不同产地软玉的拉曼光谱分析及在古玉器无损研究中的应用

软玉

第21卷 第4期2009年12月

文章编号:1004 5929(2009)04 0345 10

光 散 射 学 报

THEJOURNALOFLIGHTSCATTERING

Vol 21 No 4Dec 2009

不同产地软玉的拉曼光谱分析及在

古玉器无损研究中的应用

赵虹霞,干福熹

1

1,2

(1.中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心,上海201800;2.复旦大学,上海200433)

摘 要:利用拉曼(Raman)光谱技术分别对中国新疆、青海、江苏、辽宁及韩国、俄罗斯、加拿大、新西兰和澳大利亚的软玉样品进行无损分析研究。首先利用拉曼光谱区分了透闪石型和阳起石型软玉,并对软玉双链结构中Na+、K+对Ca2+以及Al3+对Si2+的不同置换程度引起低频区域特征峰的漂移进行分析,同时还研究了表面状态和显微结构对674cm-1附近峰强的影响。最后利用拉曼(Raman)光谱技术结合质子激发X射线荧光(PIXE)和X射线衍射(XRD)对河南安阳殷墟遗址、河南省洛阳地区和浙江良渚遗址出土的9件中国古代玉器进行透闪石型软玉的矿相标定,证明拉曼光谱在中国古玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析手段。

关键词:软玉;拉曼光谱;无损研究;中国古玉器中图分类号:O433.4 文献标识码:A

TheRamanSpectroscopicAnalysisonSeveralNephriteJadesfromDifferentProvenancesandtheApplicationin

Non destructiveStudyofAncientJadeArtifacts

ZHAOHong xia,GANFu xi

(1.CenterofSci techArchaeology,ShanghaiInstituteofOpticsandFine

Mechanics,ChineseAcademyofScience,Shanghai201800,China;

2.FudanUniversity,Shanghai200433,China)

Abstract:TheRamanspectroscopyareusedtoanalyzethenephritejadesfromXinjiang,Qinghai,Jiangsu,Liaoning,Korea,Russia,Canada,NewZealandandAustralian.Firstofall,theRamanspectroscopycanbeusedtoidentifythetremolitetypenephritejadesandactinolitetypenephritejades.Secondly,theevidentshiftofRamanpeaksinthelow fre quencyregionreflectsthechemicalsubstitutionsthattypicallyoccurinnephritejades.Fi nallytherelativeintensityofthesymmetricstretchingvibrationofSi Ob Siin674cmwiththesurfaceconditionandthemicro morphologyarestudiedseparately.BasedontheRamanspectroscopicstudythe9Chineseancientjadeartifacts,whichwereexcavatedfromYinxuSiteofAnyanginHenanProvince,LuoyanginHenanProvinceandLiangzhuSite

收稿日期:2009 05 30

基金项目:中国科学院知识创新工程(KJCX3.SYW.N12);国家自然科学基金(50702066)

作者简介:赵虹霞(1979-),女,中国科学院上海光学精密机械研究所工程师,硕士研究生,从事激光拉曼光谱应用于中国玉石和

古玉器的无损分析研究,021-69918593;13818564765,E mail:tulipzhao@;干福熹(1933-),男,博士,中国

科学院院士,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员,复旦大学教授,从事光学、激光和科技考古方面的研究.021-69918050;13701708909.E mail:fxgan@

-1

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1,2

软玉

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光 散 射 学 报 第21卷

ofZhejiangProvince,areidentifiedasthetremolitetypenephritejades.ItisshownthattheRamanspectroscopictechniqueisagoodnondestructiveapproachfortheidentificationandtheinvestigationofthestructuresandthemineralcompositionofChineseancientjadeartifacts.

