巴基斯坦磷钇矿的宝石学和谱学特征

张 娜，曲 刚，王 妍，凌潇潇

(1.北京经济管理职业学院，北京 100102；2.北京国首珠宝首饰检测有限公司，北京 100101；3.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

磷钇矿(YPO4)是一种常见于各种岩石中的副矿物，但能达到1 cm以上的大晶体比较少见[1-4]。目前仅有巴基斯坦和巴西等产地有较大的能达到宝石级的晶体和饰品出现[5]。有关磷钇矿的宝石学研究较少，因此，笔者采用常规宝石学仪器并结合红外光谱仪、拉曼光谱仪和紫外-可见分光光度计对巴基斯坦磷钇矿进行了常规宝石学和谱学特征研究，旨在丰富磷钇矿的宝石学特征数据。

1 样品及测试方法

本次实验的代表性巴基斯坦磷钇矿样品产自于巴基斯坦Zagi地区。由巴基斯坦The Sky Blue Gems 公司提供的样品共计20余粒，其代表性的晶体图片如图1。

图1 巴基斯坦磷钇矿样品Fig.1 Xenotime samples from Pakistan

采用折射率仪、多色镜、紫外灯和宝石显微镜分别对样品的折射率、长短波紫外荧光特征和内部特征进行观测，测试单位为北京经济管理职业学院珠宝实验室。

红外光谱:拉曼光谱和紫外-可见吸收光谱的测试单位为北京国首珠宝首饰检测有限公司。采用德国布鲁克公司生产的Tensor27傅里叶变换红外光谱仪进行红外光谱测试，测试条件：反射法，扫描范围 400～1 500 cm-1，分辨率8 cm-1，扫描次数16次，光栅6 mm，扫描速度10 Hz。采用Theromo Scientific DXR型共聚焦显微激光拉曼光谱仪进行测试，测试条件：激发光源 532 nm，激光功率 3 mW，扫描时间 3 s，积分次数 10 次，测量范围 200～1 200 cm-1，狭缝25 μm。采用广州标旗 GEM-3000紫外-可见分光光度计测试，测试条件：反射法，测量范围400～700 nm，积分时间75 ms，平均次数11次。平滑宽度2 nm。纵坐标用反射率(%)表示。

2 测试结果与分析

2.1 宝石学特征

巴基斯坦磷钇矿样品重量多为0.5～2.0 ct，主要发育为短柱状晶体，可见四方柱和四方双锥聚形，{100}晶面解理发育。其颜色为深浅不一的深黄色,玻璃光泽,透明-半透明,折射率1.718～1.731,一轴晶正旋光性,黄色-深黄色的中等程度的多色性,长波和短波紫外荧光均为惰性,可见光范围内具有多条吸收光谱。利用摩氏硬度笔测得其硬度为4～5；利用静水称重法测得相对密度为4.41～4.65。放大观察可见阶梯状断口，内部有大量气液包裹体及片状矿物包裹体。

2.2 红外光谱分析

对磷钇矿样品的平行于c轴方向和垂直于c轴方向分别进行红外反射光谱测试。结果(图2)发现，同一方向的特征谱线基本一致，而不同方向的稍有差别，两个方向最强的特征峰都在1 050～1 072 cm-1之间，其中垂直于c轴的次强峰在649、525 cm-1和408 cm-1附近，其而平行于c轴的红外光谱特征峰中次强峰位于530 cm-1附近，并有1 190、670 cm-1和408 cm-1的弱峰。1 050～1 072 cm-1附近最强的特征峰是磷钇矿中磷酸根PO4的伸缩振动特征[6]。

2.3 拉曼光谱分析

对巴基斯坦磷钇矿样品平行于c轴方向进行拉曼光谱测试，所有测试结果(图3)基本一致,可见在900～1 200 cm-1之间最强特征峰在998 cm-1处,次强的特征峰在1 056 cm-1处，其中998 cm-1和1 056 cm-1处分别是磷钇矿中磷酸根PO4的伸缩振动特征和反对称伸缩振动特征[7]。在200～700 cm-1之间，巴基斯坦磷钇矿样品还在表现出了很多特征峰，这些特征谱线和国际开源拉曼光谱数据库RRUFF中序号为R060428的来自巴基斯坦的磷钇矿的拉曼光谱是一致的[8-9]。

2.4 紫外-可见吸收光谱分析

巴基斯坦磷钇矿样品的紫外-可见吸收光谱测试结果(图4)可见，在橙黄区域(630～560 nm)的反射率极高，因此样品整体呈现深黄色。其最强的吸收峰位于653 nm,其次在667、644、543、523、490 nm和454 nm处有较强的吸收峰，还有3个较弱的吸收峰位于693，590 nm和580 nm处。

3 结论

(1)巴基斯坦磷钇矿主要发育为短柱状晶体、发育一组{100}解理、其颜色为深浅不一的深黄色、玻璃光泽、透明-半透明、折射率1.718～1.731、一轴晶正旋光性、黄-深黄的中等程度的多色性、长波和短波紫外荧光均为惰性、可见光范围内具有多条吸收光谱。摩氏硬度为4～5，相对密度为4.41～4.65。外部有阶梯状断口，内部可见大量气液包裹体及片状包裹体。

(2)巴基斯坦磷钇矿的红外光谱最强的特征峰在1 050～1 072 cm-1之间，是磷钇矿中PO4振动的特征，此外还存在1 181、649、525、408 cm-1附近的的特征谱线。

(3)巴基斯坦磷钇矿的拉曼光谱最强的特征峰在998 cm-1,次强的特征峰在1 056 cm-1附近，在200～700 cm-1之间，巴基斯坦磷钇矿还表现出了很多特征峰。

(4)巴基斯坦磷钇矿的紫外-可见光谱的特征吸收峰多达10余处，其最大的吸收峰位于653 nm左右。

巴基斯坦The Sky Blue Gems 公司的Zar Abu先生提供测试样品，在此表示感谢。