化学成分和微量元素分析

Question

如题所述

Answer 1

不同产地的蓝宝石其主要化学成分相同,但由于产出地区的地球化学环境差异,导致在微量元素、稀土元素、微量元素比值等存在细微差异。宝石学家试图通过定量化学元素分析,特别是微量元素的分析和对比,找出具有产地或地质成因意义的“化学成分指纹特征”。

(一)克什米尔蓝宝石

克什米尔蓝宝石中微量元素主要有铁、钛、铬、钒、镓等。其中,w(Fe₂O₃)含量与缅甸和斯里兰卡蓝宝石相比,其变化范围较小,为0.10%~0.25%。w(TiO₂)含量变化范围很大,最低为0.005%,最高值约为0.07%。

克什米尔蓝色蓝宝石中铬和钒含量较低,w(Cr₂O₃)和w(V₂O₃)的含量均≤0.01%。有些克什米尔蓝宝石中可以观察到红色荧光,从而证明了Cr³⁺的存在,但在紫外—可见光区Cr的吸收谱并不明显。

克什米尔蓝宝石中镓含量非常低,w(Ga₂O₃)含量为0.005%~0.015%。Ga—Fe关系图显示,镓含量与铁含量呈正相关,即随着镓含量的升高,铁含量也相应升高。

表5-18和图5-138总结了克什米尔蓝宝石中铁、钛和镓元素的二维关系。

表5-18 克什米尔蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围表

图5-138 克什米尔蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围关系图

(二)缅甸蓝宝石

缅抹甸谷蓝色蓝宝石的微量元素含量变化范围很大。这一特点与其产出的地质环境密切相关,抹谷蓝宝石产自抹谷宝石带。

缅甸蓝宝石中铁含量变化范围非常大,w(Fe₂O₃)含量从0.1%到0.8%不等,具有代表性的(wFe₂O₃)含量范围为0.15%~0.40%。通常情况下,缅甸蓝宝石中w(TiO₂)的含量范围为0.0%~0.04%,只有极少数样品达到0.05%。

化学分析显示缅甸蓝色蓝宝石中偶见铬和钒元素,可检测到w(V₂O₃)含量高达0.04%,w(Cr₂O₃)含量为0.01%。缅甸蓝宝石中铬和钒元素的含量不具有产地意义。w(Ga₂O₃)含量为0.0%~0.025%,只有极少的样品的含量值可达0.04%。

表5-19和图5-139总结了缅甸蓝宝石中铁、钛和镓元素的二维关系。

表5-19 缅甸蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围表

图5-139 缅甸蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围关系图

(三)斯里兰卡蓝宝石

斯里兰卡蓝宝石中的微量元素主要有钛、钒、铬、铁、镓等,其中w(TiO₂)含量通常小于0.05%,但少数蓝宝石w(TiO₂)的含量可达到0.07%。

斯里兰卡蓝宝石中Fe含量变化范围很小,w(Fe₂O₃)含量为0.04%~0.30%,极少数蓝宝石达到约0.40%。0.04%~0.25%范围内的w(Fe₂O₃)含量可作为斯里兰卡蓝宝石的产地特征。需要指出的是,通过铁含量无法区分斯里兰卡境内不同的矿区。

斯里兰卡蓝宝石中经常含有Cr和V元素。w(Cr₂O₃)/w(V₂O₃)含量的上限大约分别为0.01%。

斯里兰卡蓝宝石中Ga的含量通常很低,多数w(Ga₂O₃)<0.02%;只有非常少的样品达到了0.025%。其具有产地特征的w(Ga₂O₃)含量为0.002%~0.02%。

