美国阿拉斯加异性石研究_谢意红.pdf

2009 年 8 月 August 2009 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 28，No． 4 361 ～363 收稿日期 2009- 01- 13; 修订日期 2009- 03- 17 基金项目 广东省 “千百十” 工程项目资助 作者简介 谢意红 1967 － ， 女， 湖南望城县人， 副教授， 从事珠宝首饰教学及研究工作。 E- mail yihong － xie hotmail． com。 文章编号 02545357 2009 04036103 美国阿拉斯加异性石研究 谢意红 深圳职业技术学院，广东 深圳518055 摘要 对产于美国阿拉斯加的异性石的物理特性及化学成分进行分析。该异性石呈深红色， 为一轴晶正光 性; 其紫外可见吸收光谱在530 nm 处有明显的吸收带， 在917 nm 处有较弱的吸收带; 穆斯堡尔谱及参数与俄 罗斯科拉半岛深红色异性石和辽宁凤城深玫瑰色异性石相近; 红外光谱特征与正光性异性石相似。探讨了 该异性石的致色机理， 认为其颜色主要与 Fe2 有关， 且异性石中的 Fe2 主要以平面四配位存在。 关键词 异性石; 二价铁; 平面四配位 中图分类号 P585文献标识码 B Research on the Characteristics of Eudialytes from Alaska of America XIE Yi- hong Shenzhen Vocational College，Shenzhen518055，China Abstract The eudialyte from Alaska is crimson and optically positive． Optical absorption spectra of the eudialyte are characterized by obvious absorption band at 530 nm and weak absorption band at 917 nm． Its physical properties，chemical composition and Mossbauer spectrum are similar to the crimson eudialyte from Kola peninsula in Russia and the deep Rose eudialyte from Fengcheng in Liaoning province．And its infra- red spectrum is similar to that of the optically positive eudialyte． According to research of E． V． Polshin and Hanxueming，author thinks the colour of the eudialyte from Alaska is related to Fe2 and Fe2 in the eudialyte is mainly in a planar four- fold coordination． Key words Eudialyte; Fe2 ; planar four- fold coordination 异性石属环状硅酸盐。最近几年， 有类似矿物 种异性石晶体结构和化学成分的新矿物出现， 至 2006 年异性石族有近 20 个成员。不同异性石的 物理性质、 化学成分及晶体结构略有差异。 2007 年作者在美国图森珠宝与矿物展上得到 3 颗产于美国阿拉斯加的异性石， 对其物理性质、 化学 成分、 紫外可见吸收光谱特征和穆斯堡尔谱与其他 产地异性石进行了对比分析， 参考 E V Polshin 等 ［ 1 ］、 阚学敏等［ 2 ］的研究， 本文认为阿拉斯加异性石 颜色主要与 Fe2 相关， 且异性石中的 Fe2 主要以平 面四配位存在 ［ 3 －5 ］。 1宝石学特征 三颗阿拉斯加异性石均为深红色， 半透明状， 其他宝石学特征见表 1。 表 1阿拉斯加异性石宝石学特征 Table1Gemological characteristics of the eudialyte from Alaska 样品 编号 折射率密度/ gcm －3 荧光 摩氏硬度包体特征 011．61 点测2．82无5片状， 褐红色杂质 021．61 点测2．80无5片状， 褐红色杂质 031．61 点测2．76无5片状， 褐红色杂质 163 ChaoXing 2偏光显微镜下特征 该异性石在偏光显微镜下为一轴晶正光性， 光 轴方向折射率 Ne 等于 1． 615， 常光折射率 No 等于 1． 607， 多色性不明显， 干涉色为一级灰到黄。 