巴基斯坦磷釔礦的寶石學(xué)和譜學(xué)特征

張 娜，曲 剛，王 妍，凌瀟瀟

(1.北京經(jīng)濟(jì)管理職業(yè)學(xué)院，北京 100102；2.北京國首珠寶首飾檢測有限公司，北京 100101；3.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029)

磷釔礦(YPO4)是一種常見于各種巖石中的副礦物，但能達(dá)到1 cm以上的大晶體比較少見[1-4]。目前僅有巴基斯坦和巴西等產(chǎn)地有較大的能達(dá)到寶石級的晶體和飾品出現(xiàn)[5]。有關(guān)磷釔礦的寶石學(xué)研究較少，因此，筆者采用常規(guī)寶石學(xué)儀器并結(jié)合紅外光譜儀、拉曼光譜儀和紫外-可見分光光度計對巴基斯坦磷釔礦進(jìn)行了常規(guī)寶石學(xué)和譜學(xué)特征研究，旨在豐富磷釔礦的寶石學(xué)特征數(shù)據(jù)。

1 樣品及測試方法

本次實(shí)驗的代表性巴基斯坦磷釔礦樣品產(chǎn)自于巴基斯坦Zagi地區(qū)。由巴基斯坦The Sky Blue Gems 公司提供的樣品共計20余粒，其代表性的晶體圖片如圖1。

圖1 巴基斯坦磷釔礦樣品Fig.1 Xenotime samples from Pakistan

采用折射率儀、多色鏡、紫外燈和寶石顯微鏡分別對樣品的折射率、長短波紫外熒光特征和內(nèi)部特征進(jìn)行觀測，測試單位為北京經(jīng)濟(jì)管理職業(yè)學(xué)院珠寶實(shí)驗室。

紅外光譜:拉曼光譜和紫外-可見吸收光譜的測試單位為北京國首珠寶首飾檢測有限公司。采用德國布魯克公司生產(chǎn)的Tensor27傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行紅外光譜測試，測試條件：反射法，掃描范圍 400～1 500 cm-1，分辨率8 cm-1，掃描次數(shù)16次，光柵6 mm，掃描速度10 Hz。采用Theromo Scientific DXR型共聚焦顯微激光拉曼光譜儀進(jìn)行測試，測試條件：激發(fā)光源 532 nm，激光功率 3 mW，掃描時間 3 s，積分次數(shù) 10 次，測量范圍 200～1 200 cm-1，狹縫25 μm。采用廣州標(biāo)旗 GEM-3000紫外-可見分光光度計測試，測試條件：反射法，測量范圍400～700 nm，積分時間75 ms，平均次數(shù)11次。平滑寬度2 nm?？v坐標(biāo)用反射率(%)表示。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 寶石學(xué)特征

巴基斯坦磷釔礦樣品重量多為0.5～2.0 ct，主要發(fā)育為短柱狀晶體，可見四方柱和四方雙錐聚形，{100}晶面解理發(fā)育。其顏色為深淺不一的深黃色,玻璃光澤,透明-半透明,折射率1.718～1.731,一軸晶正旋光性,黃色-深黃色的中等程度的多色性,長波和短波紫外熒光均為惰性,可見光范圍內(nèi)具有多條吸收光譜。利用摩氏硬度筆測得其硬度為4～5；利用靜水稱重法測得相對密度為4.41～4.65。放大觀察可見階梯狀斷口，內(nèi)部有大量氣液包裹體及片狀礦物包裹體。

2.2 紅外光譜分析

對磷釔礦樣品的平行于c軸方向和垂直于c軸方向分別進(jìn)行紅外反射光譜測試。結(jié)果(圖2)發(fā)現(xiàn)，同一方向的特征譜線基本一致，而不同方向的稍有差別，兩個方向最強(qiáng)的特征峰都在1 050～1 072 cm-1之間，其中垂直于c軸的次強(qiáng)峰在649、525 cm-1和408 cm-1附近，其而平行于c軸的紅外光譜特征峰中次強(qiáng)峰位于530 cm-1附近，并有1 190、670 cm-1和408 cm-1的弱峰。1 050～1 072 cm-1附近最強(qiáng)的特征峰是磷釔礦中磷酸根PO4的伸縮振動特征[6]。

2.3 拉曼光譜分析

對巴基斯坦磷釔礦樣品平行于c軸方向進(jìn)行拉曼光譜測試，所有測試結(jié)果(圖3)基本一致,可見在900～1 200 cm-1之間最強(qiáng)特征峰在998 cm-1處,次強(qiáng)的特征峰在1 056 cm-1處，其中998 cm-1和1 056 cm-1處分別是磷釔礦中磷酸根PO4的伸縮振動特征和反對稱伸縮振動特征[7]。在200～700 cm-1之間，巴基斯坦磷釔礦樣品還在表現(xiàn)出了很多特征峰，這些特征譜線和國際開源拉曼光譜數(shù)據(jù)庫RRUFF中序號為R060428的來自巴基斯坦的磷釔礦的拉曼光譜是一致的[8-9]。

2.4 紫外-可見吸收光譜分析

巴基斯坦磷釔礦樣品的紫外-可見吸收光譜測試結(jié)果(圖4)可見，在橙黃區(qū)域(630～560 nm)的反射率極高，因此樣品整體呈現(xiàn)深黃色。其最強(qiáng)的吸收峰位于653 nm,其次在667、644、543、523、490 nm和454 nm處有較強(qiáng)的吸收峰，還有3個較弱的吸收峰位于693，590 nm和580 nm處。

3 結(jié)論

(1)巴基斯坦磷釔礦主要發(fā)育為短柱狀晶體、發(fā)育一組{100}解理、其顏色為深淺不一的深黃色、玻璃光澤、透明-半透明、折射率1.718～1.731、一軸晶正旋光性、黃-深黃的中等程度的多色性、長波和短波紫外熒光均為惰性、可見光范圍內(nèi)具有多條吸收光譜。摩氏硬度為4～5，相對密度為4.41～4.65。外部有階梯狀斷口，內(nèi)部可見大量氣液包裹體及片狀包裹體。

(2)巴基斯坦磷釔礦的紅外光譜最強(qiáng)的特征峰在1 050～1 072 cm-1之間，是磷釔礦中PO4振動的特征，此外還存在1 181、649、525、408 cm-1附近的的特征譜線。

(3)巴基斯坦磷釔礦的拉曼光譜最強(qiáng)的特征峰在998 cm-1,次強(qiáng)的特征峰在1 056 cm-1附近，在200～700 cm-1之間，巴基斯坦磷釔礦還表現(xiàn)出了很多特征峰。

(4)巴基斯坦磷釔礦的紫外-可見光譜的特征吸收峰多達(dá)10余處，其最大的吸收峰位于653 nm左右。

巴基斯坦The Sky Blue Gems 公司的Zar Abu先生提供測試樣品，在此表示感謝。