安徽马鞍山磷铝石宝石矿物学特征研究_周彦(1).pdf

2014 年 9 月 September 2014 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 33，No． 5 690 ～697 收稿日期 2013 －12 －20; 修回日期 2014 －04 －25; 接受日期 2014 －06 －05 基金项目 2011 年度安徽省国土资源科技项目 2011 － K －27 作者简介 周彦， 硕士研究生， 主要从事宝石学方向的研究。E- mail 12zhouyan tongji． edu． cn。 通讯作者 亓利剑， 教授， 地球化学专业， 主要从事宝石学教学、 研究与鉴定工作。E- mail qljgic tongji． edu． cn。 文章编号 02545357 2014 05069008 安徽马鞍山磷铝石宝石矿物学特征研究 周彦1，亓利剑1， 2*，戴慧3，张青3，蒋小平3 1． 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092;2． 同济大学宝石及工艺材料实验室，上海 200092; 3． 安徽省地质实验研究所，安徽 合肥 230001 摘要 近年来在安徽马鞍山地区所在的绿松石矿体附近， 相继发现一种 绿色、 半透明的磷铝石， 部分达到宝石级别。本文采用电子探针、 X 射线 粉晶衍射仪、 扫描电镜、 傅里叶变换红外光谱仪、 紫外可见光谱仪等测试 技术， 对该地区磷铝石的化学成分、 矿物成分、 微观结构和光谱特征进行 对比验证和综合分析， 研究其水的赋存形式， 进而对磷铝石的呈色机制 作了深入探讨。电子探针分析显示该地区磷铝石的化学成分主要以 Al、 P 元素组成， 含微量的 Fe、 V 元素。X 射线粉晶衍射与红外吸收光谱 分析表明主要矿物为磷铝石， 基本不含有其他杂质矿物; 磷铝石是一种水合磷酸盐矿物， 含有结晶水以及少 量结构水的矿物， 且结晶水与结构水多与 Al3 Fe3 相结合的形式存在。偏光显微镜和扫描电镜观察显示 磷铝石整体以鳞片状集合体产出， 微观上多以短柱状及板片状堆积， 单个晶体显示斜方晶系结晶生长习性。 紫外可见吸收光谱中 639 nm 处吸收谱峰由 Fe3 与 V3 联合所致， 300、 423、 864 nm 处吸收峰由 Fe3 所致， 说 明 Fe3 与 V3 的共同作用是马鞍山地区磷铝石呈现绿色的主要原因。本研究对于认识该类磷铝石的宝石矿 物学性质以及颜色成因具有一定意义。 关键词 磷铝石; 微观结构; 红外吸收光谱; 紫外可见吸收光谱; 安徽马鞍山 中图分类号 P585; P575． 4文献标识码 A 磷铝石作为宝石材料的历史悠久， 主要流传于 西方国家。目前， 宝石级磷铝石的主要产地有美国 犹他州和内华达州、 澳大利亚昆士兰、 捷克等。市场 所见 “美国苹果绿” 玉石品种也多为美国产绿色磷 铝石［1 ］。 磷铝石的分子式 AlPO42H2O， 其中 Al3 可被 Fe3 、 Cr3 或 V3 替代［2 ］， 是一种水合磷酸盐矿物。 目前， 国内外学者多采用红外吸收光谱［3 －7 ］、 拉曼光 谱［8 －9 ］、 紫外可见吸收光谱测试技术对水合磷酸盐 矿物的结构以及呈色机制进行探究。Calas 等［10 ］和 Onac 等［11 ］针对美国、 法国等地产出磷铝石的宝石 矿物学特征以及矿床成因进行了初步的研究， 认为 该类宝石主要由隐晶质磷铝石组成， 含少量的磷钙 铝石， 成矿元素主要为 Al 和 P， 致色元素主要为 Cr， 磷铝石多形成于富含磷酸盐的胶质物的氧化带中。 近年来， 在安徽马鞍山地区所在的绿松石矿体 附近产出一种绿色 － 黄绿色、 半透明、 以磷铝石矿物 集合体为主的玉石， 其表现出的外观特征及质地类 似绿松石， 具有一定的工艺价值及市场前景。马鞍 山地区磷铝石主要分布在凹山、 大王山铁矿床的风 化壳中， 磷铝石多呈胶态， 晶形少见， 与赤铁矿、 黄铁 矿、 绿 松 石、磷 灰 石 及 高 岭 土 等 矿 物 共 伴 生［12 －13 ］。鉴于该地区磷铝石的开发利用时间较短， 对该类磷铝石的研究程度相对薄弱。本文在矿区矿 床地质调查的基础上， 采用电子探针、 X 射线粉晶衍 射仪、 扫描电镜、 傅里叶变换红外光谱仪、 紫外可见 光谱仪等大型仪器相结合的分析手段， 就该地区磷 铝石的化学成分、 矿物成分、 微观结构、 红外吸收光 096 ChaoXing 谱和紫外可见吸收光谱等特征进行综合对比分析， 重点对磷铝石的宝石学和矿物谱学特征进行研究， 探讨磷铝石的呈色机制， 旨在为研究区磷铝石资源 的综合开发利用提供科学依据。 1磷铝石样品特征及测试方法 1． 