3化学成分分析 表 2 列出了阿拉斯加异性石和俄罗斯科拉半 岛及辽宁凤城异性石化学成分。从表 2 可知， 各产 地、 各颜色的异性石成分差别不大; 异性石的颜色 呈红色褐色棕色黄色变化， 其 Si 的含量略 有减少， Mn 的含量略有增加。本研究阿拉斯加深 红色异性石的成分与俄罗斯科拉半岛深红色异性 石和辽宁凤城深玫瑰色异性石无明显差异， 且光性 特征相同， 均为一轴晶正光性。 表 2各地异性石化学成分对比① Table 2Comparison of chemical composition of the eudialytes from different sources 组分 美国阿拉斯加 01 深红 02 深红 03 深红 俄罗斯科拉半岛 K －141 深红 817M 深红 N －57 红褐 376 红褐 E －42 棕色 325 黄棕 辽宁凤城 深玫瑰色 SiO2 52．38 53．06 52．12 51．93 50．70 49．40 48．16 48．61 46．6553．42 54．52 ZrO213．05 12．89 13．51 11．67 12．42 11．84 12．74 12．32 13．7812．34 14．52 TiO2 1．760．941．600．560．790．230．310．270．250．400．27 NiO－－0．500．161．591．682．102．52 Ta2O5 －－0．03－0．160．180．090．08 Al2O30．140．320．180．170．160．320．440．340．360．160．18 Fe2O3 0．410．680．330．630．310．98 FeO4．594．233．965．114．425．405．205．345．196．254．76 MnO1．271．020．960．560．472．021．752．392．320．761．80 MgO0．070．070．080．030．320．070．590．070．01 CaO12．45 12．49 13．77 10．88 11．25 9．98 10．81 9．629．699．6910．19 SrO0．810．910．601．411．150．693．77 Na2O13．69 14．03 12．92 14．85 15．25 13．96 14．12 13．23 12．1012．27 12．39 K2O 0．660．870．812．122．160．550．290．490．610．240．88 Cr2O30．040．060．06 －－ La2O3 0．13 Ce2O3 0．24 Nd2O3 0．14 Sc2O3 0．01 BaO0．200．11 光性正正正正正负负负负正 密度/ gm－3 2．822．802．762．812．742．912．952．923．04 ① 美国阿拉斯加异性石样品数据来源于中国科学院广州地球化 学研究所， 俄罗斯科拉半岛异性石数据来源于文献［ 1］ ， 辽宁 凤城异性石左列数据来源于文献［6］ ， 右列数据来源于 文献［ 2］ 。 4光谱特征 4． 1紫外 －可见吸收光谱 3 块阿拉斯加异性石样品的紫外 － 可见吸收 光谱特征如图 1 所示， 在 530 nm 处有明显吸收， 在 917 nm 处有较弱的吸收。 图 1阿拉斯加异性石的紫外 － 可见吸收光谱 Fig．1UV- visible absorption spectrum of the eudialyte from Alaska E V Polshin 等 ［1 ］对俄罗斯科拉半岛的碱性岩 中不同颜色异性石的紫外 － 可见吸收光谱见图 2。 从图 2 可知， 科拉半岛异性石呈深红色 － 红褐色、 褐红色 － 褐色、 黄褐色变化， 530 nm 吸收带逐渐减 弱至消失， 而 917 nm 吸收带逐渐加强。 图 2科拉半岛异性石的紫外 － 可见吸收光谱［1 ］ Fig． 2UV- visible absorption spectra of the eudialyte from Kola peninsula a深红色异性石吸收光谱; b红褐、 褐红色异性石吸收光谱; c黄褐色、 褐色异性石吸收光谱。 从阿拉斯加异性石的紫外 － 可见吸收光谱特 征可知， 该异性石的吸收光谱与俄罗斯科拉半岛碱 性岩中深红色异性石的吸收光谱特征类似， 在 530 nm 处有较明显的吸收带。根据文献［ 1］ 对俄罗斯 科拉半岛不同颜色异性石的研究， 530 nm 吸收带 是异性石中平面四配位的 Fe2 电子迁移的结果， 这种电子迁移使 Fe2 电子构型偏离 3d6而接近 3d5， 而917 nm 的弱吸收带与四面体五配位的 Fe2 FeⅡ2 有关。由此推测， 本文研究的阿拉斯加异 性石的颜色主要与平面四配位的 Fe2 相关［7 ］。 