、Cr_2O_3(0.09～0.18 wt%),更高的Al_2O_3含量(6.78～7.71 wt%)。与桦甸地区斜方辉石相似，穆棱地区第一组斜方辉石主要元素含量(如TiO_2、Al_2O_3等)与Mg#没有相关性，说明穆棱地区第一组斜方辉石与桦甸地区的斜方辉石巨晶并非熔体分离结晶作用的产物，其较高的Cr_2O_3和Mg#含量暗示了这些斜方辉石巨晶可能为熔体-橄榄岩反应的产物。而穆棱第二组斜方辉石巨晶的TiO_2和Al_2O_3含量随Mg#的降低而升高，反映了该组斜方辉石的形成也主要受控于熔体分离结晶作用。穆棱和明溪地区的石榴石巨晶主要为镁铝榴石，但穆棱石榴石的Mg#要明显高于明溪石榴石(74.0～76.0 vs. 45.0～61.8)。这两个地区的石榴石Cr_2O_3含量很低(<0.18 wt%),与地幔岩石中石榴石的成分明显不同。这两个地区的石榴石TiO_2和Al_2O_3含量也呈现出随Mg#的降低而升高的趋势，暗示了其也为岩浆分离结晶作用的产物而非地幔岩石裂解的碎块。经模拟计算表明，这三个地区辉石与石榴石巨晶的平衡熔体的REE含量与寄主玄武岩的REE含量存在明显差异。并且，辉石巨晶的平衡熔体的Mg#与寄主玄武岩的Mg#也截然不同。这说明上述地区辉石与石榴石巨晶并非是寄主玄武岩浆发生分离结晶作用的产物，而是由更早期的玄武质熔体经分离结晶作用而成，随后被寄主岩浆捕获并带到地表。值得注意的是，即使同一地区(如穆棱)的辉石与石榴石巨晶平衡熔体的REE含量体现出了较大差异，或者同一地区(如桦甸)单斜辉石与斜方辉石之间平衡熔体REE含量也明显不同，说明不同种类的巨晶可能并非来源于同一期次的熔体。单斜辉石温压计计算结果表明，穆棱、桦甸、明溪三地单斜辉石巨晶的结晶压力分别为2.0～2.2 GPa、1.4～1.8 GPa、2.0～2.5 GPa,对应于地下66～68 km、 46～58 km、73～84 km处。结合区域地球物理资料，穆棱与明溪单斜辉石应形成于岩石圈-软流圈交界(LAB)附近。桦甸地区单斜辉石形成于更浅的位置(岩石圈地幔)。上述结果也与单斜辉石Na温度计经验公式结果大致相似。石榴石Ca温度计经验公式估算表明，穆棱、明溪石榴石巨晶结晶压力分别为2.5 GPa、 1.2～1.9 GPa,大致对应于地下77～80 km、37～57 km处。但由于三个地区的巨晶样品都以单矿物的形态出现，因此无法对斜方辉石巨晶形成的温压条件给出制约。总体来说，以黑龙江穆棱、吉林桦甸、福建明溪三地为代表的中国东部新生代火山岩所含辉石、石榴石巨晶的成因较为复杂，以熔体分离结晶作用为主，少数为熔体-橄榄岩反应的产物。不同种类的巨晶虽形成深度略有不同，但可以看出LAB是这些宝石级巨晶的主要形成场所。不同期次的深源熔体在LAB附近滞留(熔体池),在相对稳定的条件下发生了缓慢的分离结晶作用(或伴随熔体-橄榄岩反应)而形成了宝石级辉石、石榴石巨晶。相应的，我国东部深部岩石圈也必然受到了深源熔体不同程度的改造作用，如堆晶和熔岩反应。
2024年S1期 v.26 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1070K] - 邵天;吕芳琳;罗恒;刘太巧;沈锡田;
高温高压(HPHT)法合成钻石常具有蓝绿色磷光，在220～300 nm范围短波紫外光的激发下，能够持续数秒至数十分钟的时间。此外，部分HPHT法合成钻石在220～380 nm范围紫外光照射下还会出现橙色磷光，且具有较长的持续时间和不同的空间分布规律。橙色与蓝绿色磷光的相互叠加使HPHT法合成钻石的磷光颜色呈现出随时间变化的发光特征，是鉴定HPHT法合成钻石的重要依据之一。早期理论研究~([1])提出，这两种发光现象源于相似的机制模型。近年来的深入研究指出蓝绿色磷光源于孤立硼原子(B_S)与氮硼施受主对复合(Donor-acceptor Pair Recombination, DAPR)的相互作用，而对橙红色磷光的空间分布、光谱特征、相关缺陷研究还有许多空白~([2-4])。本研究旨在通过多种光学手段记录、表征以及对比分析蓝绿色与橙色磷光在空间分布、发光特征以及缺陷相互作用上的差异，进而为橙色磷光机制研究提供初步的实验支撑。实验表明，蓝绿色与橙色磷光在光致发光的激发条件、偏振性、动力学过程等方面存在差异，基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电子顺磁共振谱(EPR)和自制光学测试平台的缺陷分析也排除了孤氮缺陷(N_S)在橙色磷光中所扮演角色的可能，预示了橙色磷光与B_S和更深层能级的缺陷有关。兼具蓝绿色和橙色磷光的HPHT法合成钻石样品的发光图像及其发射光谱的衰退特征如图1所示。在低于228 nm本征激发条件的DiamondView~(TM)以及在汞灯光源的短波紫外光(SWUV@254 nm)和长波紫外光(LWUV@365 nm)条件下，在典型钻石样品中可观察到三种不同的发光特征：蓝绿色、蓝绿色与橙色叠加，以及橙色磷光。基于自搭建测试平台实验，不同光源激发下HPHT法合成钻石的发光特征得到了量化表征和色度学计算。样品在本征激发下以～2.5 eV蓝绿色发光为主，而LWUV条件下以～2.1 eV橙色发光为主。当使用能量(或波长)介于二者之间的SWUV条件下，可以观察到～490 nm和590 nm的双峰同时出现，并以不同的衰退速率减弱(图1)。蓝绿色与橙色磷光在激发条件以及强度上具有巨大差异，这导致了蓝绿色磷光往往掩盖橙色磷光，限制了橙色磷光的相关观察与研究。两种发光现象的偏振光谱如图2所示，随着检偏器的不断转动，两种发光现象随偏振角度变化展现了截然不同的发光特征。其中，蓝绿色磷光随着检偏器偏振方向与水平面的夹角从0°向90°旋转，光谱中蓝绿色磷光发射峰出现了显著的红移现象；相反，随着检偏器角度变化，橙色磷光峰值位置保持不变，并出现增强。这暗示蓝绿色磷光来源于多种不同空间取向的结构缺陷，而橙色磷光发光缺陷的结构对称性相对单一。如此长尺度的磷光特征暗示了蓝绿色与橙色磷光还具有热释光性质。在-150℃条件下对样品进行氘灯光源的本征激发和汞灯光源LWUV激发，随后以0.5℃/s的升温速率升温，典型HPHT法合成钻石样品在升温的过程中释放出蓝绿色和橙色的热释光(图3)。在本征激发条件下，蓝绿色和橙色热释光的曲线均可被记录，而在LWUV条件下，蓝绿色热释光被排除，仅剩下橙色磷光的热释光特征。其中蓝绿色热释光曲线具有左对称的几何特征，热释光峰值位置在-37℃,而橙色热释光在低温一侧斜率较陡峭，峰值位置在-7℃附近。上述观察表明，橙色热释光的动力学过程与蓝绿色热释光之间存在差异，且热陷阱距离导带底部(或者价带顶部)更远，这也解释了橙色磷光在磷光观察中所体现出的更长的寿命。激发前后缺陷电荷状态的对比实验表明，2 800 cm~(-1)对应的B_S红外吸收峰会在本征激发与LWUV激发条件下增强，而N_S的微波吸收峰只会在本征激发条件下出现。这一方面验证了DAPR的实验观察结果，同时也说明了橙色磷光激发与N_S间不存在直接或明显关系。此外，基于大量HPHT法合成钻石样品的实验也发现，蓝绿色磷光的强度与寿命和橙色磷光在SWUV条件下二者光谱峰面积的占比之间存在负相关性。相关研究暗示同时兼具蓝绿色与橙色磷光的钻石中，二者之间存在“竞争关系”,他们可能来源于不同的缺陷，并存在复杂的动力学相互作用。
2024年S1期 v.26 6-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1555K] - 王成思;沈锡田;
俄勒冈太阳石的颜色成因是矿物学中一个经典而有争议的话题，这是由于它具有在同一长石晶体中各向异性(绿红色)和各向同性(红色)颜色区域共同存的特殊光学性质(图1)。经过近50年的研究，迄今为止的研究中尚没有达成共识的解释模型被提出。在本研究中，受到纳米科学中局域表面等离子体共振(LSPR)理论(图2)的启发，我们对红色、绿红色、绿色3颗俄勒冈太阳石沿特定晶体方向通过聚焦离子束提取制备样片，并进行了高分辨率透射电子显微镜分析，并配合LA-ICP-MS和偏振紫外-可见光谱分析，以及光谱模拟计算，对这一问题展开研究。结果表明，在各向异性和各向同性色区中，我们观察到斜长石中包含的Cu纳米粒子具有不同的几何形状。在各向同性(红色)区域，纳米粒子是随机分布的纳米球体或纳米椭球体(直径8.7～12.0 nm),纵横比为1.0～1.3(图3)。相比之下，在二向色(绿色/红色)区域，纳米粒子是定向排列的纳米棒(沿长轴8.5～21.0 nm),纵横比约为2.5(图4)。我们应用LSPR理论来模拟吸收光谱(图5),并通过模拟计算来解释观察到的光学特性。本研究系统地揭示了长石晶体中不同形状金属纳米粒子包裹体的存在及其光学影响。此外，它还表明了将LSPR纳入矿物致色理论的必要性。此外，含Cu纳米粒子拉长石已被证明具有三阶非线性光学性质，结合纳米粒子的形状和尺寸将有助于设计具有定制光学行为的纳米粒子嵌入光学材料。
2024年S1期 v.26 10-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K] - 许多;周征宇;
绿松石在全世界有着悠久的历史，对于中国文化的起源与发展有着巨大影响。而到了现代，绿松石因其颜色、质地、历史寓意以及宗教韵味而在全世界风靡，绿松石的造假手段也在不断更新，绿松石市场的健康发展受到冲击。本研究选取来自矿区、厂家与可信渠道购得的绿松石及其相似品，通过这些样品研究天然绿松石样品与绿松石仿制品的矿物谱学特征，以期系统性地分析天然绿松石与绿松石仿制品的谱学特征差异，并为鉴定提供科学依据。本文主要通过常规宝石学测试、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见光谱与能谱分析等现代测试技术对天然绿松石及其仿制品样品进行系统的矿物谱学研究，得出以下结论。(1)天然绿松石样品的密度2.45～2.75 g/cm~3,折射率1.61～1.63,w(Al_2O_3)为33.84%～34.03%,w(P_2O_5)为29.97%～33.69%,w(Fe_2O_3)为2.60%～3.25%,w(CuO)为8.19%～9.13%。(2)结构水、结晶水与磷酸根基团的振动频率决定了天然绿松石的红外吸收光谱与拉曼光谱。其中，由结构水的伸缩振动致红外吸收峰出现在3 508 cm~(-1)和3 463 cm~(-1)处，拉曼光谱谱峰则出现在3 496、3 471、3 448 cm~(-1)处；弯曲振动致红外吸收峰出现在841 cm~(-1)和784 cm~(-1)处，拉曼光谱谱峰出现在812 cm~(-1)处。结晶水的伸缩振动致红外吸收峰出现在3 287 cm~(-1)和3 086 cm~(-1)处，拉曼光谱谱峰出现在3 265 cm~(-1)和3 069 cm~(-1)处；弯曲振动致红外吸收峰出现在1 652 cm~(-1)处，拉曼光谱出现在1 618 cm~(-1)处。磷酸根基团的伸缩振动致红外吸收峰出现在1 112 cm~(-1)和1 060 cm~(-1)处，拉曼光谱出现在1 159、1 102、1 039、937 cm~(-1)处；弯曲振动致红外吸收峰出现在648、569、483 cm~(-1)处，拉曼光谱出现在643、589、547、470、414 cm~(-1)处。天然绿松石的紫外-可见光谱发现有4个吸收峰，分别是位于267 nm处由O~(2-)-Fe~(3+)的电荷转移所引起的吸收峰，位于430 nm处由Fe的水合离子中Fe~(3+)的d—d电子跃迁所引起的吸收峰，位于670nm与799 nm由Cu的水合离子中Cu~(2+)的d—d电子跃迁所引起的两个吸收峰。(3)绿松石仿制品品种繁多，市场常见的品种主要包括三水铝石、重晶石、菱镁矿、方解石及多种矿物混合物5大类，其与天然绿松石鉴别较为有效且快速的方法是红外吸收光谱。天然绿松石及其仿制品的鉴别可以通过3 600～3 000 cm~(-1)和1 200～900 cm~(-1)范围内的红外吸收峰与绿松石的红外光谱进行比较~([1-2]),且紫外-可见光谱中是否有Fe的水合离子中Fe~(3+)的d—d电子跃迁所引起的430 nm处的吸收峰~([3-4])和化学成分中是否含有Cu和Fe这两种绿松石的致色元素作为辅助证据。
2024年S1期 v.26 13-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 963K] - 宁广蓉;许峻铭;李东升;
珍珠是贝类生物分泌的有机-无机混合物。大溪地黑珍珠以独特的黑色而闻名，养殖过程复杂且周期长。本研究采用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、激光拉曼光谱、X荧光光谱、X射线粉末衍射及扫描电子显微镜对大溪地黑珍珠样品的宝石学性质、化学成分和谱学特征进行了测试，旨在分析其颜色成因，为珍珠养殖和鉴定提供新的依据。研究结果显示，大溪地黑珍珠样品的形态各异，颜色从深黑色到灰色不等，直径一般在9.4～11.0 mm,相对密度在2.667～2.749。部分黑珍珠样品带有伴色，长波紫外光下可见暗红色或黄绿色荧光。宝石显微镜下可见螺纹和圆形凹坑等主要瑕疵，以及特征的指纹状纹理。红外光谱分析显示，所有黑珍珠样品在707、879、1 483 cm~(-1)均有一致的吸收峰，分别为文石O-C-O的面内弯曲振动、O-C-O面外弯曲振动以及CO_3~(2-)离子的反对称伸缩振动所致(图1)。紫外-可见光谱结果表明，大溪地黑珍珠样品在280、404、493 nm和699 nm处具有特征吸收峰，其中280 nm和699 nm处的吸收峰较为显著(图2),吸收强度与黑色呈负相关。激光拉曼光谱进一步验证大溪地黑珍珠样品的主要矿物为文石，特征峰1 083 cm~(-1)和703 cm~(-1)各自对应碳酸根离子对称伸缩振动和C-O-C面内弯曲振动引起。有机色素卟啉使黑色变深。能量色散X射线荧光光谱分析显示，大溪地黑珍珠样品富含多种元素，但元素的含量与珍珠的颜色深浅无明显相关。Sr/Ca比值证实大溪地黑珍珠为海水珍珠。基于X射线粉末衍射分析，样品的矿物组成主要由文石和少量方解石组成。扫描电子显微镜观察，黑珍珠样品的横截面显示白色或淡黄褐色的珠核和黑色的珍珠层，且珠核和珍珠质层间的界线非常清晰。珍珠层的颜色均匀，层厚约1 mm,结构类似砖墙，平整有序。大溪地黑珍珠表面的梯田式纹理非常明显，文石板片排列紧密，层状规则，大小相似。本研究结论：(1)大溪地黑珍珠颗粒较大，具有典型的珍珠光泽和指纹状纹理；(2)珍珠层的砖墙式结构和珠核的表面特性极其重要地影响珍珠光泽；(3)大溪地黑珍珠的主要矿物为文石，颜色成因与方解石含量和珍珠层的砖墙式结构有关；(4)大溪地黑珍珠的黑色与特定波长的紫外-可见光吸收峰强度负相关，与有机卟啉色素正相关。
2024年S1期 v.26 16-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K] - 李东升;陈燕;曾伟来;夏希悦;林瓴;
化学气相沉积(CVD)技术被广泛应用于钻石的合成。CVD钻石在供应能力、品质、成本和技术创新等方面均表现出显著的优势，为钻石市场带来了广阔的应用前景。颜色的多样性是钻石魅力的重要组成部分，而钻石的颜色成因机制一直是研究的热点问题。本研究选取6颗彩色CVD钻石(4颗粉色和2颗蓝色)样品为例，通过常规宝石学仪器、DiamondView~(TM)、傅里叶变换红外光谱仪、GEM-3000紫外-可见珠宝检测仪、激光拉曼光谱仪、超景深显微镜等仪器对其进行测试，探讨其谱学特征及呈色机理，获得如下认识：(1)蓝色CVD钻石样品的内部不可见包裹体，在DiamondView~(TM)下未见层状生长结构。粉色CVD钻石样品具有细小黑色包裹体，短波紫外荧光下具强橙红色荧光，在DiamondView~(TM)下样品A01-A03可见明显层状生长结构。样品A04未见生长结构特征。层状生长结构和紫外荧光特征可以作为初步判定CVD钻石的依据(图1);(2)蓝色CVD钻石样品A05和A06的红外光谱特征显示其具有H1a心(1 450 cm~(-1)),紫外吸收光谱显示具有GR1色心(741 nm)。粉色CVD钻石样品A03在红外光谱中显示1 330 cm~(-1)的孤氮吸收峰，样品A01、A02、A04则无氮原子存在形式的相关表征。粉色CVD钻石样品A01-A04的紫外光谱显示存在[N-V]~0(579 nm)缺陷、[Si-V]~-(737 nm)缺陷以及[Si-V]~0(945 nm)的相关吸收。所有CVD钻石样品在拉曼光谱中均显示1 335 cm~(-1)的钻石拉曼本征峰(图2-图4);(3)蓝色CVD钻石样品为工艺过程中加入B元素造成了红光到蓝光逐渐减弱的吸收，与GR1色心缺陷、经辐照处理后再经退火处理导致的H1a心和以617 nm为中心的吸收带导致在短波蓝光区产生明显的透射等共同作用导致其呈蓝色。粉色CVD钻石样品的呈色与N元素等晶格缺陷有关，样品A01-A04具有[N-V]~0和[Si-V]~(-/0)缺陷，样品A03的氮杂质为替代氮。
