Mn2+和Fe3+的致色作用:来自意大利白垩纪远洋红色灰岩的启示

摘要

本文首先详细研究了含Mn2+和Fe3+的致色矿物菱锰矿、鲕状赤铁矿、云母赤铁矿和镜铁矿的可见光吸收光谱及其一阶导数谱,鲕状赤铁矿、云母赤铁矿和镜铁矿的可见光吸收一阶导数谱的红光区的吸收谷的位置的变化表明随赤铁矿结晶度的降低,吸收谷由586.4nm移至577.4nm,而菱锰矿展示出了Mn2+的因电子跃迁产生的四个典型吸收及其一阶导数谱上577nm的吸收谷的强度比赤铁矿相应谷的强度低一个数量级,表明其电子跃迁的致色机理与赤铁矿的染色机理完全不同.依据赤铁矿的结晶度和鲕状赤铁矿与大洋红层中赤铁矿的沉积成因相似的原则遴选出鲕状赤铁矿为含Fe3+致色矿物,依据菱锰矿是和方解石具有相似结构且为红色的原则选取菱锰矿为含锰致色矿物,并佐以化学纯氧化镁为基体配制了一系列的含菱锰矿、鲕状赤铁矿和菱锰矿及鲕状赤铁矿的两相或三相混合物.详细研究了三类混合物的可见光吸收光谱的一阶导数谱,发现含菱锰矿和含鲕状赤铁矿在573nm附近均存在一吸收谷,鲕状赤铁矿的重量分数低至0.05%时仍可见一明显吸收谷且该吸收谷移至565nm附近,菱锰矿在低至0.50%时也可见这一吸收且在低至0.11%时仍可显示出菱锰矿的信息,其575nm的吸收峰未见偏移;混合物可见光一阶导数吸收谱上鲕状赤铁矿的575nm附近的吸收谷的强度随鲕状赤铁矿的重量分数的升高而增强,而所有的配制混合物中该吸收谷的位置低于577.4nm的事实也表明为使致色矿物和氧化镁混合均匀的研磨降低了赤铁矿的结晶度.本研究表明Mn2+的电子跃迁激发和细小、结晶差的赤铁矿的染色共同造就了意大利白垩纪远洋红色灰岩的红色.