合成镁橄榄石的矿物学研究_范建良

　第36卷第6期 人　工　晶　体　学　报 Vol .36　No .6　2007年12月 JOURNAL OF SY NT HETI C CRYST ALS Dece mber,2007

合成镁橄榄石的矿物学研究

范建良,郭守国,史凌云,刘学良

(华东理工大学宝石检测中心,上海200237)

摘要:人工合成的镁橄榄石具有优越的物理化学性能,使其在诸多领域得到应用,其中蓝紫色合成镁橄榄石被用作坦桑石的替代品进入珠宝市场,引起了珠宝行内外的广泛关注。本文通过X 射线荧光光谱的定量分析和紫外2可见光吸收光谱的颜色成因分析,得出人工合成的蓝紫色镁橄榄石的主要成分为Mg O 和Si O 2,并添加了致色金属元素钴和钒,组份相对简单,蓝紫色调的产生与钴离子有关;对合成橄榄石、天然橄榄石和坦桑石进行拉曼光谱

(785n m )的定性分析,得到合成镁橄榄石与天然橄榄石都具有特征Si 2O 伸缩振动引起的拉曼位移820c m -1、

853c m -1和961c m -1,而坦桑石中存在特征Si 2O 伸缩振动引起的拉曼位移866cm -1、923c m -1和1148c m -1,可有效鉴定该三种矿物。

关键词:镁橄榄石;坦桑石;橄榄石;X 射线荧光光谱;紫外2可见光吸收光谱;拉曼光谱

中图分类号:O766 文献标识码:A 文章编号:10002985X (2007)0621431204

Study on the M i n era logy of Syn theti c Forster ite

FAN J ian 2liang,G UO Shou 2guo,S H I L ing 2yun,L IU X ue 2liang

(Gem st one Testing Center,East China University of Science and Technol ogy,Shanghai 200237,China )

(Received 29M arch 2007)

Abstract:Synthetic f orsterites are widely used in many fields because of the super physical and che m ical p r operty .Among the m the blue and pur p le ones were used as substitutes for z oisites in the ge m st one market,which ar ose the common attenti ons in and ar ound the ge m st one industry .This paper was based on quantitative analyzing tested by XRF and col orati on mechanis m study tested by UV 2V I S abs or p ti on s pectru m ,it was found that the main components of synthetic blue and pur p le forsterite were Mg O and Si O 2,and col orati on ele ment Co and V were added in it,the components were fe wer;The turn 2up of blue and pur p le col or was connecting with Co i on;via qualitative analysis on synthetic forsterite,natural peridot and z oisite tested by Ra man s pecter,it was f ound that Ra man shifts 820c m

-1,853c m

-1and 961c m -1bel onged t o diagnostic stretching vibrati on of band Si 2O existed in the Ra man s pectra of synthetic forsterite and peridot,whereas Ra man shifts 866c m -1、923c m -1and 1148c m -1bel onged t o

diagnostic stretching vibrati on of band Si 2O existed in the Ra man s pectra of z oisite .Owing t o above testing methods,synthetic forsterite could be identified effectively with natural peridot and z oisite .

Key words:forsterite;z oisite;peridot;XRF;UV 2V I S abs or p ti on s pectrum;Ra man s pectrum

收稿日期:2007203229

作者简介:范建良(19812),男,江苏省人,博士研究生。E 2mail:fanjianliang@mail .ecust .edu .cn

1　引 言

人工合成的镁橄榄石具有优越的物理化学性能,且随着合成技术的不断进步,使其在诸多领域得到应

　人工晶体学报 第36卷1432

为主体原料,有时添加其它微量成份,并在高温高压下进行[1,2]。用。镁橄榄石的人工合成一般以Mg O、Si O

2

镁橄榄石具有较低的介电损耗,可被用作毫米波长的介电材料[3];其次,镁橄榄石陶瓷具有较强的抗弯曲强度和较高的韧性,可用作生物陶瓷[2];另外,人工合成的蓝紫色镁橄榄石酷似坦桑石,常规仪器很难将其区分,因此有些不法商人将其冒充价格昂贵的坦桑石销售给顾客,严重侵害了消费者的利益,因此受到行内外广泛的关注。本文对珠宝市场上存在的镁橄榄石进行矿物学分析,并将其与天然橄榄石和坦桑石进行对比分析,以便获取有效的鉴定信息。

2　样品与测试条件

选取人工合成的镁橄榄石、天然坦桑石和天然橄榄石(见图1)作为测试样品,其中合成橄榄石重5.07ct,蓝紫色调;坦桑石重0.81ct,蓝紫色调;橄榄石重0.85ct,黄绿色调。

图1　测试样品(a)合成镁橄榄石;(b)天然坦桑石;(c)天然橄榄石

Fig.1　Testing samp les:(a)synthetic f orsterite;(b)natural zoisite;(c)natural peridot

采用XRF21800X射线荧光光谱仪(XRF)对合成镁橄榄石进行成份定量分析,测试条件为高压40k V,发射电流95mA,扫描速度8deg./m in,75μm铍窗,Rh靶,管电流140mA。采用Cary500紫外2可见光分光光度计对合成镁橄榄石进行致色机理分析,仪器分辨率UV2V I S<0.05nm(λ:D2656.1n m),测试方向:入射光垂直于合成镁橄榄石的台面。使用BT R1112785M ini Ra m拉曼光谱仪对以上3个样品进行定性和对比分析,仪器的技术指标和测试条件为激发光源785nm,分辨率10c m-1,输出功率>300mW,光谱测定范围200～2000c m-1;积分时间设置为合成橄榄石4000m s,坦桑石和橄榄石20000m s。

表1　合成镁橄榄石的X射线荧光光谱分析

Table1　Con ten t result of syn theti c forster ite tested by XRF

Analyze Result/wt%

Mg O54.6825

Si O244.7906

Co2O30.4246

V2O50.0698

3　结果与分析

由X射线荧光光谱对合成镁橄榄石的定量分析得到表1。从表1可以看出,合成镁橄榄石的主要成分为Mg O和Si O

,根据两者的含量可推算其主要成分的分子式为Mg2Si O4,与天然镁橄榄石相同;另外,存在微

2

量金属氧化物Co

O3和V2O5,含量分别为0.4246wt%和0.0698wt%,钴元素的存在使很多宝石呈现蓝色调,

2

而天然的橄榄石几乎不含钴元素,也未曾见天然蓝紫色橄榄石存在的介绍;其次,未能测得其它组分,成份较简单,而天然镁橄榄石一般存在伴生矿物,且类质同象作用较普遍。因此,从定量分析大致可确定该镁橄榄石由人工合成,且以Mg O和Si O

为主要合成原料,并添加致色元素钴和钒,使其呈现蓝紫色调。

2

采用紫外2可见光分光光度计对合成镁橄榄石的颜色进行成因分析,测得吸收光谱图2。在吸收光谱图中出现了以349n m、490nm和577nm为中心的吸收峰和600n m以上较强吸收,在以350nm为中心的紫光