綠黃色磷灰石熱處理紫外可見光譜研究

張金秋, 邵 天, 沈錫田

中國地質大學(武漢)珠寶學院，湖北 武漢 430074

引 言

磷灰石是一種常見的六方晶系含鈣磷酸鹽礦物。它的空間群為P63/m ，晶胞參數a和c分別是9.392 7和6.882 8 ?。單位晶胞里有2個分子(Z=2)。它的化學組成為A10(MO4)6X2，A位置通常會被二價或三價的陽離子占據(Ca, Sr, Ba, Mn, REE)； M位置可以由P，Mn，S，Si，As或者V占據； X通常代表著F，OH，Cl。[PO4]3-和Ca2+形成與C軸平行的結構通道，F-，OH-，Cl-分布在該通道[1-4]。因此磷灰石可以被劃分為氟磷灰石、羥基磷灰石以及氯磷灰石。天然的寶石級磷灰石為氟磷灰石。由于磷灰石可以和元素周期表中近半的元素發生類質同象替換產生各種各樣的缺陷[5]，所以其具有豐富多彩的顏色。常見藍色、綠色、黃色、無色，較為稀有的有紫色和粉色[6]。

曾經在短期內珠寶市場上涌現了大批綠藍色磷灰石，故而引起了對其顏色來源的質疑。為此，我們對不同顏色的磷灰石原石進行預熱處理再利用X射線粉末衍射對熱處理過程中的樣品進行物相觀察。實驗結果表明，綠黃色磷灰石可通過熱處理產生綠藍色。為了進一步研究熱處理過程中樣品的紫外可見吸收光譜的變化以及實驗參數對于熱處理效果的影響，一些綠黃色磷灰石切片被用來分別在空氣及還原氣氛下進行不同溫度梯度熱處理實驗。通過控制變量以及對比實驗，分析總結了氣氛、溫度以及樣品切割方向對于熱處理效果的影響以及對處理過程中顏色變化的原因進行了合理的分析推測。

1 實驗部分

德國萊卡公司產Leica M205A體視顯微鏡及照相機對熱處理前后的磷灰石樣品進行圖像采集，光源為3 000 K光纖燈?！?br>