1样品特征 实验用磷铝石样品主要采自安徽马鞍山绿松石 矿区， 遴选出其中具有代表性的 3 块样品， 并辅以 2 块美国产的宝石级磷铝石样品供对比分析 图 1 。 样品 MV －01 主要呈块状集合体， 浅绿色， 颜色 较为均匀， 微透明 － 不透明， 结构较为致密。样品 MV －02 主要呈苹果绿色， 微透明 － 不透明， 结构较 为致密， 其间含少量灰白色高岭土等黏土矿物。样 品 MV －03 呈浅绿色， 微透明 － 不透明， 结构较为致 密。样品 BV －01 与 BV － 02 均为美国产苹果绿色 磷铝石， 微透明 － 不透明， 结构致密。 图 1马鞍山和美国产磷铝石样品 Fig． 1Variscite samples of Ma’ anshan and America 1． 2分析测试方法 由于样品中混杂有不等量的黏土矿物且难以分 离， 各项分析及采用的分析测试方法如下。 化学分析 采用电子探针 EPMA － 1720 型， 日 本岛津公司 ， 工作条件为 加速电压15 kV， 束流20 nA， 束斑直径 5 μm。 物相分析 样品研磨至 100 目， 采用 X 射线衍 射仪 DX －2700 型， 中国丹东浩元仪器有限公司 ， 工作条件为 管电压 40 kV、 管电流 20 mA， DS SS 1， RS 0． 3， 扫描时间约 30 min。 微结构观察 采用环境电子扫描显微镜 Philip XL －30ESEMTMP 型， 荷兰 Philip 公司 对样品 MV －01 的自然断面进行微结构观察， 工作条件为 加 速电压 12． 5 kV， 高真空模式。 红外吸收光谱分析 采用傅里叶变换红外光谱 仪 TENSOR 27 型， 德国 BRUKER OPTICS 公司 ， 工作条件为 分别率 4 cm －1， 扫描次数为 32， 采用 KBr 压片法， 测试范围 400 ～4000 cm －1。 紫外可见吸收光谱分析 采用反射法在室温下 对样品的紫外可见吸收光谱进行测试。仪器为紫外 可见光谱仪 GEM － 3000 型， 美国 OCEAN OPTICS 公司 ， 工作条件为 分辨率 1 nm， 积分时间 76 s， 累 加次数 20， 平滑度为 1， 测量范围为 200 ～1000 nm。 2磷铝石的宝石矿物学特征 2． 1宝石学特征 研究区磷铝石的颜色多为浅绿色， 微透明至不 透明， 蜡状光泽为主， 折射率介于 1． 56 ～1． 57 之间 点测 ， 密度介于 2． 40 ～ 2． 46 g/cm3之间， 相比于 理论值偏低。究其原因， 主要与样品中夹杂了不等 量黏土矿物有关。 电子探针 EPMA 分析结果表明 表 1 ， 马鞍 山矿区磷铝石样品的主要化学成分为 Al 和 P 元素， 含有少量的 Fe、 V 元素， 基本不含其他元素。其中， Al2O3含量在 30. 06 ～ 34. 21 之间， P2O5含量在 44. 61 ～ 44. 90 之间， 与其理论值较为接近。 TFe2O3含量在 0. 64 ～ 1. 07 之间， V2O5含量在 0. 28 ～ 0. 31 之间， 其他元素的含量均很低。相 比于美国、 法国等地产出的磷铝石 美国犹他州磷 铝石 TFe2O3含量 0. 05， Cr2O3含量 0. 14; 法国 帕尼西磷铝石 TFe2O3含量 0. 15， Cr2O3含量 0. 20 ， 马鞍山矿区磷铝石样品以富铁贫铬为特 征， 样品中的 Fe 以及 V 元素的存在形式与含量可 能影响磷铝石的颜色。 为了进一步验证实验样品的矿物物相， 采用 DX －2700 型 X 射线衍射仪进行测试。X 射线衍射 分析结果显示 图 2 ， 马鞍山磷铝石的主要 d 值为 0. 537 nm、 0. 427 nm、 0. 269 nm， 这与普通磷铝石的 标准衍射图谱 PCPDF25 －0018 数据基本吻合， 说 明主要矿物为磷铝石， 基本不含有其他杂质矿物。 196 第 5 期周彦， 等 安徽马鞍山磷铝石宝石矿物学特征研究第 33 卷 ChaoXing 表 1马鞍山和国外产磷铝石化学成分 Table 1Chemical compositions of variscites from Ma’ anshan and other countries 样品编号和产地 元素含量 Al2O3P2O5TFe2O3Cr2O3V2O5K2O CaO SiO2H2O MV －0134. 2144. 611. 070. 000. 280. 020. 030. 07－ MV －0230. 0644. 900. 640. 060. 310. 070. 200．03－ BV －0129．7842．892． 020．090．140．120．060．09－ 美国犹他州*29． 344． 40． 050．140．64－－－－ 法国帕尼西*29． 144． 70． 150．200．