翡翠的漫反射红外光谱特征及其对翡翠鉴定_图文

1、翡翠的漫反射红外光谱特征及其对翡翠鉴定宋绵新-潘兆橹2(1.西南科技大学,先进建筑材料四川省重点实验室绵阳621010:2.中国地质大学北京100083摘要天然翡翠的漫反射红外光谱主要吸收范围在400cm一11200cm一1内,其中1190cm-。1130cm-。,965cm_。,595cm-。,525em-1左右处的吸收峰为翡翠漫反射红外光谱的特征吸收峰。在3535-3620cm-1的范围内有一宽的吸收带,这可能是由于角闪石的羟基振动引起的。2920cm一1和2850cm_1附近的峰属于蜡或其它有机物引起的,这是天然翡翠蜡或其它有机物抛光后所展示的特点。通过峰的相对强度可估计蜡或其它有机物的

2、含量。具有特殊基团的高分子聚合物充填的B货,最特征的收峰在3060、2966、2931、2857cm_1处。不同有机物充填的翡翠,它的红外光谱峰的位置和强度是有所区别的,据此可鉴定不同档次的翡翠。关键词翡翠红外光谱特征鉴定中图分类号J314.9文献标识码B文章编号10044051(200412007803THE FEATURES OF DIFFUSE REFLECTANCE INFRARDESPECTRoSCOPY oF JADEITE AND ITS UTILIZATIONIN DETERMINING JADEITESong Mianxinl Pan Zhaolu2(1.Southwest

3、University of Science and Technology,Advanced Building Materials Key Labof Sichuan ProvinceMianyang621010;2.China University of GeosiencesBeijing100083Abstract:The absorption range of diffuse reflectance infrared spectroscopy of natural jadeite are400cm一1 1200cm一1.the absorption bands at1190cm一1,113

4、0cm1,965em一1,595cm一1,525cm一1are the characteristic absorption peak of diffuse reflectance infrared spectroscopy of natural jadeite.The absorption spectra bands at345353620cm。1belong probably to OHstretching bands of hornblende.the absorptionbands of organic wax are at2920cm 1and2850cm。,which iS feat

5、ures of natural;adeite polished with maxorother organics.The wax or other organics content can be calculated on the basis of band intensity.The characteristic bands of jadeite B filled by high polymer with speeiaI group are at3060、2966、2931、2857cm-。. The band location and intensity of jadeite filled

6、 by various materials are different.The types of jadeite can be determined on the feature bands location and band intensity.Keywords:Jadeite,Diffuse reflectance infrared spectroscopy,Determination用直接透射法或者粉末压片法研究红外光谱是非常有效的,通过对几毫米厚的薄片的观察就可以直接地、精确地得到晶格振动的吸收位置。而表面反射红外技术是快速确定矿物种属、鉴别附加物并对样品元损检测的一种新的测试方法,与

7、传统的固体样品的红外光谱测试方法相比,这种方法简便而适用,只需将抛光好的样品置于反射装置上,就可以观察到红外光谱。它克服了直接透射法对样品厚度的限制及粉末法需破损样品的缺点。表面反射红外光谱已经在矿物学领域应用了许多年,同样在刻面的、不透明的宝石鉴定方面起到了良好的效果【1.2J,但是这种方法应用到翡翠的研究却少之甚微。本文讨论了缅甸翡翠的漫红外光谱特征其在鉴定翡翠中的作用。1翡翠的漫反射红外光谱特征本文所获得的漫反射红外光谱是在中国工程物理研究院物理化学所测试的。测试仪器为美国Nicolet800红外光谱仪与Nic.Plan红外显微镜联78机,仪器分辩率为8cm,扫描范围400cm-1 40

8、00cm叫内,采集次数为128次,样品在测试前用无水乙醇清洗表面。样品厚度可达几个厘米。选择不同颜色的样品作测试(样品编号见图中,所有样品都有一抛光的平面。从天然翡翠的漫反射红外光谱可以看出(图1、图2、图3,红外光谱主要吸收范围在400cm一11200cm-,其中1190cm-。, 1130cm.。,965cm,595cm一,525cm一1左右的吸收峰几乎在每块样品中出现,可以确定为翡翠漫反射红外光谱的特征吸收峰。1190cm-1附近的峰最强,其次为525cm。1附近的峰。纵观所有样品谱的特征,天然翡翠的红外光谱可以大致分为两个强吸收区域,既以1190cm-1为中心的第一区域和以525cm-