2024年S1期 v.26 19-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1137K] - Tao Chen;Zhaoyin Huang;Jinyu Zheng;Zebin Xu;
Jadeite jade,also called Feicui in China,is the most popular jade variety and one of the best selling gems in China.Colour and transparency are the primary quality factors that determine the value of Feicui.Jadeite jade is a polycrystalline aggregate,primarily consisting of jadeite(NaAlSi_2O_6) and including accessory minerals such as omphacite,albite,amphibole,and chromite~([1-2]).Gem-quality Feicui material is only found in a few countries,namely Myanmar,Guatemala,Russia,Kazakhstan,and Japan~([3-5]).Myanmar is the traditional and most important producer of gem-quality jadeite jade,while Guatemala has become the second-largest producer~([6]). "Ice jade" is a translucent variety of jadeite jade(also known as Feicui) that is generally of high value.Reportedly from the Morales mine in the Izabal Department of Guatemala,it has recently appeared in the Chinese jewelry market.In this study,the structural characteristics,mineral compositions,and colour genesis of Guatemalan "ice jade" were studied using UV-Vis-NIR and Raman spectroscopy,X-ray diffraction,electron probe microanalysis,scanning electron microscopy,and cathodoluminescence. "Ice jade" from the Morales mine in Guatemala is composed of almost pure jadeite,containing very small amounts of accessory minerals,including omphacite and albite.The omphacite grains are often nearly colourless and not easily observed,while the albite grains cluster as white snowflake-like inclusions or dispersed as small specks.The "ice jade" exhibits a fine-grained structure,occasionally coexisting with a micro-granular structure.The relatively pure chemical compositions of sodium pyroxene accompany with a fine texture produced a transparent to semi-transparent and near-colourless appearance.A small amount of dispersed fine-grained omphacite is considered the cause of the pale green colour in "ice jade" from Guatemala.The Guatemalan origin can be determined from its characteristic appearance,microstructure,accessory minerals,and chemical compositions.
2024年S1期 v.26 24页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K] - 张存;马楠;王婉琦;陈淑祥;吴煜;刘金海;
新疆地区是中国最重要的和田玉成矿区带，赋存大量优质原生和次生和田玉矿床。其中，新疆和田墨玉可以划分为两种典型类型，一种以阳起石为主要矿物，另一种则主要以透闪石和石墨为主要矿物，后者颜色通常由石墨包裹体导致。众所周知，石墨在有机和无机碳循环过程中发挥重要作用，对科学揭示地球深部碳循环具有重要科学指示意义，而和田墨玉中石墨包裹体则是研究新疆地区复杂背景下碳聚集、固定及循环的有利对象。但以往的研究重点关注了和田墨玉成因类型、形成机制等方面，针对石墨包裹体的碳质来源，尚未被厘定，不利于和田玉成矿规律和构造演化的完整科学认识。因此，本研究采用显微岩相学、电子探针、碳稳定同位素等技术手段，对新疆和田墨玉样品的矿物组成、石墨包裹体碳同位素特征进行了系统研究。结果表明，新疆和田墨玉的主要矿物组成为透闪石，副矿物或次要矿物组成为石墨、方解石、透辉石和磷灰石等；石墨碳稳定同位素揭示，新疆和田墨玉中石墨包裹体的δ~(13)C_(PDB)处于-21.3‰～-8.5‰,平均值为-13.76‰,具有相对较重的碳同位素组成，指示石墨碳质来源具有有机和无机双重成因。结合区域地质环境，我们认为在古生代中酸性岩浆侵入到前寒武纪白云石大理岩过程中携带幔源重同位素碳，导致石墨和透闪石共同结晶或沉淀。本文研究为和田玉矿床成矿过程及地球深部碳循环方面提供独特视角。
2024年S1期 v.26 25-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1177K] - 刘玲;杨明星;李俏俏;唐毅;温慧琳;袁冶;李妍;刘佳;
中国是世界绿松石的主要产地之一，拥有丰富的绿松石资源，主要分布于湖北、安徽、陕西、河南和新疆等地。根据赋矿类型可分为沉积变质岩和岩浆岩~([1])。其中，鄂豫陕和新疆矿区绿松石均属于沉积变质岩类型~([1]),安徽的马鞍山和铜陵矿区绿松石属于岩浆岩类型~([2])。天湖东绿松石矿床位于中国新疆维吾尔自治区哈密市东南180 km处。该矿床最早被开采的时间可以追溯到公元前1279-379年，属于古代采矿遗址~([3])。2015年左右，天湖东绿松石矿被重新开采，产出的绿松石在中国市场上短暂销售过一段时间。出于对该古矿遗址保护的考虑，这里的开采活动后来被禁止了。长期以来，沉积变质岩类型的绿松石一直是我国绿松石市场上的主要来源，如产自湖北竹山、郧西、郧县、以及陕西白河等地的绿松石均属于此种类型，其成因与黑色岩系密切相关~([4-6])。关于该类型绿松石的成矿机制，一直有不同的观点~([6-8])。本研究以新疆哈密天湖东绿松石为例，结合野外地质特征和地质资料，对其进行了系统性的宝石学、矿物学和地球化学研究，重点研究了该地区绿松石的产地特征，并阐明其成矿过程。天湖东绿松石常呈蓝色和蓝绿色细脉出现在寒武纪坡城山组石英岩的裂隙和剪切带中。该矿点绿松石的地球化学特征以高Li、V、Cr、Sr、Ga以及低Ba为显著特征。通过拉曼光谱和电子探针显微分析，发现该矿点绿松石中典型的杂质矿物有石英、磷灰石、硫磷铝锶石、针铁矿、赤铁矿、黄钾铁钒、三水胆矾、白云母、石膏等。同时本研究首次在中国绿松石中发现了氯铜矿，该矿物可作为该产地的标志性矿物，可与中国其他产地绿松石区分，具有重要的产地鉴别意义。根据岩石学、矿物学和地球化学特征，以及伴生矿物的结晶顺序，本文提出天湖东绿松石矿属于表生风化淋滤成因。黑色岩系是绿松石成矿的主要物质来源，为绿松石的形成提供了所需的Al、P和Cu元素，而石英岩为其沉积成矿提供了空间。
2024年S1期 v.26 29-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1022K] - 张跃峰;丘志力;杨炯;谷娴子;郑昕雨;
玉器在我国使用历史近万年，她见证了中华文明起源、形成和发展的全过程，在中华文明探源研究中具有重要的学术价值。古代玉器本身兼具人文与自然两方面属性，前者涉及加工工艺、器型、纹饰等，是近年来考古、文博领域学者的研究重点，已取得丰硕的成果；后者包括玉料的材质与产地来源分析，是一个涉及地质学、宝石学、考古学等多学科交叉的研究领域。由于古代玉器样品需要满足无损测试的要求，测试分析手段的选择受到很大的制约，绝大部分古玉科学研究仍停留在材质鉴定的阶段，产地溯源技术仍然是制约古玉文化交流研究的瓶颈~([1-4])。材质的准确鉴定是开展古代玉器科学研究的基础和前提。20世纪90年代，闻广等~([5-6])尝试对部分史前玉器进行采样，并利用红外光谱、扫描电子显微镜等技术手段对玉器的材质进行研究。21世纪以来，大型无损谱学分析设备，如质子激发X射线荧光光谱(PIXE)、红外光谱、拉曼光谱、电子探针，在古玉材质分析中获得较广泛的应用~([3])。然而，考虑到文物转运到实验室测试过程中的安全问题和监管要求，这些实验室设备在古玉材质鉴定方面的大规模应用仍面临较多限制。鉴于此，我们团队评估了各种岩矿分析设备的适用性，建立了利用小型台式红外光谱仪+便携式X射线荧光光谱仪(p-XRF)进行古玉材质分析的方法。该仪器组合快速、便携，满足古玉现场检测的需求，同时可对玉器的材质、成因类型进行准确鉴定。目前该方法已成功应用于下靳、石峁、海藏、福泉山、焦家、石峡等重要史前遗址出土玉器的研究中，鉴定出史前玉器材质包括透闪石玉、蛇纹石玉、云母质玉、石英质玉、绿泥石质玉、大理岩、绿松石、萤石、滑石岩等(图1),其中透闪石玉占据主导地位~([7])。目前，学术界对透闪石玉、蛇纹石玉、绿松石等常见材质古玉的产地溯源探索主要通过主微量元素和同位素地球化学数据进行，测试技术手段从早期的全岩分析全面转向原位无损/近无损地球化学分析，近年来多元统计、机器学习算法逐渐被引入，用于构建玉石产地判别模型。这些模型尽管能在测试集上获得较高的准确率，但其均建立在少量产地数据的基础上，且缺乏地质学机制约束，很难真正应用到古玉的产地溯源研究中。我们团队通过对东亚地区近20个大理岩型透闪石玉矿床的系统研究，揭示了透闪石玉的普遍成矿规律，建立了全面系统的透闪石玉地球化学数据库。在此基础上，开发了无损的古代透闪石玉器产地溯源方法体系(表1)。该方法已成功应用于多个重要史前遗址出土玉器的溯源研究中，初步勾勒出了史前玉石之路，充分展现了史前玉器在中华文明探源研究中的价值~([7-9])。展望未来，潜在的透闪石玉矿资源勘查和地质学研究，全面的玉料地球化学数据库建设，适用于古玉样品的原位岩矿地球化学分析技术的开发及其在古玉样品测试中的大规模应用，应是未来古玉溯源研究工作的重点方向，需要多学科领域的研究者通力协作。
2024年S1期 v.26 32-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 983K] - 李博文;沈锡田;
宝石级欧泊具有彩虹般绚丽的变彩效应，是其微观尺度上尺寸均一的二氧化硅纳米颗粒有序堆积形成的三维周期结构造成~([1])。欧泊的这一性质，使其成为天然光子晶体的经典案例。因此，合成欧泊不仅可以用作宝石材料，而且其在光子学、光电子学和传感器等领域也具有潜在的应用，越来越多的研究者对合成欧泊产生了兴趣~([2])。在种类繁多的欧泊中，带有变彩效应的火欧泊因同时具有绚丽的结构色和黄-橙-红的体色而备受推崇。以往的一些研究认为分散于火欧泊内部的Fe_2O_3纳米颗粒是引起其体色的主要原因之一，随着Fe_2O_3纳米颗粒浓度增加，火欧泊体色逐渐加深~([3])。此外，Fe_2O_3纳米颗粒的存在相当于在蛋白石结构中引入缺陷，其浓度增加会改变火欧泊的周期性介电结构，最终导致颜色变化。想要验证并进一步研究上述现象，合成一系列不同Fe_2O_3纳米颗粒掺杂比例的火欧泊进行表征是较理想的策略。Fe_2O_3纳米颗粒是一种着色能力强、应用范围广的红色无机颜料~([4])。然而，有关通过掺杂Fe_2O_3纳米颗粒合成火欧泊的研究报道较少，这可能是由于Fe_2O_3纳米颗粒的性质不稳定所致。例如，裸露的Fe_2O_3纳米颗粒在其分散体系中容易团聚、在高温下可以被还原为Fe_3O_4并使颜色变为暗红色，环境污染或光照还会导致Fe_2O_3纳米颗粒颜色褪色等~([5])。以上这些问题可以通过将Fe_2O_3纳米颗粒封装在SiO_2外壳中来解决。这是由于SiO_2外壳可以调节Fe_2O_3颗粒之间的距离并防止分散颗粒团聚，SiO_2外壳良好的化学惰性还可以增强Fe_2O_3纳米颗粒内核的化学稳定性，进而确保合成火欧泊的颜色稳定性~([6])。综上所述，为加深对变彩火欧泊颜色成因的认识以及为火欧泊合成技术提供新思路，本研究以Fe_2O_3内核和SiO_2外壳构成的核壳结构纳米颗粒(Fe_2O_3@SiO2)为红色颜料，合成了一系列不同掺杂比例的火欧泊薄膜并对其进行表征。首先，采用溶胶-凝胶法制备SiO_2、Fe_2O_3@SiO_2纳米颗粒；然后，将不同体积分数的Fe_2O_3@SiO_2纳米颗粒混合在分散良好且尺寸相近的SiO_2纳米颗粒悬浮液中；最后，采用垂直沉积自组装法合成火欧泊薄膜。我们研究了相同厚度情况下不同Fe_2O_3@SiO_2纳米粒子掺杂比例合成的火欧泊薄膜的纳米尺度结构和颜色演变，并与现有研究进行比较。结果表明，与掺杂裸Fe_2O_3颗粒的蛋白石薄膜相比，Fe_2O_3@SiO_2掺杂火欧泊体色的饱和度和亮度都有所提高，这主要归功于Fe_2O_3@SiO_2在欧泊薄膜中的分布更为均匀且引起的结构性缺陷更少。在结构色方面，暂未发现Fe_2O_3@SiO_2的掺杂对结构色色相的影响，但掺杂比例对结构色强度存在影响。在厚度相同的情况下，结构色强度随着掺杂比例的增加而先下降后升高并最终超过纯SiO_2欧泊薄膜的结构色强度。目前的实验研究表明，Fe_2O_3@SiO_2纳米颗粒作为合成火欧泊的掺杂颜料可有效提升火欧颜色性质，本研究的下一阶段将结合数值模拟对Fe_2O_3@SiO_2影响火欧泊结构色强度的物理机制进行探究，为Fe_2O_3@SiO_2用作合成火欧泊的掺杂颜料提供理论支撑。
2024年S1期 v.26 35-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1102K] - 梁伟章;丘志力;丁永康;孙媛;马瑛;张振邦;
