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

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1、上海大学博士学位论文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”和美国加利福尼亚卅『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

2、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(DTAl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：S102为56．85--57．27％，MgO为21．61--22．99％，CaO为。12．2

3、9--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：Qo=o．984～0．985nm、bo=1．780～1．782nm、co=0．527～0．528nm．B=106．13o～106．35”。计算的平均化学式为(Cal，94Nao∞)I97(M940Feo58Mno02)523[(si79lAl003)7¨02小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

4、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厂B=30Ag(R)+30Bg(R)+28Au(IR)+35Bu(IR)。其中：厂^t自=20Ag(R)+19Bg(R)+19Au(IR)+20Bu(IR)在78个[si041四面体的内振动中，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

5、数(A)为83．2--90．2×10。T．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M-和M3位的Mg”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F矿在430-460rtm范围内■l—啊I(4G)+宅(4D)的电子跃迁和720--760nm附近的Fe2+一F≯电荷转移跃迁。Fe”--Fe”的荷移谱比Fe”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

6、色。其呈色机制为：黄绿色和褐黄色是由F，：6A，一Al(4G)+4E(4D)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的晶体场跃迁引起；褐绿色是由Fe”一Fe”荷移谱引起。热谱分析表明900"C之前，软玉猫眼的热稳定性优良。900．11006C时发生相变，产物只有一种空间群为P21／c、成分为Ca2M95Si702l的Ca-Mg辉石相。可能的热相变机制为：透闪石结构中1／8区域作为捐献区，受热分解出Ca”、M92+提供给作为接受区的其它7／8区域反应形成Ca-Mg辉石。热反应式为：Ca2M95Si

7、s022(OHh+14H+一2C一++5Mg”+8S102+8H207Ca2MgsSis022(OH)2+2Ca”+5Mg”+一8Ca2MgsSiT021+14H+(2)四川石棉蛇纹石猫眼的主要化学成分为：Si02为43．24--44．26％，MgO为39．71—41．50％，FeO为1．30一2．41％。IR、Raman光谱和XRD测试表明其主要矿物成分为叶蛇纹石和纤蛇纹石。计算所得的蛇纹石猫眼平均化学式为(M95626Feol22Mno％Ni0002)5753[(Si397sAlool4)3992010

8、】(OH)8。XRD测试计算所得其晶胞参数为：Qo=O．4358±：0．005nm，bo=0．9197"-0．002rim，Co=0．7242．士0．001nm，8=90．91士0．40蛇纹石猫眼中特征的s—c组构是猫眼效应形成的最主要因素。随着剪切应力加大，S面理与C面理间的锐夹角逐渐减小，最终两者趋于平行导致猫眼效应增强。多数样品的s面理与c面理平行或近于平行，因此总体上猫眼效应良好。m光谱分析表明：纤蛇纹石