9、1±为中心的第二区域,在它们之间的吸收谷内靠近高能一侧常常见有965cm_1左右的相对较弱的吸收峰。此外1190cm-1附近常分裂出一个1130cmq左右的弱峰或肩。525cm-1附近又可分出中圈矿业2004年第13卷第12期595cmq左右的弱峰或肩。总之,在1200cm 800cm-1的范围内应为Si.0振动最强吸收区,属于SiO伸缩振动带,基本上有三个吸收峰,即1190cm_。,1130cm_1和965cm_1。800cm一1 600cm-1范围吸收强度弱,属于Si.0。(端氧弯曲振动带和Si.O一舢Iv振动带,约在700cm-。, 640cm。1和630cmq附近,但不一定同

10、时出现,有些学者1认为这一区的谱带数可以区分单斜辉石和斜方辉石;660cm_1以下的强吸收区为MO伸缩振动和SiO弯曲振动以及耦合振动即合频带,约在525cm-。,455cm-。,430cm-1附近。以上就是翡翠红外光谱的主体特征。具体到各个样品有一些细微的差别,这是由于一些杂质矿物的介入增加了吸收峰的数目并影响了固有峰的位置和相对强度,但主体格局仍非常明显和相似。12600400图1翡翠的漫反射红外光谱aJD3;bJD5;cJD7;dJD9;eJDll;f_JDl3图2舍一定量外来组分的翡翠的漫反射红外光谱jD一4含角闪石的翡翠.JD_17含有机蜡的翡翠蛹翠的漫反射缸外光谱特征及其对翡翠鉴定

11、l藿垂l图3翡翠及绿辉石的漫反射红外光谱对比jD一15翡翠,jD一16绿辉石由于天然翡翠是由硬玉为主的多矿物组成的多晶集合体,与单晶硬玉的红外光谱相比有一些差异,除了考虑测试方法的异同外,更由于杂质矿物的存在导致谱峰的复杂化,所以对谱带的归属很难准确指派,也不能用此来提供精确信息,但对同一类型的翡翠,即类似的矿物组合、相同的成因及产地等,它的反射光谱应是可以类比的,借此可以确定翡翠的品种。如图2的上图所示,在3535 3620cm-1范围内有一宽的吸收带,这可能是由于角闪石的羟基振动所引起的。图2下图中,在2925cm,2847cmq和2353cm_1处有十分弱的吸收峰,已有众多学者【4j J

12、证实2920cm_1和2850cm-1附近的峰属于蜡或其它有机物引起的。这是天然翡翠蜡或其它有机物抛光后所展示的特点,当这两组峰表现强烈时,便是B货翡翠的信息显示,因为B货注入的有机物或蜡的数量要比A 货抛光用的有机物或蜡的量大得多。但单从2920cm_1和2850cmo的峰区分A、B货是不完全确切的,因为翡翠在抛光时用的抛光材料的种类很多。图3展示了市场上常误认为翡翠的暗绿色的实际组分为绿辉石的漫反射红外光谱和翡翠的红外光谱的对比,虽然两个强吸收区的主体状态不变,但峰的位置发生了变化,尤为明显的是SiO最强吸收区的1190cm。1及1130cm-1附近的两个峰变化较大,由翡翠的1192119

13、9cm_1移至1177cm-。, 1126cm-1移至1133cm-,特别是前者变化较大,越过了误差范围。研究中还发现1190cm-1附近的峰与Si离子的含量呈很好的线性相关(见图4,相关系数为r=0.989。具体的解释仍需要进一步工作。综上所述,漫反射红外光谱分析法在用于翡翠研究时具有不破坏样品、简单易行的优点,用它可以类比相同类型的翡翠、判定是否有杂质存在以及能对翡翠的A、B货加以区分,因而不失为翡翠研究中的一种行之有效的方法。792201520220252,032.035Si Percent围4Si离子含量对谱值的影响图5蜡抛光翡翠的红外光谱a.红外透射光谱;b.漫反射红外光谱2在鉴定翡

14、翠中的作用目前翡翠鉴定最热门、也是最困难的话题就是A、B货的鉴别。对于有机物充填的B货,用常规的宝石学测试如此重法、紫外荧光、可见光吸收谱、折射率等不能确切地将其区别开来。Quek P.U纠曾用X光电子分析方法所测量的CANa的比值来区分A、B货,结果对于高分子聚合物充填的B 货,这个比值明显偏高,易于识别,但是对于蜡充填的B货与天然翡翠的C/Na比值非常接近,仍然很难准确识别。因此,除了拉曼光谱分析法外,迄今红外光谱仍是鉴别翡翠A、B货最有效的方法之一。这是因为红外光谱与其它光谱相比,检验有机物的离子团更有效。有机化合物一般都含有亚甲基和甲基,多数红外光谱在29052850cm-1(UCH伸

