红外光谱在绿松石鉴定中的应用

红外光谱在绿松石鉴定中的应用
摘要：红外光谱分析方法在多个领域都起到良好的应用效果，为了提高绿松
石的鉴定水平，人们也在绿松石的鉴定中引入了红外光谱技术，不但打破了传统
肉眼无法判断极为相似的仿绿松石困境，还在绿松石鉴定中可以准确分析其内部
的组分情况。

文章通过红外光谱在绿松石鉴定中的应用分析，为日后的绿松石鉴
定工作提供支持。

关键词：红外光谱；绿松石；鉴定应用
引言：绿松石作为一种名贵的玉石矿物，在日常生活中深受人们的喜爱。

而
在玉石市场上，许多冒充绿松石的其他矿石材料以及人工合成材料纷纷涌现出来，为了起到良好的绿松石鉴定效果，人们也纷纷采用红外光谱技术进行鉴定，利用
该技术能够通过光谱学分析，直接区分不同矿物的结构，从而达到精准鉴定绿松
石的作用。

1红外光谱对优化处理绿松石的鉴定
结合我国珠宝玉石名称的定义标准中明确指出，绿松石在经过染色或填充环
节中，在定名时必须明确标注，而如果只是对绿松石进行浸蜡处理，那么只属于
对绿松石优化处理，并不需要特别注明。

在针对优化处理的绿松石鉴定环节中，
一般采用傅里叶变换红外光谱设备，对优化处理的绿松石基本特征和谱学特征开
展系统化研究与检测，在采集到绿松石的检测数据后，可以通过采集的谱学特征，对高分子聚合物、填充物处理以及染色处理进行总结分析，并且解决当前的绿松
石处理问题，达到良好的绿松石鉴别效果[1]。

当前市面上的绿松石填充处理检测，利用红外光谱进行检测大部分都是采取
丙烯酸酯合成树脂为核心，而其实际组分并不明确。

据相关调查表明，丙烯酸酯
类合成树脂胶黏剂能够表现出良好的耐热性、抗光能力与黏结效果，还可以达到
抗氧化的作用，并不会产生毒害和污染物等负面影响。

对于不同的丙烯酸酯类合
成树脂来说，呈现的光谱现象也存在差别，但是这些丙烯酸酯树脂的光谱主要处
于1730cm-1周围的羰基，其伸缩振动吸收峰表现出较强的光谱特点，而光谱处于2949cm-1的反对称振动频率中，2868cm-1位于甲基酸对称的伸缩振动吸收峰。

图1 4-12样品红外光谱
图2 4-20红外光谱
绿松石样品4-12（图1）为注胶填充绿松石，4-20（图2）为天然绿松石，通过红外光谱对两种绿松石样品进行谱学检测，对比二者在4000~1400cm-1光谱情况可以看出，通过注胶处理后的绿松石样品发生甲基酸伸缩振动吸收峰处于2949cm-1与2868cm-1，而羰基吸收峰出现在1735cm-1，而绿松石注胶填充处理的样品强度要高于甲基酸的吸收峰，一般都小于1650cm-1周围的水弯曲振动谱线。

2绿松石相似品检测
2.1绿松石仿品检测
随着珠宝玉石价格的水涨船高，绿松石也得到了更多人的喜爱，随着也引出了诸多绿松石的仿品，造成市场乱象较大，其中市面上广泛流传的绿松石仿造材质为碳酸盐类的矿物质，通过对这类矿物进行填充和染色处理，就能够模仿绿松石而出现，结合当前市场上来看，选用仿制绿松石最多的材料为菱镁矿染色处理的矿物质。

从菱镁矿物质的化学特性来看，作为一种以碳酸镁为主要元素的矿物质体，在化学工艺中主要作为提炼镁元素的主要途径，而通过将含有镁元素的溶液重新作用到方解石中，也能够将方解石重新变成菱镁矿石，由此可以看出，菱镁矿也是方解石中的一种。

