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四川石棉软玉猫眼和蛇纹石猫眼的宝石矿物学及其谱学研究

卢保奇

   软玉猫眼和蛇纹石猫眼是软玉和蛇纹石玉中的珍品,具有很高的宝石学价值和收藏价值。在世界范围内除中国台湾华莲县所产的“台湾软玉”和美国加利福尼亚州所产的蛇纹石具有猫眼效应外,有关它们的报道和研究很少。本文对在我国四川蛇纹石石棉矿区新发现的软玉猫眼和蛇纹石猫眼的宝石矿物学及其谱学进行了研究。同时对两种猫眼的热谱特征及其热稳定性进行了表征。其中有关软玉猫眼和蛇纹石猫眼的Raman光谱及其群论分析计算、电子顺磁共振谱(EPR)以及固体高分辨核磁共振谱(NMP)尚属首次研究报道。 本论文对采自四川石棉县的软玉猫眼和蛇纹石猫眼分别进行了光学显微镜镜下和扫描电子显微镜下的结构、矿物成分和显微形貌分析、电子探针能谱和波谱成分分析、X射线粉晶衍射分析等宝石矿物学研究,同时利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、激光Raman光谱、电子顺磁共振谱(EPR)、核磁共振谱(NMP)、紫外可见吸收光谱(UV-VIS)、差热分析(DTA)等技术对两种猫眼的谱学特征进行了表征研究。 研究结果表明:(1)四川软玉猫眼的主要化学成分为:SiO_2为56.85-57.27%,MgO为21.61-22.99%,CaO为12.29-13.13%。主要矿物成分为透闪石,XRD分析测试计算所得其晶胞参数为:α_0=0.984~0.985nm、ь_0=1.780~1.782nm、с_0=0.527~0.528nm ,β=106.13~O~106.35~O。计算的平均化学式为(Ca_(1.94)Na_(0.03))1.97(Mg_(4.63)Fe_(0.58)Mn_(0.02))5.23[(Si_(7.91)Al_(0.03))_(7.94)O_(23)]。 软玉猫眼以纤维状透闪石为主,其次为片状、束状。玉石结构主要为显微纤维变晶结构。纤维沿片理方向平行或近于平行排列。具有此结构的软玉能表现出良好的猫眼效应;其次为显微束状或捆状变晶结构,具有此结构的软玉猫眼效应较差;无定向排列的交织结构或毛毡状结构无猫眼效应。 首次利用群论分析方法对软玉猫眼进行了因子群分析计算,获得其晶格的总振动模式为Γ总=30Ag(R)+30Bg(R)+28Au(IR)+35Bu(IR)。其中:Γ内振动=20Ag(R)+19Bg(R)+19Au(IR)+20Bu(IR) 在78个[SiO4]四面体的内振动中,理论上应包含39个Raman振动,39个红外振动。并对实测Raman光谱进行了谱带归属。 EPR谱主要是由过渡金属杂质离子Fe和Mn引起的。Mn离子的超精细结构常数(A)为83.2-90.2×10~(-4)T,g因子值为2.007-2.014;Fe离子的g因子值为4.126-4.167。Fe离子部分替代M1和M3位的Mg2+是软玉猫眼致色的主要原因。Mn离子占据八面体位置。 UV-VIS吸收光谱及其晶体场理论分析表明,软玉猫眼的颜色主要取决于可见光区Fe~(3+)在430-460nm范围内6A1→A1(4G)+4E (4D)的电子跃迁和720-760nm附近的Fe~(2+)-Fe~(3+)电荷转移跃迁。Fe~(2+)-Fe~(3+)的荷移谱比Fe~(3+)的晶体场谱较强,因此,软玉猫眼的颜色通常都表现为黄绿色、褐黄色或褐绿色。其呈色机制为:黄绿色和褐黄色是由Fe~(3+):~6A_1→A_1(~4G)+~4E (~4D)的晶体……   
[关键词]:软玉猫眼;蛇纹石猫眼;宝石矿物学;谱学;热相变
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:上海大学2005年