中国山东方山与缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区暗蓝色刚玉的谱学特征

摘要

为对比研究中国山东昌乐方山矿区与缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区所产暗蓝色刚玉的光谱学特征,并确定方山矿区和Le-shuza-kone矿区刚玉中铁元素的价态及致色机理,采用X射线粉晶衍射(XRD)、显微拉曼光谱(RAMAN)、显微傅里叶红外光谱(FTIR)测试、电子探针(EPMA)及穆斯堡尔谱(CEMS)等方法,对产于方山矿区和Le-shuza-kone矿区暗蓝色刚玉的物相、光谱学特征及成分开展深入研究.X射线衍射结果表明,两个矿区所产的刚玉在2θ=25°～45°之间以3.4088?(012),2.5518?(104),2.3807?(110)和2.0850?(113)四个衍射峰为特征.缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区刚玉在2θ=22°～23°之间有3.9815?(110)的弱衍射峰,在2θ=38°～40°之间有2.3149?(111)的弱衍射峰,分别为硬水铝石和勃姆矿(一水软铝石)的特征.拉曼光谱散射峰主要分布于350～450和550～850 cm-1两个区间.416和378 cm-1为刚玉的特征峰,测试结果中415和377 cm-1的强峰属于内部结构变形导致的拉曼位移,749 cm-1处的拉曼散射峰归属于Al-O伸缩振动.方山矿区刚玉的793和811 cm-1拉曼峰和Le-shuza-kone矿区刚玉707,793,1239和1247 cm-1拉曼峰可作为区分产地的依据.红外光谱表现为两个矿区样品共有指纹区451,603,640,779和1088 cm-1的吸收峰,缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区刚玉在官能团区有结构水(—O H)1981,2110和3311 cm-1的吸收峰,可作为特征峰与中国山东昌乐方山矿区刚玉相区别.缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区暗蓝色刚玉含结构水,其形成过程中有水的参与,而山东昌乐方山矿区的刚玉中没有结构水.经电子探针测试和电价差法计算,中国山东昌乐方山矿区刚玉中铁元素的存在形式为Fe2+,Fe3+的含量为0,Le-shuza-kone矿区刚玉中Fe2+占Fe总量的91.9％,Fe3+占Fe总量的8.1％.创新性的在刚玉中铁元素的研究中引入了穆斯堡尔谱仪测试测得中国山东昌乐方山矿区刚玉内铁的赋存形式为Fe2+,而非Fe2++Fe3+,其深蓝色的体色是由Fe2+致色的,而非前人推测的Fe2++Fe3+或Fe2++Ti4+价间电荷转移致色.