天然、合成宝石的谱学特征研究.doc

天然、合成宝石的谱学特征研究合成宝石是模拟与其所对应的天然宝石在自然界中生长时的物理条件和化学条件,采用人工结晶或重结晶方法生长出的人工材料,因而鉴别天然、合成宝石成为宝石学研究重难点之一。论文主要对天然变石及提拉法合成变石、天然水晶及水热法合成水晶、天然尖晶石及焰熔法合成尖晶石、天然欧泊及化学沉淀法合成欧泊的拉曼特征主峰半高宽值测试分析,通过对比半高宽值的差异为天然、合成宝石的鉴别提供新思路。论文采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、光纤光谱仪、红外光谱仪和拉曼光谱仪对天然与合成变石、水晶、尖晶石、欧泊测试分析发现:天然变石和提拉法合成变石的主要化学成分、晶体结构、致色机理相似,但所含微量元素、红外特征吸收、拉曼光谱半高宽值不同,天然变石含元素Ti、V、Cr、Fe、Ga、Zr,合成变石含元素V、Cr、Sr,天然变石在3600-2300cm-1附近有5个O-H、Be-O与M-O、C-O振动峰,而合成变石无此特征,天然变石半高宽值均大于17.0cm-1,提拉法合成变石半高宽值均小于17.0cm-1;天然水晶和水热法合成水晶的化学成分、晶体结构、致色机理相似;但红外特征吸收、拉曼光谱半高宽值不同,天然无色水晶以4547cm-1O-H合频谱带为特征,合成绿水晶仅含5200cm-1O-H合频吸收峰,天然紫水晶在3500-3000cm-1呈O-H宽吸收带,而合成紫水晶为三个尖锐O-H吸收峰,合成黄水晶仅含5180cm-1O-H合频吸收峰,合成烟水晶以3633、3542、3423、3311cm-1O-H吸收为特征,天然水晶半高宽值均大于6.5cm-1水热法合成水晶半高宽值均小于6.5cm-1天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石的主要化学成分、晶体结构相似;但所含微量元素、致色机理、红外特征吸收、拉曼光谱半高宽值不同,天然尖晶石含元素V、Cr、Fe、Zn、Ca,合成尖晶石测出含V、Cr、Fe、Ti、Co等元素,天然红色调尖晶石的颜色与Cr、Fe、V有关,天然蓝色调和紫色调尖晶石的颜色与Fe有关;合成蓝色调尖晶石的颜色与Cr、Fe、Co有关,合成绿色调尖晶石的颜色与Fe、Co有关,合成尖晶石在3528、3353cm-1附近为O-H凹谷吸收肩带,天然尖晶石在6000-3000cm-1无特征吸收,拉曼光谱半高宽值有差异,天然尖晶石半高宽值均大于10.0cm-1,焰熔法合成尖晶石半高宽值均小于10.0cm-1;天然欧泊和化学沉淀法合成欧泊的主要化学成分、晶体结构相似;所含微量元素、致色机理、红外光谱特征吸收不同,天然、合成欧泊中均含元素Si,天然欧泊中还含有Fe、Cu,天然欧泊的体色与Fe和Cu元素有关,合成欧泊的颜色与SiO2小球排列方式有关,合成欧泊以5812cm-1、5720cm-1O-H合频吸收峰为特征,天然欧泊无此特征吸收峰。通过红外特征光谱和拉曼半高宽值规律能为快速鉴别天然与提拉法合成变石、天然与水热法合成水晶、天然与焰熔法合成尖晶石提供有效帮助,而天然欧泊和化学沉淀法合成欧泊采用红外特征吸收鉴别更为有效。