高温高压合成钻石晶体表面微形貌观察及其成因探讨
吴旭旭, 陆太进, 杨池玉, 张健, 唐诗, 陈华, 张勇, 柯捷, 何明跃
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201811150122
我国作为世界上最大的合成钻石生产国,其产量占据世界总产量的90%以上,其中以高温高压法(HPHT)合成钻石为主。国内外学者对于HPHT合成钻石物性的测试方法和性质分析较为完备,但是对HPHT合成钻石生长完成后的酸洗过程以及酸洗后留下的内外部微形貌亟待研究。本文采用激光共聚焦显微镜和超景深三维显微镜对118粒产自我国的HPHT合成钻石进行内外部特征观察,并配合激光拉曼光谱仪对这些微细结构内的包裹残余进行定性分析。发现了三类特征的结构类型:成一定夹角的阶梯型生长结构,揭示了HPHT合成钻石聚型晶的结晶学特质;近平行线状划痕,反映了生长腔体内钻石晶粒间的接触关系;通过独特的"绳捆纹"结构进行观察和分析,认为这一结构反映了HPHT合成钻石的生长速率。这些钻石表面的微形貌反映了HPHT合成钻石梯度高温和持续高压的生长条件和环境,对于HPHT合成钻石的鉴别具有指导意义。
关键词: 合成钻石, 高温高压, 表面微细特征, 激光共聚焦显微镜, 晶体生长速率
表面接触角的测量及表面张力在宝玉石鉴定中的应用
鲍雪, 陆太进, 魏然, 张勇, 李海波, 陈华, 柯捷
表面张力是固体表面重要的物理化学参数之一,其大小与温度和界面两相物质的性质有关。基于Young方程的推导,使用接触角测量法计算固体表面张力已被广泛应用于表面科学和工程领域。宝玉石材料大多具有光洁的表面,在接触角测量的准确性方面较其他表面不均一的固体材料具有明显的技术优势。本文运用现代仪器(FTA200动态接触角测量仪)测量了15个天然和合成宝玉石品种(钻石、合成碳硅石、合成立方氧化锆、碧玺、托帕石、翡翠、琥珀等),以及经覆膜和充填2种处理方法的宝玉石样品(镀膜钻石、覆膜托帕石、覆膜翡翠、覆膜琥珀、充填碧玺)的表面接触角,并运用公式计算其表面张力。测试数据表明,不同品种宝玉石的接触角数值存在差异,如钻石的接触角值为56.68°,其仿制品立方氧化锆的接触角值为37.79°;覆膜处理与未经覆膜处理的天然宝玉石的接触角数值差异明显,如琥珀的接触角值为92.49°,覆膜琥珀的接触角值为66.49°;充填处理宝玉石接触角的测试由于控制液滴的大小受条件限制操作难度较大,测试结果不能准确表达为裂隙中充填物的接触角数值,故充填处理的宝石不宜采用此方法进行区分。研究表明,对于部分宝玉石品种和覆膜处理宝玉石,其表面接触角及表面张力数值差异显著,可以作为宝玉石品种的辅助鉴定依据;尤其是运用接触角的差异对于宝玉石鉴定具有较好的判别性,能够对不同品种的天然宝玉石与表面覆膜的宝玉石样品进行有效区分。与常规宝石检测方法(如红外光谱、折射率测量方法)对比,接触角测量方法具有测量准确、操作简便,不破坏样品的特点,符合宝玉石无损鉴定的基本原则,且能够安全快速地测量高折射率宝石,可以解决宝玉石表面覆膜等与表面物性相关的检测疑难问题。
关键词: 接触角, 表面张力, 宝玉石, 覆膜处理, 充填处理, 鉴定
世界范围内代表性碧玉的矿物特征和成因研究
刘喜锋, 张红清, 刘琰, 张勇, 李自静, 张锦洪, 郑奋
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201712010187
由于碧玉的样品来源、测试技术单一,有关碧玉的成因及其与大理岩型软玉之间的成因差别都不明确。本文采集了我国青海、俄罗斯、加拿大、新西兰、巴基斯坦等全球代表性碧玉样品,采用显微镜观察、X射线粉晶衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱和稳定同位素质谱等技术进行岩相学、矿物组成、微量和主量元素、氢氧同位素测试,对碧玉的成因进行综合分析,同时和澳大利亚大理岩型软玉进行对比性研究,以明确两种类型的软玉之间的成因差别。碧玉样品测试结果表明:①碧玉的主要组成是透闪石,次要矿物有石英、滑石、黑云母、铬铁矿、石墨、石榴石等;②氢氧同位素组成(δD值-69.763‰~-29.251‰,δ18O值4.7‰~13.4‰)显示由明显的变质水组成;③全岩Fe2+/(Mg+Fe2+)值为0.11~0.32,Cr含量约22.9~3400 μg/g,Ni含量为700~1800 μg/g,表明了明显的幔源物质参与成矿的特征。通过对比发现,碧玉与大理岩型软玉的地球化学性质有明显不同,这种差别与两者的产出环境有关:大理岩型软玉的矿物组成和地球化学特征受控于花岗岩和镁质大理岩,而碧玉的地球化学特征与幔源物质组成和变质流体相关。
关键词: 碧玉, 地球化学, 软玉, 成因
新疆奥米夏和田玉矿床成因及锆石LA-ICP-MS定年研究
张勇, 魏华, 陆太进, 陈华, 韩冬, 冯晓燕, 买托乎提·阿不都瓦衣提
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201801170007