微波等离子体法(MPCVD)是目前CVD合成钻石较为优选技术，具有能量输入稳定、工艺可控性高、生长质量好等显著优势，该技术可生长晶体颗粒大、净度高和颜色好的优质宝石级金刚石，快速发展为宝石级合成金刚石商业化生产应用的主流技术之一，成为反哺并提升整体MPCVD法制备高质量工业应用领域合成金刚石的重要动力~([1-3])。MPCVD法在合成宝石级金刚石领域的应用重点关注晶体大小、晶体净度、晶体颜色和生长速度四个方面的表现。本文对近三年来MPCVD法的生长机制、方法及相关结果的进展进行了综述。为了获得尽可能大的晶体，目前的重点是关注籽晶筛选处理和生长方法的选择~([1]),包括优选具有易加工、外延能力强的(100)晶向的Ⅱa型HPHT基板或者CVD基板作为生长籽晶；利用金刚石的自然表面特性，在三个维度上培养大尺寸单晶金刚石的三维生长法、通过多次连续生长循环获得大厚度晶体的重复生长方法，以及通过拼接多个抛光的籽晶基板~([4]),实现大面积单晶金刚石生长的马赛克生长法~([1,5])。技术上，可通过优化甲烷浓度、氢气浓度等生长参数，提高气源纯度和生长系统的真空度，可减少非金刚石相的产生~([1])。通过多次生长循环，每次生长后去除多晶金刚石，然后继续生长单晶金刚石，可以有效避免多晶相的形成和裂纹的产生，从而提高晶体的净度；此外，在每次循环生长之间以及生长后，对晶体进行机械抛光，去除表面缺陷和多晶相，可显著提高晶体的净度和光学质量~([1,5]);在颜色研发方向，通过降低生长速度和降低氮浓度，或者通过生长后处理(如高温退火),可以减少氮相关的光吸收缺陷所导致的光吸收，从而获得趋于无色的晶体~([4,6])。CVD法合成宝石级彩色金刚石主要是通过掺入NV色心，退火辐照后获得红色、粉红色和黄色~([4-8]);另外通过硼掺杂直接获得蓝色，也可在生长后通过高能电子辐照处理，改变金刚石晶格缺陷获得浅蓝色金刚石~([4,6])。生长速度与晶体质量的平衡，是合成金刚石晶体生产成本的重要指标，目前主要是通过调节生长温度区间、适当的功率密度和压力等生长参数，同时协调籽晶布置与气流分布，可实现较高的生长速度和生长质量的平衡~([1,4]);通过优化甲烷浓度，可以实现高速度沉积碳相金刚石；氢气的浓度也对金刚石生长速率和晶体质量有显著影响；通过对上述一系列生长参数的调节，影响等离子体状态、解离、活化和活性基团的分布，从而有效控制生长表面的物理和化学反应，在提高晶体生长速度的同时保障晶体生长质量~([1,4,9])。有研究人员开发出一种基于等离子体诊断技术，利用等离子体成像和光谱分析对微波等离子体进行定量诊断、选择工艺参数，对不同的单晶金刚石生长进行有效的等离子体控制和工艺优化~([10])。提高晶体生长体积和生长速度，保证净度质量，实现无色或者可控的彩色，仍然是降低晶体生产成本、提高晶体价值的关键，推动了MPCVD技术整体发展，并将有助于进一步扩大工业领域应用的研究和实现。
2024年S1期 v.26 38-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 938K] - 蔡逸涛;Fei Liu;Kan Li;Long Li;Jingsui Yang;
Diamonds on the Earth mainly occur in volcanic rocks such as kimberlites and lamproites~([1-8]), but can also be found in ultrahigh-pressure metamorphic rocks~([9-10]), meteorites~([11]) and alluvial deposits~([12]). In recent years, diamonds have been recovered from ophiolites~([13-16]) and alkalic dolerites~([17-18]). The discovery of ophiolitic diamonds and alkalic dolerites diamonds has drawn significant research interests to explore the origin of this new class of diamond source and to infer the evolution of their hosting rocks~([19-21]). This new type of diamond had been initially considered as a result of contamination. However, more and more evidences either directly or indirectly demonstrate that these diamonds are of natural origin~([16,18,19,22-24]).During a geological survey from 2012 to 2015, the geologists from Nanjing Centre of China Geological Survey discovered a large number of yellow microdiamonds in the Langan area in northern Anhui Province~([18,25-29]). The diamond-bearing rocks of these microdiamonds mainly include dolerite and olivine basalt. From 2016 to 2018, four microdiamonds in basic rocks were recovered again in the prospecting work for primary diamond deposits in the Tashan and Zhangji areas in Xuzhou, which is geographically close to Langan~([30]). All these microdiamonds are similar in colour and shape to ophiolite type diamonds~([31]), and show different characteristics of kimberlite and lamproite type diamonds.Cai, et al.(2019) reported the petrological characteristics of the diamondiferous rocks~([17,21,30]). In this paper, the morphology, infrared spectrum, and carbon isotope compositions of microdiamonds were analysed and discussed by Fourier infrared spectroscopy and carbon isotope test. The types of microdiamonds found in the North China Craton, the age of mantle occurrence, and the source of carbon isotopes were revealed.In the past, many deposits of macro-diamonds, mostly of TypeⅠa or Ⅱa, were found in the North China Craton, and they have been extensively studied. Microdiamonds recovered from the alkalic dolerites of the North China Craton were studied by FTIR and carbon isotopic.These diamonds are usually light yellow to yellow, with a few colourless, and cubic, octahedral or rhomboidal dodecahedron, and octahedron in shape. The surface characteristics of diamonds, such as dissolution, can be observed. The overall N concentration is not high, with an average of 173×10~(-6). The infrared spectra show that most of these diamonds are Type Ⅰb, and C centres are found at 1 344 cm~(-1). Three diamond samples are classified as Type Ⅰa/Ⅰb, because of A centres and C centres in these diamonds. Two diamonds are classified as type ⅠaAB because B, B′ and A centres are found co-existing. FTIR microscopic measurements from the core to the edge of the Type ⅠaAB diamond suggest a mantle residence time of approximately 550 Ma. The C isotopic analysis reveals that these diamonds are strongly depleted in ~(13)C. These low δ~(13)C values of dolerites-hosted diamonds overlap with the lower ends of peridotitic diamonds and metamorphic diamonds, and the upper end of the ophiolitic diamonds. Additionally, the reason for the strong deficit δ~(13)C shown by the carbon isotope should be studied in the future.
2024年S1期 v.26 40-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 886K] - 孙媛;李紫薇;丘志力;李东升;杨育富;
中国享有“玉石之国”的赞誉，是世界上最早用玉的国家。角闪石、蛇纹石、绿松石和石英是中国古玉的四种主要材料，50万年前周口店北京人文化遗址中就发现有用玉髓制作的器物~([1-2])。桂林“鸡血玉”是中国近20年来开发和应用的一类石英质玉石新品种~([3-6]),因其独特的红色(又称“黑底红”或“乾坤料”)在外观上可与中国传统珍贵印章石品种之一——鸡血石相媲美，故而得名，但二者在矿物组成、宝石学特征、呈色原理等方面完全不同~([4-8])。本研究使用红外光谱仪对采自广西壮族自治区桂林市龙胜县上朗矿区的19块桂林“鸡血玉”(石英质玉)(以下简称“鸡血玉”)样品进行了测试，并选择了7块样品破碎、研磨至200目粉末对其进行热重分析测试(样品基本宝石学特征见表1)。结果显示：(1)“鸡血玉”的主要矿物组成为α-石英。红外光谱中1 220～1 070 cm~(-1)范围为最强吸收区且有明显分裂峰，由Si-O-Si和Si-O-(Al)非对称伸缩振动产生，特征峰有1 218、1 176、1 170、1 076、1 072 cm~(-1)。470 cm~(-1)和541 cm~(-1)附近为次强吸收峰区，由O-Si-O弯曲振动所致，470 cm~(-1)处的吸收更强，特征峰有541、540、493、487、470 cm~(-1)。800 cm~(-1)和781 cm~(-1)附近出现肩峰，为Si-O键对称伸缩振动引起，781 cm~(-1)谱峰强度均高于800 cm~(-1),此处的肩峰弱分裂指示“鸡血玉”中SiO_2的晶体粒径较小，属于隐晶质集合体；(2)部分“鸡血玉”样品的红外光谱在1 554 cm~(-1)附近出现吸收峰，为水的弯曲振动频率范围，是由水中O的变形振动引起，说明“鸡血玉”样品中含有少量的吸附水；(3)黑地红颜色特征的“鸡血玉”具有不同的热重曲线变化，表明每个样品所含水量与水的分布不尽相同；(4)根据测试样品的TG曲线显示(图1),“鸡血玉”的失重温度范围在200～800℃,主要可分为三个阶段：0～200℃时由于吸附水的流失致使鸡血玉样品最初质量减少；当温度升高至580℃左右，样品的质量变得平稳；在580～800℃范围内“鸡血玉”样品失重较快，温度升至750℃时开始了第二阶段的失重。此阶段由于高温，“鸡血玉”的结构已受到破坏。测试样品失重量范围区间为0.34%～9.69%。上述研究显示，“鸡血玉”的矿物组成主要为α-石英，玉质较为细腻，具有一定量的吸附水，部分“鸡血玉”饰品在日常佩戴和保存过程中，随着时间的增长会出现“起棉”、颜色变浅、透明度降低等现象，很可能与桂林鸡血玉中含吸附水的矿物失水导致结构变疏松有关，但这一现象可逆。
2024年S1期 v.26 43-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1021K] - 周纪玲;王成思;叶宇;沈锡田;
宝石级尖晶石是重要的彩色宝石品类，近年来如曼辛、纳米亚、马亨盖等产出高价值尖晶石的小产地涌现，使尖晶石的产地价值愈发凸显。同时，近五年与尖晶石产地鉴别相关的论文数量较上一个五年增长了约200%,是当前行业关注的热点课题。目前，相关研究主要集中在运用地球化学分析和包裹体特征来进行产地溯源，但仍存在如判别特征重叠和高品质单晶包裹体缺失等问题。因此，深入探究尖晶石的晶体性质并将之应用于快速无损检测之中，有利于助力开发适合我国质检行业的尖晶石产地溯源技术，对我国宝石学研究和行业发展均具有重要的意义。尖晶石的光致发光光谱由一系列复杂N峰组成，其中每一个N峰都对应着一种光致发光中心Mg~(2+)和Al~(3+)占位的排布情况，这为后续尖晶石光致发光光谱的应用奠定了坚实的基础~([1-6])。本课题组基于尖晶石的有序-无序相变特征，在前期研究中已证明尖晶石的光致发光光谱中R峰(有序峰)和N峰(无序峰)的比例可以反映其无序程度，并建立了热力学模型实现定量计算其热历史(封闭温度)~([7])。在上述理论基础上，本研究以缅甸、坦桑尼亚、越南和塔吉克斯坦四个产地共308颗红色系尖晶石样品(图1)为研究对象，主要研究成果如下：(1)研究方法适用范围验证。本研究证明尖晶石中Cr含量低于LA-ICP-MS的检测限，也可能探测出尖晶石中Cr~(3+)的PL光谱(图2)。这表明尖晶石中Cr~(3+)具有极高的PL效率，证明了本研究方法也可以应用于其他颜色尖晶石的研究；(2)基于定量和定性分析方法，汇总各产地尖晶石Cr~(3+)的光致发光光谱特征，并筛选出具有产地鉴别意义的光谱特征。在液氮测试条件下，各产地尖晶石位于零声子线(14 480～14 640 cm~(-1))范围内均会分裂出N_1、n_3、N_2和n_5共四个峰。除此，塔吉克斯坦尖晶石样品还会分裂出n_1峰，坦桑尼亚尖晶石则额外分裂出n_1和n_2峰(图3)。坦桑尼亚尖晶石根据其N_2峰的特征，可细分为坦桑尼亚I型和Ⅱ型；(3)定量计算各产地尖晶石样品的有序-无序相变平衡常数(k值)和封闭温度。坦桑尼亚尖晶石样品的k值范围约1.13×10~(-6)～2.47×10~(-4),塔吉克斯坦样品约1.75×10~(-5)～2.85×10~(-4),越南样品约1.29×10~(-5)～3.13×10~(-3),缅甸样品约1.03×10~(-4)～2.65×10~(-3)。该结果指示各产地尖晶石晶体的无序程度顺序为缅甸/越南>塔吉克斯坦>坦桑尼亚。结合统计学方法得出了坦桑尼亚、缅甸、塔吉克斯坦和越南尖晶石具有代表性的封闭温度范围，坦桑尼亚的为1 057～1 072 K,塔吉克斯坦的为1 128～1 141 K,越南的为1 057～1 250 K,缅甸的为1 196～1 218 K。综上，基于尖晶石中Cr~(3+)的光致发光光谱，总结了各产地的有序-无序相变平衡常数、封闭温度以及光谱特征。本研究积累了大量可靠数据，在定量计算和统计学方面进一步优化了数据分析方法，这些成果不仅验证了前期理论研究应用于实际的可行性，还推进了尖晶石产地溯源技术的开发以及以尖晶石为媒介约束地质热历史的研究。
2024年S1期 v.26 46-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K] - 丁永康;丘志力;邓小芹;马瑛;梁伟章;孙媛;
