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中国玉文化作为中华民族文化的重要标志之一,已有八千年的历史。蛇纹石玉作为中国的四大名玉之一,在中国的古代玉文化,乃至整个古代文化中占有举足轻重的地位。早在距今七千年的新石器时代遗址中已经发现蛇纹石玉器,因此蛇纹石玉的研究对于我国古代玉文化的研究有重要意义。 本论文首先系统的对国内外不同产地的蛇纹石玉石样品进行了化学成分分析,包括主量、次量和微量元素。根据化学成分分析结果对蛇纹石玉和占代蛇纹石玉器的产地及成矿类型进行了分析讨论。其次结合X射线衍射技术(XRD)和样品的化学成分分析了不同产地蛇纹石玉的岩石矿物学特征,探讨了其成矿机理。然后利用漫反射光谱对岫岩玉样品的色度坐标进行计算标定,并结合顺磁共振技术(EPR)和吸收光谱技术(OAS)对岫岩玉样品中的致色机理做了分析。最后,采用共焦拉曼光谱分析技术(LRS)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)研究了黑绿玉中包裹体的物相及成分,进而探讨其成矿机理。 本论文的主要内容包括以下四个方面: (一)化学成分分析利用外束质子激发X射线荧光分析技术(PIXE)、便携式X射线荧光分析技术(pXRF)和电感耦合等离子体原子发射光谱分析技术(ICP-AES)对国内外不同产地的37件蛇纹石玉石样品进行了化学成分分析,结果表明蛇纹石玉石样品的主成分基本是一致的,但是由于成矿机理和地质环境的差异,微量元素的含量存在一定的差异,因此微量元素可以作为蛇纹石产地溯源的一个因素。由超基性岩变质作用形成的第二种类型的蛇纹石中Cr, Co,Ni的含量远远超出由白云质大理岩在热液交代作用下形成的第一种类型的蛇纹石中的Cr, Co,Ni的含量,这表明微量元素含量的差异可以作为区分两种成矿类型蛇纹石的标志。通过对不同出土地点的古代蛇纹石质玉器的微量元素的系统分析以及和不同产地蛇纹石玉微量元素的对比认为可以利用微量元素的差异初步判断主要成分为蛇纹石的古代玉器玉料的成矿类型,为其玉料的来源判定提供科学参考。 (二)不同产地蛇纹石玉的岩石矿物学特征通过对蓝田玉的无损分析,根据其成矿过程将现代蓝田玉分为两类:一类方解石与蛇纹石共存;一类只含蛇纹石,其中又将只含蛇纹石的玉石分为蓝田叶蛇纹石玉和蓝田利蛇纹石玉,本文首次发现了现代蓝田玉中的蓝田利蛇纹石玉。首次对广西陆川蛇纹石玉的岩石矿物学特征进行了系统研究,此外通过激光拉曼光谱鉴定了陆川蛇纹石中两种不同结构的蛇纹石亚种——纤蛇纹石和叶蛇纹石。由于本研究采用的研究方法是无损分析技术,因此这些结论可以为古代玉器的无损分析提供科学依据。 (三)岫岩玉色度学标定及致色机理研究通过漫反射光谱对岫岩玉样品的色度坐标进行计算,结果表明人眼的感觉颜色类似的样品,其色度坐标和在色空间的位置都有很明显的差异,因此岫岩玉样品颜色的差异可以通过色度坐标定量的区分,这有重要的科学价值和经济价值。通过对比发现铁元素是岫玉的主要致色元素,锰元素对岫玉的绿色有一定影响。电子顺磁共振和吸收光谱的结果表明Fe2+对岫玉的绿色色调起主要作用,而Fe2+和Fe3+的共同作用决定了岫玉的黄色色调,二者的相对强度决定了岫玉的黄绿色,这和前人的认识有一定的差异。 (四)黑绿玉包裹体的物相及成分研究采用拉曼光谱快速鉴定了黑绿玉的包裹体的物相,主要为透闪石、绿泥石、石英、磁铁矿和针铁矿,并通过SEM-EDS微区成分分析验证了拉曼光谱的结果。拉曼光谱仪的光学显微镜照片显示可以通过包裹体在蛇纹石玉中的面积分布来对玉石的质量做出初步评价。黑绿玉伴生矿物的分析结果表明黑绿玉是超基性岩在中酸性环境下通过变质作用形成的。这些应用拓展了拉曼光谱仪的应用范围,为以后古代玉器包裹体的无损分析的进一步研究奠定了基础。