黄绿色葡萄石的谱学特征及颜色成因

作     者：李灿 陈江军 王文杰 殷科 郑海蓉 陆卓 刘振东 王一铭 杨云淇 韩文 王朝文 LI Can;CHEN Jiang-jun;WANG Wen-jie;YIN Ke;ZHENG Hai-rong;LU Zhuo;LIU Zhen-dong;WANG Yi-ming;YANG Yun-qi;HAN Wen;WANG Chao-wen

作者机构：青岛农业大学艺术学院山东青岛266109 湖北省地质局水文地质工程地质大队湖北荆州434020 中国地质大学(武汉)珠宝学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地球科学学院湖北武汉430074 滇西应用技术大学珠宝学院云南腾冲679100 国家珠宝玉石首饰检验集团有限公司北京100013 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2024年第44卷第9期

页      面：2538-2544页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 

基　　金：横向课题(6602424717) 山东省艺术科学重点课题(ZD202008219) 国家自然科学基金项目(42072056)资助 

主　　题：离子种类、价态 配位状态 致色机理 

摘      要：颜色是宝石重要的光学性质之一,也是影响宝石品质及价格的重要参数。黄绿色葡萄石作为一种常见的玉石品种,其结构、致色离子的种类、价态及配位的复杂性,导致前人关于其致色成因存在较大的争议。采用傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、紫外-可见光分光光谱(UV-Vis)、激光剥蚀-等离子体质谱(LA-ICPMS)及穆斯堡尔谱(Mössbauer)等现代分析测试手段,对2个典型的黄绿色葡萄石样品(浅黄绿色样品LYG和深黄绿色样品DYG)的主要致色离子种类、价态及配位状态进行了深入研究,为黄绿色葡萄石的致色成因提供科学的解释。UV-Vis分析结果表明,样品LYG和样品DYG均出现明显的~425和~585nm处的吸收带,分别与Fe^(3+)oct的电子跃迁和Fe^(2+)ch-Fe^(3+)oct的电荷转移有关。Mössbauer超精细参数分析结果显示,样品LYG和样品DYG中Fe^(3+)的IS均为0.34mm·s^(-1),QS值分别为0.22和0.35mm·s^(-1),均符合葡萄石八面体配位中Fe^(3+)的特征。样品LYG(IS=1.08mm·s^(-1))和样品DYG(IS=1.07mm·s^(-1))的Fe^(2+)具有相近的IS值,均符合八面体配位中Fe^(2+)的特征。然而,样品DYG中Fe^(2+)的QS值(QS=2.78mm·s^(-1))明显高于样品LYG(QS=1.12mm·s^(-1)),说明前者结构中Fe^(2+)处于畸变的八面体中。样品DYG结构中Fe的含量和Fe^(2+)的比例(4.02wt%;11.88%)均高于样品LYG(3.55wt%;5.27%),表明黄绿色葡萄石的颜色可能与Fe的含量和Fe^(2+)的比例有关。样品LYG和样品DYG中V的含量分别为633和1810μg·g^(-1),指示V可能对黄绿色葡萄石的颜色有贡献,但含量明显低于Fe,所以V对颜色的贡献远低于Fe^(3+)和Fe^(2+)。该研究不仅查明了黄绿色葡萄石的主要致色离子种类(Fe),而且确定了致色离子的价态(Fe^(3+)和Fe^(2+))和配位状态(八面体配位),为黄绿色葡萄石颜色的定量研究提供了有益的基础素材。