263 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing 4． 2穆斯堡尔谱 本文研究的阿拉斯加异性石的穆斯堡尔谱与科 拉半岛深红色异性石和辽宁凤城异性石相似 见图 3 ， 其特点是中央强峰的化学位移和该强峰的参数 均相近。文献［ 1］ 对科拉半岛深红色异性石穆斯堡 尔谱的研究表明， 该异性石中的 Fe 主要是 Fe2 ， 且 Fe2 主要以平面四配位存在。文献［ 2］ 通过对辽宁 凤城玫瑰色异性石的穆斯堡尔谱研究， 讨论了异性 石中 Fe2 的穆斯堡尔参数与配位数之间的关系， 推 测辽宁凤城玫瑰色异性石的穆斯堡尔参数可能与异 性石中 Fe2 平面四配位相关［ 8 －9 ］。 图 3异性石穆斯堡尔谱 Fig． 3Mossbauer spectra of the eudialytes from different places a阿拉斯加异性石; b科拉半岛深红色异性石［1 ］; c辽宁凤城玫瑰色异性石［2 ］。 4． 3红外光谱 阿拉斯加异性石的红外光谱见图 4， 其特征与 正光性异性石的红外光谱 图 5 ［10 ］特征相似。 图 4阿拉斯加异性石红外光谱 Fig． 4Infrared spectrum of the eudialytes from Alaska 图 5正光性异性石红外光谱［5 ］ Fig． 5Infrared spectrum of the optically positive eudialyte 5结语 本文研究的阿拉斯加异性石的物理性质、 化学 成分与俄罗斯科拉半岛深红色异性石和辽宁凤城 深玫瑰色异性石相近; 紫外 － 可见吸收光谱与科拉 半岛深红色异性石具有相似的特征; 穆斯堡尔谱也 与科拉半岛深红色异性石和辽宁凤城异性石的相 似， 且穆斯堡尔参数相近。参考 E V Pol shin 等 ［1 ］、 阚学敏等［2 ］的研究， 作者认为阿拉斯加异性 石颜色主要与 Fe2 相关， 且异性石中的 Fe2 主要 以平面四配位存在。 6参考文献 ［ 1］Polshin E V，Platonov A N，Borutzky B E，Taran M N，Rastsvetaeva R K． Optical and mssbauer study of minerals of the edudialyte group［J］ ． Physics and Chemistry of Minerals， 1991， 18 117 －125． ［ 2］阚学敏， 张恩林， 南君亚． 异性石中平面四配位 Fe2 的穆斯堡尔谱研究［J］ ． 矿物学报， 1994， 14 2 142 －146． ［ 3］Rastsvetaeva P K． Structural mineralogy of the eudialyte group A review［ J］ ． Crystallography Reports， 2007， 52 1 47 －64． ［ 4］Bollingberg H J， Ure A， Mleonardsen E S． Geochemis- try of some eudialyte- eucolite specimens and a co- existing catapleiite from Langesund， Norway ［J］ ． Tschermarks Minralogische and Petrographische Mittei- lungen， 1983， 32 153 －169． ［ 5］Grice J D，Gault R A． A new member of the eudialyte group minerals［J］ ． The Canadian Mineralogist， 2006， 44 105 －115． ［ 6］徐金沙， 沈敢富， 姚鹏， 李国武． 一种罕见异性石的矿 物学研究［J］ ． 矿物岩石地球化学通报， 2007， 26 增刊 131 －133． ［ 7］Bakhtin A I． Optical absorption spectra of eudialyte［ M］ ∥Structure and properties of minerals． Kazan Kazan University Publisher， 1973 114 －118． ［ 8］阚学敏， 张恩林， 李宜荣． 铁绿纤石中 Fe2 电子迁移 的穆斯鲍尔谱研究［J］ ． 科学通报， 1991， 36 9 681 －684． ［ 9］阚学敏， 张恩林， 李宜荣． 低温下莱河矿穆斯鲍尔谱的 塞曼分裂［ J］ ． 科学通报， 1980， 25 10 461 －463． ［ 10］彭文世， 刘高魁． 矿物红外光谱图集［ M］ ． 北京 科 学出版社， 1982． 363 第 4 期谢意红 美国阿拉斯加异性石研究第 28 卷 ChaoXing