赋存在古老克拉通岩石圈地幔约150～200 km~([1-2])深处的金刚石被称为“岩石圈型金刚石”。岩石圈型金刚石记录了侵入岩石圈地幔的含碳熔流体活动~([3]),对研究克拉通岩石圈地幔的形成与演化具有重要意义。一些早期成核生长的金刚石在漫长的地幔留存期间往往会受到多期增生事件的影响，从而形成复杂的金刚石生长结构。这些多期生长金刚石的结构特征直接反映了不同期次含碳熔流体的性质，为限制岩石圈地幔交代过程、俯冲物质的输入以及地质时期内地幔条件的变化起到了重要作用~([4]),是我们追溯金刚石生长历史和探究相关重大地质构造事件的基础。在我国，前人对华北克拉通多期生长金刚石的结构特征研究工作大致分为三个发展阶段：一是早期通过阴极发光(CL)/荧光图像(DV)定性分析~([5]);二是CL生长结构分析结合红外光谱点测/线扫定量分析~([6-8]);三是红外光谱面扫分析~([9-10]),从定性到定量，从点到线到面，逐渐建立了对华北克拉通多期生长金刚石结构特征的认识。其中，点测方法在分析金刚石氮杂质相关信息(含量、缺陷类型)时产生的误判极为严重(尤其对于原石)。而线扫方法虽然比点测方法严谨，但受限于测试点的取向和密度，有时也会造成空间信息的丢失。尤其对于本文所研究的多期生长金刚石样品，该方法会导致其氮杂质分布特征分析不准确。随着技术的发展~([11-12]),高精度红外光谱面扫方法已逐渐成为研究金刚石中氮杂质分布特征最可靠的空间分析方法，为金刚石生长结构特征的研究提供了更深入的视角。本研究选取了24颗来自华北克拉通鲁西地区蒙阴金伯利岩胜利I号岩管产出的含包裹体原生金刚石样品，对其进行了切片处理。通过DV-CL的图像分析发现，24个薄片近半数(10/24)为“具有晶核的复杂多期环带生长结构(三/四期)。随后，我们从这些蒙阴多期生长金刚石中挑选了4个具有特征生长结构的薄片样品(SD-297、SD-346、SD-372、SD-398)进行了高精度FTIR Mapping测试，分析了薄片样品的A、B中心氮含量(N_A、N_B)、总氮含量(N_T)、B中心转化率(ⅠaB%),并进行了详细的填图和分析工作，得到的如下主要认识。(1)4个薄片均为特殊的“混合型金刚石”,其中样品SD-297、SD-372、SD-398为“ⅠaAB+Ⅱa+ⅠaA”类型，样品SD-346则缺少第三期，为“ⅠaAB+Ⅱa”类型。这4个薄片样品的第一、二期特征基本保持一致，第一期为高N_T、ⅠaB%的“ⅠaAB”核心，第二期为金刚石中少见的几乎不含氮的Ⅱa生长区。除样品SD-346外，其余三个薄片第三期为低N_T、ⅠaB%的ⅠaA生长区。本研究样品给出了有别于前人研究中华北克拉通金刚石的全新混合生长类型，并以夹在高ⅠaB%晶核和低ⅠaB%外层生长期次间的Ⅱa生长区为特征。(2)对于具有第三期生长的3个薄片样品的氮杂质特征比较一致，首先是高度熔蚀的晶核具有较高的N_T,大多在200～300μg/g,且B中心氮的比例很高，大于70%,指示了更古老的生长年龄；其次是与晶核相接的生长期次为特殊的Ⅱa生长区，几乎不含氮，最外层生长期次则具有远低于晶核的较低的N_T(20～40μg/g)和ⅠaB%(2%～4%),指示了较短的地幔留存时间。以Ⅱa生长区为间隔，不同期次间的氮含量和B中心转化率呈现一种“陡变”差异，几乎不存在过渡，指示了三期不同性质的熔流体来源。通过DV-CL结合高精度FTIR Mapping的研究工作，我们认为蒙阴多期生长金刚石的内部结构和氮杂质相关特征指示了鲁西地区古老岩石圈地幔至少经历了三期及以上的含碳熔流体活动。(3)样品SD-346晶形为浑圆状十二面体的溶蚀形态，其第一、二期生长结构和氮缺陷分布特征与其他3颗金刚石保持一致。同时，从FTIR Mapping中还观察到样品SD-297、SD-372和SD-398的第三期生长结构遭受了不同程度的破坏。据此推断样品SD-346并非为两期生长，而是第三期生长结构被流体溶蚀的“假两期”生长。这进一步说明了在进行FTIR Mapping工作时要注意原石的形态及形貌学特征，两者结合的分析能避免金刚石生长分期的误判，并为金刚石的生长结构提供细致的参考，以还原更真实的金刚石生长历史。
2024年S1期 v.26 50-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1087K] - 申佳奇;许博;
海蓝宝石是一种含Fe的宝石级蓝色绿柱石，是除祖母绿外绿柱石族的第二大宝石。近年来，海蓝宝石在市场上受到越来越多珠宝商的追捧和消费者的青睐，成为价格涨幅最高的宝石之一，极具经济价值和观赏价值。宝石的产地来源是影响其市场价格的重要因素之一，前人的研究内容主要集中于笼统的、单一产地海蓝宝石的颜色评价、宝石学性质以及包裹体成分等方面的探究~([1-8]),但对不同产地海蓝宝石之间的鉴别特征研究仍相对欠缺，仅有个别产地的非全面对比~([9-12])。因此，海蓝宝石的产地鉴别体系仍在探索阶段，需要更多的系统性资料和数据支撑。化学成分是产地鉴别的重要依据之一，矿物的成因探究、成矿机制及其形成环境变化等都会对其微量元素产生影响，故不同产地海蓝宝石的微量元素及其含量分析将有助于成矿过程的复写，也为产地鉴别提供更精准的数据支持。本次研究收集了全球12个产地的海蓝宝石(蓝色绿柱石)样品，如阿富汗、巴西、马达加斯加、莫桑比克、尼日利亚、纳米尼亚Erongo Volcanic Complex、巴基斯坦Skardu、越南Ngh■、越南Thanh Hoa、中国四川雪宝顶、中国云南元阳以及中国西藏错那洞等地区(图1)。我们选取海蓝宝石样品的颜色均为浅蓝色-深蓝色，部分样品带有微弱绿色调。其中，越南、巴西样品的蓝色的饱和度高、明度适中，中国四川样品只带有轻微蓝色调，莫桑比克样品偏绿蓝色；所有海蓝宝石样品为不透明-透明，以半透明-透明为主，中国四川、莫桑比克、巴西、越南样品基本透明，莫桑比克样品的透明度较差；海蓝宝石样品的晶体粒径大小1～6 cm,具有长柱状、短柱状、板状以及致密的块状等多种形态，不同产地样品的结晶习性存在差异，如越南样品均为长柱状，尼日利亚、巴西、马达加斯加、中国西藏、中国云南样品以短柱状为主，中国四川样品为厚板状，阿富汗样品呈薄板状，莫桑比克样品都为致密块状。以上12个产地海蓝宝石样品均富含有形态各异的流体包裹体，例如，中国四川样品常见锯齿状三相流体包裹体(图2a),中国云南样品存在短针状三相流体包裹体(图2b),中国西藏样品可见具有彩虹干涉色的薄流体包裹体(图2c)。使用拉曼光谱仪对流体包裹体成分进行测试，得到流体包裹体中液相成分均以H_2O为主，气体部分为CO_2与少量N_2。CO_2是C的最高价态，包裹体中流体中的CO_2和H_2O组分是氧化的最终产物，且所测试的流体包裹体从形态判断都为原生包裹体，所以可推断海蓝宝石样品可能在富流体的氧化环境中成矿~([13]);阿富汗样品存在大量电气石共生的现象(图2d),指示其成矿流体中存在大量B元素；纳米比亚样品中的萤石包裹体说明流体中有F元素的富集(图2e);尼日利亚样品存在大量原生的磁黄铁矿包裹体，对应流体富S元素(图2f),这三种元素都是流体活动性强的元素，也可以从侧面说明这些产地的海蓝宝石形成于富流体的环境中。从外观和包裹体特征上看，很多产地海蓝宝石样品非常相似，不能很好地将其区分，但不同产地样品中的微量元素及其含量存在一定差异。受成矿环境的影响，在绿柱石晶体的结晶过程中会发生各元素的类质同象替代。使用电子探针及LA-ICP-MS对各产地样品进行主、微量元素测试。晶格中Al-O八面体的Y位占位的Al~(3+)不饱和，最主要的替代元素为Fe, Fe~(2+)-Fe~(3+)的电荷转移是绿柱石呈绿蓝色调的主要原因。例如，越南ThoungXuan和Ngh■两个地区的海蓝宝石样品中Fe含量最高，其蓝色的饱和度相对较高；Be与Li为负相关关系，指示Be-O四面体T2占位上的Be~(2+)部分被Li~+取代，为“四面体”替代，如中国四川样品中Li含量最高和纳米比亚Erongo样品中Li含量为最低，样品之间Li含量最多相差两个数量级。在海蓝宝石通道中会有碱金属离子(Rf~+:Na~+、K~+、Li~+、Rb~+、Cs~+)来平衡电荷，如纳米比亚Erongo、马达加斯加、尼日利亚等样品中碱金属的含量普遍较低，属于“低碱型绿柱石”,莫桑比克样品中Rb含量明显高于其他产地，中国四川、阿富汗与莫桑比克样品中的碱金属含量远高于其他产地海蓝宝石中的碱金属总量。基于对各产地元素含量的测试数据，我们引入了XGBoost(Extreme Gradient Boosting)算法框架尝试对数据进行模拟训练。XGBoost通过迭代优化，能够更加精准地捕捉各微量元素与产地之间的复杂关系。在模拟训练过程中，模型最终准确率达到0.93,并识别出如Yb、Sc、Mn等此前未受足够关注的微量元素在海蓝宝石产地鉴别中的潜在贡献。机器学习能够挖掘出传统统计分析难以发现的隐藏特征，进一步提升海蓝宝石产地鉴别的准确性。
2024年S1期 v.26 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1101K] - 刘欣蔚;陈涛;
目前关于我国重要金刚石产地之一的湖南砂矿金刚石的研究较少有系统总结性报道。在本文，笔者梳理了有关湖南砂矿金刚石成分和结构特征。研究显示，湖南金刚石以ⅠaAB型为主，Ⅰb和Ⅱa型的比例较高，含氮量以及氮聚集程度分布明显不均一；湖南金刚石晶面花纹和颜色丰富，晶体形态变化大，大多呈现曲面外观，说明金刚石上升到地壳的过程中经历过复杂环境；生长结构有简单生长结构，也有复杂的斑杂生长结构和似玛瑙状生长结构；碳同位素组成分布范围较广，其范围与榴辉岩型金刚石更为一致，可能相对富集轻碳同位素，与华北克拉通所产金刚石有不同碳源和形成机制；包裹体种类有橄榄岩系列和榴辉岩系列组合，深部包裹体来源值得进一步探索。综上，湖南金刚石多来源，多期次，复杂度高。不同金刚石具有一定来源个性，无法简单地通过单一金刚石特征来确认其“整体”产地来源特征，需要通过不断挖掘现有金刚石中所携带的信息，完善对湖南金刚石产地来源的认识。
2024年S1期 v.26 58-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1017K] - 许博;
在宝石贸易中，产地来源可以赋予名贵宝石显著的附加价值。名贵宝石——红宝石、蓝宝石和祖母绿等的产地溯源研究是国际宝石实验室的核心技术，其意义是名贵宝石产地差异比较、产地特征、成矿类型以及成矿和找矿规律。从20世纪50年代瑞士Gübelin宝石实验室首创彩色宝石的产地鉴别以来，名贵宝石的产地鉴别研究日益深入，其基础在于不同成矿背景祖母绿矿床产出的祖母绿具有显著的常规宝石学性质、包裹体、谱学特征和化学成分~([1-9])。因此，目前对于宝石产地来源的鉴定通常基于经验丰富的宝石学家对以上四方面特征的综合判断。然而，随着名贵宝石产地的研究爆发式增长和不同产地来源宝石数据的全方位系统报道，传统的产地鉴别手段效力逐渐下降，特征包裹体雷同、光谱样式类似和化学成分含量范围重叠等现象屡见不鲜，使传统产地鉴别的可靠性备受挑战。该背景下，宝石的化学指纹在产地鉴别中的地位日益增加。基于矿物微区分析技术的成熟，宝石中微量元素的测试精度不断提升，高精度的成分数据对于产地来源具有强烈指示意义。传统鉴别技术对于化学成分的分析主要基于低维的二元/三元鉴别图解，但数据点的大面积重叠已无法适应日渐庞大的成分数据集。因此，能够高效挖掘高维成分数据的机器学习方法有利于解决目前名贵宝石产地鉴别所面临的困境。本研究搜集了祖母绿样品来源于12个产地共303颗(图1),包括哥伦比亚西部成矿带(WEB)、赞比亚Kafubu、巴西Itabira、巴西Carnaíba、巴西Socotó、阿富汗Panjshir、巴基斯坦Swat、埃塞俄比亚Shakiso、俄罗斯Malysheva、尼日利亚Gwantu、马达加斯加Mananjary和中国云南大丫口。首先应用传统产地鉴别手段系统测试了各产地祖母绿样品的常规宝石学参数、包裹体特征、紫外-可见光-近红外光谱(UV-Vis-NIR)、红外光谱(IR)、拉曼光谱和主微量元素含量，并汇编构建了三大名贵宝石化学成分数据库。此外，多种机器学习方法被应用于宝石成分数据挖掘，构建了三种高效准确的宝石产地鉴别模型。对于祖母绿的系统研究表明，全球各产地的祖母绿中存在三种不同的UV-Vis-NIR光谱吸收样式(图2)。对于祖母绿通道中的重氢水的研究也表明，在2 600～2 850 cm~(-1)范围内的红外吸收光谱也可以将全球祖母绿分为三个组别(图3),该创新性结论对祖母绿的产地具有强烈指示意义。本研究构建了包含来自22个国家45个矿区的祖母绿化学成分数据共2 753个，其中包括本研究测试数据425个。基于该数据库，三种成熟高效的机器学习方法(随机森林、支持向量机和极端梯度提升)被用于挖掘祖母绿的成分数据并构建产地鉴别模型。其中，随机森林(RF)和极端梯度提升(XGBoost)模型对于祖母绿数据适应性较强，性能优越。22个RF模型中，最高准确率与F1分数可达99.5%(图4)。模型RF-EM1-1320可以100%区分11个产地(图5),模型RF-EM12-135仅使用5个元素即可获得99.1%的准确率。同时，模型对高维元素信息的解码表明V/Cr和碱金属元素(Li、Na、Rb、Cs)是与产地强相关的元素，其特征权重在所有模型中均排名前列，指示了成矿过程中母流体的构成与来源。以上研究结果表明，大数据和机器学习技术在宝石产地鉴别领域的应用具有高准确率、高效率和广谱性的优点，潜力巨大。大数据和机器学习对于宝石学产地研究的赋能是对产地鉴别技术的开创性拓展，更为宝石学研究提供提供了新视野。
2024年S1期 v.26 61-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1188K] - 赖潇静;夏苏琴;
山东昌乐蓝宝石因产量高、结晶颗粒大、晶形完整、品种繁多一直受到广泛关注~([1-2]),但关于其特殊品种类达碧兹蓝宝石的研究较少，现象成因仍没有定论~([3-4])。此外，山东蓝宝石颜色偏深，透明度较差，价格较低，如何热处理改色提高其美学、市场价值一直是研究的热点~([5-6])。目前前人的研究对于加热过程中蓝宝石的包裹体、谱学特征的变化缺乏完整、系统地记录与总结。因此，本研究利用常规宝石学仪器、拉曼光谱仪、红外光谱仪、激光剥蚀等离子体质谱仪、扫描电镜、X射线能谱仪、显微紫外-可见-近红外吸收光谱仪以及高温管式炉对山东类达碧兹蓝宝石样品进行了宝石学特征及其热处理改色等方面的研究工作。山东类达碧兹蓝宝石原石样品的表面通常覆盖一层黑色的被膜~([1]),常有明显的熔蚀凹坑，垂直c轴的切面上具有六方环状色带以及“达碧兹”现象，即一个蓝褐-蓝黑色的六边形“核”以及六条银色纤维状的“臂”(图1)。“臂”和扇形区域的矿物组成均为刚玉，因而属于类达碧兹蓝宝石，且其内部包裹体丰富，“核”“臂”及扇形区域的包裹体各不相同。深色的“核”主要是大量褐色、黑色不规则片状、针状或点状的包裹体密集分布所致，“臂”由大量平行于其延伸方向的薄膜流体包裹体、微小裂隙以及愈合裂隙组成~([7])。化学成分结果表明，该类山东蓝宝石样品是典型的玄武岩型成因~([8-11]),“核”区域中Fe和Ti元素含量较其他区域更高，色带与母岩浆中Fe和Ti元素含量周期性变化有关，其微量元素特征较容易区别于世界上大部分其他产地玄武岩型蓝宝石；红外光谱结果表明，山东类达碧兹蓝宝石样品均有-OH振动吸收峰(3 696、3 624、3 309 cm~(-1)),表明其未经过热处理；显微紫外-可见-近红外吸收光谱表明，山东类达碧兹蓝宝石样品中Fe~(2+)-Ti~(4+)对与蓝色深浅变化直接相关，而Fe~(3+)的致色能力较弱，这些致色离子几乎在所有可见光范围内都有选择性吸收，总吸收量大导致山东蓝宝石颜色发暗。热处理实验在氧化环境下进行，设置温度范围为1 000～1 600℃,温度间隔为100℃。该实验可以使蓝宝石样品的颜色变浅，但伴随着灰色调，同时类达碧兹现象、色带随温度的升高也逐渐减弱。包裹体的颜色和种类、红外透射光谱和红外反射光谱也在不同温度下发生了相应的变化。因此，热处理(1 000℃及以上)山东达碧兹蓝宝石样品的鉴定可以从内、外部特征及光谱学特征来入手。
2024年S1期 v.26 66-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 949K] - 郝森;徐子维;沈洪涛;宋彦军;刘云贵;
中国东部沿海地区新生代岩浆活动剧烈，海南文昌地区是其重要组成部分，该地区碱性玄武岩风化产物中产出宝石级锆石晶体。本研究对海南文昌地区次生环境中产出的锆石开展宝石矿物学特征研究，以期获得其谱学特征并探究锆石的变生程度和谱学特征的相关性。微量元素分析显示其Ti含量普遍较低，Th/U比值相对较高，表明其形成与岩浆环境密切相关；U-Pb年龄测试结果显示其平均年龄为3.78±0.10 Ma;拉曼光谱测试结果指示海南文昌锆石变生程度较低，由ν_3(SiO_4)振动引起的拉曼位移峰峰位与锆石放射性通量Dα为负相关关系，其半高宽与放射性通量Dα呈正相关关系。热处理提高了锆石的结晶度并改变其颜色，分别在空气气氛和氮气气氛中对其加热至600℃时，均发生了明显的颜色变化，主要由深褐色向红褐色或无色转变，颜色的转变主要与440～550 nm范围内的吸收有关，这主要与锆石中色心的形成和消除、晶格损伤修复以及稀土和放射性元素的浓度有关；氮气气氛中加热至1 100℃时深褐色转变为蓝灰色，这可能与高温热处理后U~(5+)+e~-→U~(4+)的转变有关。
2024年S1期 v.26 69-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K] - Bahareh Shirdam;Mingxing Yang;Jia Liu;Ling Liu;Andy Hsitien Shen;
