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玉石材质的传统鉴别主要有通过宝石放大镜，宝石显微镜观测的直接观察法。这种方法不仅仅专业要求高，而且凭借经验得到的鉴定结果很少能有可靠地技术支撑，缺乏说服力。另常用的分析仪器有拉曼光谱分析仪，红外光谱分析仪以及 Ｘ射线衍射分析仪,可以根据矿物的标准图谱对未知矿物的组成进行分析。但由于这三种分析仪体积大，不便携，因此只能在实验室使用样本进行分析。这不仅影响了宝玉石文物材质识别的时效性，更加影响了文物完整性。而便携式地物光谱仪由于其体积小，便于在野外工作，并且测量速度快，操作简单，因此提高了测量数据的速率，保证了测量数据的质量。
表 1 研究中宝玉石样本
表1为无机盐类的宝石类别，莱森光学知识会在后续的更新中为您逐一科普。本文主要先分析硅酸盐宝石的两类成分宝石——架状硅酸盐、岛状硅酸盐。
何为硅酸盐宝石？硅酸盐宝石矿物是硅氧四面体以各种形式结合生成的，在无机盐类宝石矿物中种类和数量最多，约占其中80%。
1、架状硅酸盐
链状硅酸盐主要以单主。透闪石是含水的钙、铁、镁质链状硅酸盐矿物，理论化学成分为SiO2 59.169%，MgO 24.808%，CaO 13.805%。
透闪石分析光谱如图2所示，能看到948nm处有一小而尖锐吸收应为的吸收峰。1274 nm有两个连续吸收峰，为Mg的吸收峰。1400nm处有显著的-OH吸收峰，1909 nm处有吸附水特征峰。2105 nm处极小吸收峰为Si-O一级倍频。2294 nm附近有小吸收带，为Fe-OH的吸收带。由此，透闪石有独特的吸附水特征峰，且有-OH基团的吸收峰，含金属离子的吸收峰，分辨容易。
2、岛状硅酸盐
岛状硅酸盐的硅氧骨干主要是孤立的硅氧四面体或者每两个四面体以一个公共角相连组成双四面体在结构中独立存在，其骨架上的硅很少被Al3+替代。而其中所含金属阳离子也远比其余类复杂，主要含有Ca，Mg，Fe，Mn，Al，Zn，Cu和一些稀土元素。但很少出现K与Na。其结构较紧密，化学键主要以共价键与离子键为主。
石榴石的化学通式为A3B2(SiO4)3，其中A代表二价阳离子，如Mg2+，Fe2+，Mn2+，Ca2+等离子，B代表三价阳离子，如Al3+，Cr3+，Fe3+，Ti3+，V3+等离子。
我们观测了两个石榴石样本(图8)发现在500 nm处有吸收峰，可能是Fe3+的吸收峰，无吸附水特征峰。1700nm处有吸收带。第一组石榴石在2242 nm处有Al-OH吸收峰，2357 nm处有Mg-OH吸收峰。在1230 nm处有O-H健的吸收峰，相对前移。石榴石以及岛状硅酸盐宝石都出现了这种特征峰前移的现象。
总结
硅酸盐类宝石主要光谱特征总结如下表２，可以看出硅酸盐类宝石很适合用可见光－近红外－短波红外光谱分析，因为其辨识区间在该波段区域很广，体现出３个明显特征：
１、阳离子氧化物区间，即400～1100nm 间，主要能判别是否有金属离子。
２、除架状硅酸盐外，一般都含有吸附水、结合水和羟基，这３个特征在该波段区间上十分明显。
３、在2000～2400nm 处会出现多个阳离子与-OH合频的吸收峰。
表 2 硅酸盐类宝石主要光谱特征波段
种类 | 吸收波段 / nm |
透闪石 | 948,1274,1400,1909,2105,2294 |
堇青石 | 1898,2012,2089 |
碧玺 | 730,2212,2242,2298,2361 |
首饰碧玺 | 2049,2175,2198,2249,2305 |
金发晶 | 400~1100,2250 |
黄晶 | 410,2250 |
石榴石 | 500,1230,1700,2242,2357 |
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