为探究不同颜色电气石中致色元素的化学状态及其化学环境,利用X射线光电子能谱方法对绿色调(墨绿色、蓝绿色、淡绿色)和粉红色调电气石样品进行分析.结果表明,绿色调和粉红色调电气石样品中均含有少量的过渡金属离子,如Fe,Mn,Ti,Cr,且不含Li和Be.不同颜色的电气石晶体中过渡金属阳离子的化学状态相同,且分别为Fe<'3+>,Mn<'4+>,Ti<'4+>,Cd<'3+>,但其与阴离子配位的环境有所差别.绿色调电气石样品中虽然Fe的质量分数有较大的差别,但均有部分Fe元素与F结合,即占据晶体结构中的Y位;粉红色电气石样品中,Fe离子没有与F形成配位,仅占据结构中的Z位.相反,在粉红色电气石样品中,Mn主要与F结合配位的方式存在,占据结构中的Y位,而绿色调电气石样品中大部分的Mn与O配位成键,只有少部分的Mn与F结合配位.由于Fe<'3+>,Mn<'4+>离子对之间电荷转移的可能性不大,故电气石的颜色可能主要由于d-d电子跃迁和氧与金属离子(O<'2->-M)间电荷转移吸收引起,尤其是由于化学环境的差异(包括配位阴离子种类、杂质缺陷、结构畸变等)所引起.
电气石 绿色 粉红色 过渡金属离子 X射线光电子能谱