40－－－－ 磷铝石的理论值32． 2844．9422． 78 注 测试单位为国土资源部合肥矿产资源监督检测中心 ， “－ ” 代表该元素未检测 ， “* ” 数据引自 Calas 等［10 ］。 图 2马鞍山磷铝石 X 射线粉晶衍射图 竖线为磷铝石的标准衍射图谱 Fig． 2X- ray powder diffraction patterns of variscite from Ma’ anshan 296 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 2． 2显微组构特征 在单偏光显微镜下， 磷铝石主要为无色透明、 正 低突起， 多以团粒、 鳞片状集合体产出， 整体具皮壳 状构造 图 3a ， 正交镜下磷铝石最高干涉色呈Ⅰ级 灰白 ～ 黄白， 晶粒大小 0． 2 ～2 mm 不等 图 3b、 d 。 图 3磷铝石结构特征 Fig． 3Structure features of variscite a 磷铝石具皮壳状构造 ; b 、 c 、 d 磷铝石多具团粒状结构 。 扫描电镜 SEM 观测结果显示 图 4a ～ c ， 致 密块状磷铝石内主要由无数微短柱状、 薄板状、 叶片 状及不规则粒状集合体组成， 晶体/片近平行堆叠， 整体略显定向， 局部磷铝石呈放射鳞片状产出 图 4d 。在磷铝石微晶洞、 微孔穴内， 无数微短柱状及 板片状磷铝石晶体相互交织堆积生长， 最终以放射 球粒状的形式产出 图 4e 。部分微孔穴内， 单个磷 铝石矿物微晶自形程度较高， 晶形完整 图 4f ， 主 要呈斜方柱状产出。单个晶体边棱长约为 2 μm、 高 度 3 ～5 μm 不等， 晶体呈不规则堆积形式产出， 并 具斜方晶系晶体结晶生长习性。 2． 3红外吸收光谱表征磷铝石的矿物成分 红外光谱分析结果 图 5 表明， 不同的磷铝石 样品 MV －01 与 MV － 02 的红外吸收光谱基本一 致， 由 OH 及 H2O 分子伸缩振动所致红外吸收谱带 出现在 3581、 3382 和 3253 cm －1处， 其中 3581 cm－1 的红外吸收谱带较为尖锐， 主要为磷铝石中结构水 一般为羟基与金属阳离子相连接 的伸缩振动所 致， 3382 cm －1和 3253 cm－1两处红外吸收谱带较为 宽缓， 与磷铝石中结晶水 一般为水分子与金属阳 离子相连接 的伸缩振动相关; 由结构水与结晶水 弯曲振动所致红外吸收谱带出现在 910、 842 与 796 cm －1处。由磷酸根基团振动所致红外吸收谱带为 ν3 PO4 伸缩振动致红外吸收谱带位于 1056 cm－1 处， 并且在 1155 cm －1 处有一个较弱的次级谱带; ν4 PO4 弯曲振动所致红外吸收谱带主要出现在 592 cm －1处， 不同样品在 551、 472 cm－1等处出现次 级谱带， 可能是由于分裂造成的。1639 cm －1处较强 的红外吸收谱带可能由于粉末制样过程中吸附空气 中的水蒸汽而造成， 1402 cm －1处的红外吸收谱带则 归属 CO2的弯曲振动或其假吸收所致。 396 第 5 期周彦， 等 安徽马鞍山磷铝石宝石矿物学特征研究第 33 卷 ChaoXing 图 4马鞍山磷铝石 SEM 图像 Fig． 4SEM images of variscites from Ma’ anshan a ～ d 磷铝石呈不规则鳞片或板柱状产出 自然断面 ; e ～ f 磷铝石呈斜方柱结晶生长 微晶洞 。 图 5马鞍山磷铝石红外吸收光谱 KBr 压片 Fig． 5FTIR absorption spectra of variscite from Ma’ anshan 红外吸收光谱分析进一步表明了磷铝石为一种 含有结晶水以及少量结构水的矿物， 且结晶水与结 构水多与 Al3 Fe3 相结合的形式存在。 2． 4紫外可见吸收光谱表征 紫外可见吸收光谱分析结果 图 6 显示， 马鞍 山磷铝石主要显示 Fe3 及 V3 的吸收光谱， 其中， 639 nm 处吸收峰由 Fe3 及 V3 所致， 300、 423、 864 nm 等处出现特征的铁离子吸收峰。依据前人［14 －17 ］ 利用晶体场理论对铁、 钒离子进行 d 电子轨道能级 分裂和轨道跃迁能量计算结果对样品进行分析。样 品 MV － 01 中铁的含量较高， 钒的含量较低; Fe3 的6A1g→4A2 F 跃迁所致吸收峰出现在 300 nm 处， 423 nm 弱吸收峰归属于 Fe3 的6A1g→4E1 4Ag 跃 迁所致， 639 nm 处出现的吸收峰主要由 V3 的 3T 1g F→ 3T 2g F 跃迁与 Fe 3 的6A1g→4T2g跃迁联 合所致， 858 nm 处宽缓的吸收峰由 Fe3 的6A1g→ 4T 1g跃迁所致。