桂林鸡血玉的激光拉曼光谱研究

文长春

(药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西师范大学化学与药学学院,桂林541004)

桂林鸡血玉的激光拉曼光谱研究

文长春

(药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西师范大学化学与药学学院,桂林541004)

桂林鸡血玉是继昌化鸡血石和巴林鸡血石之后发现的又一鸡血石品种。按照鸡血石的主要组成分别对桂林鸡血玉中的“血”区和“地”区进行激光拉曼分析,结果表明:桂林鸡血玉所含矿物成分以赤铁矿和石英为主,赤铁矿晶体的结晶形态的不同导致桂林鸡血玉呈现不同的颜色,“血”区主要是由于点尘状赤铁矿分布于石英中呈现红色;而“地”区的黑色则是由于鳞片状赤铁矿呈色,其主要成分为石英和鳞片状赤铁矿。

桂林鸡血玉;拉曼光谱;赤铁矿;石英

1 引言

鸡血石是中国的特产玉石品种,主要由地开石、高岭石和辰砂矿物组成,具块状构造和角砾斑杂构造、鳞片变晶结构;因玉石中辰砂如鸡血般殷红艳丽,故谓之为鸡血石[1]。桂林鸡血玉拥有殷红鲜艳、形态各异的“血”块这一显著特征。其母岩主要集中于广西桂林市龙胜县三门镇一带。桂林鸡血玉由“血”和“地”两部分组成。“血”呈现鲜红、大红、暗红;血色鲜红、浓烈、血色持久,抗风化不易褪色,外观品质方面堪比昌化鸡血石和巴林鸡血石。“地”则为黑、灰黑,局部呈钢灰。桂林鸡血玉材料完全符合玉石的三大标准:美观、稀少、耐久,是继八步的黄蜡玉之后,又一种品质独特的广西玉石新品。现今这种玉石材料已被开发加工成首饰、雕像、印章石等产品并推向市场,成为一种新的、具有桂林地方特色的玉石产品[2]。

显微激光拉曼光谱作为一项新兴的微区分析技术是20世纪70年代渗人地学领域的,其在微区分析上所显示的高精度、原位、无损和快速的特点,使之逐渐成为地球科学基础研究中的一项重要分析手段[3]。拉曼光谱被广泛应用于化学、物理学、生物学等各个领域[4-7],在定性分析和测定分子结构等方面具有重要作用。本文就是利用显微激光拉曼光谱对桂林鸡血玉进行拉曼分析,建立该种玉石产品的拉曼特征光谱。

2 实验部分

2.1 样品采集

本次实验的样品均由桂林鸡血玉协会提供,选用3块采集于不同采样点的天然桂林鸡血玉用于拉曼测试。

2.2 实验仪器及测定条件

英国Renishaw公司生产的in Via型显微激光拉曼光谱仪。用波长为514.15 nm的氩离子激光器作为激发源。激光发射功率为22m W,狭缝为60μm, 50倍物镜,扫描时间为10s,累计次数为2次,拉曼谱的连续扫描范围为Raman Shift 200～2 000 cm-1。

2.3 拉曼光谱测试

首先对采集的样品进行破碎,取大小适宜的样品置于载玻片上,将载玻片固定于样品台上,测试前在白光下仔细观察样品外观,并采集样品测试区域的图像,按照上述参数设定测试条件进行测试,每次测试结束都打开白光模式仔细检查样品是否因激光照射发生变化。在空气中分别对三种样品选择不同部位进行6次左右的拉曼测试。

3 结果与讨论

3.1 同一样品激光拉曼光谱

利用514激光器分别测定桂林鸡血玉的拉曼光谱图,由于桂林鸡血玉的成分不是单一的一种化合物,因此测得的拉曼光谱也出现了不同的谱图。通过对采集的三个样品进行多点拉曼测试,主要得到两种拉曼光谱图,如图1所示,谱线a和b的拉曼光谱有明显区别,a在297、410、463、497、610、1318 cm-1附近有明显的拉曼峰,b在358、463、808、1080 cm-1附近有明显的拉曼峰。

图1 同一样品的两种拉曼光谱Fig.1 Two kinds of Raman spectra for the same sample

谱线a位于297、410、497、610cm-1处的四个峰根据文献报道被指认为α-Fe2O3的特征峰,α-Fe2O3是赤铁矿的主要成分,属于D晶体空间群,该晶体空间群有7个拉曼模,包含2个A1g和5个Eg的拉曼振动模,它们分别位于225、247、293、299、412、498和613cm-1处[8,9],而位于1318 cm-1处的拉曼峰则为赤铁矿的二磁振子散射特征峰。但由于桂林鸡血玉不是纯的α-Fe2O3所以只出现了最强的297、410、497、610和1318 cm-1五个特征峰。

谱线b位于463 cm-1处有明显的拉曼峰,常温常压下在石英的拉曼谱图上可以观察到的峰在266、357、404、465和1159cm-1附近[10],在这五个拉曼峰中,石英的Si-O振动模在463～465 cm-1范围内变化,因此峰的强度最大,并且在谱线a中463 cm-1处也出现明显的拉曼峰。

3.2 不同样品激光拉曼光谱

图2 不同地方采集的样品的拉曼光谱Fig.2 Raman spectra of the samples collected at different locations

实验分别对三种不同地方采集的桂林鸡血玉样品进行激光拉曼测试,如图2所示,分别对比了三种样品的拉曼光谱,通过对比发现,不同地方采集的样品的拉曼光谱的峰位有时稍有差异,但这些差异变化都不大。

4 结论

通过对桂林鸡血玉的拉曼光谱进行分析,桂林鸡血玉主要成分为赤铁矿和石英,而赤铁矿由于其晶体的结晶形态的不同导致桂林鸡血玉呈现不同的颜色,“血”区主要是由于点状赤铁矿分布于石英中呈现红色。而“地”的黑色则是由于鳞片状赤铁矿呈色,其主要成分为石英和鳞片状赤铁矿。由于桂林鸡血玉区别于其他鸡血石的特殊化学成分使其不但具有鸡血石的鲜艳色泽,还具有玉石的细腻、致密等优点,具有较好的市场前景。

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[5] Wang Y,Ji Y,Wharfe E S,Meadows R S,March P,Goodacre R,Xu J,Huang W E.Raman activated cell ejection for isolation of single cells[J].Analytical chemistry,2013,85(22): 10697-10701.

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Study of laser Raman Spectrum of Guilin Chicken Blood Jade

WEN Chang-chun
(Key Laboratory of Ministry of Education for Chemistry and Molecular Engineering of Medical Resources, College of Chemistry and Pharmacy,Guangxi Normal University,Guilin,China 541004)

Guilin chicken blood jade is another type of bloodstone disvovered after Jichang chicken blood jade and Balin chicken blood jade.Both of the red and black zones of the Guilin chicken blood jade have been analyzed by laser Raman Spectrum.The result shows that the main minerals contained in Guilin chicken blood jade are hematite and quartz. Different crystalline forms lead to the different colours of it.The red colour is caused by the distribution of dust-shape hematite in quartz while the black colour is due to the colouration of squamose hematite.The main elements in the black zone are quartz and squamose hematite.

Guilin chicken blood jade;laser Raman Spectrum;hematite;quartz

TS933;TQ164

A

1673-1433(2015)02-0057-03

2014-12-16

文长春(1983-),男,助理研究员,主要从事光谱分析、仪器分析研究。E-mail:wcchun@163.com

药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室资助课题(CMEMR2014-A10)

文长春.桂林鸡血玉的激光拉曼光谱研究[J].超硬材料工程,2015,27(2):57-59.