15、缩振动和1465cm_1附近(亚甲基和甲基的8cH弯曲振动和1380cm_1附近(甲基的弯曲振动有吸收带,但后两者均很弱,不易观察到(图5。因而29502850cm-1的峰可以指示蜡的存在,通过峰的相对强度估计蜡的含量。具有特殊基团的高分子聚合物充填的B货,最特征的吸收峰在3060、2966、2875cm一1处。Quek P.05j在3506000cmq的更宽的范围内研究了翡翠的漫反射红外光谱,得到了更多的信息。结果发现与红外透射光谱(PTIR相比,蜡抛光的翡翠的样品的漫反射红外光谱较之多一个5200cm叫的弱峰(图5。图6表示了高分子聚合物灌注的翡翠的漫反射红外光谱。图中可以看出,31002

16、800cm-1范围内的峰很强,另有4324、4170、4054cm.1的强峰及5985、5800、4685、4620cm-1的弱峰。需要说明的是不同的有机物充填的翡翠,它的红外光谱峰的位置和强度是有区别的,只要我们掌握天然翡翠的谱的基本特征,就不难将它们分辩出来。3结论(1天然翡翠的漫反射红外光谱主要吸收范围在400cm_11200cm吖内,其中1190cm,1130cm-。,965cm,595cm-。,525cmo附近的吸80WVm肿ElI(叩。,图6重度漂白一高分子聚合物灌注的翡翠的漫反射红外光谱5】a.高分子聚合物;b.漂白一灌注的翡悴收峰为翡翠漫反射红外光谱的特征吸收峰。1190cm_

17、1附近的峰最强,其次为525cm。1附近的峰。在3535-3620cmq范围内有一宽的吸收带,这可能是由于角闪石的羟基振动所引起的。2920cm_1和2850cm_1附近的峰属于蜡或其它有机物引起的。这是天然翡翠蜡或其它有机物抛光后所展示的特点。研究中还发现1190cm-1附近的峰与sj离子的含量呈很好的线性相关,相关系数为r=0.989。(2红外光谱仍是鉴别翡翠A、B货最有效的方法之一。它对有机物的离子团的检验更为有效。有机化合物一般都含有亚甲基和甲基,多数红外光谱在29502850cm。1和1465cm-1附近和1380cm-1附近有吸收带,但后两者均很弱,不易观察到。因而29502850

18、cm-1的峰可以指示蜡的存在,通过峰的相对强度估计蜡的含量。具有特殊基团的高分子聚合物充填的B货,最特征的吸收峰在3060、2966、2931、2875cm-1处。蜡抛光的翡翠的漫反射红外光谱在31002800cm-1范围内的峰很强,另有4324、4170、4054cm-1的强峰及5985、5800、4685、4620cm。1的弱峰。需要说明的是不同的有机物充填的翡翠,它的红外光谱峰的位置和强度是有所区别。_参考文献1FritschE.et a1.Idendifieaton of bleached andpolymer impregnatedjadeite.Gls C,exn01.1992,2

19、5(3:176187.(21MartinF.et a1.Reflectance in flared spectroscopy in gemology.GemsGem01.1989,25(4:227231.(33闻骆.矿物红外光谱M.重庆:重庆大学出版社,1987.12.4studies of Burmesejadeite jade.TheJournal ofGemmology.1993,23(5:278284.ofBjade bydiffuse reflectanceinfrared Fourier transform(DRIFTspeetoscopy.The JournalofGemmlog

20、y.1997。25(6:408416.(收稿日期:(作者简介20041020人副教授博士的教学和科研工作宋绵新(1974一男内蒙主要从事矿物材料及宝石材料中图矿业2004年第13卷第12期 翡翠的漫反射红外光谱特征及其对翡翠鉴定作者:宋绵新, 潘兆橹作者单位:宋绵新(西南科技大学,先进建筑材料四川省重点实验室·绵阳,621010, 潘兆橹(中国地质大学·北京,100083刊名: 中国矿业英文刊名:CHINA MINING MAGAZINE年,卷(期:2004,13(12被引用次数:1次参考文献(5条1.Fritsch E Idendificaton of bleached