样品 MV －02 中铁的含量较低， 钒的 含量较高; Fe3 的6A1g→4A2 F 跃迁所致吸收峰红 移至 310 nm 处， 由于铁含量较低， Fe3 的6A1g→4E1 4Ag 跃迁所致的 423 nm 处吸收峰不可见， 639 nm 处出现强吸收峰， 主要由 V3 的3T1g F→3T2g F 跃 迁与 Fe3 的6A1g→4T2g跃迁联合所致， 该处吸收峰的 强度很大， 主要与该样品中 V 元素的含量较高有 关， 864 nm 出现 Fe3 的6A1g→4T1g跃迁所致吸收峰。 两块磷铝石样品中水分子的倍频振动致吸收峰均出 现在 977 nm 处。 美国磷铝石样品 TFe2O3含量 2． 02， Cr2O3含 量 0． 09 主要显示 Fe3 及 Cr3 的吸收光谱， 由 Fe3 的6A1g→4A2 F 跃迁所致吸收峰红移至 330 nm， 由 Fe3 的6A1g→4E1 4A g跃迁所致强吸收峰出 现在 423 nm， 由 Fe3 的6A1g→4T1g跃迁所致吸收峰 496 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 图 6马鞍山磷铝石 UV － VIS 吸收光谱 Fig． 6UV- VIS absorption spectra of variscite from Ma’ anshan 出现在 858 nm， 由 Cr3 的4A2g F→2Eg G 跃迁所 致吸收峰出现在 690、 639 nm 处， 与 Fe、 Cr、 V 有关。 3磷铝石矿物结构及呈色机制探讨 马鞍山地区磷铝石作为绿松石的伴生矿物产 出， 围岩主要以斑岩、 角砾岩、 石英二长斑岩、 粗面岩 等， 岩石中富含磷灰石， 磷、 铝元素的富集为磷铝石 的形成提供了条件， 当地的铁矿床也有利于磷铝石 的形成， 为磷铝石提供了致色离子。实验所用磷铝 石样品具有皮壳状结构， 这种结构通常是由中、 低温 热液在近地表条件下充填裂隙形成， 也可能在风化 矿床中形成。磷铝石的分子式为 AlPO42H2O， 是 一种含水的天然宝石， 而绿松石的分子式为 CuAl6 ［ PO4］ 4 OH84 H2O ， 也是一种水合磷酸盐矿 物， 两者在性质上存在相似性， 形成环境主要与马鞍 山地区 Cu 元素富集状态有关。马鞍山地区绿松石 多形成于含铜、 磷铁矿脉附近， 靠近潜水面附近， 而 磷铝石多形成于不含铜的磷铁矿 磷灰石 矿体 附近。 磷铝石中 Al 的配位数为 6， 与 4 个 O 原子和 2 个 H2O 分子连结， 主要晶体结构为 Al 八面体通过 O 原子与 4 个不同的 PO4四面体相连结， 构成架状结 构。磷铝石中的 Al3 可被 Fe3 、 Cr3 或 V3 替代， 呈 现出绿色。H2O 分子与不同金属阳离子相结合所 致红外光谱中 H2O 分子伸缩振动。其中， 3581 cm －1处尖锐的吸收谱带的形成归属于 Al 与OH 分子相结合形成结构水的伸缩振动所致。根据化学 成分分析， 部分 Fe 离子可能替代部分 Al 原子或者 进入磷铝石的骨架结构并与 H2O 相结合形成 Fe 的 水合离子， 在红外光谱中表现为 3382 cm －1与 3253 cm －1处的吸收谱带。前者表征马鞍山磷铝石中存 在氢健较强的 AlOH 羟基 结构水 ， 后者则表征 该类磷铝石中存在氢键较弱的 Fe 的水合离子 结 晶水 。 磷铝石中 Fe、 V、 Cr 均对其颜色产生影响， 马鞍 山地区磷铝石普遍富含 Fe、 V， 基本不含 Cr， 紫外可 见光谱中 639 nm 处出现强的吸收谱峰可能是由于 Fe 与 V 离子联合所致， 主要吸收红橙色光， 使得磷 铝石呈现与之互补的蓝绿色调。许多矿物中 V3 与 Fe3 同时出现， 使钒的光谱与铁的吸收带重叠， 本次 实验测得639 nm 处吸收谱峰与 Fe 和 V 离子共同作 用相关， 其中， Fe 和 V 离子可能与 H2O 分子相结合 构成水合离子。 如表 2 所示， 采用紫外可见光谱分析测试得出 样品的颜色参数。其中， 主波长代表样品的色调， 彩 度代表样品颜色的浓淡程度， 颜色越浓郁， 彩度值越 大; 明度代表样品明亮程度。样品 MV － 01 与样品 BV －01 主波长较小， 以绿色为主， 隐约可见蓝色调; 样品 MV － 02 主波长较大， 为 521． 4 nm， 在 520 ～ 530 nm 之间， 说明样品为正绿色。样品 MV －01 与 样品 BV －01 彩度值相对较低， 样品 MV － 02 彩度 值较高， 这可能与样品 MV －02 中钒含量更高有关。 通过实验测试分析， 本研究认为磷铝石样品中 Fe 以 及 V 元素的存在形式与含量与磷铝石的颜色有一 定的关系， 但是 Fe 以及 V 元素进入磷铝石晶体的 形式与占位还有待研究。