變色石榴石的紫外-可見吸收光譜與3D熒光光譜研究

劉翠紅， 陳超洋， 邵 天， 李志彬， 沈錫田*

1. 中國地質(zhì)大學(xué)珠寶學(xué)院， 湖北 武漢 430074 2. 北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院， 北京 100083

引 言

在寶石學(xué)中， 變色效應(yīng)是指寶石礦物的顏色隨入射光波長改變而改變的現(xiàn)象， 觀察寶石變色效應(yīng)的入射光源通常為白熾燈與日光燈[1]。 具變色效應(yīng)的寶石品種有變石， 含Cr與V的尖晶石、 剛玉、 碧璽、 石榴石， 以及含稀土元素的螢石等。 微量雜質(zhì)元素不僅對寶石的顏色有貢獻， 還會引起一些寶石在特定光源的激發(fā)下產(chǎn)生熒光， 如紅寶石與尖晶石中的紅色熒光為Cr3+所致， 方解石中的橙色熒光由Mn2+所致， 以及磷灰石中的熒光為稀土元素所致[2]。 石榴石中因存在廣泛的類質(zhì)同象替代而種類繁多， 但具變色效應(yīng)的品種較少。 具明顯變色效應(yīng)的石榴石可從紫色、 藍色、 綠色(日光下)分別變?yōu)榧t色、 粉色和紫色(白熾燈下)。 前人的研究中根據(jù)化學(xué)成分可將變色石榴石分為兩類： 一種是高Cr(>3 Wt%)的鎂鋁榴石； 另一種是同時含Cr和V(>1 Wt%)的鎂鋁—錳鋁榴石混合端元， 并含有少量鈣鋁榴石和鐵鋁榴石端元組分[3-5]。 第二類變色石榴石較為常見， 錳鋁榴石含量在30%～60%不等， 產(chǎn)地有斯里蘭卡、 坦桑尼亞、 馬達加斯加和阿富汗等[6]， 本文的變色石榴石就產(chǎn)自坦桑尼亞。

近三十年來， 前人對不同產(chǎn)地的變色石榴石的化學(xué)成分和光譜特征都做了較為詳細的研究， 但缺少熒光光譜數(shù)據(jù)。 Karl Schmetzer等[4, 6]多次研究馬達加斯加的變色石榴石， 結(jié)果表明它們均屬于鎂鋁榴石和錳鋁榴石的類質(zhì)同象替代中間產(chǎn)物， Cr和V造成其變色效應(yīng)， V含量高者(0.89～1.25 Wt%)還能產(chǎn)生如變石般的變色效果： 日光燈下呈藍綠色， 白熾燈下為紫紅色。 S……