Turquoise, a hydrous phosphate of copper and aluminum, is highly valued for its unique colour and historical significance. The similarity in colour, quality, and pattern between turquoises from different localities may lead to confusion in determining their origins. This is particularly evident in the case of turquoises from Meiduk in Iran and Tongling in China(Fig.1).In Iran, turquoise deposits are typically associated with magmatic zones, specifically in the Meiduk mine, located 85 kilometers northwest of the Sar Cheshmeh porphyry copper deposit in Kerman Province. The deposit is hosted by Eocene volcanic rocks of andesitic-basaltic composition with porphyry-type mineralization associated with two Miocene calc-alkaline intrusive phases. Five distinct zones of the hypogene alteration include potassic, potassic-phyllic, phyllic, and propylitic zones, which are rich in magnetite. Mineralization processes include stockwork, dissemination, veinlets, and veins rich in garnet, chalcopyrite, magnetite, and anhydrite. Turquoise is found in transitional, leached, and supergene zones, primarily as fracture and seam fillers. In contrast, Chinese turquoises are more often found in sedimentary rocks, with significant exceptions in places like the Tongling mine in Anhui Province, which are hosted within magmatic rocks. The turquoise from Tongling is found in the Tongling area within the Middle-lower Yangtze Metallogenic Belt, an area characterized by complex tectonics and intense magmatic and metallogenic activities. The turquoise deposits are associated with iron-copper polymetallic mineralization within Early Cretaceous volcanic rocks.The turquoise from Meiduk exhibited a specific gravity range of 2.22 g/cm~3 to 2.71 g/cm~3, SWUV fluorescence from none to medium, and LWUV fluorescence from faint to strong, indicating diverse mineralogical compositions. SEM examination of turquoise from Meiduk reveals a variety of mineral morphologies. The turquoise displays closely packed arrays of elongated needle-like crystals, measuring 2 μm to 9 μm in length and 0.1 μm to 0.4 μm in thickness, indicating a dynamic growth environment. The density and alignment of these crystals suggest the space-constrained setting, likely influenced by rapid deposition from mineral-laden fluids, with crystals interlocked due to simultaneous nucleation events. Some crystals appear similarly elongated but are more dispersed, with greater separation between individual crystals. In other areas, the elongated turquoise crystals are tightly intergrown, creating a dense textural appearance, pointing to a stage where growth space became limited, resulting in an interlocking matrix. Additionally, some crystals radiate outward from a central point, forming a spherical pattern reaching about 18 μm. The turquoise from Tongling show a specific gravity range of 2.26 g/cm~3 to 2.60 g/cm~3, with consistent medium SWUV fluorescence and strong LWUV fluorescence. SEM examination reveals needle structures, plate-like structures, and spheroidal aggregates composed of needle and plate-like microcrystals. These spherical aggregates, some with diameters around 26 μm, exhibit the concentric growth structure covered by turquoise microcrystals, with crystal lengths of 8 μm. The surface needle-like microcrystals vary in size, approximately 3 μm in length, 2 μm in width, and 0.2 to 0.6 μm in thickness.Optical microscopy, Raman and FTIR spectroscopy reported the presence of quartz, gypsum, iron oxides such as jarosite and goethite, biotite, sericite, pyrite, galena, bornite, graphene oxide, malachite, and azurite as major associated minerals of Meiduk's. In contrast, the Tongling mine features minerals such as quartz, anatase, barite, sodium feldspar, illite, and malachite.Through EPMA and LA-ICP-MS results, the turquoises of Tongling exhibit similar average iron content(1.28% and 1.26% respectively), but significant differences in copper content. The turquoises of Meiduk have the average copper content of 6.97%, whereas Tongling samples show the higher content of 11.38%. Na, K, and Ca concentrations are also higher in Meiduk samples, suggesting interaction with alkali-rich fluids and potassic alteration. Trace elements such as Ti, Cr, Zn, Se, and Mo serve as tracing agents for Meiduk samples, while Be and W are associated with Tongling samples. Regarding rare earth elements(REEs), Meiduk samples show diverse δCe(0.14-4.62) and δEu(0.65-15.78) values, indicating a wide range of oxidation states and europium anomalies. The significant variability in LREE/HREE ratios(0.39-31.74) and ΣREE concentrations(0.25-240.72 ppm) suggests heterogeneous REE fractionation patterns. In contrast, Tongling samples display δCe(0.070-2.51) and δEu(0.238-4.87) ranges, with more consistent LREE/HREE ratios(0.128-10.2) and ΣREE values(0.069-4.08 ppm), indicating stable REE fractionation dynamics.This comparative study of turquoises from the Meiduk mine in Iran and the Tongling mine in China reveals significant similarities and differences in their geochemical and mineralogical characteristics. Both deposits are hosted within magmatic rocks and produce turquoise as a byproduct in open-pit copper mining operations, exhibiting comparable colors, patterns, and morphologies. However, distinct differences are noted in their mineral compositions and trace elements, with turquoise from Meiduk associated with a complex hydrothermal system rich in various sulfide and oxide minerals and higher copper, Na, K, and Ca concentrations, indicating alkali-rich fluid interactions. In contrast, the turquoise from Tongling, influenced by both volcanic and sedimentary processes, shows a higher copper content, presence of barite, and different trace elements such as Be and W. The REE patterns also highlight the contrasting geological histories and environmental conditions at each site, with Meiduk samples showing a broader range of oxidation states and europium anomalies compared to the more stable REE
2024年S1期 v.26 71-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K] - 杨云淇;王朝文;王成思;沈锡田;
颜色对于蓝宝石的种类划分和价值评定具有至关重要的意义。然而近年来，一些配备权威机构鉴定证书的彩色蓝宝石产品在陈列或佩戴一段时间后，均出现了不同程度的褪色或变色现象，给交易双方带来了严重困扰。这种颜色不稳定的蓝宝石暴露在日光或紫外光下时，其颜色会发生肉眼可见的变化，且在一定条件下变化的颜色又可以恢复。这种“可逆性的颜色变化现象”被称之为光致变色效应。多年来，具有光致变色效应的蓝宝石引起了宝石学家们的广泛关注。前人的研究表明，光致变色现象普遍存在于各类蓝宝石中，包括但不仅限于无色、浅蓝色、黄色、粉色、帕帕拉恰蓝宝石等。同时，无论这些宝石是天然还是合成，亦或是否经受过热处理，都有可能存在光致变色现象，其主要的变色特征表现为黄色调的增减。为能有效鉴别光致变色蓝宝石，许多知名检测机构纷纷开展了褪色测试，并对蓝宝石的褪色、变色原因进行了积极地探索和研究，但目前光致变色蓝宝石的变色机理仍然不清晰。本文对75颗分别来自斯里兰卡、马达加斯加和未知产地的天然黄色蓝宝石样品进行了光致变色实验，分别利用254 nm的紫外光源和D65光源(模拟日光)使黄色蓝宝石样品达到着色态和褪色态。通过综合分析样品的紫外-可见吸收光谱、发射光谱和激发光谱发现，黄色蓝宝石样品的颜色不稳定性与橙色荧光的不稳定性具有协同性(图1)。由此推断，释放橙色荧光的缺陷在黄色蓝宝石光致变色过程中起到十分重要的作用，指征了光致变色过程中不同缺陷间的电子转移，特别是与Mg~(2+)相关的捕获空穴和F-centers(图2)。因此，将黄色蓝宝石样品击碎至粉末，并利用EPR光谱分析其颜色不稳定性。结果显示，在颜色变化前后，其EPR光谱g≈2.0区域的信号变化，表明了样品中捕获空穴与F-centers的变化。同时黄色蓝宝石样品中Mg元素的同步辐射X射线吸收谱(XANES吸收谱)线边前峰及吸收边的位移指示了颜色变化前后Mg原子所在八面体的形变，为光致变色过程中与Mg~(2+)相关的缺陷的电子转移提供了证据。此外，我们也关注到了Cr~(3+)在光致变色过程中的荧光变化。对颜色变化前后黄色蓝宝石样品中Cr~(3+)的PL光谱测试结果表明，橙色荧光的变化模式与Cr~(3+)荧光变化模式呈反比关系，可能是由于Cr~(3+)与捕获空穴配对形成h~.-Cr~(3+)所造成。为了验证该过程中没有新缺陷的产生，我们测试了Cr~(3+)的荧光寿命。结果表明，在光致变色过程中，除了捕获空穴和F-centers之外没有新的能级参与Cr~(3+)的荧光的释放。综上所述，黄色蓝宝石样品的光致变色过程的本质是捕获空穴与F-centers之间的电子转移，该过程也会影响Cr等杂质元素内部的电子跃迁。
