陶隆鳳，郝楠楠，王 寧，薛文晉

1.華北理工大學(xué)，河北 唐山 063210；2.河北地質(zhì)大學(xué)，河北 石家莊 050031

0 引言

壽山石因主要產(chǎn)于福州市的壽山而被世人熟知，作為四大印章石之首，其應(yīng)用歷史比較悠久。壽山石的主要組成礦物成分有高嶺石、迪開石、珍珠石、葉蠟石、伊利石，次要礦物有石英、硬水鋁石、紅柱石等[1-2]。在地質(zhì)成因方面的研究中，高天鈞等(1997)人對福州壽山石的成礦地質(zhì)構(gòu)造背景，對高山—都陵礦段、善伯洞—月尾礦段、壽山溪田黃石的礦床地質(zhì)特征、礦物成分和礦石類型進(jìn)行了研究，認(rèn)為壽山石的成礦作用為多個(gè)階段，早期熱液交代圍巖生成葉蠟石型壽山石，而高檔的以迪開石為主的壽山石則產(chǎn)于后期熱液充填礦脈[3-4]。關(guān)于壽山石的礦物成分方面的研究開始于19世紀(jì)中葉，國內(nèi)外地學(xué)專家都認(rèn)為壽山石、芙蓉石的主要成分為葉蠟石[5-13]。湯德平等(1999)研究證實(shí)高山石、都陵石、坑頭石等主要由迪開石組成；月尾石和芙蓉石的主要礦物成分為葉蠟石；善伯洞石和旗降石以含高嶺石成為它們的特征[14]。韓文等(2012)通過對“月尾紫”的礦物學(xué)特征研究，認(rèn)為“月尾紫”的主要礦物組成為迪開石，基質(zhì)中的赤鐵礦呈浸染狀分布，是呈現(xiàn)紫色的原因[15]。福建壽山芙蓉石的研究主要停留在礦物學(xué)特征上的研究，而對于它的譜學(xué)特征及其顏色成因還沒有人進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

1 樣品及測試方法

1.1 樣品

樣品為2個(gè)壽山芙蓉石的小雕件以及4個(gè)隨形碎片(圖1)。6個(gè)樣品均為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，光澤為蠟狀光澤—油脂光澤，可見貝殼狀斷口，硬度較低，韌性較好。顏色比較豐富，主要為蜜黃色、深淺不一的紅褐色，折射率為1.55(點(diǎn)測)，密度約為2.78 g·cm-3。紫外熒光儀下，長波下有弱藍(lán)白色熒光，短波下呈惰性，具體的樣品特征見表1。

表1 樣品的基本特征Table 1 basic characteristics of samples

圖1 壽山芙蓉石樣品Fig.1 The Shoushan lotus stone samples

1.2 測試方法

化學(xué)成分采用河北地質(zhì)大學(xué)測試中心的JXA-8230的電子探針完成，測試條件為加速電壓15kV和5微米電子束斑。

紅外光譜、拉曼光譜及紫外可見吸收光譜均在河北地質(zhì)大學(xué)珠寶測試中心完成。其中紅外光譜測試條件為KBr壓片，測試范圍400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)16次，分辨率4 cm-1；拉曼光譜采用在波長為532 nm，測試范圍100～2 000 cm-1，曝光時(shí)間10 s，疊加3次的條件下完成；紫外—可見吸收光譜的測試波段2為20～1 000 nm，積分時(shí)間120 ms。

2 結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)組成

實(shí)驗(yàn)利用河北地質(zhì)大學(xué)測試中心的JXA-8230電子探針對3號(hào)和6號(hào)樣品進(jìn)行了面掃描能譜測試，其測試數(shù)據(jù)見表2。測試數(shù)據(jù)顯示，3號(hào)樣品和6號(hào)樣品的主要礦物成分為Al2O3、SiO2，基本不含其它礦物成分，更沒有S和Pb及Fe元素，結(jié)合紅外光譜及拉曼光譜測試結(jié)果，可得出壽山芙蓉石的主要礦物成分為葉蠟石。2號(hào)和3號(hào)樣品的紅褐色部分測試結(jié)果顯示含有少量的SO3和PbO，根據(jù)前人研究的結(jié)果顯示，我們可以得出壽山芙蓉石的紅褐色色調(diào)的致色元素為S和Pb，是一種叫做濕硫鉛的礦物[16-17]。

表2 樣品的化學(xué)成分(Wt%)Table 2 The chemical components(Wt%)in samples

2.2 譜學(xué)特征

2.2.1 紅外光譜

壽山芙蓉石的紅外吸收譜峰及強(qiáng)度主要集中在400～1 200 cm-1及1 600 cm-1附近，其中1 132 cm-1、1 077 cm-1附近的強(qiáng)吸收尖峰是由Si-O的伸縮振動(dòng)引起的；946 cm-1附近的中等強(qiáng)度的兩個(gè)吸收帶則歸屬于Al-O之間的擺動(dòng)振動(dòng)；而1 015 cm-1、470 cm-1、429 cm-1附近的強(qiáng)的吸收峰主要為Al-O-Si和Si-O的擺動(dòng)引起的，這些特征吸收峰與葉蠟石的紅外特征吸收基本一致。

圖2 樣品的紅外光譜Fig.2 Infrared spectra of samples

2.2.2 拉曼光譜

測試結(jié)果顯示，壽山芙蓉石的拉曼吸收峰顯示為葉蠟石的特征吸收峰，位于100～500 cm-1區(qū)間內(nèi)，其中特征吸收尖峰在127 cm-1、267 cm-1、334 cm-1、432 cm-1、481 cm-1附近，其中334 cm-1峰位最強(qiáng)，這些峰主要是由于Al-O-Si和Si-O的擺動(dòng)引起的。

圖3 樣品3的拉曼光譜品Fig.3 Raman spectra of samples-3

2.2.3 紫外可見吸收光譜

壽山芙蓉石淺色部分的紫外吸收光譜基本一致(圖4)，在紫區(qū)基本全吸收，紅區(qū)730 cm-1處有一條明顯的吸收線；褐色部分的紫外吸收光譜也一致，顯示360～580 cm-1寬吸收帶，紅區(qū)820 cm-1附近出現(xiàn)弱吸收。結(jié)合電子探針測試數(shù)據(jù)，這些位置的吸收峰主要是由于壽山芙蓉石中含有一些微量元素造成的。

圖4 樣品2和4的紫外可見吸收光譜Fig.4 UV-Vis-NIR absorption spectra of samples 2&4

3 結(jié)論

(1)本篇論文所選用芙蓉石石樣品整體呈塊狀，質(zhì)地細(xì)膩，透明度較低，顏色主要呈蜜黃色和深淺不一的紅褐色，部分樣品內(nèi)部可見黃色調(diào)的塊狀砂團(tuán)，折射率1.55(點(diǎn)測)左右，密度約為2.80 g·cm-3，紫外熒光長波弱藍(lán)白色熒光，短波下無熒光。

(2)壽山芙蓉石的紅外光譜和拉曼光譜吸收的特征顯示主要礦物成分為葉蠟石，其中紅外光峰主要位于1 132 cm-1、1 077 cm-1、946 cm-1、1 015 cm-1、470 cm-1、429 cm-1附近，拉曼特征尖峰在127 cm-1、267 cm-1、334 cm-1、432 cm-1、481 cm-1附近。

(3)結(jié)合化學(xué)成分與紫外可見吸收光譜的測試結(jié)果，硫和鉛是其主要的致色元素，且由于其含量的不同會(huì)呈現(xiàn)出深淺不一的紅褐色。