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摘要
为揭示绿色电气石的致色机理，对阿富汗浅绿色电气石开展了宝石学常规测试、 X射线衍射、红外光谱、紫外-可见光谱、 X射线光电子能谱和电子探针等一系列研究。结果表明，该电气石相对密度为3.04, No=1.639, Ne=1.620,多色性弱；衍射分析表明其为锂电气石；红外光谱在456, 500, 605, 645, 715, 780, 980, 1 030, 1 110, 1 290, 1 350, 3 460, 3 580和3 640 cm-1等处出现吸收峰，其中605, 645, 715, 780和1 110 cm-1吸收峰由Si—O—Si对称及非对称伸缩振动引起，980和1 030 cm-1吸收峰由O—Si—O对称及非对称伸缩振动引起，500 cm-1吸收峰由Si—O弯曲振动引起，1 290 cm-1吸收峰由[BO3]伸缩振动引起，1 350 cm-1吸收峰由OH弯曲振动引起，3 460和3 580 cm-1处吸收峰由O3H振动引起，3 640 cm-1处吸收峰由O1H振动引起，456 cm-1吸收峰强度大，源自[AlO6]振动。红外光谱中605和645 cm-1吸收峰与标准谱图的差异可能反映出致色离子的混入对[Si6O18]振动产生一定影响。衍射分析和红外光谱分析的结果揭示出浅绿色产生的晶体结构基础。在可见光范围内该电气石在E//c和E⊥c方向的吸收位置基本相同，仅吸收强度略有差异，从而导致其多色性弱，在红区718 nm和蓝紫区420 nm处均形成吸收，而在黄绿区则透射良好，因此呈现其特有的明亮的浅绿色。紫外-可见光谱分析揭示出浅绿色的颜色结构。X射线光电子能谱表明该电气石主要含有Li, Na, Al, Si, O, F和B等元素，微量元素为过渡金属离子Fe2+, Fe3+, Mn2+和Ni2+等，并且Fe2+, Fe3+和Ni2+占据Y位，而Mn2+占据Z位。XPS分析揭示出产生浅绿色的过渡金属离子种类、价态、占位等化学状态。结合电子探针分析，样品的晶体化学式为：X(Na0.612Ca0.063K0.008)Y(Li0.989Fe■Fe■Al1.824)Z(Mn■Al5.762Si0.203)[Si6.000O18][BO3]3V(OH2.134O0.866)W(OH0.542F0.458)。电子探针分析揭示出浅绿色产生的晶体化学组成。样品紫外-可见吸收谱峰和其化学组分及过渡金属离子化学状态的特征综合表明，718 nm处吸收可能系由Fe2+-Fe3+的电荷转移引起，而420 nm处吸收则可能由Ni2+的d—d电子跃迁引起。上述研究结果能为以致色离子化学状态为基础的改色优化、以晶体化学及谱学特征为基础的产地鉴定等提供可靠依据。
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