2024年S1期 v.26 74-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1019K] - 余静;苏小朋;石兆彤;李妍;王朝文;朱书奎;王雅玫;
琥珀中的甾萜化合物是高等植物分泌的次生代谢物~([1])。因不同植物分泌出的次生代谢物不同，这些丰富的甾萜化合物可作为解译琥珀古植物来源的化学指纹~([2])。但是，现有关于琥珀或树脂化石的化学分类难以区分出琥珀古植物来源的种属，甚至较为粗略层次的分类指标(如生物分类系统中的门、科等)都未见系统研究~([3-6])。本研究借用了生物化学领域中常用的比较代谢组学研究思路~([7-8]),以顶空固相微萃取与全二维气相色谱-飞行时间质谱联用为技术手段，系统分析了来自古裸子植物(始新世柏科、白垩纪南洋杉科)和古被子植物(中新世龙脑香料、中新世豆科植物)琥珀中的甾萜化合物~([9]),鉴定的次生代谢物包括83种单萜、186种倍半萜、84种二萜和43种正构烷烃。通过保留指数校正及与国际标准NIST质谱数据库比对，明确了其中大部分次生代谢物的结构及其化学名称。在化学分类前，我们先测试了样品的镜质体反射率和最大热解峰温(T_(max)),证明本文选取的四类琥珀样品具有非常相似的热成熟度；再利用多元统计法从鉴定的396种甾萜化合物中提取出了四条琥珀古植物来源分类标准：(1)根据单萜和二萜的相对含量可区分裸子植物琥珀和被子植物琥珀；(2)10种化学分类标志物可用于区分出两种裸子植物琥珀，包括柏科和南洋杉科；(3)被子植物琥珀中，豆科琥珀和龙脑香料的化学超类存在差异，豆科琥珀的主要成分是倍半萜和二萜，而龙脑香料的主要成分是单萜和倍半萜；(4)其它特殊的化学成分可将豆科琥珀的古植物源鉴定到属级别(Hymenaea mexicana and Hymenaea protera)。由于古植物次生代谢物成分是由植物的基因组控制，本文揭示的化学分类标志具备遗传基础~([10-12]),研究结果全面建立了古树脂植物次生代谢物数据库，为古植物及古环境研究提供数据基础。
2024年S1期 v.26 77-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1708K] - 杨炯;丘志力;张跃峰;白洞洲;郑昕雨;叶旭;赖舒琪;霍志翔;
河南栾川伊源玉矿是软玉和蛇纹石玉共生的玉矿点，目前栾川玉矿床的成因机制仍然存在争议，一种观点认为该矿归属于中低温条件下的镁质大理岩型~([1-3]);但另一种观点认为其蛇纹石玉为层控变质热液交代为主、重叠岩浆期后热液作用为辅的多成因变质矿床~([4]),其软玉矿床属多期、多方式的中低温复合变质蛇纹岩型软玉矿床~([5])。本研究选取河南栾川赋存在上元古界栾川群煤窑沟组地层之中的蛇纹石玉，利用红外光谱、拉曼光谱、ICP-MS/LA-ICP-MS、同位素质谱仪等手段开展了多种岩矿地球化学方法的测试分析，研究发现：(1)栾川蛇纹石玉主要矿物为叶蛇纹石，蛇纹石玉矿脉与栾川的褶皱构造具有同生变形的特征，且有变辉绿岩切割玉矿体，显示其蛇纹石成玉时间应该在变辉绿岩之前；(2)栾川蛇纹石玉样品Ba、Sr、Zr、Hf、Nb等不相容元素亏损，流体活动性元素Th、U、Pb全部富集。Nb/Ta比值与大陆地壳的Nb/Ta比值(8～14)~([6-7])较为接近，暗示了栾川蛇纹石玉成玉与后期地壳来源的流体有关。栾川蛇纹石玉ΣREE=1.06～7.96μg/g; LREE=0.72～6.13μg/g; HREE=0.73～2.16μg/g;轻稀土相对富集，LREE/HREE=2.12～4.06(均值3.03),δEu=0.44～1.51,负异常/正异常。无Ce异常，呈下凹型曲线。蛇纹石玉的微量和稀土元素特征表明，蛇纹石玉化与大理岩原岩和流体具有密切的联系~([8]);(3)稳定同位素特征显示，栾川蛇纹石玉的δD_(srp-H2O)和δ~(18)O_(srp-H2O)变化范围与大气降水、变质水及岩浆水的δD_(H2O)值和δ~(18)O_(H2O)值变化区间均有重叠，显示其成玉流体为混合来源，但其δ~(30)Si同位素只与硅质叠层石的范围较为一致，显示其Si的来源可能与元古代的硅质岩有较强的关联性；(4)区内的中部上元古界栾川群、下元古界桃湾群(Pt_(1t))为主要含玉岩系，与栾川玉关系很密切的栾川群煤窑沟组以及下伏地层三川组，中元古代晚期蓟县纪的官道口群，主要为浅水的海滩相砂岩-浅水潮坪的叠层石大理岩~([9]),曾发生广泛的低绿片岩相到角闪岩相的变质作用，与玉脉呈密切接触的变辉绿岩锆石~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均年龄为849.2±6.9 Ma(MSWD=2.2,n=19,1σ),据此，推测元古界的蛇纹石化及成玉应该是区域构造挤压褶皱产生过程中大气降水和变质热液与大理岩的变质反应有关；鉴于区内850 Ma的变辉绿岩脉切穿过该期蛇纹石玉，认为，该期蛇纹石玉以及下元古界桃湾群(Pt_(1t))成矿最晚时间不应晚于850 Ma。结合栾川蛇纹石玉主微量元素特征，变辉绿岩的年龄以及闪石玉的成矿时代等分析，本文认为栾川群煤窑沟组蛇纹石玉的成矿早于850Ma,更有可能为早期区域变质作用的产物。
2024年S1期 v.26 81-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 910K] - 周武邦;王朝文;严雪俊;陈涛;严俊;
矿物学特征对矿床成因的研究具有重要指示意义。为探究寿山大山石的矿物学特征及成因，本研究利用偏光显微观察、X射线粉末衍射、拉曼光谱及电子探针等表征方法，对寿山大山石的矿物学特征进行了深入研究，并依据矿物学特征探讨了流体性质、形成环境及温度。结果显示，寿山大山石的主要矿物组成为高岭石和迪开石，部分为叶腊石，次要矿物为石英、黄铁矿、赤铁矿、锐钛矿和金红石等，部分矿物(如黄铁矿等)表面可见溶蚀现象。拉曼光谱及电子探针结果显示，寿山大山石中锐钛矿、金红石、黄铁矿的存在均与岩浆热液有关，而黄铁矿中As与S和Fe的负相关及表面溶蚀现象，指示成矿流体应先经历了还原环境又经历了氧化环境。依据寿山大山石主要矿物组合及Al_2O_3-SiO_2-H_2O体系矿物的相变温压条件，得出大山石矿物组合达到稳定时温度约为250～270℃。
2024年S1期 v.26 83-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K] - 陈忻;沙鑫;刘欢;李新;阮青锋;
近年来，人们对发现于陕西汉中的符山石玉进行了初步的宝玉石学特征研究，但对玉石的矿物学特征及颜色成因仍缺乏系统性的研究。本研究借助常规宝石学仪器、偏光显微镜、电子探针、红外光谱仪、紫外-可见光谱仪等仪器设备，系统分析了陕西汉中符山石玉的宝石学、矿物学及谱学特征，初步探讨了样品的颜色成因。本文符山石玉样品以绿色为主，颜色分布不均，局部可见浅绿色、黄绿色、翠绿色等不同色调；致密块状，以显微变晶结构为主，局部可见不等粒粒状变晶结构、柱状结构及纤维状结构；主要组成矿物为符山石，次要矿物包括石榴石、透辉石、绿泥石、绿帘石及方解石等。符山石的主要化学成分：w(SiO_2)=37.10%～38.29%、w(Al_2O_3)=17.49%～19.67%,w(CaO)=38.18%～39.28%,含有少量的FeO和MgO等。样品的红外光谱与符山石标准的红外光谱基本一致。样品的颜色主要取决于符山石晶体的颜色及其分布，不同颜色样品的化学成分和紫外-可见光谱结果表明，符山石晶体中Fe~(2+)的电子跃迁和Fe~(2+)-Fe~(3+)之间的电荷转移导致符山石玉呈绿色，黄色主要取决于符山石晶体中O~(2-)→Fe~(2+)之间的电荷转移，Fe~(3+)的电子跃迁起辅助作用。
2024年S1期 v.26 86-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1241K] - 廖秀红;胡兆初;刘丹;曾显丽;冯兰平;张文;
珍珠是一种广受欢迎的生物成因有机宝石。由于海水珍珠与淡水珍珠之间巨大的价格差异，市场上淡水珍珠冒充海水珍珠进行售卖的现象屡见不鲜，尤其是在某些外观特征如颜色、尺寸、大小和表面纹理等极为相似的珍珠中，如白色的“淡水Akoya珍珠”与白色的Akoya珍珠~([1])。海水珍珠与淡水珍珠的鉴别方法研究存在巨大的市场需求。本研究提出，Sr同位素组成可以作为区分海水珍珠与淡水珍珠的有效工具。为了实现珍珠样品中Sr同位素组成的高效测试，本研究开发了一种基于单秒激光剥蚀的LA-MC-ICP-MS Sr同位素分析方法，使用线性回归策略进行数据校正~([2])。该方法将剥蚀时间从30～60 s缩短至1 s,不仅加快了测试速度和降低成本，而且极大程度地减少了对珍珠这类宝石的损伤(图1)。此外，本研究开发了一款用于珍珠微区原位Sr同位素分析的参考物质GIC-P,并对不同激光剥蚀束斑、频率和能量密度条件下的剥蚀行为进行了探索。总体来说，单秒脉冲Sr同位素LA-MC-ICP-MS分析方法，可在几近于“无损”的情况下满足海水珍珠与淡水珍珠的鉴定需求。基于所开发的分析方法与标准物质，本研究首次报道了海水珍珠和淡水珍珠的Sr同位素组成。结果发现，海水珍珠的~(87)Sr/~(86)Sr比值基本保持在0.709 2附近，与现代海水的Sr同位素比值吻合良好~([3-4]),而淡水珍珠则显示出相对较高且变化较大的~(87)Sr/~(86)Sr比值。从中国市场上收集到的淡水珍珠~(87)Sr/~(86)Sr比值范围在0.710 2～0.713 5,这与长江流域淡水样品中的Sr同位素组成呈现出高度一致性~([5])。这表明珍珠中的Sr同位素组成与其养殖水体中的Sr同位素组成紧密相关，利用Sr同位素区分海水珍珠与淡水珍珠的本质在于对其养殖水体Sr同位素组成的追溯，是一种极为可靠的鉴别技术。
2024年S1期 v.26 89-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 975K] - 罗恒;沈锡田;潘少逵;仲源;李峰;Pia Tonna;
为进一步探明我国吉林敦化意气松南山橄榄石矿的形成环境和成因机制，区分该地区橄榄石与其他产地的橄榄石，本研究使用激光拉曼光谱、扫描电子显微镜和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪等测试方法对该矿床的橄榄石及其玄武岩围岩展开了一系列岩相学和地球化学分析，同时对比了不同机器学习模型对橄榄石产地判别的准确率。结果表明，该地区的玄武岩主要为尖晶石相二辉橄榄岩。通过Ca、Al、Cr-橄榄石温度计估算橄榄石的形成温度约为903～1 055℃。化学成分分析表明该地区橄榄石主要有地幔橄榄石(高Ni组)和斑晶橄榄石(低Ni组)两种。其中，地幔橄榄石被玄武岩浆捕获并携带上升的过程中，大颗粒的地幔橄榄石发生破碎，玄武岩浆发生分离结晶作用，晶出斑晶橄榄石和辉石，只有在岩浆搬运过程中保留下来的大颗粒的地幔橄榄石才具有成为宝石的潜力。基于橄榄石的化学成分，使用线性判别和机器学习的方法可有效的区分不同产地的宝石级橄榄石，但当样本中存在非宝石级橄榄石时，品质较低(主要影响因素是颜色)的橄榄石可能会干扰模型的准确性，应当全面地采集同一产地的各种不同样品以提高模型的准确性。
2024年S1期 v.26 91-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1119K] - 董琳玲;卢靭;
光致发光光谱因其无损、高灵敏度和高分辨率的特性，被广泛应用于宝石学和矿物学领域。采用无损激光激发光致发光光谱、激光烧蚀电感耦合等离子体质谱等技术手段对缅甸、巴西、斯里兰卡、坦桑尼亚等几个宝石产地的金绿宝石样品及其合成品进行了研究。结果表明，所有金绿宝石样品的光致发光光谱非常相似，它们主要是Cr离子发射，光谱均显示有两条狭窄的R线，可以帮助判断样品是天然或合成，也可以提供关于天然样品的地质来源的信息。在收集的光致发光光谱中，这些R线的峰值位置在很小的波长范围内变化，这些变化的来源依赖性可能有助于识别未知样本的地理来源。其中，合成金绿宝石样品的R_2线位于最长的波长，天然金绿宝石样品则在更短的波长。通过R线峰位和相应的元素浓度的比较，R线的峰值位移与Al_2O_3浓度的增加有较强的相关性，这表明微量元素取代铝位点可能是导致R线峰位偏移的原因。
2024年S1期 v.26 94-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K] - 赵思艺;许博;
柱晶石(Kornerupine)是一种复杂的含水镁-铁-铝硼硅酸盐，颜色有无色、黄色、绿色、棕色和蓝色等，其中以宝石级绿色柱晶石最为珍贵，在市场上备受追捧。然而，由于其稀有性，人们对该类柱晶石的宝石矿物学特征及产地信息知之甚少。本研究采用常规的宝石学测试方法、谱学测试、EMPA以及LA-ICP-MS对产自坦桑尼亚、缅甸和斯里兰卡绿色柱晶石样品进行了表征。这三个产地的柱晶石样品均表现了相似的折射率和相对密度等基础宝石学特征，坦桑尼亚和斯里兰卡样品短波下显示黄色荧光，而缅甸柱晶石样品因含铁量较高致其紫外荧光惰性。三个产地的绿色柱晶石样品均表现出丰富的流体包裹体、针状包裹体和不同结晶程度的石墨包裹体，表明其变质成因。B元素的apfu(每分子式单位原子数)是鉴定柱晶石矿物种类的重要标准，利用LA-ICP-MS对缅甸绿色柱晶石样品中的B元素进行分析，结果表明缅甸柱晶石样品主要被归为kornerupine,而坦桑尼亚和斯里兰卡绿色柱晶石样品主要被归为prismatine。由于微量元素组成的差异，缅甸柱晶石样品的宝石学特征与其他两个产地的来源不同。V-Cr-Mn和Fe-Mn-V是鉴定坦桑尼亚、缅甸和斯里兰卡绿色柱晶石的产地来源的微量元素“指纹”。根据紫外-可见-近红外光谱和痕量元素分析的综合观察，V元素是来自坦桑尼亚和斯里兰卡绿色柱晶石的主要致色元素，导致其具有黄绿色，Cr是缅甸柱晶石的主要致色元素。
2024年S1期 v.26 96-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 993K] - 徐麟;刘淑红;路峰;林瑶;康志娟;全文欣;张欣;
“唐河玉”主要产于太行山北端的唐河流域，在拒马河、易水河也有少量产出，该玉石的“籽料”主要由透闪石构成，颜色以白色、黄色、红色和黑色为主，偶尔伴有灰色、青色和绿色等次要色调。然而，杂质矿物的存在导致了该玉石质量呈现出一定程度的差异性。为了深入研究这一现象，本研究采取了实地勘查和市场调研相结合的方法，对采集到的“山料”及“籽料”样品进行了系统的宝石矿物学特征分析。在传统宝玉石研究方法的基础上(如折射率、相对密度、硬度以及显微观察和红外光谱分析),本研究综合应用了现代分析技术，包括X射线衍射分析、电子探针分析和扫描电子显微镜镜分析，全面深入地探究“唐河玉”样品的矿物和结构组成。研究结果显示，“唐河玉”样品的折射率为1.56～1.61(点测法),相对密度2.85～3.07,摩氏硬度6～7,表现出良好的油润度和宏观上的蜡状至油脂光泽。在偏光显微镜下观察，其主要矿物组成为透闪石，同时伴有碳酸盐矿物、石英、透辉石等杂质矿物。其中，透闪石呈柱状和纤维状变晶结构，其中纤维状变晶的纤维长度约为0.01～0.10 mm,交织形成复杂的微观纹理；而柱状变晶的粒度则在0.05×0.02 mm至1.00×0.15 mm,颗粒相互镶嵌，且杂质矿物不均匀地分布在纤维状透闪石之间。通过扫描电镜的二次电子成像技术有效地揭示了“唐河玉”样品中矿物颗粒的大小、形态和结晶程度。观察结果表明，部分透闪石颗粒以纤维放射状分布且相互交织，在小区域范围内的定向排列。这些颗粒之间排列紧密，部分显示出显微纤维交织结构。在局部范围内，纤维状的透闪石呈现出规则的排列，颗粒间交织紧密。整体上，规则排列的透闪石在非定向的穿插中形成整体结构，颗粒表面光滑平整，少数颗粒表面具有纵向纹理。此外，部分透闪石颗粒呈现出略具定向的分布特征，聚集形成宽窄不一的条带状集合体。石英颗粒则以自形-半自形的粒状形态穿插于透闪石之中，粒度大约为5μm。结合电子探针分析和X射线粉末衍射测试结果显示“唐河玉”样品的主要矿物组成为透闪石，次要矿物有方解石、石英和透辉石。在钙质角闪石系列中，透闪石-阳起石的“唐河玉”样品Mg/(Mg+Fe~(2+))比值大于0.98,接近于透闪石端元的理论值1.0。“唐河玉”样品的红外光谱与透闪石的标准光谱峰位基本一致，主要表现在600～400 cm~(-1)、800～600 cm~(-1)、1 200～800 cm~(-1)、3 750～3 600 cm~(-1)等四个波段。其中，1 147、1 063、1 042、996、922 cm~(-1)附近的尖锐吸收峰归因于Si-O-Si的反对称伸缩振动、O-Si-O的对称伸缩振动和反对称伸缩振动所致。而765、687、665、644 cm~(-1)的吸收峰则是由Si-O-Si的对称伸缩振动引起。546、514、459、420 cm~(-1)的吸收峰则由Si-O的弯曲振动及M-O的晶格振动造成。此外，在1 560～1 400 cm~(-1)波段，部分样品显示出不同强度的吸收，这归因于碳酸盐矿物晶体结构中[CO_3]~(2-)的反对称伸缩振动和面外弯曲振动引起。基于上述研究成果，建立了以碳酸盐矿物质量分数为依据的“唐河玉”宝石学命名标准，具体分类如下：当碳酸盐矿物质量分数低于5%,且透闪石质量分数不低于95%时，命名为“透闪石玉”;当碳酸盐矿物质量分数在5%～40%,且透闪石质量分数在60%以上时，命名为“方解石-透闪石玉”或“白云石-透闪石玉”;当碳酸盐矿物质量分数不低于50%,且透闪石质量分数低于40%时，命名为“透闪石化大理岩”。鉴于“唐河玉”具有独特的“草花”纹理特征及其颜色、纹理和质地的丰富多样性，本研究将这些特性与“籽料”属性和唐尧文化进行了综合评估。在此基础上，通过宣传其深厚的文化和独特的美学价值，并依据玉石的品质进行市场定位，为“唐河玉”的进一步开发和应用提供了清晰的发展方向。