后期拟采用电子顺磁和穆 斯堡尔谱对 Fe 以及 V 元素的价态及占位进行分 析， 采用热解实验并结合红外吸收光谱、 紫外可见吸 收光谱及 XRD 测试对磷铝石的结构进行进一步 分析。 596 第 5 期周彦， 等 安徽马鞍山磷铝石宝石矿物学特征研究第 33 卷 ChaoXing 表 2磷铝石颜色参数及致色元素含量 Table 2Color parameters and coloring elements of variscite 样品编号 颜色参数 主波长 nm彩度 明度 元素含量 TFe2O3V2O5Cr2O3 MV －01 马鞍山506． 816． 6 73．81． 070． 280．00 MV －02 马鞍山521． 423． 8 58．00． 640． 310．06 BV －01 美国产513． 618． 5 70．92． 020． 140．09 4结语 本文对马鞍山地区磷铝石进行了宝石矿物学研 究。磷铝石的分子式为 AlPO42H2O， 其中的 Al3 可被 Fe3 、 Cr3 或 V3 替代。电子探针结果显示马 鞍山地区磷铝石主要含 Al、 P 元素， 含有少量 Fe、 V 元素， 该区磷铝石样品以富铁贫铬为特征， 而国外磷 铝石普遍以贫铁富铬为主要特征。红外吸收光谱以 及 X 射线衍射分析得出研究区磷铝石是一种含有 结晶水以及少量结构水的矿物， 且结晶水与结构水 多与 Al3 Fe3 相结合的形式存在。偏光显微镜 以及扫描电镜表明磷铝石的微观组构主要呈鳞片状 结构， 集合体主要由无数短柱状及板片状晶体相互 交织堆积结晶生长， 单晶呈四方短柱状产出。紫外 可见光谱分析表明 Fe、 V 元素联合作用致马鞍山地 区磷铝石呈现绿色， 与国外研究中磷铝石主要由 Cr3 致色存在差异， 这可能与各国不同矿床微量元 素含量差异有关。本研究对于认识该类磷铝石的宝 石矿物学性质、 颜色成因和进一步开发利用马鞍山 地区的该类玉石资源有一定的意义。 本文在化学成分、 物相分析的基础上， 采用了红 外吸收光谱、 紫外可见吸收光谱的分析手段对磷铝 石样品的矿物结构以及呈色机制进行了探讨， 由于 没有发现磷铝石的原生矿床， 因而并未分析其成矿 机理和地质环境对玉石的化学成分及组构的影响。 建议加大对周围地区的勘查工作， 结合其成矿机理 和地质环境， 利用电子顺磁、 穆斯堡尔谱、 热解实验 等测试手段对该类玉石的化学成分和结构特征开展 更深入的研究。 5参考文献 ［ 1］高娃， 杨春， 马利．“美国苹果绿” 的宝石学特征及矿 物组成［ J］ ． 宝石和宝石学杂志， 2010， 12 4 37 －39． ［ 2］Odriozola C P，Linares- Catela J A，Hurtado- Perez V． VariscitesourceandsourceanalysisTesting assumptions at Pico Centeno Encinasola，Spain ［J］ ． Journal of Archaeological Science， 2010 37 3146 － 3157． ［ 3］亓利剑， 袁心强， 曹姝曼． 宝石的红外反射光谱表征及 其应用［ J］ ． 宝石和宝石学杂志， 2005， 7 4 21 －25． ［ 4］Jastrzebski W，Sitarz M，Rokita M，Bulat K． Infrared spectroscopy of different phosphates structures ［J］ ． Spectrochimica Acta Part A Molecular and Biomolecular Spectroscopy， 2011 79 722 －727． ［ 5］Frost R L，Erickson K L． Near- infrared spectroscopic study of selected hydrated hydroxylated phosphates［J］ ． Spectrochimica Acta Part A， 2005 61 45 －50． ［ 6］Tang X J，Gentiletti M J，Lachgar A． Synthesis and crystal structureofindiumarsenateandphosphate dihydrates with variscite and metavariscite structure types ［ J］ ． Journal of Chemical Crystallography， 2001， 31 1 45 －50． ［ 7］陈全莉， 亓利剑． 马鞍山绿松石中水的振动光谱表征 及其意义［ J］ ． 