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四川石棉软玉猫眼和蛇纹石猫眼的宝石矿物学及其谱学研究

作　者: 卢保奇
导　师: 夏义本；亓利剑
学　校: 上海大学
专　业: 材料学
关键词: 软玉猫眼 蛇纹石猫眼 宝石矿物学 谱学 热相变
分类号: P619.281
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


软玉猫眼和蛇纹石猫眼是软玉和蛇纹石玉中的珍品,具有很高的宝石学价值和收藏价值。在世界范围内除中国台湾华莲县所产的“台湾软玉”和美国加利福尼亚州所产的蛇纹石具有猫眼效应外,有关它们的报道和研究很少。本文对在我国四川蛇纹石石棉矿区新发现的软玉猫眼和蛇纹石猫眼的宝石矿物学及其谱学进行了研究。同时对两种猫眼的热谱特征及其热稳定性进行了表征。其中有关软玉猫眼和蛇纹石猫眼的Raman光谱及其群论分析计算、电子顺磁共振谱（EPR）以及固体高分辨核磁共振谱（NMP）尚属首次研究报道。本论文对采自四川石棉县的软玉猫眼和蛇纹石猫眼分别进行了光学显微镜镜下和扫描电子显微镜下的结构、矿物成分和显微形貌分析、电子探针能谱和波谱成分分析、X射线粉晶衍射分析等宝石矿物学研究,同时利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、激光Raman光谱、电子顺磁共振谱（EPR）、核磁共振谱（NMP）、紫外可见吸收光谱（UV-VIS）、差热分析（DTA）等技术对两种猫眼的谱学特征进行了表征研究。研究结果表明:（1）四川软玉猫眼的主要化学成分为:SiO2为56.85-57.27%,MgO为21.61-22.99%,CaO为12.29-13.13%。主要矿物成分为透闪石,XRD分析测试计算所得其晶胞参数为:α0=0.984～0.985nm、ь0=1.780～1.782nm、с0=0.527～0.528nm ,β=106.13O～106.35O。计算的平均化学式为(Ca1.94Na0.03)1.97(Mg4.63Fe0.58Mn0.02)5.23[(Si7.91Al0.03)7.94O23]。软玉猫眼以纤维状透闪石为主,其次为片状、束状。玉石结构主要为显微纤维变晶结构。纤维沿片理方向平行或近于平行排列。具有此结构的软玉能表现出良好的猫眼效应;其次为显微束状或捆状变晶结构,具有此结构的软玉猫眼效应较差;无定向排列的交织结构或毛毡状结构无猫眼效应。首次利用群论分析方法对软玉猫眼进行了因子群分析计算,获得其晶格的总振动模式为Γ总=30Ag（R）+30Bg（R）+28Au（IR）+35Bu（IR）。其中:Γ内振动=20Ag（R）+19Bg（R）+19Au（IR）+20Bu（IR）在78个[SiO4]四面体的内振动中,理论上应包含39个Raman振动,39个红外振动。并对实测Raman光谱进行了谱带归属。EPR谱主要是由过渡金属杂质离子Fe和Mn引起的。Mn离子的超精细结构常数（A）为83.2-90.2×10-4T,g因子值为2.007-2.014;Fe离子的g因子值为4.126-4.167。Fe离子部分替代M1和M3位的Mg2+是软玉猫眼致色的主要原因。Mn离子占据八面体位置。UV-VIS吸收光谱及其晶体场理论分析表明,软玉猫眼的颜色主要取决于可见光区Fe3+在430-460nm范围内6A1→A1（4G）+4E （4D）的电子跃迁和720-760nm附近的Fe2+-Fe3+电荷转移跃迁。Fe2+-Fe3+的荷移谱比Fe3+的晶体场谱较强,因此,软玉猫眼的颜色通常都表现为黄绿色、褐黄色或褐绿色。其呈色机制为:黄绿色和褐黄色是由Fe3+:6A1→A1（4G）+4E （4D）的晶体