2024年S1期 v.26 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1782K] - 李星彤;徐畅;郑金宇;沈洪涛;沈锡田;张倩;
含定向包裹体的晶体经定向切磨后，可呈现包括星光效应与猫眼效应在内的特殊光学效应。因其美丽的外观，这种宝石在市场上受到消费者的喜爱。磷灰石内部常见丰富的定向包裹体，切磨后可以呈现猫眼效应。猫眼磷灰石很常见，在一些非洲与亚洲国家均有产出。但与刚玉、石榴石与金绿宝石等常见宝石相比，关于磷灰石内部定向包裹体的组分、成因的系统性研究较少。因此，本文通过显微镜、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、磁性测试对一种产自马达加斯加的含定向排列包裹体的磷灰石样品进行了较为系统的测试分析。显微观察表明，磷灰石样品内部含有大量具金属光泽的针状包裹体，平行主晶c轴生长，切磨成弧面型宝石后可产生猫眼效应。EDS结果表明，包裹体出露区域富含Fe与O元素，指示包裹体为一种铁氧化物。拉曼光谱显示包裹体具有位于662 cm~(-1)处的弱拉曼峰，可归属为磁铁矿的A_(1g)振动峰。磁滞回线测试进一步表明包裹体为亚铁磁性物质，表明针状包裹体的成分为磁铁矿。磷灰石内部的定向磁铁矿包裹体并不常见，该研究结果对磷灰石内含物研究领域提供了新的见解。
2024年S1期 v.26 104-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1250K] - 陈姿伊;刘钊;
山东昌乐蓝宝石属于玄武岩型成因，由于其原石颜色较深，大部分蓝宝石需要进行热处理。本研究以天然山东昌乐蓝宝石样品为研究对象，采用红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、LA-ICP-MS等测试手段对其进行了宝石学特征、谱学特征、包裹体特征和化学元素等方面的分析，以此为基础系统地对山东昌乐蓝宝石样品进行不同温度的热处理，并分类总结该过程中样品的宝石学及谱学特征变化。山东昌乐蓝宝石样品的颜色整体较深，原石表面附着一层黑色熔融壳，裂隙处偶见次生铁质浸染，多色性明显。蓝宝石内包裹体种类及数量丰富，含单质硫、方解石、白云石、赤铁矿、透闪石、金红石、无定形碳、锆石等矿物包裹体，此外还存在罕见的定向排列包裹体和树枝状包裹体。样品的红外光谱指纹区主要特征峰为483、630 cm~(-1)和514 cm~(-1),官能团区为不同方向上Ti-OH振动所引起的3 309 cm~(-1)系列峰；拉曼光谱集中在100～800 cm~(-1),主要特征峰为247、380、417、577 cm~(-1)和750 cm~(-1)。LA-ICP-MS和电子探针测试结果显示，杂质元素中Fe的含量最高且变化范围较大，含量与颜色深浅变化成正比。Ti元素含量大多在300×10~(-6)内，从中心到边缘呈降低趋势，黄绿色-蓝绿色样品中Ti含量偏低。在氧化环境下，对山东昌乐蓝宝石进行恒温时间不变、从低温到高温梯度的热处理。实验结果表明，蓝宝石样品外观整体亮度提高，具达碧兹结构的更为明显；包裹体发生杂质矿物熔融、重结晶和矿液减少后析晶等现象；红外光谱中官能团区3 309 cm~(-1)系列峰随温度的升高逐渐变小或消失，指纹区630 cm~(-1)处的特征吸收峰随温度升高逐渐增强且尖锐，认为此变化是鉴定玄武岩型蓝宝石的新型证据。以CIE1967-LAB色度学模型为基础，颜色量化后发现热处理后蓝宝石的明度值(L~*)均大于热处理前，其饱和度(C~*)和色调角(h°)的变化无明显规律且存在一定误差，仍需进一步研究。
2024年S1期 v.26 108-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K] - 叶旭;杨炯;丘志力;张跃峰;郑昕雨;赖舒琪;岳紫龙;
蛇纹石是中国历史上最早使用的玉石材料之一。距今9000年的黑龙江小南山遗址所发现的玉石材料中，蛇纹石材料占比23%(王荣等，小南山玉文化论坛”口头报告),仅次于闪石玉(“和田玉”)~([1]),因此，探索蛇纹石玉的溯源技术对于进一步认识中国古代玉文化发展历程，重建古代玉石贸易路线均有重要的意义。近年来，不同的学者通过将基础测试数据如红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、激光诱导击穿光谱(LIBS)、激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)等与统计学、机器学习方法结合，探索了多种不同玉石的产地判别模型，为玉石产地溯源问题的解决提供了新的技术方法及思路~([3-6]);但是，由于蛇纹石玉产地众多，目前仍然没有较为成熟的通过无损测试构建的蛇纹石玉产地溯源的技术模型。本文在对黄河流域的众多产地蛇纹石玉的拉曼光谱进行分析的基础上，认识到不同产地不同成矿机制形成的蛇纹石玉石，由于成矿时的温压条件和物质来源存在不同，导致蛇纹石矿物亚族、结晶程度、主微量元素含量、类质同象替代程度等存在差异，因此，有可能利用激光拉曼技术对蛇纹石玉的产地进行判别分析。本研究以产自陕西汉中、甘肃敦煌、河南栾川、辽宁岫岩、山东泰安、甘肃武山6地的蛇纹石玉样品为对象，通过对66块样品上200多个高质量拉曼光谱数据进行主成分分析(PCA),建立六个产地线性判别分析(LDA)模型。结果显示，泰安蛇纹石玉的主要矿物组成有利蛇纹石(墨玉)和叶蛇纹石(碧玉和翠斑玉),汉中蛇纹石玉的主要矿物组成有纤蛇纹石和利蛇纹石两种，敦煌蛇纹石玉则为纤蛇纹石和利蛇纹石的均匀混合型；而河南栾川、辽宁岫岩、甘肃武山蛇纹石玉的主要矿物组成均为叶蛇纹石。在严格控制实验条件的前提下，将拉曼光谱数据结合PCA+LDA分析可以对不同产地的蛇纹石玉进行区分，在160个训练集判别过程中，敦煌、汉中、武山样本都判断正确，栾川1例被错判为岫岩，泰安3例被误判为汉中，1例被误判为栾川，岫岩1例被误判为栾川，整体判别正确率达到了96.25%; 40个验证集样本中，敦煌、栾川、武山样本均判断正确，仅汉中1例被误判为敦煌，泰安1例被误判为汉中，岫岩1例被误判为栾川，整体判别正确率达到92.50%,建立的LDA判别模型的训练集数据和测试集数据的产地判别正确率分别达到了96.25%和92.50%(图1和图2)。显示出利用无损检测拉曼光谱技术进行蛇纹石玉产地溯源具有潜在的价值，通过激光拉曼光谱结合统计学或机器学习的方法有可能是解决蛇纹石玉产地溯源瓶颈新的技术路径。
2024年S1期 v.26 112-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1117K] - 吕雨姗;陈涛;陈倩;
2015年，陕西省洛南县境内新发现一种特色石英质玉——紫绿玛瑙，以红色、绿色、紫色最为典型，现有文献~([1-3])主要针对“红心绿边”型紫绿玛瑙开展过宝玉石学特征和颜色成因分析，而关于具有橙红-白-绿等多色环带的紫绿玛瑙的宝石学特征以及形成条件的资料较少。本研究选择陕西省洛南县境内麻花沟、十八盘、学沟、朱家洼等矿区产出具有代表性的紫绿玛瑙样品共16块，对其进行常规宝石学观察、偏光显微镜观察以及拉曼光谱、红外光谱、紫外光谱和扫描电子显微镜等测试，对其宝石学特征、矿物组成及其环带致色成因进行了分析。本文紫绿玛瑙样品(图1)的主要矿物组成为石英，粒度大多约为0.01 mm,含量在90%以上，同时含有少量的粘土矿物、暗色金属矿物以及碳酸盐矿物等。其中，红色杂质矿物呈细小点状或浸染状分布，粒度微细(1～20μm);绿色杂质矿物呈片状、纤维状分布。红外透射光谱(溴化钾压片法)结果显示，样品显微结构的空隙中还存在不同程度的分子水。红色、紫色、无色样品在3 628 cm~(-1)处基本无结构水特征峰，绿色样品在3 628 cm~(-1)处呈现显著吸收峰，推测其含水矿物所含结构水导致此处吸收。拉曼光谱测试发现极少部分α-石英光谱在508 cm~(-1)处可观察到较弱的斜硅石信号，这与现有文献中紫绿玛瑙中不存在斜硅石的结论不同。在具有橙红-白-绿典型环带结构样品中，橙色中心主要杂质矿物为赤铁矿，还存在大量表面附着赤铁矿的白云石，呈橘红色外观，这一定程度上也造成环带中心区域呈现橙色；中心到边缘过渡的无色环带内存在大量粒度0.01～0.02 mm的锐钛矿；外层绿色部分主要杂质矿物为绿泥石、绢云母，部分样品中还观察到少量钠角闪石；样品QZ-1黄色部分主要成分为白云石。红色、紫红色样品的紫外-可见光谱出现了赤铁矿的特征峰~([4])以及铁离子在740 nm附近的宽范围波谷~([5])。根据一阶导谱峰显示赤铁矿含量越多则峰位越往高波长向偏移，从574 nm偏移向584 nm(图2)。样品QZ-1黄色部分紫外-可见光谱一阶导数谱在530 nm处出现强度较大的主峰，伴有432 nm处次级峰，二阶导数处理谱图可见位于447 nm的针铁矿特征谷，且强度较高。综合以上结果可确认，紫绿玛瑙的主要成分为石英，红色、绿色、黄色部分为杂质矿物致色，红色主要致色矿物是赤铁矿，且红色的深浅程度与赤铁矿在样品中含量呈正相关；绿泥石、绢云母是绿色的主要致色矿物，黄色部分为针铁矿致色。结合致色矿物的赋存状态，推测紫绿玛瑙的形成环境复杂，绿泥石属于变质成因，低温条件(230～260℃)绿泥石/伊利石比值较低，高温条件(330～350℃)绿泥石/伊利石比值增加，根据该比值可以判断绿泥石形成的温度范围~([6])。锐钛矿的存在指示红色与绿色过渡环带结晶温度范围可能在470～450℃~([7])。橙红中心区域为岩浆热液同期携带的铁质物质，后期缓慢冷却沉积随硅质石英结晶以杂质包裹体的形式留在了燧石中，显微结构表现为环绕石英颗粒的间隙分布着大量红色铁质化合物，并以铁氧化物或氢氧化物的形式包裹碳酸盐胶结物~([8])。
2024年S1期 v.26 115-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 989K] - 彭雨帆;杨炯;邵晶;丘志力;张跃峰;叶旭;屈潘;高振丽;骆郑臣;
石峁遗址是龙山晚期我国北方目前发掘规模最大的城址，它对于探索中华文明的早期发展意义重大~([1]),该遗址出土了一批以石英质材料为主的镞类制品。作为史前投射类工具的重要组成部分，箭镞与古人类的狩猎、采集活动甚至战争行为息息相关，其使用数量在新石器时代我国北方地区一度达到高峰~([2])。因此，石峁遗址出土的硅质石镞可以作为反映古代人类对资源的认知和利用情况，以及了解古代社会生业模式和文明间交流冲突关系的关键窗口。当前，国内对于史前箭镞的研究涉及时空分布、材质种类、功能用途、形制工艺等方面~([3-4]),但围绕其用料来源，即先民获取用于制作石镞的原料范围的相关探究和讨论较少~([5])。由于石英的微量元素地球化学特征能在解释矿物形成条件、揭示矿物物源和重建矿床成因机制等方面提供指示性信息~([6]),近年来，国外学者在开展史前石英质器物的溯源工作时大多进行了该方面研究~([7-8]),且主要使用的是LA-ICP-MS(激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱)技术。然而，石英是电介质矿物，对低强度纳秒激光的能量吸收很差，加之其微量元素含量极低，这就使得传统纳秒激光LA-ICP-MS对较纯石英材料微量元素的分析往往不容易获得很好的测试效果，而飞秒激光场强极高，对电介质矿物的剥蚀更具确定性，被认为是进行石英等透明矿物精细微量元素测试新的技术手段~([9-10])。本研究尝试利用中国科学院广州地球化学研究所飞秒激光-电感耦合等离子体质谱分析系统(fsLA-ICP-MS)对16件石峁遗址出土的硅质石镞及7件采集自遗址附近的石英质原料的微量元素进行测试分析。实验结果显示，石英质原料的微量元素含量总体偏低，硅质石镞的微量元素含量则相对较高，不同石镞间的数据也存在一定差异。通过硅质石镞和遗址附近采集的石英质原料的Al-Na、Al-K、Al-Mg、Al-Ti等代表性微量元素之间的二元散点图可以大致判断，其中少部分硅质石镞的微量元素数据均落在石英质原料的微量元素数据范围之内，重叠度高，但另有一部分硅质石镞的数据和石英质原料的数据之间差距较大。这初步表明，石峁先民使用的箭镞既存在就近取材，也存在异地制作的现象，但更细致的产地来源信息仍需要进一步结合其他方法检测确认。
2024年S1期 v.26 119-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1004K] - 骆郑臣;邓子旭;丘志力;张跃峰;杨炯;李志翔;李坤;陈珊;龙楚;王铎;潘羽;
翡翠自传入中国以来便深受人们喜爱，是当下中国宝玉石市场上最大宗的玉器产品之一。一直以来，高品质翡翠主要来自缅甸，但由于缅甸国内局势的动荡，加上翡翠矿产资源接近枯竭，高品质缅甸翡翠越来越少。在此背景下，危地马拉翡翠逐渐被开发，陆续进入中国市场。目前已有G. E. Harlow~([1])、何立言~([2])、陈全莉~([3])、徐泽彬~([4])、薛皓予~([5])、甄翠玲~([6])、王礼胜~([7])、邢碧倩~([8])等对危地马拉翡翠的宝石学性质、矿物组成、结构构造和化学成分等进行了研究。然而，危地马拉翡翠颜色丰富，品种多样，成分复杂，前人的研究多针对早期出现在市场上的“蓝水料”“永楚料”或是一些品质一般的灰绿色品种展开。但是，随着危地马拉矿产资源的开发，出现一种被称为“玛雅绿”高端绿色翡翠产品，其品质在一定程度上可以媲美高端缅甸翡翠，已成为翡翠市场上高品质绿色翡翠的重要来源之一。目前对该品质危地马拉翡翠的谱学研究相对薄弱，对这种“玛雅绿”翡翠的认识模糊，检测机构开展有关的工作仍然存在问题。为了解决上述问题，本研究对36颗圆弧状高品质危地马拉绿色翡翠(“玛雅绿”)样品进行了常规宝石学、红外光谱以及激光拉曼光谱测试，系统地研究其谱学特征和矿物组成特征，以期为鉴别来自危地马拉高品质绿色翡翠样品提供重要参考。该类危地马拉翡翠样品呈现鲜艳浓郁绿色，玻璃光泽，质地细腻，少部分样品边缘有极轻微灰色调。在白板上目视观察，透过样品，清晰可见底部刻画线条影像，很难见到内部和外部特征。翡翠样品的相对密度3.27～3.35,平均值3.32,各样品折射率相差不大，均为1.66(点测)。结果表明，高品质绿色翡翠样品的红外光谱在400～1 600 cm~(-1)范围内出现了412、448、524、563、648、885、961、1 070 cm~(-1)处的吸收峰，与绿辉石的主要吸收峰较为一致(图2),不同翡翠样品的红外光谱相较于绿辉石的标准谱图有轻微偏移，但峰线组合基本不变。拉曼光谱可进行微区分析，且对晶体结构变化引起的振动变化更为敏感。绿色翡翠样品的主要拉曼位移峰为205、375、681 cm~(-1)和1021 cm~(-1),与绿辉石的拉曼特征峰一致，少部分样品存在点位仍然是绿辉石的拉曼位移峰组合，但其具有向硬玉过渡的特征，可能与Na、Al和Ca, Mg, Fe类质同象替换有关。大多高品质绿色翡翠样品的拉曼谱峰的半高宽较窄且形态尖锐，说明其翡翠结晶度较好。以上测试结果表明高品质玛雅绿翡翠以绿辉石为主要矿物，属于绿辉石质翡翠或硬玉与绿辉石过渡类型的翡翠。
2024年S1期 v.26 122-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1047K] - 战雨仟;杨炯;丘志力;郑昕雨;叶旭;
