粉色水钙铝榴石的宝石学及矿物学特征_郑亚龙.pdf

第 卷第期 年月宝石和宝石学杂志（中英文）收稿日期：作者简介：郑亚龙（），男，职教中心讲师，主要从事珠宝职业教育及宝石研究。：通讯作者：陈美华（），男，教授，主要从事珠宝鉴定、教学与研究工作。：粉色水钙铝榴石的宝石学及矿物学特征粉色水钙铝榴石的宝石学及矿物学特征郑亚龙，陈美华，孙瑞祯，刘佳，王成博，（中国地质大学（武汉）珠宝学院，湖北 武汉 ；湖北省珠宝工程技术研究中心，湖北 武汉 ；广州中工珠宝检测中心有限公司，广东 广州 ）摘要：采用常规宝石学测试、射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、偏光显微镜、拉曼光谱、显微紫外可见光谱仪、能量型色散射线荧光能谱仪等测试手段，对市场上粉色水钙铝榴石的宝石学特征、矿物组成及谱学特征进行了深入研究，探讨了其颜色成因。结果表明，粉色水钙铝榴石矿物组成为水钙铝榴石和符山石，主要矿物水钙铝榴石呈粒状分布，呈不同浓度的粉色；少量符山石呈纤维状分布其中，呈褐绿色。综合偏光显微观察、紫外可见光谱测试以及射线荧光能谱仪测试结果分析，水钙铝榴石的粉色致色原因与微量元素、有关，且 为主要致色原因。关键词：粉色水钙铝榴石；符山石；矿物组成；颜色成因中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：，（，；，；，）：，（），（），（），第期郑亚龙等：粉色水钙铝榴石的宝石学及矿物学特征 ，：；水钙铝榴石是钙铝榴石的变种，一种多晶集合体，因含吸附水（羟基）而得名，其理想的化学分子式为 （）。因其内部微量元素类质同像替代的作用，水钙铝榴石可呈现出无色白色、翠绿色褐绿色、黄色橙黄色、粉色淡粉色等丰富的颜色，其中粉色品种较为稀少。关于水钙铝榴石，前人 对翠绿色黄绿色浅绿色灰绿色褐绿色深绿色系列及黄色黄褐色系列水钙铝榴石做了系统的宝石学及矿物学研究。目前，关于粉色水钙铝榴石的研究以及相关资料少有相关报道。市场上粉色水钙铝榴石鲜有出现，产地不明，成品多出现在玉石市场上，结构细腻，颜色艳丽，外观与翡翠紫色品种相似。笔者在市场上收集到一块体色呈现淡粉色粉色的块料，采用常规宝石学测试以及 射线粉末衍射、偏光 显 微 镜、能 量 色 散 型 射 线 荧 光 光 谱 仪（）、傅里叶变换红外光谱等分析方法对粉色水钙铝榴石的矿物组成，微量元素及谱学特征进行测试分析，为其宝石品种鉴别、颜色成因提供详细的科学依据。样品与测试方法1 1样品特征1 1样品特征水钙铝榴石样品（图）采购于广州荔湾珠宝市场，产地不明确，因其稀少性所以仅购买到一块原料，并根据其颜色差异和包裹体数量对其进行切片为样品 和样品 （图）。样品整体颜色不均匀，分布有灰绿色包裹体，呈现粉色到灰粉色的色调。观察（图）显示，样品 为淡灰粉色块料，颜色较浅，肉眼可见内部大 量 的 褐 绿 色 絮 状、团 块 状 包 裹 体；样 品 为粉红色块料，颜色较深，肉眼观察内部较干净，显微放大观察可见内部有少量褐绿色团块状包裹体。将水钙铝榴石样品进行常规宝石学测试，结果（表）显示，样品的常规宝石学参数与水钙铝榴石基本一致，仅点测折射率（）略大，常规为 ，相对密度（）有略 微 差 异，常 规 为 ，或 因 内 部 包 裹 体所致。