此外，通过对一些含镁元素较高的岩石矿物质特殊处理也能够转变成菱镁矿。

而菱镁矿自身中也含有一定量的铁元素，这也是铁元素能够取代镁元素的主要结果。

通过对菱镁矿进行染色，从外观上与绿松石的外观近乎相似，但是从矿物质组成上能够明显区分，所以，为了准确判断绿松石的真伪，可以直接采取红外光谱进行鉴定。

2.2磷铝石
磷铝石作为一种磷酸盐类的矿物质，其主要是通过含有磷酸盐的水和铝元素的岩石在特定的反应条件下所生成的，而这种磷铝石多见于氧化带，一般与褐铁矿、赤铁矿同时存在。

磷铝石晶型一般为假八面体或者细粒状结构比较少见，一
般呈现出胶态，磷铝石表现常绿色状态，其折射率处于n
g =1.590，n
m
=1.577，
n
p
=1.564之间，硬度和密度分别为3.5和2.55g/cm3，而且磷铝石还表现出较强的导热性，一般常用于修饰石料表面或者作为次要宝石所出现。

从磷铝石的结构来看，其表面具有多孔结构，能够具备良好的吸附油脂作用，而且在利用红外光谱进行磷铝石检测时也能够清晰分辨[2]。

3变温失“水”的条件下红外光谱变化特点
在利用红外光谱进行绿松石鉴定中，由于绿松石作为铜铝磷盐酸矿物，其结构中含有水分，并且大多数都是通过微晶集合体来产出，品相较好的绿松石一般都具备不透明的蔚蓝色，大多数绿松石都会出现不同的色调变化，绿松石中铁元素与铜元素都是过渡元素。

这两种元素能够跃迁，在受到特定波长光的影响下，
也会出现互补色的现象，导致绿松石矿物的颜色发生改变。

通过实验表明，二价
铜离子与八面体的结合，也成就了绿松石的基础天蓝色调，而三价铁离子的存在
可以使绿松石由原本的天蓝色转变为绿色，在色调变化中发挥着重要作用。

绿松
石内部含有的水，不同的存在方式也会产生不同的颜色变化。

在绿松石出现部分
结晶后，其矿物质结构的颜色就已经开始发生了明显变化，最常见的就是绿松石
由原本的天蓝色逐渐变为黄绿色。

其主要是由于绿松石失去了结晶水，分子结构
也遭到破坏，二价铜离子晶体的变化，也导致晶体势能改变，影响了矿石对光吸
收的选择性，从而导致颜色发生变化。

绿松石内部水的含量也会从不同程度上影
响绿松石的颜色[3]。

通过曲线拟合以及变温试验，对绿松石不同的颜色质地进行分析，就可以有
效分析绿松石的失“水”状态，同时根据样品颜色表征的参数，分析绿松石中水
对不同颜色和质地绿松石带来的影响。

曲线拟合实验方法主要是通过洛伦兹函数
以及高斯函数的组合峰，表征不同的子峰，对不同子峰进行融合，构建一个谱线，同时与真实谱线对比，计算之间的方差，呈现出二者之间的差别。

另外，对不同
子峰位置、形状以及强度的调整，可以让方差值逐渐降低，从而达到重叠峰分解
多个子峰的效果[4]。

4结束语
综上所述，随着我国现代科技水平的不断提升，利用红外光谱对绿松石可以
达到良好的鉴定效果，在红外光谱鉴定中，能够使一些肉眼无法判断，与绿松石
外观十分相似的宝石通过这种方式清晰地分辨出来，避免出现误判的现象，不同
矿物质的红外光谱和绿松石的光谱存在较大的差别，所以红外光谱鉴定也能够达
到良好的效果。

为此，在绿松石鉴定中运用红外光谱可以起到良好的效果。

参考文献：
[1]陈全莉,刘衔宇,金文靖,朱文静. 白-黄色系绿松石“伴生矿”的红外光谱表
征及其意义[J]. 光谱学与光谱分析,2018,38(10):3084-3089.
[2]顾星宇,秦晓玲,戴正之,吕晓瑜. 红外光谱在绿松石鉴定中的应用[J]. 上
海计量测试,2018,45(02):29-33.。