南红玛瑙的光谱特征及成分探讨

保文静

摘 要：南红玛瑙是一种以二氧化硅为主要成分的隐晶质集合体，是一种颜色区别于普通玛瑙的特殊玛瑙，多为红色，因此被称为南红玛瑙。同时矿石的不同成分会反映在光谱特征上，对矿石的光谱进行分析是明确矿石成分及物理特性、化学特性的重要手段。因此本文从南红玛瑙光谱特征出发，对其主要成分和特性进行浅析。

关键词：南红玛瑙；光谱特征；成分

1南红玛瑙常规特征

样品：为确保研究的可靠性，样品来源于各地区珠宝市场，不局限于主产地保山地区，样本容量为8。同时选取容量为2的普通品种玛瑙进行比对。

设备：专门应用于观察宝石的宝石显微镜一台；测定宝石折射能力的折射仪一台；称重器一台；放大镜一只；

南红玛瑙常规特征：在各种仪器辅助下对8颗南红玛瑙及2颗普通玛瑙样本进行观察。发现南红玛瑙主要以红色为基本色，浅红色、暗红色、橙红色均有，其中3颗南红玛瑙中伴有白色条纹。南红玛瑙置于放大镜和宝石显微镜下观察可见内部有大量细小红色斑点或红色颗粒，且整体结构较密集。而普通玛瑙中则无细小红色斑点，其余宝石学特征与南红玛瑙基本一致，推测南红玛瑙成色与此类红色斑点有关，因此玛瑙的红色是否由细小红色微粒导致可作为辨别南红玛瑙和普通红玛瑙的一个特征。

南红玛瑙宝石学特征：光泽：玻璃光泽-油脂光泽；透明度：透明、半透明、不透明均有；折射率：1.53-1.54（随机选点）；相对密度：2.62-2.68。

2南红玛瑙的光谱特征

2.1红外光谱

使用傅里叶红外光谱仪对8颗南红玛瑙进行红外光谱反射法测试，结果显示南红玛瑙在900-1200cm-1范围内谱峰有振动，同时在500cm-1、540cm-1、780cm-1、1100cm-1、1295cm-1存在五个吸收峰。根据石英红外吸收峰图谱，不难发现南红玛瑙的五个吸收峰与单晶体石英的吸收峰相吻合，这提示样本中南红玛瑙的主要成分为а-石英，说明样本中南红玛瑙未经注胶处理，这与南红玛瑙的材料介绍一致。

同时不同南红玛瑙样本在1100cm-1附近的吸收峰宽度和形状存在差异，如来源于四川地区的南红玛瑙样本该部分吸收峰较为平缓或无该吸收峰，而保山地区南红玛瑙样本的该吸收峰则极为尖锐，对两地区南红玛瑙进行解析后发现，两地玛瑙的颗粒大小不同，即а-石英的颗粒大小差异使导致1100cm-1附近的吸收峰宽度和形状存在差异的主要原因。

2.2激光拉曼光谱

在矿物分析中，显微镜激光拉曼光谱是对矿物内微小区域进行定性与定量分析的重要工具。因此为确保研究分析的可靠性和全面性，对本组样本均进行了拉曼光谱分析。首先从南红玛瑙样本中选取颜色较为接近的两颗样本进行显微镜下激光拉曼光譜分析。

结果显示样品在1320cm-1、467cm-1附近散射峰较强，同时峰值主要集中在130-620cm-1之间。在排除а-石英引起的峰谱变化外，剩余散射峰和峰值与赤铁矿表现出的峰谱极为相似，南红玛瑙的部分峰谱与赤铁矿峰谱只在强度上有所差异，分析可能与赤铁矿通过隐晶质形式浸染于а-石英颗粒中而导致其在激光拉曼光谱中峰谱表现强度降低。同时考虑到Fe是一种致色金属元素，推测南红玛瑙中红色斑点的主要成分为铁氧化物。

此外，根据其他学者研究并证实结果，南红玛瑙主要由SiO2组成。但是在激光拉曼光谱中发现，南红玛瑙与纯二氧化硅及а-石英激光拉曼光谱表现并非一致，南红玛瑙峰谱中存在467cm-1及501cm-1两个微弱谱峰，这两个谱峰在纯二氧化硅及а-石英激光拉曼光谱中并不存在（纯二氧化硅没有这两个谱峰，а-石英没有501cm-1谱峰），也就是说南红玛瑙并非由同一形态二氧化硅组成，推测至少含有а-石英及其他两种以上的形态的硅氧化物。

2.3紫外-可见光光谱

紫外-可见光光谱是通过对矿物中不同成分对不同波长吸收程度不同分析矿物成分的一种方法，通过电磁辐射矿物中各种成分的电子会发生轨道跃迁而对外表现出一种光谱形态，是分析矿物吸收谱的一种常用方法。

对本组样本进行紫外-可见光光谱分析后发现，南红玛瑙的吸收峰峰位主要集中在730-750nm之间，吸收率最高可达44%，次吸收峰在840-880nm之间，吸收率最高可达56%，除此之外在300-400nm也有微弱吸收峰。通过吸收谱比对发现，南红玛瑙样品中致色离子相同，离子的分散度、含量影响了吸收谱强度，但基本上都集中在特定区域。根据吸收谱表现和一般规律，430-470nm吸收峰与三价Fe离子关，而350-400nm吸收峰与不饱和Fe离子吸收能量后向三价Fe离子转换有关，同时根据南红玛瑙以红色为主的特征，基本上可以确认，Fe离子应当是南红玛瑙最主要的致色离子，但不排除其他离子杂质存在。

3南红玛瑙成分分析

在光谱测定的基础上使用电子探针对南红玛瑙组成成分进行探究和分析，基本确定南红玛瑙的主要成分有以下几种：1）主要成分为SiO2，其中以а-石英为主，还有少量斜硅石（拉曼光谱501cm-1谱峰），总体含量在80-88%之间。2）致色离子主要为Fe，包括三价Fe离子，不饱和二价Fe离子，含量在4%-8%左右。颜色越深区域Fe离子含量越高，边缘无色区域Fe离子含量较低。此外，粉红色及橙红色南红玛瑙中还检测出Mn离子存在，考虑到常见致色离子分布，推断Mn也是南红玛瑙的一种致色离子，Mn含量越高南红玛瑙越倾向于橙色。3）除主要成分及致色离子外，在探针下还监测到铝氧化物、钙氧化物、磷化物、钾氧化物等成分。4）对所有含量进行计数计算，发现并未达到百分百，推测还含有其他微量元素，是通过光谱和探针无法测得的组成成分。

参考文献：

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（作者单位：大理州质量技术监督综合检测中心）