新疆奥米夏和田玉矿床分布在西昆仑造山带中段,产于花岗岩与镁质大理岩之间,该玉矿规模大,开采历史悠久,然而其矿床成因和成矿年代缺乏研究。本文采用岩相学、全岩分析手段对该玉矿的成因进行了研究,利用玉石中的锆石LA-ICP-MS定年方法限定了玉矿的成矿时代。岩相学观察结果表明玉石多期次形成的现象较为明显;全岩稀土配分模式表明玉石稀土元素总量丰度低(∑REE平均值7.228 μg/g),Eu负异常(δEu=0.58~0.73),LREE下降,HREE平坦;和田玉中锆石206Pb/238U年龄显示该玉矿的成矿上限年龄介于411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma之间。综合分析认为,该玉矿为接触交代成因的镁质矽卡岩型和田玉矿床,玉石形成过程中经历了透闪石化、细粒化、重结晶等复杂的成矿过程,其形成时代与西昆仑地区其他玉矿一致,整体上可能形成于加里东晚期至海西早期。本研究有助于认识新疆西昆仑地区和田玉的形成机理,也可为西昆仑地区的地质研究提供新的基础数据。
关键词: 镁质矽卡岩, 和田玉, 接触交代, 锆石定年
吉林长安堡钼(铜)矿床成矿时代及物质来源:来自辉钼矿Re-Os同位素证据
松权衡, 邢树文, 张勇, 李超, 王岩, 于城
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.05.014
吉林省中东部地区地处中国东北部陆缘、兴蒙造山带的东段,目前已探明大中型钼矿床十余座,矿床类型有斑岩型、矽卡岩型和石英脉型。长安堡斑岩型钼(铜)矿床是吉林中部地区新发现的一座大型斑岩型矿床,成矿年代学研究工作至今尚未开展。本文在矿床地质特征研究的基础上,对矿区辉钼矿进行了Re-Os同位素体系的定年研究,获得辉钼矿模式年龄值为167.3±2.4~168.7±2.4 Ma,加权平均值为168.0±1.0 Ma(MSWD=0.16),等时线年龄为168.0±6.2 Ma(MSWD=0.42),表明长安堡钼(铜)矿床形成于中侏罗世,属中国北方燕山期大规模钼成矿期成矿,结合已发表的钼矿床高精度年代学数据,认为吉林中东部地区的钼成矿作用发生在早-中侏罗世(167~196 Ma)。矿区辉钼矿的Re含量介于25.17~34.80 μg/g,平均值为29.54 μg/g,指示了成矿物质具有壳幔混源、且更偏壳源特征,为准确认识该矿床的成矿物质来源提供了进一步的制约。这些成果对于研究吉林地区钼矿资源的成矿规律提供了科学依据。
关键词: 辉钼矿, Re-Os同位素测年, 中侏罗世, 长安堡钼(铜)矿床, 吉林中部
应用同步辐射技术解析黄色-红色石英质玉石中的致色矿物
张勇, 周丹怡, 陈华, 陆太进, 柯捷
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.05.010
质地细腻、颜色多彩的隐晶质-微粒脉石英在我国珠宝行业称为石英质玉石,颜色是石英质玉石价值判断的主要因素之一,揭示其致色矿物及致色机理对于研究石英质玉石的颜色评价指标和矿床成因具有重要意义,但前人并未直接获得致色矿物的准确信息。本文运用上海光源(SSRF)BL15U1线站的同步辐射硬X射线,使用μ-XRF和μ-XRD技术对黄色和红色隐晶质-微粒脉石英中的致色矿物进行了研究。结果表明,黄色石英质玉石由赋存于石英颗粒间或微裂纹中的针铁矿(特征衍射峰0.49574、0.41594、0.26887、0.25705、0.25189、0.24510、0.21806、0.17133 nm)或其集合体致色,红色石英质玉石由赋存于石英颗粒间或微裂纹中的赤铁矿(特征衍射峰0.36774、0.27091、0.25200 nm)或其集合体致色,黄色-红色石英质玉的颜色由针铁矿和赤铁矿共同致色,赤铁矿的显色能力要高于针铁矿。本文获得了石英质玉石中致色矿物的直接数据,为玉石结晶温度与致色机理的探讨、石英质玉石的品质评价提供了依据。
关键词: 同步辐射技术, 脉石英, 颜色成因, 针铁矿, 赤铁矿
软玉中的一种绿色斑点——钙铝榴石
冯晓燕, 沈美冬, 张勇, 陆太进
近年来我国软玉市场上见到一种比较罕见的局部带有翠绿色矿物的软玉,其矿物组成及绿色斑点还没有相关研究报道。本文应用高倍率光学显微镜观察到绿色矿物的晶形较完整并呈斑点状分布,再利用拉曼光谱仪和能量色散荧光光谱仪对样品及其绿色矿物进行无损分析。结果表明,该软玉样品主要矿物成分为透闪石,呈斑点状分布的绿色矿物为钙铝榴石,钙铝榴石的主要致色元素为Cr元素,因此含Cr绿色钙铝榴石是使玉石局部呈现绿色的原因之一,与青海翠青玉、碧玉的绿色成因有一定差异。绿色石榴石多出现于碧玉中,在其他品种的软玉中一般没有见到,本文研究的玉石中出现一定数量并有一定晶体形态的绿色钙铝榴石对研究该类玉石的产地及矿床成因具有重要意义。
关键词: 软玉, 钙铝榴石, 透闪石, 绿色斑点

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