变色石榴石的紫外-可见吸收光谱与3D荧光光谱研究

刘翠红， 陈超洋， 邵 天， 李志彬， 沈锡田*

1. 中国地质大学珠宝学院， 湖北 武汉 430074 2. 北京科技大学土木与资源工程学院， 北京 100083

引 言

在宝石学中， 变色效应是指宝石矿物的颜色随入射光波长改变而改变的现象， 观察宝石变色效应的入射光源通常为白炽灯与日光灯[1]。 具变色效应的宝石品种有变石， 含Cr与V的尖晶石、 刚玉、 碧玺、 石榴石， 以及含稀土元素的萤石等。 微量杂质元素不仅对宝石的颜色有贡献， 还会引起一些宝石在特定光源的激发下产生荧光， 如红宝石与尖晶石中的红色荧光为Cr3+所致， 方解石中的橙色荧光由Mn2+所致， 以及磷灰石中的荧光为稀土元素所致[2]。 石榴石中因存在广泛的类质同象替代而种类繁多， 但具变色效应的品种较少。 具明显变色效应的石榴石可从紫色、 蓝色、 绿色(日光下)分别变为红色、 粉色和紫色(白炽灯下)。 前人的研究中根据化学成分可将变色石榴石分为两类： 一种是高Cr(>3 Wt%)的镁铝榴石； 另一种是同时含Cr和V(>1 Wt%)的镁铝—锰铝榴石混合端元， 并含有少量钙铝榴石和铁铝榴石端元组分[3-5]。 第二类变色石榴石较为常见， 锰铝榴石含量在30%～60%不等， 产地有斯里兰卡、 坦桑尼亚、 马达加斯加和阿富汗等[6]， 本文的变色石榴石就产自坦桑尼亚。

近三十年来， 前人对不同产地的变色石榴石的化学成分和光谱特征都做了较为详细的研究， 但缺少荧光光谱数据。 Karl Schmetzer等[4, 6]多次研究马达加斯加的变色石榴石， 结果表明它们均属于镁铝榴石和锰铝榴石的类质同象替代中间产物， Cr和V造成其变色效应， V含量高者(0.89～1.25 Wt%)还能产生如变石般的变色效果： 日光灯下呈蓝绿色， 白炽灯下为紫红色。 S……