紅外光譜-顯微共焦激光拉曼光譜研究天然紅寶石和藍(lán)寶石中含水礦物包裹體特征

寧珮瑩， 張?zhí)礻?， 馬泓， 謝俊， 丁汀， 黎輝煌， 梁榕

(1.國家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心深圳實(shí)驗(yàn)室， 廣東 深圳 518026；2.國檢中心深圳珠寶檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室有限公司， 廣東 深圳 518026;3.自然資源部珠寶玉石首飾管理中心深圳珠寶研究所， 廣東 深圳 518026)

含水礦物是指水合或者水化礦物(Hydrous/Hydrated Minerals)，包括含吸附水和化學(xué)式中含水分子(H2O)或羥基(—OH)等結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水的礦物[1]，以及名義上的無水礦物(Noninally Anlydrous Minerals，簡稱NAMs)。其中名義上無水礦物是指含有一定量的結(jié)構(gòu)水以晶格缺陷形式存在于礦物中，盡管該類型礦物(如輝石、長石、橄欖石、石榴石等)的化學(xué)式中不含H+，但其結(jié)構(gòu)中的H+以結(jié)構(gòu)缺陷的形式進(jìn)入礦物晶體中，通常與陰離子O2-結(jié)合，以結(jié)構(gòu)羥基(—OH)和結(jié)構(gòu)水分子(H2O)或H3O+的形式占據(jù)著礦物正常的結(jié)構(gòu)位置。地球科學(xué)界將所有這些含H相的物質(zhì)統(tǒng)稱為含“水”礦物。相對于一般的含水礦物來說，名義上無水礦物中的水含量較低，通常在小于1μg/g到數(shù)千μg/g量級(jí)，但微量結(jié)構(gòu)水的存在仍會(huì)對礦物的物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生一定影響[2]。

羥基(—OH)的伸縮振動(dòng)是水對外部溫度變化的靈敏指示劑。采用紅外光譜和拉曼光譜測試都是通過羥基(—OH)的伸縮振動(dòng)來獲得含水礦物中水的振動(dòng)吸收信號(hào)。紅外光譜測試對含水礦物中羥基(—OH)的伸縮振動(dòng)有較高的靈敏度，檢出限低至1μg/g[3]，不僅能夠獲得礦物水半定量分析結(jié)果以及晶體結(jié)構(gòu)中的位置，同時(shí)亦能區(qū)分出結(jié)構(gòu)羥基(—OH)和結(jié)構(gòu)水分子不同的賦存方式。拉曼光譜的優(yōu)勢在于可以將光斑聚集在1μm的微區(qū)內(nèi)原位檢測，適用于測試樣品中不出露表面且有一定深度的細(xì)小的礦物包裹體，是一種能對礦物成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速、有效、非破壞性且靈敏度高的檢測方法[4-5]。……