南紅瑪瑙的光譜特征及成分探討

保文靜

摘 要：南紅瑪瑙是一種以二氧化硅為主要成分的隱晶質(zhì)集合體，是一種顏色區(qū)別于普通瑪瑙的特殊瑪瑙，多為紅色，因此被稱為南紅瑪瑙。同時礦石的不同成分會反映在光譜特征上，對礦石的光譜進行分析是明確礦石成分及物理特性、化學(xué)特性的重要手段。因此本文從南紅瑪瑙光譜特征出發(fā)，對其主要成分和特性進行淺析。

關(guān)鍵詞：南紅瑪瑙；光譜特征；成分

1南紅瑪瑙常規(guī)特征

樣品：為確保研究的可靠性，樣品來源于各地區(qū)珠寶市場，不局限于主產(chǎn)地保山地區(qū)，樣本容量為8。同時選取容量為2的普通品種瑪瑙進行比對。

設(shè)備：專門應(yīng)用于觀察寶石的寶石顯微鏡一臺；測定寶石折射能力的折射儀一臺；稱重器一臺；放大鏡一只；

南紅瑪瑙常規(guī)特征：在各種儀器輔助下對8顆南紅瑪瑙及2顆普通瑪瑙樣本進行觀察。發(fā)現(xiàn)南紅瑪瑙主要以紅色為基本色，淺紅色、暗紅色、橙紅色均有，其中3顆南紅瑪瑙中伴有白色條紋。南紅瑪瑙置于放大鏡和寶石顯微鏡下觀察可見內(nèi)部有大量細(xì)小紅色斑點或紅色顆粒，且整體結(jié)構(gòu)較密集。而普通瑪瑙中則無細(xì)小紅色斑點，其余寶石學(xué)特征與南紅瑪瑙基本一致，推測南紅瑪瑙成色與此類紅色斑點有關(guān)，因此瑪瑙的紅色是否由細(xì)小紅色微粒導(dǎo)致可作為辨別南紅瑪瑙和普通紅瑪瑙的一個特征。

南紅瑪瑙寶石學(xué)特征：光澤：玻璃光澤-油脂光澤；透明度：透明、半透明、不透明均有；折射率：1.53-1.54（隨機選點）；相對密度：2.62-2.68。

2南紅瑪瑙的光譜特征

2.1紅外光譜

使用傅里葉紅外光譜儀對8顆南紅瑪瑙進行紅外光譜反射法測試，結(jié)果顯示南紅瑪瑙在900-1200cm-1范圍內(nèi)譜峰有振動，同時在500cm-1、540cm-1、780cm-1、1100cm-1、1295cm-1存在五個吸收峰。根據(jù)石英紅外吸收峰圖譜，不難發(fā)現(xiàn)南紅瑪瑙的五個吸收峰與單晶體石英的吸收峰相吻合，這提示樣本中南紅瑪瑙的主要成分為а-石英，說明樣本中南紅瑪瑙未經(jīng)注膠處理，這與南紅瑪瑙的材料介紹一致。

同時不同南紅瑪瑙樣本在1100cm-1附近的吸收峰寬度和形狀存在差異，如來源于四川地區(qū)的南紅瑪瑙樣本該部分吸收峰較為平緩或無該吸收峰，而保山地區(qū)南紅瑪瑙樣本的該吸收峰則極為尖銳，對兩地區(qū)南紅瑪瑙進行解析后發(fā)現(xiàn)，兩地瑪瑙的顆粒大小不同，即а-石英的顆粒大小差異使導(dǎo)致1100cm-1附近的吸收峰寬度和形狀存在差異的主要原因。

2.2激光拉曼光譜

在礦物分析中，顯微鏡激光拉曼光譜是對礦物內(nèi)微小區(qū)域進行定性與定量分析的重要工具。因此為確保研究分析的可靠性和全面性，對本組樣本均進行了拉曼光譜分析。首先從南紅瑪瑙樣本中選取顏色較為接近的兩顆樣本進行顯微鏡下激光拉曼光譜分析。