表5-20和图5-140总结了斯里兰卡蓝宝石中铁、钛和镓元素的二维关系。

表5-20 斯里兰卡蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围表

图5-140 斯里兰卡蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围关系图

(四)巴西蓝宝石

巴西马托格罗索州(MatoGrosso)科欣河(RioCoxim)地区的蓝宝石,是典型的岩浆岩(与玄武岩有关)“BGY”蓝宝石类型。其化学微量元素特征是:钛的含量通常低于仪器的最小检测值;部分蓝宝石中w(TiO₂)含量可达0.050%;铁的含量通常比较高,w(Fe₂O₃)含量一般为0.80%~1.56%;铬和钒一般检测不到,w(Ga₂O₃)含量为0.010%~0.025%。

米纳斯吉拉斯印第安矿的蓝色蓝宝石是在变质环境中形成的。蓝宝石中几乎不含钛或含量非常少,w(TiO₂)含量一般为0.01%~0.045%,少数能达到0.07%;钒的含量很低[w(V₂O₃)含量多数在0.01%~0.05%之间];通常w(Cr₂O₃)的含量为0.02%~0.05%,铬元素含量的多少不具有产地特征。

在变质成因的蓝宝石中,米纳斯吉拉斯州印第安产出的蓝宝石中铁的含量相对较高,w(Fe₂O₃)含量为0.35%~1.00%,w(Ga₂O₃)含量一般为0.010%~0.025%。

(五)泰国蓝宝石

尖竹汶府班卡察地区,北碧府和拜林作为泰国蓝宝石的三个重要产地,其微量元素化学特征分别如下:

1.尖竹汶府地区蓝宝石

该地区蓝宝石中w(TiO₂)含量为0.005%~0.025%;铁含量是所有泰国蓝宝石矿区中最高的,w(Fe₂O₃)变化范围为1.25%~2.10%;检测不到铬和钒,但镓的含量很固定,与典型的“岩浆型”蓝宝石一致,w(Ga₂O₃)含量为0.020%~0.025%。

2.北碧府蓝宝石

北碧府蓝宝石中钛含量较低,w(TiO₂)含量通常在0.005%~0.015%范围内,有时也会低于检测限。铁含量明显比班卡察蓝宝石低,w(Fe₂O₃)含量为0.30%~0.80%;镓含量比班卡察蓝宝石低;w(Ga₂O₃)含量为0.010%~0.020%;北碧府蓝宝石中通常不含铬和钒元素。

3.拜林蓝宝石

拜林蓝宝石中钛的含量变化范围较大,多数情况下,w(TiO₂)含量范围为0.01%~0.04%;有时高达0.07%;铬和钒的含量在检测下限附近;铁的含量比一般的“岩浆”型蓝宝石低,w(Fe₂O₃)含量为0.35%~0.70%;与泰国其他产地不同的是,拜林蓝宝石中镓的含量通常很高,w(Ga₂O₃)含量0.02%~0.04%。

(六)美国蓝宝石

蒙大拿岩溪矿产出的蓝宝石因颜色不同,对应的微量元素也存在着细微的变化。

蒙大拿岩溪矿蓝色蓝宝石中铁的含量变化范围很小,w(Fe₂O₃)含量高,为0.6%~1.4%,且多集中在0.7%~1.1%之间;w(TiO₂)的含量略低于检测限,约为0.005%;大多数蓝宝石中w(TiO₂)的含量在0.01%~0.025%之间,极少数w(TiO₂)的含量在0.03%~0.05%之间;钒的含量通常很低,多数蓝宝石中w(V₂O₃)含量低于检测限,最高时仅约为0.01%;通常来说,蒙大拿蓝宝石中w(Cr₂O₃)含量都低于0.01%;镓的含量很稳定,几乎所有研究过的蓝宝石样品中w(Ga₂O₃)的含量都在0005%~0.015%之间。

蒙大拿岩溪矿黄色蓝宝石中w(Fe₂O₃)含量为0.3%~0.8%,少数蓝宝石会低至约0.1%;通常来说,w(TiO₂)含量都在0.01~0.02%之间;黄色蓝宝石中钒的含量都很低,大多数w(V₂O₃)的含量低于检测限,最高时仅测到w(V₂O₃)含量约为0.01%;蒙大拿蓝宝石中w(Cr₂O₃)含量通常低于0.01%,但是黄色—橙色蓝宝石中w(Cr₂O₃)的含量可能略高,达到0.035%;镓的含量很稳定,在所研究过的蓝宝石中,几乎所有样品的w(Ga₂O₃)含量都在0.005%~0.01%之间。