21、and polymer impregnated jadeite 1992(032.MARTIN F Reflectancein frared spectroscopy in gemology 1989(043.闻骆矿物红外光谱 19874.Ou Yang C M Microscopic studies of Burmese jadeite jade 1993(055.Quek P L Identification of B jade by diffuse reflectance infrared Fourier transform (DRIFT spectoscopy 1997(06相似文献(

22、8条不同颜色翡翠的能谱分析结果及紫外可见光谱特征表明:白色翡翠含有Fe,但Fe3+不能使翡翠产生颜色;Mn可能是紫色翡翠的致色元素;蓝色翡翠较紫色翡翠含有S及较多的Ca、Fe、Mg和较少的Mn,Fe、Mg可使紫色翡翠带蓝色色调;灰绿色翡翠较绿色翡翠有较多的Ca、Fe、Mg和极少的Cr.同时,分析对比了不同颜色A货翡翠和优化处理翡翠的红外光谱特征.在对9个B货翡翠样品进行常规宝石学特征描述的基础上,进行了红外光谱测试.结果表明B货翡翠最主要的吸收峰是2 959(或2 966,2 931(或2924和2 895 cm-1这一组,而1 510,1 581,1 609 cm-1和3 040,3 060

23、 cm-1这两组谱带可作为鉴定B货翡翠的辅助谱带,但不是必要的谱带.研究结果可为准确鉴定B货翡翠提供进一步的资料.在对9个B货翡翠样品进行常规宝石学特征描述的基础上,进行了红外光谱测试.结果表明B货翡翠最主要的吸收峰是2 959(或2 966,2 931(或2924和2 895 cm<'-1>这一组,而1 510,1 581,1 609 cm<'-1>和3 040,3 060 cm<'-1>这两组谱带可作为鉴定B货翡翠的辅助谱带,但不是必要的谱带.研究结果可为准确鉴定B货翡翠提供进一步的资料.2009,21(3通过傅立叶红外光谱仪(N

24、icolet 550型对天然翡翠及其优化处理品种进行测量,分析出翡翠的样品特征红外峰为1162cm -1 ,1079cm -1 ,950cm -1 ,其中1050cm -1 的频带最强,且400 cm -1 600 cm -1 之间有四个频带.而B货的红外鉴定最主要的吸收峰为2870 cm -1 、2927 cm -1 、2960 cm -1、3035 cm -1 、3058 cm -1 .此外,在2200 cm -1 2600 cm -1 范围,还可见到不太明显的多个吸收峰.物分析仪鉴别注胶翡翠-宝石和宝石学杂志2009,11(1目前,采用传统的中红外光谱技术鉴别不透明注蜡与注胶翡翠有一定的

25、难度.采用便携式近红外矿物分析仪检测鉴定了翡翠、注蜡与注胶翡翠样品,对其近红外反射光谱进行了分析与研究,同时对微透明样品作了中红外透射光谱的比对测试.研究结果表明,采用BJKF-1型便携式近红外矿物分析仪,能获得较好的透明或不透明翡翠、注蜡与注胶翡翠样品的近红外反射光谱,三者的近红外光谱特征存在着明显的差异.利用这些特征可有效地鉴别翡翠、注蜡翡翠与注胶翡翠.2003,5(4测试了缅甸各种颜色的翡翠的紫外-可见-近红外光谱, 结果表明, 不同颜色的翡翠的光谱具有不同的特征, 反映出致色原因的差异, 但437 nm吸收峰可见于各种颜色的翡翠中. 光谱特征分析表明, 硬玉中的Fe主要以Fe3+离子的形式类质同象替代Al3+, Fe3+离子与Cr3+离子的作用不同, 它对硬玉矿物的颜色没有实质性的影响; Cr3+离子是绿色翡翠的致色剂; Mn3+离子可以更好地解释紫色翡翠的各种与颜色成因有关的光谱特征. 漂白注胶处理的和染色的翡翠具有与未处理翡翠不同的紫外-可见-近红外光谱特征.8.学位论文黄德晶与翡翠伴生的含钠长石质玉石红外光谱特征分析2009含钠长石质的玉石是指产于缅甸的翡翠矿床之中,与翡翠原生矿伴生的岩石类型。由于形成的地质条件的不同,其成分可以划分为:钠长石组合(水沫子、硬玉-钠长石组合和与钠铬辉石共生的钠铬辉石-