昌乐蓝宝石色带区域3 309 cm-1红外吸收峰强度分布与微量元素关系

陈超洋， 邵 天， 沈锡田

中国地质大学(武汉)珠宝学院， 湖北 武汉 430074

引 言

天然蓝宝石属于刚玉矿物， 因其漂亮的颜色， 较高的硬度以及某些特殊的光学效应而非常受珠宝市场的欢迎[1-3]。 纯净的刚玉(α-Al2O3)仅由Al和O组成， 没有颜色， 属三方晶系[4]。 刚玉的颜色是某些微量元素(比如Fe， Mg， Ti， Cr， V)取代晶格中的Al造成的[5]。 蓝宝石的蓝色是Fe2+和Ti4+取代相邻位置的Al形成Fe2+-Ti4+离子对， Fe2+和Ti4+之间电荷转移造成的[6]， 并且在理论上得到了验证[7]。 除了杂质阳离子， 天然蓝宝石中还可能存在微量的OH， OH的振动会引起中红外区的吸收[1, 8]。 20世纪80年代末， 山东省昌乐县发现了蓝宝石， 因其晶体形态好且产量高而一直备受关注[9]。 昌乐蓝宝石的蓝色普遍偏深， 色带较发育， 价值相对较低。 所以很多深蓝色的蓝宝石会通过热处理来减轻蓝色调[2]。 蓝宝石红外光谱中3 309 cm-1处OH振动的吸收峰对于鉴别蓝宝石的热处理有一定的指示意义[2]， 晶格中含有OH的蓝宝石如果经过高温热处理且加热时间足够长， 其红外光谱中与OH有关的吸收峰会消失， 但如果是低温热处理或是加热时间比较短， 那么红外光谱中与OH有关的吸收峰可能仅仅是减弱而并不会消失。 所以蓝宝石红外光谱中3 309 cm-1吸收峰对于鉴别蓝宝石是否经过热处理仅有一定的指示意义。 蓝宝石蓝色调与此峰的强度有一定的相关性[10]。 3 309 cm-1峰在蓝宝石色带区域的强度分布特征尚缺乏研究， 其归属也无定论。 基于此， 我们创新使用显微傅里叶变换红外光谱测试对蓝宝石的色带区域进行面扫描来表征3 309 cm-1峰在色带区域的强度分布情况。……