水热法合成红色绿柱石的光谱特征研究及应用

摘要

采用常规宝石学测试方法,配合紫外可见光谱技术(UV-Vis)及傅里叶变换红外光谱技术(FTIR),对美国犹他州天然红色绿柱石及俄罗斯水热法合成红色绿柱石的宝石学特征、紫外可见吸收光谱特征、中红外光谱(MIR)特征及近红外光谱(NIR)特征进行了综合对比研究.结果表明,常规宝石学测试方法很难将上述两类宝石区别开来;紫外可见光吸收光谱对鉴定天然和合成红色绿柱石的能力很有限;同时这两种宝石的中红外吸收光谱(M IR)没有明显的特征差异,其吸收位置和吸收强度基本一致.但在2000～9000 cm-1红外波段,天然红色绿柱石与水热法合成红色绿柱石的吸收频率差异明显,因此具有独特的鉴别特征.进一步研究表明,天然红色绿柱石在3500～4000 cm-1之间没有强吸收峰,几乎不含结构水,但在3300～3600 cm-1之间有非常弱的吸收带(峰值为3418 cm-1),因此有可能有其他形式的水.水热法合成红色绿柱石样品的近红外光谱特征表明,其在3500～4000 cm-1之间及5000～5800 cm-1之间均显示有强烈的水的振动吸收:其在5000～5800 cm-1有弱的Ⅰ型水吸收峰和强Ⅱ型水吸收峰,可以归属为分子水的弯曲和伸缩的合频振动;其在7000～7500 cm-1之间显示的弱Ⅰ型水的吸收峰和强的Ⅱ型水的吸收峰可以归属为水的倍频振动.因此,水热法合成红色绿柱石中的结构水归属Ⅰ型水与Ⅱ型水的混合型,其在3500～4000及5000～5800 cm-1范围水的近红外吸收光谱特征可作为区别天然和水热法合成红色绿柱石的依据.通过紫外可见光光谱、中红外光谱以及近红外光谱等光谱分析手段可以初步判断红色绿柱石中是否含水、水的赋存状态、以及不同类型水的相对强度和频率,为区分天然与水热法合成红色绿柱石提供诊断性证据.