激光拉曼光谱仪在宝石学中的应用3讲解

激光拉曼光谱仪在宝石学中的应用

1．宝石中包体的成分及成因类型

宝石中包体的成分和性质对其成因、品种及产地的鉴别具有重要的意义。传统的固相 矿物包体的鉴定与研究方法是将矿物包体抛磨至样品表面，尔后采用电子探针分析测试 之。 而对流体包体的研究则主要采用显微冷、热台去观察冷冻和加热过程中，流体包体内 各物相的变化特征，测定均一温度、低共熔点度及冷冻温度，最终通过相平衡数据去推 断或计算流体包体的分子成分、密度、形成温度、压力及盐度等。上述方法均属破坏性测 试，显然于宝石鉴定与研究。

拉曼光谱具有分辨率和灵敏度较高且快速无损等优点，特别适于宝石内部 1μm 大小 的单个流体包体及各类固相矿物包体的鉴定与研究。例如，利用拉曼光谱对 辽宁 50 号岩管金刚石包体的测试结果表明，该地区金刚石中常见的矿物包体类型为橄榄 石、铬铁矿、铬镁铝榴石、镁铝榴石、金属硫化矿物、石墨及流体包体。

又如，利用拉曼光谱对桂林水热法合成黄色蓝宝石中流体包体进行了测试，确定液相 中含有具

鉴定

意义

的碳

酸根

(矿化

剂)成

分。再

如，利用拉

曼光

谱对助熔剂合成红宝石和熔

合处理红宝石进行了测试， 确定助熔剂残余物(晶质体)和次生玻璃体(非晶体)的拉曼谱峰， 前者在 800—1000cm -1 范围内显示一组密集、相对计数强度较高的拉曼锐谱峰。

2．人工处理宝石的鉴定

近年来，珠宝市场上面市的人工充填处理宝石类型多为人造树脂充填处理翡翠、祖母 绿、绿松图2-2-23 绿柱石中流体包体的拉曼光谱

显示方解石子矿物 图2-2-24 合成红宝石中助溶剂残余的

拉曼光谱

石和铅玻璃充填处理红宝石、钻石等。宝石裂隙中的各类充填物质给珠宝鉴定人员带来一定的困难，然而，利用拉曼光谱分析测试技术有助于正确地鉴别它们。

例充填处理翡翠中环氧树脂的拉曼谱峰具体表征为，由苯环伸缩振动致红外吸收弱谱位于3069cm-1 处，与之对应由v as(CH2)不对称伸缩振动致红外吸收谱带位于2934cm-1 处，而v s(CH2)对称伸缩振动致红外吸收锐谱带则位于2873cm-1 处。利用拉曼光谱分析测试技术对染色处理黑珍珠和海水养殖黑珍珠的鉴定也获得满意的结果。

3. 相似宝玉石品种的鉴定

自然界中，分布最为广的硅酸盐类宝石的拉曼

光谱主要由复杂的硅氧四面体组合基团或基团群

的振动光谱组成，由于各硅酸盐类宝石中分子的

基团的特征振动频率(Si—O 伸缩振动、Si—O—Si

和O—Si—O 弯曲振动)存在明显的差异，导致各自

拉曼光谱的表征不一。例如，利用拉曼光谱测试技

术能有效地鉴别黑色翡翠及其相似玉种，如黑色角

闪石质玉、黑色钠铬辉石质玉、黑色蛇纹石质玉及黑色软玉等黑色相似玉种。图2-2-25为摩西西玉的拉曼光谱，显示其矿物成分为钠长石、角闪石、铬硬玉、钠铬辉石及铬铁矿。图2-2-25 摩西西玉的拉曼光谱

Ab钠长石，Eck角闪石，Ast铬硬玉，Chr铬铁矿