图粉色水钙铝榴石块料（同一块料不同角度拍摄），尺寸 （），图粉色水钙铝榴石的样品 （）和样品 （）（）（）宝 石 和 宝 石 学 杂 志（中 英 文）年图粉色水钙铝榴石样品 和 的显微特征 （）样品 淡粉色外观及斑杂状褐绿色分布，；（）样品 可见褐绿色团块状包裹体，；（）样品 浅粉色外观，；（）样品 放大可见少量褐绿色团块状包裹体，表粉色水钙铝榴石样品的常规宝石学特征 样品号颜色光泽透明度体色及包裹体分布特征折射率（点测）相对密度荧光 淡灰粉色 玻璃光泽微透明淡粉色体色，分布较多褐绿色絮状、团块状包裹体 无 粉红色玻璃光泽半透明粉色体色，分布有少量团块状包裹体 长波下弱粉色荧光1 2样品制备及测试方法1 2样品制备及测试方法对样品磨薄片处理，利用中国地质大学（武汉）珠宝 学 院 宝 石 成 分 及 光 谱 分 析 室 的 蔡 司 偏光显微镜对其进行观察，分析样品的矿物组成和结构特征。矿物成分分析在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源重点实验室的荷兰帕纳科 型 射线粉末衍射仪上完成，将过筛的微米级粉末样品至于带有凹槽的玻璃板中压实刮平进行测试。测试条件：入 射光线 射线，片 滤 波，射 线 管 电 压 ，电 流；光阑系统 ，连续扫描方式，扫描速度 ，分辨率 ，扫描范围为 ，采用超能探测器。红外吸 收 光 谱 分 析 测 试 在 中 国 地 质 大 学（武汉）珠宝学院宝石成分及光谱分析室完成，仪器为 型傅里叶红外光谱仪，取少量粉色部分的粉末进行 压片，透射法。测试条件：扫描次数，分辨率，扫描范围 。采用德国 型高分辨率共聚焦显微激光拉曼仪器型对样品矿相薄片进行测试，测试条件：激光器 ，单光谱测试，激光能量，光栅，奥林巴斯 倍或 倍物镜，积分时间，累积次数 次。使用中国地质大学（武汉）珠宝学院宝石成分及光谱分析室的 显微紫外可见光谱仪对样品进行测试，测试条件：反射法，扫描范围 。采用中国地质大学（武汉）珠宝学院宝石成分及光谱分析室的能量色散型 射线荧光光谱仪（）进行化学成分测定，测试条件：配置铑（）靶 射线管和 （）探测器，准直器，真空，电压 。第期郑亚龙等：粉色水钙铝榴石的宝石学及矿物学特征实验结果与分析2 1偏光显微镜观察2 1偏光显微镜观察样品制成矿相薄片，薄片颜色为无色，正交偏光显微下，灰褐色部分为均质性，有时见弱的干涉色，具扇形双晶；褐黄色脉状部分可见黄褐色异常干涉色，如图所示，对照透明矿物薄片鉴定手册，确定灰褐色部分为水钙铝榴石，黄褐色脉状部分为符山石。图粉色水钙铝榴石样品 （）和 （）的偏光显微拍照 （）（）2 2红外吸收光谱分析2 2红外吸收光谱分析样品的红外光谱测试结果如图。对比标准矿物红外光谱，发现样品 和 的红外光 谱 在 范 围 内 有 、和 处吸收峰，与钙铝榴石的特图粉色水钙铝榴石样品的红外吸收光谱 征吸收峰基本吻合，附近出现的比较强的宽频吸收峰与羟基 伸缩振动有关，而 处的吸收峰与羟基 的弯曲振动有关，这些吸收特征与水钙铝榴石含结构水的特征相吻合，可以表明样品为水钙铝榴石。未测到符山石 的 红 外 特 征 峰，与 符 山 石 含 量 太 少 有 关。附近吸收峰可能为杂质混入物。2 3拉曼光谱分析2 3拉曼光谱分析为测试出样品中的符山石矿物，将矿相薄片进一步进行拉曼光谱测试，如图所示，测试数据进行了简单的宇宙射线扣除和平均权重法光谱平滑处理。图、图 为采用 激光的矿相薄片样品 、的偏光薄片基质部分的拉曼光谱测试结果，图、图 为采用 和 激光测得矿相薄片样品 、的偏光薄片脉状部分的拉曼光谱测试结果。样品基质部分的拉曼光谱（图，图）显示，在 、（）、（）附近的拉曼位移峰为典型水钙铝榴石 伸缩振动、弯曲振动、（）（属 振动模）及弯曲振动的特征拉曼位移峰；样品脉状部分的拉 曼 光 谱（图，图）显 示，（）、（）、（）、（）、附近的拉曼位移峰为典型符山石 伸缩振动、弯曲振动、（）（属 振动模）及 弯曲振动的特征拉曼位移峰。