约戈矿的蓝色蓝宝石w(TiO₂)含量在0.025%~0.040%之间;w(V₂O₃)含量通常低于检测值,少数情况下含量可达约0.010%;w(Cr₂O₃)含量同样非常低,少数情况下约为0.030%;w(Fe₂O₃)含量稳定,在0.37%~0.57%之间;w(Ga₂O₃)含量稳定在0.005%~0.010%之间。

(七)坦桑尼亚蓝宝石

1.松盖阿蓝宝石

松盖阿蓝宝石的化学成分特征是含铁量高,w(Fe₂O₃)含量为0.9%~1.8%;钛的含量一般非常低(低于0.03%),甚至多数钛的含量低于X射线荧光能谱仪(EDXRF)的检测下限;该地区蓝宝石中钒的含量也非常低,多数样品w(V₂O₃)含量低于约0.02%,w(V₂O₃)含量高于约0.05%的蓝宝石非常少,很多蓝宝石的w(V₂O₃)含量低于检测限;铬的含量变化范围很大,多数蓝色蓝宝石中铬的含量低于检测限,紫蓝色蓝宝石中w(Cr₂O₃)含量可达约0.15%;除铁含量高的特征外,松盖阿蓝宝石另一个特征是w(Ga₂O₃)含量很稳定,90%以上的松盖阿刚玉中w(Ga₂O₃)含量都在0.005%~0.020%的范围内,少有松盖阿刚玉中w(Ga₂O₃)含量超过0.05%。

2.通杜鲁蓝宝石

坦桑尼亚另一个重要的蓝宝石产地是通杜鲁,其微量元素特征是:钛的含量变化范围较大,w(iTO₂)多数集中在0.01%~0.10%之间,粉棕色、灰棕色或者紫灰色蓝宝石中w(TiO₂)含量较高(可达约0.40%),通常表现为“朦胧”状的外观(适合进行热处理);大多数通杜鲁蓝宝石中钒的含量都在检测限以下,w(V₂O₃)含量都小于0.02%,但是个别紫蓝色蓝宝石中w(V₂O₃)含量可能会达到约0.10%;通杜鲁蓝色蓝宝石中铬的含量常低于检测限,但也有少数w(Cr₂O₃)含量可达到0.10%,紫蓝色蓝宝石中w(Cr₂O₃)含量可达到0.20%;多数通杜鲁刚玉中w(Fe₂O₃)含量低于0.40%,蓝色到紫蓝色蓝宝石中w(Fe₂O₃)的值会达到约0.60%;w(Ga₂O₃)含量大多都在0.005%~0.04%之间,部分样品镓的含量低于检测限,大部分镓含量约为0.005%。

(八)马达加斯加蓝宝石

马达加斯加蓝宝石有两种矿床类型,即矽卡岩型和玄武岩型,这两种矿床类型成因的蓝宝石主要不同点在于铁含量的差异。玄武岩型蓝宝石中铁含量较高。安德拉努丹布蓝宝石中铁、钛和镓的含量高于缅甸和斯里兰卡典型变质岩型矿床的蓝宝石。其中缅甸和斯里兰卡蓝宝石中w(Fe₂O₃)高于0.61%,w(TiO₂)含量为0.10%,w(Ga₂O₃)含量为0.04%。安德拉努丹布蓝宝石中铁含量与其他玄武岩矿床产出的蓝宝石的铁含量有所重叠。与克什米尔、缅甸和斯里兰卡变质岩型矿床的蓝宝石相比较,安德拉努丹布“矽卡岩型蓝宝石”具有相似的Fe₂O₃+TiO₂和V₂O₃+Cr₂O₃+MnO+Ga₂O₃组成。

