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钠铝辉石由非晶态到晶态的转化研究 第l0卷第7期 1994年7月 0一7 物理化学 ACTAPHYSICO.CHIMICASINICA Co1.10.No.7 Ju1.,1994 钠铝态的转化研究 阎学伟__=褂 ,长春130022) 摘要在3.o_5.0GPa,1150—1750℃,1-480min条件范圈内.台成了钠梧辉石,通过XRD, SEM及IR分析对比研究了人工翡翠和天然翡翠的徽观精细结构.通过DAT分析谢定了人工翡翠 与天然翡翠的熔点.淬火实验检验了人工翡翠的熔点.通过退火及老化实验研究了翡翠的热稳定性.同 时还就人工翡翠和天然翡翠的硬度,密度及折射卓等其它物化性质进行了比较研究一根据上述研究总 结了台成优质钠铝辉石翡翠的最佳实验条件为压力gt;4.0GPa,温度gt;1450℃.晶化时间gt;45rain. 关键词:辉石,宝石,NaA1Si206 1引言 内 在宝石学上,钠铝辉石通常被称为翡翠.翡翠是自然界中稀有的高级宝石,它以质地 致密,色泽素雅,坚韧耐磨,细腻柔润列为玉石之首.在矿物学中称之为硬玉,晶体结构 为单斜晶系,是辉石族中非常稀少的钢铝辉石,其分子式为NaA1Si2Os,是典型的链状结 构硅酸盐. 19世纪朱,科学家就开始尝试钠铝辉石翡翠的人工合成,由于钢铝辉石的特殊织构, 通常情况下很难实现由非晶或其它晶体向钠铝辉石晶体的转化,所以都未获得成功_1J_直 到本世纪中叶,钠铝辉石才被人工合成,但所得到的都只是一些微晶粉末.到80年代中 期,人们才通过高温高压合成方法【或离子喷镀方法[4-合成了宝石级钠铝辉石翡翠. 但是,因为离子喷镀方法合成翡翠成本昂贵而无法生产,而以前的高温高压合成的翡翠尺 寸又太小,只有直径6mm,加工之后已所刺无几.我们模拟钠铝辉石翡翠的成矿原理,在 六面顶超高压设备上,继DeVries和Fleischer之后,采用高温高压法合成了宝石级翡翠 【7_8J其尺寸可达直径12mm,厚6mm.本文讨论了钠铝辉石翡翠由非晶态到晶态的转化过 程,并对所合成的翡翠的物理及化学性质进行了研究. 2实验 2.1非晶原料的制备:将Namp;2CO3,A12O3和SiO2按钠铝辉石分子式NaA1Si2O6称量 混匀,加少量的Cr2O3作为染色剂,在1350.1550℃高温下焙烧2小时,淬火后即得到具 有钠铝辉石组成的非晶玻璃. 1993—02—01收到初穑.1993—05—18收到修改穑.联系人:赵廷河 南蒂 2.2晶化实验:特非晶玻璃按文献_11_方式组装.在六面顶超高压设奋上,在3.0—5.0GPa, 1150-1750℃.1-480rain晶化,然后淬火至室温,降压至环境压力,这样.翡翠就被合成 呻 J 2.3天然翡翠:胸于珠宝店,透明,绿色,产地不详. 2.4晶胞参数的研究:D/ma五-皿X射线衍射仪.Cu靶如射线,扫描速度为 1/220/rain,单晶硅内标, 2.5其它仪器分析:日立X-650扫描电子显微镜岛津DT-30B热分析仪. 2.6淬火实验:将1450℃,5.0GPa,60分钟合成的翡翠.在不同的温度下.恒温不同的 时间,然后,淬火至室温,用粉末x射线测试结构变化, 2.7退火实验:不同温度和不同时间合成的翡翠样品.放在电阻炉内,控制升温速率和降 温速率为每分钟1度,在空气气氛中,加热到500℃.恒温15小时后退火至室温, 2.8老化实验:老化实验温度为50℃,相对湿度为30%,光照强度为180klx,老化时间为 30天.相当于自然条件下五年, 圉1翡罩的撒琨结构(1200×) Fig.1Thefracturesurfacesof syntheticelinopyroxene NaAlSi2Oe a.syntheticclinopyroxeneNaAISi2Oe; b.naturalclinopyroxeneNaAISi20e 圉2富罩的红外嗳收灌 Fig.2Infraredabsorptionspectraof clinopyroxeneNaAlSi2Oe a,syntheticc~nopyroxeneNaAISi2Oe b,naturalclinopyroxeneNaAISI2Os 表1人工鹭翠和天然奢翠的晶胞参数 Table1Unitcellparametersofsyntheticandnaturalcllnopyro~eneNaAISi2Os 3结果与讨论 3.1微观结构 3.1.1X.射线粉末衍射分析 在5.0GPa,1450℃,晶化时间为60分钟,合成了钠铝辉石翡翠.井与天然翡翠宝石 一 起进行了XRD分析.计算了其晶胞参数.见表1.表1表明,合成的翡翠宝石晶胞参数 与天然翡翠相吻合. WULIHUAXUEXUEBA0f^daPs.-ch.)l9605 田3譬翠的差