結(jié)果顯示樣品在1320cm-1、467cm-1附近散射峰較強，同時峰值主要集中在130-620cm-1之間。在排除а-石英引起的峰譜變化外，剩余散射峰和峰值與赤鐵礦表現(xiàn)出的峰譜極為相似，南紅瑪瑙的部分峰譜與赤鐵礦峰譜只在強度上有所差異，分析可能與赤鐵礦通過隱晶質(zhì)形式浸染于а-石英顆粒中而導(dǎo)致其在激光拉曼光譜中峰譜表現(xiàn)強度降低。同時考慮到Fe是一種致色金屬元素，推測南紅瑪瑙中紅色斑點的主要成分為鐵氧化物。

此外，根據(jù)其他學(xué)者研究并證實結(jié)果，南紅瑪瑙主要由SiO2組成。但是在激光拉曼光譜中發(fā)現(xiàn)，南紅瑪瑙與純二氧化硅及а-石英激光拉曼光譜表現(xiàn)并非一致，南紅瑪瑙峰譜中存在467cm-1及501cm-1兩個微弱譜峰，這兩個譜峰在純二氧化硅及а-石英激光拉曼光譜中并不存在（純二氧化硅沒有這兩個譜峰，а-石英沒有501cm-1譜峰），也就是說南紅瑪瑙并非由同一形態(tài)二氧化硅組成，推測至少含有а-石英及其他兩種以上的形態(tài)的硅氧化物。

2.3紫外-可見光光譜

紫外-可見光光譜是通過對礦物中不同成分對不同波長吸收程度不同分析礦物成分的一種方法，通過電磁輻射礦物中各種成分的電子會發(fā)生軌道躍遷而對外表現(xiàn)出一種光譜形態(tài)，是分析礦物吸收譜的一種常用方法。

對本組樣本進行紫外-可見光光譜分析后發(fā)現(xiàn)，南紅瑪瑙的吸收峰峰位主要集中在730-750nm之間，吸收率最高可達(dá)44%，次吸收峰在840-880nm之間，吸收率最高可達(dá)56%，除此之外在300-400nm也有微弱吸收峰。通過吸收譜比對發(fā)現(xiàn)，南紅瑪瑙樣品中致色離子相同，離子的分散度、含量影響了吸收譜強度，但基本上都集中在特定區(qū)域。根據(jù)吸收譜表現(xiàn)和一般規(guī)律，430-470nm吸收峰與三價Fe離子關(guān)，而350-400nm吸收峰與不飽和Fe離子吸收能量后向三價Fe離子轉(zhuǎn)換有關(guān)，同時根據(jù)南紅瑪瑙以紅色為主的特征，基本上可以確認(rèn)，F(xiàn)e離子應(yīng)當(dāng)是南紅瑪瑙最主要的致色離子，但不排除其他離子雜質(zhì)存在。

3南紅瑪瑙成分分析

在光譜測定的基礎(chǔ)上使用電子探針對南紅瑪瑙組成成分進行探究和分析，基本確定南紅瑪瑙的主要成分有以下幾種：1）主要成分為SiO2，其中以а-石英為主，還有少量斜硅石（拉曼光譜501cm-1譜峰），總體含量在80-88%之間。2）致色離子主要為Fe，包括三價Fe離子，不飽和二價Fe離子，含量在4%-8%左右。顏色越深區(qū)域Fe離子含量越高，邊緣無色區(qū)域Fe離子含量較低。此外，粉紅色及橙紅色南紅瑪瑙中還檢測出Mn離子存在，考慮到常見致色離子分布，推斷Mn也是南紅瑪瑙的一種致色離子，Mn含量越高南紅瑪瑙越傾向于橙色。3）除主要成分及致色離子外，在探針下還監(jiān)測到鋁氧化物、鈣氧化物、磷化物、鉀氧化物等成分。4）對所有含量進行計數(shù)計算，發(fā)現(xiàn)并未達(dá)到百分百，推測還含有其他微量元素，是通過光譜和探針無法測得的組成成分。

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（作者單位：大理州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心）