马达加斯加北部岩浆岩型蓝宝石中的钒和铬低于X射线荧光检测值,仅有少量样品的钒和铬略高于检出值。所有样品显示铁和镓的含量属于典型岩浆岩型蓝宝石的含量值。纯黄色蓝宝石的钛含量通常低于检出值,具有较高钛含量的所有样品都具有蓝色色域或蓝色成分。除了黄色以外,透明的刻面样品(通常不需要热处理)始终具有低的钛含量,w(TiO₂)平均值为0.02%。具有乳白色外观的样品,典型的热处理材料的w(TiO₂)含量平均值为0.08%,远高于透明蓝宝石的平均值。

星光蓝宝石微量元素的测量需要确定测量位置,出露表面的细小金红石、钛铁矿等包体可能会影响到过渡金属元素的含量。所有具有六射星光的弧面型蓝宝石中都可以检测出大量钛元素。乳白色和灰色到浅蓝色星光蓝宝石中的铁含量,明显低于深蓝色星光蓝宝石。深蓝色星光蓝宝石一般会出现无色到灰色透明核心,该核心位置缺失星光效应并且具有较低的钛含量。并未发现钛和铁或镓之间的地球化学关系,其他元素的含量变化相对独立。通常铁含量与镓含量呈正比例关系。

伊拉卡卡蓝色蓝宝石中w(TiO₂)含量变化很大。通常w(TiO₂)值低于0.04%,少量蓝宝石的w(TiO₂)含量介于0.04%~0.07%之间。铁含量变化范围同样非常大,通常w(Fe₂O₃)含量变化范围为0.10%~0.40%。w(Fe₂O₃)含量达到0.60%以上的蓝宝石很少。镓含量值相对平稳,w(Ga₂O₃)范围在0.005%~0.035%之间。铬/钒元素通常低于检测下限值,但是一些罕见蓝宝石中铬/钒含量也可达到高值,w(Cr₂O₃)达0.045%,w(V₂O₃)高达0.03%。

伊拉卡卡矿区产出的粉红色/紫色蓝宝石的化学全分析显示,钛含量w(TiO₂)通常在0.01%~0.04%之间变化;而钒含量一般非常低,甚至低于EDXRF检测下限值(EDXRF测试约0.005%的w(V₂O₃));最高的w(V₂O₃)含量在0.025%上下变化。铬元素和铁元素含量变化较大:w(Cr₂O₃)范围在0.03%~0.10%之间,w(Cr₂O₃)高达0.2%的蓝宝石罕见;w(Fe₂O₃)含量变化范围为0.05%~0.7%,多数情况含量范围是0.3%~0.5%。典型的w(Ga₂O₃)含量范围在0.005%~0.010%之间,而含量高达0.020%很罕见。

马达加斯加蓝宝石矿区众多,不同区域分布的蓝宝石矿的地质成因与全球其他产地具有相同之处。对其进行微量元素分析时,除要考虑具体产地及相同地质成因外,相似产地之间的微量元素含量分析及对比数据所得结论对于产地鉴别才具有鉴定意义。目前研究现状是部分矿区的微量元素组合存在重叠现象,差异性较小,微量元素分析只对部分产区具有鉴定作用。

Answer 2

人体是由50多种元素所组成。根据元素在人体内的含量不同，可分为宏量元素和微量元素两大类。凡是占人体总重量的万分之一以上的元素，如碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙、镁、钠、钾等，称为常量元素。
凡是占人体总重量的万分之一以下的元素，如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等，称为微量元素（铁又称半微量元素）。微量元素在人体内的含量真是微乎其微，如锌只占人体总重量的百万分之三十三。铁也只有百万分之六十。
随着科技快速的发展，我们生活水平的逐渐提高，人们对于健康的养生理念愈加认同，与此同时我们生活的一些问题也逐渐显现出来。

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