矿物岩石， 2007， 27 1 30 －35． ［ 8］Frost R L，Reddy B J，Martens W N，Weier M． The molecular structure of the phosphate mineral turquoise- a Raman spectroscopic study［J］ ． Journal of Molecular Structure， 2006 224 －231． ［ 9］Frost R L， Martens W N， Williams P A． Raman and infraredspectroscopicstudyofthevivianite- group phosphates vivianite， bariciteandbobierrite ［J］ ． Mineralogical Magazine， 2002， 66 6 1063 －1073． ［ 10］ Calas G，Galoisy L，Kiratisn A． The origin of the green color of variscite［ J］ ． American Mineralogist， 2005 90 984 －990． ［ 11］Onac B P，Kearns J，Breban R，Panzaru S C． Variscite AlPO42H2O from Cioclovina Cave Sureanu Moun- tains Romania A tale of a missing phosphate［ J］ ． Studia Universitatis Babes- Bolyai Geologia， 2004 1 3 －14． ［ 12］ 魏道贵， 管荣华． 马鞍山地区绿松石矿的分布、 成因 及标志［ J］ ． 矿业快报， 2003 10 19 －20． ［ 13］ 岳德银． 安徽马鞍山地区假象绿松石的研究［ J］ ． 岩 石矿物学杂志， 1995， 14 1 79 －83． ［ 14］ 李贺， 祖恩东， 于杰， 唐雪莲． 含铁宝石的紫外可见光 光谱特征研究与计算［ J］ ． 广西轻工业， 2009 11 12 －13． ［ 15］陈道前． 山东蓝宝石中 Fe3 电子跃迁谱带的指派 ［ J］ ． 西南工学院学报， 1995， 10 4 98 －101． ［ 16］ 张培强， 马宇． 山东蓝宝石的主要致色因素［ J］ ． 地质 找矿论丛， 2006， 21 2 115 －119． ［ 17］ 马尔福宁 A S 著． 李高山译． 矿物物理学导论［ M］ ． 北 京 地质出版社， 1984 162 －163． 696 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing TheGemologicalandMineralCharacteristicsofVariscitefrom Ma’ anshan of Anhui Province ZHOU Yan1，QI Li- jian1， 2*，DAI Hui3，ZHANG Qing3，JIANG Xiao- ping3 1． School of Ocean and Earth Sciences，Tongji University，Shanghai 200092，China; 2． Laboratory of Gem and Technological Materials，Tongji University，Shanghai 200092，China; 3． Institute of Geological Experiment of Anhui Province，Hefei 230001，China Abstract Currently green and translucent variscites have been discovered near the turquoise ore body in the Ma’ anshan mine． Some variscites can achieve gem grade． The testing s of Electron Probe Microanalysis EPMA ，X- ray Powder Diffraction XRD analysis，Scanning Electron Microscope SEM ，Fourier Trans Infrared FTIR absorption spectroscopy and Ultraviolet- Visible UV- Vis absorption spectroscopy were conducted to analyze the chemical composition，mineral structure，microstructure，and