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山东昌乐锆石的呈色机理及放射性研究

刘晋华  
【摘要】:在实地考察和分析前人资料的基础上,文章简要的介绍了山东昌乐锆石的产出特征,并通过常规的宝石学测试方法、X-射线荧光光谱分析、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)和电子探针分析对该地区锆石的物理性质、内外部特征及化学组分进行了研究;利用激光拉曼光谱和红外吸收光谱对锆石的谱学特征和变生程度进行了探讨;对山东昌乐锆石进行了一系列不同温度不同气氛的热处理实验,并通过紫外-分光吸收光谱对锆石的颜色及其变化进行分析,探讨了昌乐锆石的呈色机理;通过低本底高纯锗γ能谱法,结合LA-ICP-MS测试,对昌乐锆石的U-Pb年龄、放射性元素及放射性比活度进行了研究。 结果表明,该地区锆石粒度较大(11×7×4mm~2×3×2mm),整体透明度较好,颜色呈深浅不一的褐色,以深褐色为主;主要由ZrO_2和SiO_2组成,微量元素主要有Fe、Ti、P、Sc、Ni等杂质元素,U、Th等放射性元素,稀土元素以富钇族元素为特征;富集HREE,明显的铈正异常(2~13),微弱的铕负异常(0.69~0.76),指示锆石结晶于氧化环境。拉曼光谱、红外光谱均表明该地区锆石为典型的高型锆石。综合特征表明昌乐锆石是一种具有利用价值的宝石资源。 锆石在氧化条件下加热变成无色、黄色或橙色,在还原条件下加热产生无色,且所有样品都在400℃时颜色发生明显改变;研究表明,锆石的红色、红褐色是由空穴色心所致,锆石的黄色是由于样品中Fe3+离子造成的。锆石无色效果的改色所需温度较低,效果较好,具有巨大的商业价值。 昌乐锆石的结晶年龄为18.30±0.45Ma,主要的放射性核素为U和Th,放射性比活度远远低于《辐射防护规定》(GB8703-88)中的豁免值,可以安全佩戴。


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