湖北与安徽产高品质绿松石的红外与拉曼光谱特(3) - 湖北农机化杂志社投稿

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湖北与安徽产高品质绿松石的红外与拉曼光谱特(3)

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不同产地绿松石的红外光谱和拉曼光谱存在差异，这可能与绿松石中结晶水的存在方式、含量，阴离子的种类以及元素的类质同象置换等有关。

绿松石晶格中的水主要有分子水(H2O)及羟基(OH)两种形式。其中H2O分子水可与过渡金属离子Cu2+和Fe2+结合成水合离子[Cu(H2O)4]2+和[Fe(H2O)6]2+，表现为红外及拉曼光谱中3 288 cm-1附近及3 082 cm-1附近的谱带或吸收峰[4]。不同产地绿松石的这两处谱带及吸收峰出现了差别。红外光谱δ(OH)弯曲振动787 cm-1附近谱带位置有差异，可能表明羟基以及与羟基有关的阴离子在不同产地绿松石中的存在方式有一定差异。秦古样品还在此处存在光谱分裂，其分裂很可能为达维多夫分裂，即由于分子对称性静态降低[16]。这说明秦古绿松石样品较其他样品具有更强的内场。

已有研究显示湖北竹山绿松石中所含微量元素Zn比安徽绿松石多两个数量级[15]。在3 800～3 000 cm-1的拉曼谱中，绿松石晶格中OH伸缩振动引起拉曼峰波数在安徽笔架山样品中比湖北秦古和文峰样品中稍大，这很可能是由于湖北绿松石中有大量的Zn2+阳离子置换Cu2+或Fe2+。在700～500 cm-1范围内拉曼峰及由ν2(PO4)弯曲振动引起500～380 cm-1拉曼峰，湖北竹山样品比安徽笔架山样品拉曼峰峰位波数略小，这可能是由于上述替代导致P—O键的键角变大，并导致弯曲振动变弱。

图8 绿松石样品在700～400 cm-1的拉曼光谱Fig.8 Raman spectra of turquoise samplesbetween 700 and 400 cm-1

有研究认为绿松石形成可能与大气降水有关[17]。由于不同产地绿松石的地质状况略有差异，其所含水的H和O同位素比值也可能不同，这些也可能是导致不同产地绿松石光谱学特征产生差异的因素。湖北与安徽两地绿松石是否因为重水比例不同而导致红外光谱及拉曼光谱中水峰波数略有不同？这还有待后续进一步研究。

3 结论

(1) 湖北及安徽所产高品质绿松石外观比较相似，主体上湖北的为略带绿色调的蓝色，安徽绿松石多为纯蓝色，肉眼观察识别二者的难度较大。

(2) 两个产地的优质绿松石红外光谱在787 cm-1附近吸收图谱的峰位以及609 cm-1附近吸收峰强度上存在差异。红外吸收峰783 cm-1附近及837 cm-1吸收峰比值R=I783 cm-1/I837 cm-1在湖北秦古样品中为0.98以上，文峰样品0.85左右，笔架山样品0.93左右。这些差异与OH， PO4的弯曲振动有关，至于是否与不同产地水的组成、阴离子替换和结合方式有关，有待进一步研究。

(3) 拉曼光谱在与OH伸缩振动有关的3 500 cm-1、与PO4弯曲振动有关的551 cm-1附近，安徽笔架山绿松石峰位波数较湖北秦古、文峰明显偏大。其可能与元素Zn替换Cu有关。以上差异可以用来区分湖北、安徽产地的高品质绿松石。

(4) 利用红外光谱和拉曼光谱，结合外观特征，可对上述高品质绿松石的产地进行分别。这不仅对绿松石的宝石学产地鉴别具有重要意义，且对于出土绿松石鉴定及产地溯源等具有潜在的考古学价值。

致谢：

在野外工作中得到了叶晓红博士、李道鹤先生等的支持；测试中得到了陈华教授、周丹怡女士等的帮助；论文修改中得到刘琰博士、王美丽博士的指导，在此一并致谢!

文章来源：《湖北农机化》网址: http://www.hbnjhzz.cn/qikandaodu/2021/0407/899.html