应用XRF-SEM-XRD-FTIR等分析测试技术研究丽水蓝色类欧泊(蛋白石)的矿物学与光学特征

严俊; 胡仙超; 方飚; 陶金波; 彭秋瑾; 张俭

doi:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.006

应用XRF-SEM-XRD-FTIR等分析测试技术研究丽水蓝色类欧泊(蛋白石)的矿物学与光学特征

1.
浙江省质量检测科学研究院, 浙江杭州 310013

2.
浙江大学材料科学与工程系, 浙江杭州 310027

3.
浙江工业大学分析测试中心, 浙江杭州 310014)

4.
浙江工业大学材料科学与工程学院, 浙江杭州 310014

基金项目: 浙江省教育厅项目(Y201225711);浙江省分析测试科技计划项目(2013C37104);浙江省质检院博士科研启动项目(2013BS01) 与创新团队基金(KC-07)

详细信息

作者简介: 严俊, 博士, 主要从事矿物功能材料研究. E-mail: yanj_zjut@163.com.

通讯作者: 张俭, 助理研究员, 主要从事无机矿物功能材料研究. E-mail: zhanggom@zjut.edu.cn.

中图分类号: P575.5;P575.2;O657.33;P578.494;P579

收稿日期: 2014-07-03

修回日期: 2014-11-15

录用日期: 2014-11-20

刊出日期: 2014-06-25

Study on the Mineralogical and Optical Characteristics of Blue Opal from Lishui Investigated by XRF-SEM-XRD-FTIR

1.
Zhejiang Institute of Quality Inspection Science, Hangzhou 310013, China

2.
Department of Material Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

3.
Research Center of Analysis and Measurement, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

4.
College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

More Information

Corresponding author: ZHANG Jian, zhanggom@zjut.edu.cn

Received Date: 03 July 2014

Revised Date: 15 November 2014

Accepted Date: 20 November 2014

Publish Date: 25 June 2014

摘要

摘要:
直至目前, 我国相关欧泊的矿藏及其相应的矿物学特征鲜见报道, 近期在浙江丽水缙云地区发现的蓝色类欧泊石引起了宝玉石科研工作者的广泛关注, 但此矿物的相关研究至今尚未见论述。本文应用X射线荧光光谱(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)结合X射线粉晶衍射(XRD)与傅里叶变换红外光谱(FTIR)等多种综合检测技术首次对该类蓝色原矿的矿物学及光学变彩性质进行研究。结果表明:XRF分析显示蓝色原矿的主体化学组成为SiO₂(质量含量95%), 仅含极少量的Fe₂O₃与Al₂O₃等杂质。同时, 蓝色原矿及其相应的热处理后样品局部区域具有明显的变彩特征, 主体的化学组成与其光学特征与天然欧泊的组成及变彩效应类同。XRD分析显示原矿粉体的无机相的晶型为方石英相, 衍射峰形锐化, 该晶体的结构特征明显相异于天然欧泊即微晶类的蛋白石(Opal-CT)、Opal-C与非晶蛋白石类(Opal-A)。此外, 样品的红外光谱与天然欧泊间存在一定的频率位移。鉴于此, 初步将该类原矿归属为类欧泊, 因蓝色原矿所在地丽水缙云地区属于中生代陆相火山岩的地质, 因此进一步将该原矿命名为一类火山岩类的类欧泊石, 而有关此类欧泊是否可以归属为广义上的欧泊有待再作商榷。同时基于对蓝色原矿有无变彩效应区域的FE-SEM测试结论, 本文初步推测该类矿物的光学变彩特征与原矿表面的“叠瓦状”结构形貌有关。
- X射线荧光光谱法 /
- 场发射扫描电镜 /
- X射线粉晶衍射法 /
- 傅里叶变换红外光谱法 /
- 蛋白石 /
- 微结构 /
- 虹彩效应 /
Abstract:
Opal deposits and their corresponding mineralogical characteristics are rarely reported in China as far as can be ascertained. Recently, a type of blue quasi-opal deposit was discovered in Jinyun, Lishui, Zhejiang Province, which has attracted the attention of gem researchers. While the related investigation about this blue quasi-opal has not been reported elsewhere, in this paper, the mineralogical and optical characteristics of blue quasi-opal collected from Jinyun, Zhejiang Province are carried out primarily by X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF), Field Emission-Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), X-ray Powder Diffraction (XRD) and Fourier Transformation Infrared Spectroscopy (FTIR). The results show that the main compositions of blue quasi-opal mineral are silica (95%) and a small amount of Fe₂O₃ and Al₂O₃. Meanwhile, an iridescent effect is found on the surface of both unheated and heated samples, which resembles those of natural opals. The XRD spectra with sharp diffraction peak are consistent with those of cristobalite, which is obviously different from some microcrystalline (such as Opal-CT, Opal-C) and amorphous opals (Opal-A). In addition, its infrared spectrum shows a typical frequency shift compared to natural opals. As a consequence, these blue ores are preliminary classified as quasi-opals and named as a variant of volcanic-type opals since the geological structure of Jinyun area has the characteristics of Mesozoic volcanic rocks. Based on FE-SEM investigation, the iridescent effect is attributed to imbricate structure on ore surface. Further research is needed to confirm their exact category.
- X-ray Fluorescence Spectrometry /
- Field Emission-Scanning Electron Microscopy /
- X-ray Powder Diffraction /
- Fourier Transformation Infrared Spectroscopy /
- blue opal /
- microstructure /
- iridescent effect /
- structural color