全文目录


摘要  6-9
Abstract  9-15
前言  15-20
  1. 软玉猫眼  15-17
  2. 蛇纹石猫眼  17-20
第一篇 四川软玉猫眼的宝石矿物学及其谱学研究  20-86
  第一章 地质概况  20-26
    1.1 区域地质特征  20-23
    1.2 矿区地质特征  23-26
  第二章 软玉猫眼的组构特征及扫描电镜研究  26-37
    2.1 软玉猫眼的光性特征  26
    2.2 软玉猫眼的显微组构特征  26-32
    2.3 扫描电镜研究  32-37
  第三章 四川软玉猫眼的化学成分  37-42
    3.1 软玉猫眼的理想晶体结构  37
    3.2 化学成分  37-42
  第四章 四川软玉猫眼的 X 射线粉晶衍射分析  42-48
    4.1 样品及测试条件  42
    4.2 室温时 XRD 测试结果及结论  42-48
  第五章 四川软玉猫眼的傅立叶变换红外光谱  48-54
    5.1 引言  48
    5.2 样品及测试条件  48
    5.3 红外吸收光谱与谱带归属  48-54
  第六章 四川软玉猫眼的 Raman 光谱  54-62
    6.1 引言  54-55
    6.2 样品及测试条件  55
    6.3 结果与讨论  55-62
  第七章 四川软玉猫眼的电子顺磁共振吸收谱、光吸收谱及其猫眼的呈色机理  62-77
    7.1 引言  62-65
    7.2 样品及其处理  65
    7.3 实验方法与条件  65-66
    7.4 实测电子顺磁共振吸收谱  66-69
    7.5 实测紫外-可见(UV/VIS)吸收光谱  69-75
    7.6 呈色机制讨论  75-77
  第八章 四川软玉猫眼的热谱特征及热相变机制  77-86
    8.1 引言  77
    8.2 样品准备、测试方法及条件  77
    8.3 差热分析  77-79
    8.4 变温红外吸收光谱及热相变表征  79-81
    8.5 软玉猫眼热相变的 Raman 光谱  81-83
    8.6 不同温度时热相变的 XRD 测试  83-85
    8.7 热转变产物及热相变机制讨论  85-86
第二篇 四川蛇纹石猫眼的宝石矿物学及其谱学研究  86-156
  第一章 四川蛇纹石猫眼的组构特征及扫描电镜分析  86-103
    1.1 组构特征  86-97
    1.2 扫描电子显微镜分析  97-103
  第二章 四川蛇纹石猫眼的化学成分及矿物化学式计算  103-107
    2.1 蛇纹石猫眼的晶体结构  103-104
    2.2 化学成分分析  104-107
  第三章 四川蛇纹石猫眼的 X 射线粉晶衍射分析  107-113
    3.1 样品及测试条件  107
    3.2 室温时 XRD 测试结果  107-113
  第四章 四川蛇纹石猫眼的红外光谱和固体高分辨1H 核磁共振谱  113-122
    4.1 引言  113
    4.2 样品准备及测试条件  113-114
    4.3 红外谱带特征与归属  114-120
    4.4 蛇纹石猫眼固体高分辨~1H 核磁共振谱  120-122
  第五章 四川蛇纹石猫眼的 Raman 光谱  122-127
    5.1 引言  122
    5.2 样品准备及测试条件  122
    5.3 结果与讨论  122-127
  第六章 四川蛇纹石猫眼的热谱特征及热相变机制  127-138
    6.1 引言  127
    6.2 样品准备  127
    6.3 测试方法及条件  127-128
    6.4 结果与讨论  128-137
    6.5 蛇纹石猫眼的热转变产物及热转变机制  137-138
  第七章 四川蛇纹石猫眼的电子顺磁共振吸收谱  138-145
    7.1 引言  138
    7.2 样品处理及实验条件  138-139
    7.3 电子顺磁共振波谱  139-142
    7.4 蛇纹石猫眼晶格中 Fe~(3+)和 Mn~(2+)的配位多面体的对称性  142-145
  第八章 四川蛇纹石猫眼的紫外-可见吸收光谱及其呈色机理  145-156
    8.1 引言  145
    8.2 样品及实验条件  145
    8.3 紫外-可见吸收光谱  145-149
    8.4 吸收带成因归属及解释  149-153
    8.5 蛇纹石猫眼的光吸收谱的特点  153-154
    8.6 呈色机理讨论  154-156
第三篇 结论  156-159
参考文献  159-167
攻读博士学位期间发表的论文  167-168
致谢  168-169
博硕士学位论文同意发表声明  169-170
发表意见书  170

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 矿床学 > 矿床分类 > 非金属矿床（总论） > 装饰工业和精密仪器原料 > 宝石料
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