spectroscopy features of variscites． According to the study of occurrence status of water，the color mechanism of variscite was further studied． The result of chemical composition by EPMA analysis shows that variscite from Ma’ anshan is mainly composed of Al and P with a small amount of Fe and V． The XRD pattern shows variscite is composed of pure variscite mineral． Furthermore，the infrared absorption spectroscopy analysis shows variscite is hydrated phosphate based upon the ula AlPO42H2O，which has crystalline water and hydroxyl connected with Al3 Fe3 ． The vibration mode and frequency of H2O，OH － and PO3 － 4 determine the infrared spectrum＇s main feature of variscite samples． The hydroxyl stretching vibrations appear at 3581 cm －1 and the crystalline water stretching vibrations appear at 3382 and 3253 cm －1． Correspondingly，their bending vibrations appear at 910，842 and 796 cm －1 from the infrared absorption spectroscopy． The phosphate stretching vibrations appear at 1056 cm －1 while the bending vibrations appear at 592 cm －1 with other spilt bands． The observation by SEM shows that the variscite crystals are stacked by short column and short plate as aggregates． One variscite crystal shows the feature of an orthorhombic system． The absorption spectrum at 639 nm in the UV- VIS spectroscopy was caused by Fe3 and V3 d- d electronic transition． The absorption spectrum at 300 nm， 423 nm and 864 nm are assigned to Fe3 d- d electronic transition． Fe3 and V3 both cause the green colour of variscite． The modern analytical techniques of FTIR and UV- Vis spectroscopy analysis were used in the study based on the chemical composition and mineral structure analysis， which determined the ination of mineral structure，existing of water and metal ion of variscite from Ma’ anshan in order to further study the color- ing mechanism of variscite． Key wordsvariscite;microstructure;Infrared Absorption Spectroscopy;UV- Vis Absorption Spectroscopy; Ma’ anshan of Anhui Province 796 第 5 期周彦， 等 安徽马鞍山磷铝石宝石矿物学特征研究第 33 卷 ChaoXing