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图 1 样品光学照片(a)、荧光(f)照片及蓝色具有变彩效应的原矿光学显微照片(b~e)

Figure 1.

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图 2 蓝色原矿(a)与其相应的焙烧处理样品及变彩特征(b, c)

Figure 2.

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图 3 不同蓝色原矿颗粒表面SEM照片(a, b—变彩样品；c, d—无变彩样品)与研磨后粉体的SEM照片(e~f)

Figure 3.

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图 4 蓝色原矿X射线粉晶衍射谱图

Figure 4.

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图 5 蓝色原矿研磨粉体热处理红外光谱

Figure 5.

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表 1 原矿中蓝色区域样品的主要化学组成

Table 1. The main chemical composition of original mineral with blue color

化学成分	质量分数(%)	化学成分	质量分数(%)
SiO₂	95.090	MnO₂	0.130
Fe₂O₃	2.100	TiO₂	0.074
Al₂O₃	1.390	MgO	0.073
CaO	0.257	CuO	0.017
Cr₂O₃	0.195	SrO	0.003

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应用XRF-SEM-XRD-FTIR等分析测试技术研究丽水蓝色类欧泊(蛋白石)的矿物学与光学特征

1. 浙江省质量检测科学研究院, 浙江 杭州 310013 2. 浙江大学材料科学与工程系, 浙江 杭州 310027 3. 浙江工业大学分析测试中心, 浙江 杭州 310014) 4. 浙江工业大学材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310014

作者简介: 严俊, 博士, 主要从事矿物功能材料研究. E-mail: yanj_zjut@163.com.

通讯作者: 张俭, 助理研究员, 主要从事无机矿物功能材料研究. E-mail: zhanggom@zjut.edu.cn.

Study on the Mineralogical and Optical Characteristics of Blue Opal from Lishui Investigated by XRF-SEM-XRD-FTIR

Corresponding author: ZHANG Jian, zhanggom@zjut.edu.cn

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浙江省质量检测科学研究院, 浙江杭州 310013

2.
浙江大学材料科学与工程系, 浙江杭州 310027

3.
浙江工业大学分析测试中心, 浙江杭州 310014)

4.
浙江工业大学材料科学与工程学院, 浙江杭州 310014