Keywords:nephritejades;Ramanspectroscopy;non destructiveanalysis;Chineseancientjadeartifacts

对古玉器用无损分析方法作材质、结构测定必须要有详细的玉石数据库,透闪石型软玉是我国古玉器的主要玉材。目前,有关玉石的拉曼光谱数据量较少且较分散,多数停留在定性分析阶段。因此,充分利用拉曼光谱中所蕴含的丰富信息就成为当前建立玉石光谱数据库的重要工作之一。目前利用拉曼光谱对中国古玉器进行无损岩相结构分析的工作较少,有待进一步发展。本研究较仔细地测定了中、外不同产地的透闪石型软玉的拉曼光谱,并以一批中国古玉器为对象用拉曼光谱进行材质的无损检测。2 测试方法和软玉样品介绍

本研究中拉曼光谱测试采用复旦大学分析测试中心法国Dilor公司生产的LabRam 1B型共焦显微拉曼光谱仪,质子激发X射线荧光(PIXE)和X射线衍射(XRD)技术的仪器条件见文献[4]。实验选用的42个软玉及1个阳起石样品分别来自:中国新疆和田、且末、玛纳斯、叶城、若羌;青海格尔木;江苏小梅岭;辽宁岫岩县;韩国春川、俄罗斯贝加尔湖、加拿大、新西兰和澳大利亚,根据PIXE测试结果[8]计算得到三个比值:R1-Mg/Mg+Fe、R2-Na2O+K2O/CaO+Na2O+K2O(%)和R3-Al2O3/Al2O3+SiO2(%),详细情况如表1所示。

2+

2+

2+

[7]

1 引言

拉曼光谱由于聚光斑点小,可以对微区结构特点进行研究,是一种新兴的分析文物材质结构的无损分析方法。目前,国内外已逐步建立起许多文物材料的拉曼数据库。古玉器的玉石质地和来源一直以来都是大家关注的焦点,也开始使用拉曼光谱作无损分析测试。T.H.CHEN[1]等采用质子激发X射线荧光(PIXE)和拉曼光谱分别对新石器时代、商朝、西周和汉朝的6件中国古代软玉玉器进行无损测试。王荣[2]等用拉曼光谱确定了薛家岗遗址出土的1件透闪石质玉管的主体矿物。FrancescaCasadio等利用便携式X射线荧光光谱、拉曼光谱及X射线衍射等方法确定了新石器时代3件软玉型中国古玉器。近几年来中国科学院上海光学精密机械研究所联合复旦大学与国内文物考古研究所和博物馆合作,开展了用质子激发X射线荧光(PIXE)、X射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱等无损分析方法综合测试出土的400多件中国古代玉器[4,5],其中80%属于透闪石型软玉。从测试结果可看到当前的测试分析研究工作集中在河南、湖北及长江流域的良渚文化遗址,对中国古玉器质地和溯源有了进一步的认识[6]。同时,便携式拉曼光谱仪的发展促进了无损检测文物的发展。

[3]

Table1 Nephritejadesfromdifferentprovenances*

编号HTY-1HTY-2HTY-3HTY-4HTY-5

产地新疆和田

颜色淡青白色白色绿色青白色白色

表面切面抛光面切面表面切面

R1(%)0.9810.9950.9500.9880.996

类型TTTTT

R2(%)3.333.585.459.035.17

R3(%)4.572.233.432.701.20

225.52(m)225.52(m)229.02(m)225.52(m)225.52(m)

特征振动峰(cm-1)

675.63(s)672.33(s)675.63(s)675.63(s)675.63(s)

1060.14(m)1060.14(m)1060.14(m)1060.14(m)1069.58(w)

软玉

第4期赵虹霞:不同产地软玉的拉曼光谱分析及在古玉器无损研究中的应用

R1(%)0.9970.9840.9950.9810.9930.9740.9560.9600.9770.9840.8620.9030.9790.9950.9530.9820.9820.9990.9830.9990.9980.9990.9950.9880.9890.9790.9930.9890.9930.9980.9980.9930.9880.8820.8790.8860.9140.767

R2(%)9.839.6210.7914.0017.2513.868.349.945.908.477.735.5415.9611.507.8710.576.8511.889.6110.4511.5210.72127.419.316.378.3016.004.2214.279.028.259.627.393.728.189.6117.33

R3(%)1.753.292.643.263.251.081.983.022.232.144.680.802.542.692.673.912.721.541.671.442.361.301.620.890.351.142.023.481.702.731.561.591.802.811.411.48 …… 此处隐藏：4471字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……