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閱讀：745發(fā)布時(shí)間：2022-10-7
玉石材質(zhì)的傳統(tǒng)鑒別主要有通過寶石放大鏡，寶石顯微鏡觀測的直接觀察法。這種方法不僅僅專業(yè)要求高，而且憑借經(jīng)驗(yàn)得到的鑒定結(jié)果很少能有可靠地技術(shù)支撐，缺乏說服力。另常用的分析儀器有拉曼光譜分析儀，紅外光譜分析儀以及 Ｘ射線衍射分析儀,可以根據(jù)礦物的標(biāo)準(zhǔn)圖譜對未知礦物的組成進(jìn)行分析。但由于這三種分析儀體積大，不便攜，因此只能在實(shí)驗(yàn)室使用樣本進(jìn)行分析。這不僅影響了寶玉石文物材質(zhì)識別的時(shí)效性，更加影響了文物完整性。而便攜式地物光譜儀由于其體積小，便于在野外工作，并且測量速度快，操作簡單，因此提高了測量數(shù)據(jù)的速率，保證了測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
表 1 研究中寶玉石樣本
表1為無機(jī)鹽類的寶石類別，萊森光學(xué)知識會在后續(xù)的更新中為您逐一科普。本文主要先分析硅酸鹽寶石的兩類成分寶石——架狀硅酸鹽、島狀硅酸鹽。
何為硅酸鹽寶石？硅酸鹽寶石礦物是硅氧四面體以各種形式結(jié)合生成的，在無機(jī)鹽類寶石礦物中種類和數(shù)量最多，約占其中80%。
1、架狀硅酸鹽
鏈狀硅酸鹽主要以單主。透閃石是含水的鈣、鐵、鎂質(zhì)鏈狀硅酸鹽礦物，理論化學(xué)成分為SiO2 59.169%，MgO 24.808%，CaO 13.805%。
透閃石分析光譜如圖2所示，能看到948nm處有一小而尖銳吸收應(yīng)為的吸收峰。1274 nm有兩個(gè)連續(xù)吸收峰，為Mg的吸收峰。1400nm處有顯著的-OH吸收峰，1909 nm處有吸附水特征峰。2105 nm處極小吸收峰為Si-O一級倍頻。2294 nm附近有小吸收帶，為Fe-OH的吸收帶。由此，透閃石有的吸附水特征峰，且有-OH基團(tuán)的吸收峰，含金屬離子的吸收峰，分辨容易。
2、島狀硅酸鹽
島狀硅酸鹽的硅氧骨干主要是孤立的硅氧四面體或者每兩個(gè)四面體以一個(gè)公共角相連組成雙四面體在結(jié)構(gòu)中獨(dú)立存在，其骨架上的硅很少被Al3+替代。而其中所含金屬陽離子也遠(yuǎn)比其余類復(fù)雜，主要含有Ca，Mg，F(xiàn)e，Mn，Al，Zn，Cu和一些稀土元素。但很少出現(xiàn)K與Na。其結(jié)構(gòu)較緊密，化學(xué)鍵主要以共價(jià)鍵與離子鍵為主。
石榴石的化學(xué)通式為A3B2(SiO4)3，其中A代表二價(jià)陽離子，如Mg2+，F(xiàn)e2+，Mn2+，Ca2+等離子，B代表三價(jià)陽離子，如Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Ti3+，V3+等離子。
我們觀測了兩個(gè)石榴石樣本(圖8)發(fā)現(xiàn)在500 nm處有吸收峰，可能是Fe3+的吸收峰，無吸附水特征峰。1700nm處有吸收帶。組石榴石在2242 nm處有Al-OH吸收峰，2357 nm處有Mg-OH吸收峰。在1230 nm處有O-H健的吸收峰，相對前移。石榴石以及島狀硅酸鹽寶石都出現(xiàn)了這種特征峰前移的現(xiàn)象。
總結(jié)
硅酸鹽類寶石主要光譜特征總結(jié)如下表２，可以看出硅酸鹽類寶石很適合用可見光－近紅外－短波紅外光譜分析，因?yàn)槠浔孀R區(qū)間在該波段區(qū)域很廣，體現(xiàn)出３個(gè)明顯特征：
１、陽離子氧化物區(qū)間，即400～1100nm 間，主要能判別是否有金屬離子。
２、除架狀硅酸鹽外，一般都含有吸附水、結(jié)合水和羥基，這３個(gè)特征在該波段區(qū)間上十分明顯。
３、在2000～2400nm 處會出現(xiàn)多個(gè)陽離子與-OH合頻的吸收峰。
表 2 硅酸鹽類寶石主要光譜特征波段
種類 | 吸收波段 / nm |
透閃石 | 948,1274,1400,1909,2105,2294 |
堇青石 | 1898,2012,2089 |
碧璽 | 730,2212,2242,2298,2361 |
首飾碧璽 | 2049,2175,2198,2249,2305 |
金發(fā)晶 | 400~1100,2250 |
黃晶 | 410,2250 |
石榴石 | 500,1230,1700,2242,2357 |
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