变色石榴石的紫外-可见吸收光谱与3D荧光光谱研究

• 作者: 刘翠红 李志彬 沈锡田 邵天 陈超洋
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 地球科学
• 关键词: 变色石榴石 镁铝—锰铝榴石 红色荧光 荧光机制
• 年，卷（期）: 2020,（7）
• 页码范围: 2148-2152
• 页数: 5页
• 分类号: P575.4
• 字数: 4123字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)07-2148-05

摘要

变色石榴石是众多石榴石族矿物中的一种特殊品种,通常为含微量Cr和V的镁铝—锰铝榴石.国内少有人研究,国外主要研究变色石榴石的紫外可见吸收光谱与颜色计算,但未见具红色荧光变色石榴石的相关报道,缺乏荧光光谱研究.本次研究对象为一颗产自坦桑尼亚U m ba地区的变色石榴石,具明显的变色效应,且在长波紫外荧光灯下发出红色荧光.通过化学成分测试与光谱测试来详细探讨其变色效应及荧光机制.采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)确定该变色石榴石为镁铝榴石与锰铝榴石的类质同象替代中间产物,含有Cr,V和Fe等微量元素,其平均端元组分为Prp46.28 Sps38.40 Grs13.57 Alm2.33 Uvt0.35.紫外-可见吸收光谱中蓝紫区409,422,430和486 nm处的强吸收尖峰为Mn2+的自旋禁阻跃迁造成,459和503 nm的弱吸收峰则与Fe2+有关,黄区以571 nm为中心的宽缓吸收带由Cr3+和V3+的自旋允许跃迁共同造成.Cr和V是产生变色效应的主要原因.蓝紫区和橙黄区的强吸收,导致两个"透射窗"绿光区与红区的透过率相当,从而使石榴石产生变色效应:日光灯下为黄绿色,白炽灯下呈紫红色.3D荧光光谱中690 nm处的发射峰为Cr3+的多重禁阻跃迁2 Eg→4 A2g所致,两侧的678和704.5 nm的荧光峰也为Cr3+所致.可见光中用紫光(400～440 nm)和黄光(550～600 nm)最能激发出样品的红色荧光,这与C r3+的两个自旋允许跃迁(4 A2g→4 T1g和4 A2g→4 T2g)对应的吸收宽带有关.当光源的能量正好能允许这两个吸收跃迁发生时,电子吸收能量从基态跃迁至这两个激发态,然后再从最低激发态2Eg回到基态发射荧光,此时的荧光产额最强.相比于前人研究中的变色石榴石,本文样品中的Fe2+含量较低(<0.3 Wt％),Fe2+具有荧光猝灭的作用,因而推测C r高Fe低是本文变色石榴石能够被激发出红色荧光的主要原因.目前国内还没有关于天然变色石榴石的荧光研究,这为日后进一步研究石榴石的荧光提供了谱学依据与理论基础.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	沈锡田	中国地质大学珠宝学院	21	15	3.0	3.0
2	陈超洋	中国地质大学珠宝学院	3	0	0.0	0.0
3	李志彬	北京科技大学土木与资源工程学院	3	0	0.0	0.0
4	邵天	中国地质大学珠宝学院	4	0	0.0	0.0
5	刘翠红	中国地质大学珠宝学院	1	0	0.0	0.0