我国蛇纹石玉最早的使用历史可以追溯至旧石器时代晚期辽宁海城小孤山仙人洞遗址(距今30 000～20 000年),在中国古代文明演化进程中扮演过重要角色~([1])。为了更好地了解古代玉石的开采和贸易情况，国内外众多学者利用地球化学手段探索出土古玉与已知现代玉矿玉料之间的联系~([2-4])。但由于蛇纹石玉的产地众多，产地标型特征不明显，出土蛇纹石玉的来源判别仍然存在较大的瓶颈。为了能为古代出土蛇纹石玉的产地判别提供参考，本文尝试利用无损及微损测试方法获得了几个产地蛇纹石玉样品的主量元素和微量元素，并开展了部分样品的产地判别探索。本文主要选取以下几个具有重要意义的蛇纹石玉产地进行资料收集及样品测试：(1)辽宁岫岩。从时间和空间上，岫岩玉为我国利用最早、范围最广且历史延续最长的玉材，在我国玉文化历史上有着不可替代的地位~([1])。利用p-XRF和LA-ICP-MS对以上产地的蛇纹石玉料进行测试，结合收集到的相关数据进行分析，结果显示，富镁碳酸盐岩型的蓝田玉与岫岩玉可以利用MgO-TFe_2O_3图、Co-Ni图进行区分；超基性岩变质交代成因的甘肃武山、山东泰安以及山东仰口的蛇纹石玉则可依据MgO-TFe_2O_3分类图结合微量元素Co-V和Co-Ni图进行区分。甘肃武山“鸳鸯玉”的化学成分富Mg高Fe,高Cr低Ni;相对而言，山东泰安“泰山玉”的化学成分总体上与绿岩带超基性岩一致，具有富Mg低Fe,贫Al、Ti、低碱和w(Na_2O)≥w(K_2O),以及高Ni低Cr的特点；山东仰口“仰口玉”的主量元素SiO_2和MgO变化明显，高Al和Ti,具有造山橄榄岩的特点。结果表明，借助无损p-XRF技术，再结合微损的LA-ICP-MS分析技术，在一定范围内可以对蛇纹石玉的产地进行判别。
2024年S1期 v.26 125-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 981K] - 陈琦;陈盈;许多;周征宇;
借助现今保存的古玉器实物，我们可以明确得知，和田玉的使用历史可以追溯到新石器时代。令人惊讶的是，在那个时期，与新疆和田玉同属透闪石质玉制品，在中国各地乃至全球范围内都有出土~([1])。例如，位于我国北部的内蒙古自治区赤峰市的红山文化遗址、东部的浙江省杭州市的良渚文化遗址、安徽省马鞍山市的凌家滩文化、西北部的甘肃省宁夏回族自治区的齐家文化遗址、西南部的四川省广汉市的三星堆文化遗址，都出土过这类玉器，甚至在西伯利亚也发现了5 000年前的三只白玉玉环和一把白玉匕首。这些出土玉制品充分证明，透闪石质玉很早就被各地的先民们发现和使用。这些珍贵的文物，如同历史长河中的明珠，照亮了古代华夏文明的轨迹。然而，有一个古老的谜团一直让学者们感到困惑：那就是古代文化遗址中透闪石质玉制品的原材料来源问题。人们过去普遍认为新疆和田是这些玉器的唯一来源，但随着一系列古文化遗址附近透闪石质玉矿的发现，学者们开始怀疑这些玉器的原材料是否来自附近的矿区，而非和田。例如，齐家文化遗址中发现的透闪石质玉，是否可能来自更近的青海格尔木玉矿?红山文化遗址出土的玉器，是否有可能来自辽宁岫岩玉矿?不同矿区的宝玉石在结晶生长过程中受到成矿物源条件的控制，尤其是成矿源岩的影响，导致其在化学成分上形成了不同产地的指纹。例如，青海格尔木产区的透闪石质玉普遍贫Mg,这是因为其成矿母岩与新疆产区的富Mg白云岩不同，青海格尔木的成矿母岩为相对贫Mg富Ca的灰质白云岩~([2])。源自特定产区的宝玉石的化学指纹还受控于其形成时的地球化学环境。因此，通过化学成分指向的成矿环境特征，可以帮助推断宝玉石的原产地。现如今，化学成分的数据处理方法已经相当成熟，包括但不限于化学元素种类、不同元素的绝对含量~([3])、化学元素含量范围~([4])、元素含量比~([5])和微量元素含量配分模式~([6])等。因此，化学成分指纹几乎适用于高纯度或小尺寸宝玉石的产地溯源，已成为许多国际权威宝石实验室的核心技术方法。为了最大程度地保证测试数据可靠性，且从化学成分的角度保证数据的客观性，本研究对新疆、青海、岫岩、溧阳四个产地的软玉样品进行统一的化学成分测试及元素分析(相同的测试仪器及元素种类),通过运用统计学的原理，试图从中探讨化学成分对软玉产地鉴定的指示性作用。中国四个产地软玉样品的主要化学元素含量运用SPSS软件进行统计分析，并输出箱图(图1)。箱图是一种描述数据分布的统计图，其中上下两条线分别表示其数值的最大和最小值，中间的粗线表示数值的中位数，即中间值，箱体主体表示50%数值的区间，奇异值则会在图上另外显示。从箱图图1中可以直观地看出不同产地软玉的化学元素含量的分布性，从中找出具有较大鉴别意义的元素。本研究的主要结论有：溧阳软玉中Sr元素含量明显高于其他三个产地，最小值在177μg/g,最大达到625μg/g,而其他三个产地的软玉中Sr元素含量则普遍低于100μg/g,微量元素Sr对鉴别溧阳软玉与其他三个产地软玉有意义，其他元素对于产地的鉴定意义均不明显。
2024年S1期 v.26 128-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 945K] - 叶旭;张跃峰;丘志力;
析木玉出产于辽宁省海城市孤山镇瓦子沟村，是一种质地普遍细腻的优质黄绿色透闪石质玉，目前对其成因及产地标型特征的研究较为薄弱。本研究使用超景深显微镜和拉曼光谱，对50块具有代表性外观的析木玉原生矿样品的矿物包裹体进行了观察测试。结果显示，在析木玉中出现频率较高且外观独特的棒状绿帘石、粗晶透闪石、撕裂状磁黄铁矿、石墨包裹体及其风化白皮的外部特征具有一定的产地指示意义。棒状绿帘石呈集群状分布，暗绿色，单个颗粒形态为一头大、一头小的棒状，长度约为2～5 mm;粗晶透闪石多呈帚状、束状，分布在细腻的玉肉之中，无色，透明度较高，单个颗粒纤维长度可达厘米级，反射光下可见解理面闪光；撕裂状磁黄铁矿多出现在“老玉花”这一小品种玉料中，呈散点状或条带状分布，淡黄褐色，金属光泽，有弱磁性，与“老玉花”玉料特征的蓝青色玉肉结合形成了独特外观；石墨在样品中出现比例达90%以上，远高于其他产地的黄绿色软玉，呈弥散状、条带状分布，黑色不透明，半金属光泽，单个颗粒大小悬殊，3～150μm均有出现；风化白皮分布在玉料外围，颜色极白，厚度普遍在2 cm以上，矿物组成仍为透闪石，可能是海城地区较强的化学风化作用致外围透闪石颗粒间隙变大而变白。石墨的拉曼光谱特征显示析木玉的原岩为绿片岩相-角闪岩相变质大理岩，粗晶透闪石的存在说明析木玉为多期次成玉，磁黄铁矿则指示其形成于还原性地球化学环境。上述发现对于进一步探索各史前各文化遗址出土玉器的产地提供了重要线索。
2024年S1期 v.26 130-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1098K] - 王朝文;Huimin Huang;Haotian Wang;Lingyue Yang;
Nanhong agate is widely welcomed in China because of its bright red colour. The pursuit of the red agate is the inheritance of Chinese red agate culture, which can be dated back to more than 3 000 years ago. Field survey showed Nanhong agate geographically distributed in Yunnan and Sichuan provinces, the Southwestern of China(Fig.1). Geologically, Nanhong agate can be either produced as fillers in cracks and pores of the Late Permian E'meishan basalts, or as pebbles in the Early Triassic conglomerates and mudstones. Petrographic analyses reveal the formation of agates could be linked to the alteration of basalts by the silicon releasing in the process of transformation from pyroxene to chlorite. The formation of Nanhong agates could have experienced multi-stage alterations and crystallizations, which are supported by the occurrence of multi-stage chlorites and different homogenization temperatures of fluid inclusions bearing in the coarse grained quartz. The Nanhong agates are characterized by diffusely distributed hematite and/or goethite, causing the red to reddish orange in colour. These iron oxides occurre as aggregates showing dominantly spherical shapes and minor visible ellipsoid, hemisphere, radial and veil shape, with a size generally between 1.20 μm and 43.21 μm. Raman spectra, scanning electron microscopy, and high resolution transmission electron microscopy confirmed the present of hematite with single hematite particles smaller than 100 nm. Wide market survey of the selling Nanhong agates presented the quantified colour parameters, including hue, saturation, and brightness, obeying normal distribution in the Hue-Saturation-Brightness(HSB) colour space. After standardization, the hue(H) of Nanhong agate is mainly distributed in a range between [3.20°, 17.52°] at a 95 % confidence level. The saturation(S) and brightness(B) are mainly within [63.82 %, 92.69 %] and [42.97 %, 75.37 %], respectively. The Nanhong agates could be statistically classified as different grades by the Two Step Cluster analysis, which is objective compared to subjective visual evaluation. Factors causing the colour difference of Nanhong agates are attributed to the colour properties and distribution characteristics of hematite and goethite. The hue of Nanhong agate is dependent on the colour of the impurity minerals, hematite or goethite. Saturation is affected by the area ratio of impurity minerals. As the area ratio of impurity minerals is both affected by the distribution density and the average particle size, the saturation of Nanhong agate is the largest when the average particle size is near 10 μm. No obvious correlation is observed between the brightness of Nanhong agates and their related properties and characteristics.
2024年S1期 v.26 133-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1115K] - 金敏;王洪欣;曲家辉;张存;张灵翠;
合成碳硅石作为第三代半导体材料，由于其卓越的导热性和半导体性能，在新能源、新材料及航空航天等工业领域受到广泛关注与应用。此外，浅黄色及浅绿色者因其具有高硬度、高折射率及高色散值等优良属性，常常被应用于国内外珠宝市场，并一度被认为是钻石最好的替代品。然而，针对绿色合成碳硅石的研究存在较大空缺。因此，为丰富合成碳硅石的宝石学资料及科学意义，本研究采用宝石显微镜、衰减全反射红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、显微激光共聚焦拉曼光谱仪等大型仪器对绿色合成碳硅石样品的常规宝石学特征、致色成因及谱学特征进行了系统研究。结果表明，绿色合成碳硅石呈现金刚光泽，折射率大于1.78,相对密度约为3.22。红外吸收光谱分析显示，绿色合成碳硅石样品主要为Si-C伸缩振动，成分比较纯净，但存在一定的晶格缺陷。紫外-可见吸收光谱表明，样品中N元素的浅施主能级是其呈色的主要原因。激光拉曼光谱结果揭示，绿色合成碳硅石样品主要为6H型，少数为15R型。由于杂质元素浓度、成分不均，结构稳定性降低，从而导致样品呈6H-15R多型混合结构。
2024年S1期 v.26 135-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1221K] - 邓子旭;骆郑臣;丘志力;陈松军;杨炯;侯舜瑜;陈珊;徐志;张跃峰;彭雨帆;
危地马拉是近年间急速发展起来的另一个具有重要商业意义的翡翠产地，其产品在国内外翡翠市场中的占比逐渐上升。危地马拉翡翠分布在危地马拉莫塔瓜断层(MFS)南北两侧的蛇纹岩杂岩体中，学者们对危地马拉翡翠地质环境、岩石成因、地球化学以及矿物组成等方面进行了大量研究~([1-2])。我国早期市场上的危地马拉翡翠有硬玉型的蓝水料~([3])和绿辉石型的永楚料~([4])两种类型。随着危地马拉翡翠资源的进一步开发，早期绿色中-高端品种逐渐进入市场，其主要组成矿物为绿辉石或者绿辉石-硬玉，辉石矿物的形成经历早、中、晚多次活动，并且在致色元素含量上存在着由低-高-低的过程~([5])。近来，玛雅文化所在的危地马拉地区新发现了高品质绿色翡翠，其品质可与缅甸高端翡翠媲美，为玉石市场提供了新的优质料源，目前已进入中国翡翠市场。随着危地马拉翡翠产品市场占比逐渐提升，一些不良商家用危地马拉高品质绿色翡翠冒充同级别的缅甸翡翠的现象比比皆是，目前针对危地马拉高品质绿色翡翠的研究还相对薄弱，对其高端绿色翡翠进行系统的宝石矿物学研究，可为其鉴定和产地判别提供科学依据~([6-7]),为规范翡翠市场提供帮助和参考。本文选取中国市场上已大量出现的危地马拉新发现的高品质绿色翡翠样品为研究对象，通过显微观察、激光拉曼光谱、电子探针等测试手段，对其矿物组成、结构和成分特征进行了系统研究。结果表明，市场上出现的高品质危地马拉“玛雅绿”翡翠样品主要由绿辉石矿物组成，次要矿物包括多硅白云母、金云母、方沸石、黝帘石等。其中，绿辉石的形成存在多个期次，早期的绿辉石多为交代残余结构；中晚期的绿辉石整体镶嵌在早期绿辉石残余的裂隙中，是早期的绿辉石变质重结晶形成；最晚期的绿辉石则多为纤维交织结构，边缘与早期绿辉石存在部分交代关系，颜色鲜艳，结构细腻，为危地马拉高品质绿色翡翠的主体部分。高品质危地马拉“玛雅绿”翡翠相比于缅甸绿色翡翠则具有富Fe和Cr的特征，且由Fe和Cr共同致色。因此，高品质危地马拉绿色翡翠从矿物组成和地球化学特征与缅甸的高绿翡翠具有较为明显的区别，可以为有效区分其与缅甸传统绿色翡翠提供矿物学标型的重要参考。
2024年S1期 v.26 141-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1161K] 下载本期数据