电气石中水振动谱学的研究及其意义.pdfVIP

维普资讯 喇复完诌 ， 第 l5卷 第 4期 矿 物 学 报 ACTA MINERAI0GICA SINICA VI)eo】．15．No．4 1995年 l2月 c．． 1995 3 一了 气石中水的振动谱学研究及其意义* P主移 A 提 要 利用偏振喇曼光谱 (PRS)和傅里叶变换红外光谱 (FTIR)研究了三种不同成N 电气石单晶的振动谱学特征。PRS研究表明电气石结构中三十阴离子团(即[Sl…o ”一、I-BO。j 、 [OH])的喇曼光谱在乎行 ct~75向 (／／NE)比垂直 c轴方 向 (／／N。)敏锐 ．而且 [0H] 喇曼光 谱 只在平行 ￡轴的PR8中才观察到 。不同成N电气石中 [OH]一占位不同 结合FTIR研究发现在 伟晶型和热液型的电气石的隧道中还存在结 晶水 。这些发现不但在晶体化学、矿床成国方面有意 义 ．而且为此类含水 电气石的改性 (如颤色、透明度 、压电性及热电性等)提供了新思路= 键 词 偏振喇曼光谱 (PRS) 傅里胩变换红外光谱 (FTIR) i石 电气石以其显著的压电性、热电性、高德拜温度和低衰减等性能而成为当今科技仪器中 应用十分广泛的非金属矿物材料。在 日益繁荣的珠宝业中，电气石就是倍受消费者青睐的 “碧玺”。对于这种经济价值相当可观的电气石材料，许多学者分别进行了卓有成效的研究，然 而．这些成果只侧重于 电气石中的重元素。多年来．我们运用现代量子理论结合谱学方法从 重元奢角度对许多矿物的结构、性能和成固进行了系统研究0 ]．其结果是令人满意的。电气 石这种具特殊结构和成分的矿物体内赋存的轻元素 (如 Li、B和H等)对电气石的物理性能 同样有较大影响，而且也是矿床成固的标志之一。本文主要采用偏振喇曼光谱并结合红外光 谱研究结构中的氢探讨其成因标型。 1 振动光谱研究 振动光谱对氢的检测是行之有效的。氢作为 自然界中最轻的元素，它在各地质背景中可 谓无孔不入无处不有，存在形式各有千秋，然而又难以被电子探针和x射线衍射等矿物学上 常规测试技术所探测，不过它一旦与氧结合形成 基或水分子等具强授性的物质时，则在偏 振喇曼光谱或红外光谱 中产生散射或吸收信号，因此振动光谱可灵敏地再现氢的行为特征。 1．1 结构与样品描述 ．电气石是成分复杂的硼硅酸盐矿物，化学通式为：XYZ (BO )SiO。(OH，F，cI)， 其中x代表Na、K、Ca；Y表示Li／AI、Mg、Fe 、Mn、Fe ；Z可以是 AI、Fe 、cr和 V。电气石有两个基本结构层 ：第一层 由六个较规则的硅氧四面体构成复三方环 [SiO ”一， x类阳离子停驻其中心大空隙；第二层为八面体层， 包括中央三个 含Y离子的大八面体 和 IssN 1~@4734 l994年 5月收稿 1994年 8月改回 第一作者简介 彭明生 女 57岁 教授 (博导) 矿物学专业 *国家 自特科学基金资助项 目 维普资讯 第4期 彭明生等：电气石中水 的振动谱学研究夏其意义 周围六个含 z离子的小八面体 ，并且各大八面体之间分布硼原子 ，共形成三个 FBO] 三角 形 (图 1) 。 这里进行振动光谱实验的电气石样分 别采 自三种不同的地质产状：样品T1和 T2产 自新疆某伟晶岩矿床，颜色为玫瑰红 色和浅绿色 ；样品T3来 自湖南某热液脉 型矿床 ，标本呈绿色