昌樂藍寶石色帶區域3 309 cm-1紅外吸收峰強度分布與微量元素關系

陳超洋， 邵 天， 沈錫田

中國地質大學(武漢)珠寶學院， 湖北 武漢 430074

引 言

天然藍寶石屬于剛玉礦物， 因其漂亮的顏色， 較高的硬度以及某些特殊的光學效應而非常受珠寶市場的歡迎[1-3]。 純凈的剛玉(α-Al2O3)僅由Al和O組成， 沒有顏色， 屬三方晶系[4]。 剛玉的顏色是某些微量元素(比如Fe， Mg， Ti， Cr， V)取代晶格中的Al造成的[5]。 藍寶石的藍色是Fe2+和Ti4+取代相鄰位置的Al形成Fe2+-Ti4+離子對， Fe2+和Ti4+之間電荷轉移造成的[6]， 并且在理論上得到了驗證[7]。 除了雜質陽離子， 天然藍寶石中還可能存在微量的OH， OH的振動會引起中紅外區的吸收[1, 8]。 20世紀80年代末， 山東省昌樂縣發現了藍寶石， 因其晶體形態好且產量高而一直備受關注[9]。 昌樂藍寶石的藍色普遍偏深， 色帶較發育， 價值相對較低。 所以很多深藍色的藍寶石會通過熱處理來減輕藍色調[2]。 藍寶石紅外光譜中3 309 cm-1處OH振動的吸收峰對于鑒別藍寶石的熱處理有一定的指示意義[2]， 晶格中含有OH的藍寶石如果經過高溫熱處理且加熱時間足夠長， 其紅外光譜中與OH有關的吸收峰會消失， 但如果是低溫熱處理或是加熱時間比較短， 那么紅外光譜中與OH有關的吸收峰可能僅僅是減弱而并不會消失。 所以藍寶石紅外光譜中3 309 cm-1吸收峰對于鑒別藍寶石是否經過熱處理僅有一定的指示意義。 藍寶石藍色調與此峰的強度有一定的相關性[10]。 3 309 cm-1峰在藍寶石色帶區域的強度分布特征尚缺乏研究， 其歸屬也無定論。 基于此， 我們創新使用顯微傅里葉變換紅外光譜測試對藍寶石的色帶區域進行面掃描來表征3 309 cm-1峰在色帶區域的強度分布情況。……