2 4X 射线粉末衍射图谱分析2 4X 射线粉末衍射图谱分析样品 与 的射线粉末衍射图谱一致，测试结果（图）与数据库标准衍射谱比较发现，样品 与样品 的衍射峰位均与标准 卡片库 号钙铝榴石及 卡片库 号符山石的衍射峰位相吻合，可知粉色样品主要矿物成分为钙铝榴石和符山石。宝 石 和 宝 石 学 杂 志（中 英 文）年图粉色水钙铝榴石样品矿相薄片的拉曼光谱 ，矿相薄片样品 、的基质部分；，矿相薄片样品 、的脉状部分图粉色水钙铝榴石样品 的射线粉末衍射图 书书书第期郑亚龙等：粉色水钙铝榴石的宝石学及矿物学特征2 5化学成分分析2 5化学成分分析为探讨粉色水钙铝榴石的颜色成因，对样品 进 行 能 量 色 散 型 射 线 荧 光 能 谱 仪（）测 试。图 测 试 条 件：电 压 ，电流为自动（），无滤光片。图 测试条件：电压 ，电流为自动（），滤光片为铝片。测试结果（图）显示，样品 和 的 射线荧光光谱测试结果完全一致，主要元素为、，进一步证实了该样品主要成分为水钙铝榴石，与其他测试数据分析结论一致。两块粉色样品均含微量 、元素。元素可以导致紫红色，橙红色，粉红色，而 元素可以导致橙黄、橙红色，与粉色水钙铝榴石样品的整体颜色相吻合，由此推测微量元素 、是样品体色为粉色的主要原因。图粉色水钙铝榴石样品 的射线荧光能谱 2 6紫外-可见光谱分析2 6紫外-可见光谱分析为验证以上推测，对样品进行紫外可见吸收光谱测试。测试结果（图）显示，样品在 范 围 有 一 个 比 较 宽 的 吸 收，与的电荷转移有关；而以 为中心的宽吸收带是 与 共同作用的结果，是样 品 体 色 呈 现 出 浅 粉 色 的 主 要 原 因，且的吸收强 度 明 显 大 于 的 吸 收 强 度，笔者推测，样品粉色的主要原因与 有关。样品 相 较 于 样 品 在 附近宽 吸 收 强 度 更 强，与 肉 眼 观 察 到 的 样 品 相较于样品 的粉色颜色更深的实际情况一致。样品 由于表面抛光不光滑、内部深色 包 裹 体 等 原 因，其 测 试 结 果有一定影响。图粉色水钙铝榴石样品的紫外可见光谱 书书书宝 石 和 宝 石 学 杂 志（中 英 文）年结论通过对市场上少见的粉色水钙铝榴石样品进行常规宝石学测试、射线粉末衍射、偏光显微镜、傅里叶红外光谱、紫外可见光谱分析及能量色散 射线荧光能谱仪（）等测试分析，得出以下结论。（）粉色水钙铝榴石的矿物组成为水钙铝榴石和符山石。其中主要矿物为水钙铝榴石，呈粒状分布，显微放大观察呈不同浓度的粉色；少量符山石呈纤维状分布其中，显微放大观察呈褐绿色。（）综合偏光显微测试、紫外可见光谱测试以及能量色散 射线荧光能谱仪（）测试结果分析，粉色水钙铝榴石的粉色致色原因与微量元素、有关，且 为主要致色原因。参考文献：张蓓莉 系统宝石学版 北京：地质出版社，：，（）方泽，王小明 与翡翠相似的玉石“不倒翁”的矿物学研究化工矿产地质，（）：，“”，（）：，（）阮青锋，邱志惠，张永华 水钙铝榴石 一种翡翠相似玉的研究 宝石和宝石学杂志（中英文），（）：，（）：（）许嫣然缅甸 地区的水钙铝榴石玉和符山石玉的宝石矿物学特征研究 北京：中国地质大学，：，（）亨瑞汉尼，林德弗朗斯，王昊产于巴基斯坦穆斯林巴格地区的含铬水钙铝榴石的钙长石矽卡岩宝石和宝石学杂志（中英文），（）：，（）：（）常丽华，陈曼云，金巍，等透明矿物薄片鉴定手册北京：地质出版社，：，（）彭文世，刘 高魁矿物红外光谱图集北京：科学出 版社，：，（）：，雍晨颖 墨西哥草莓红钙铝榴石的宝石矿物学特征研究北京：中国地质大学，：，（）朱琳 红色黄色系列石榴石的宝石学特征研究 北京：中国地质大学，：，（）燕守勋，张兵，赵永超，等 矿物与岩石的可见近红外光谱特性综述遥感技术与应用，（）：，（）：（）