图1应时玉
应时玉是一种由隐晶-结晶应时矿物组成的玉石。应时玉是多彩的，包括黄色，红色，绿色，白色和黑色。黄色和红色应时玉的颜色起源与铁有关，绿色应时玉与铁、铬和镍有关，黑色应时玉与锰有关。黄色和红色是应时玉的主要颜色类型，近年来在珠宝市场上备受关注。
由于应时玉中的致色矿物颗粒很小，用常规的分析仪器和方法很难获得准确的致色矿物信息以及致色矿物与应时玉颜色的关系。利用紫外-可见吸收光谱法对黄色和红色应时玉的颜色成因进行了探讨，取得了良好的效果。
1.样本和测试方法
(1)测试样品
云南龙陵:YN-31、HLY-XDX-13、HLY-XHS-17、HLY-XDX-7；
安徽霍山:HSY-29、HSY-60；
广西贺州:HZ-J-2，HZ-J-6。
所有样品都被研磨成0.03毫米厚的岩石薄片和两面1毫米厚的抛光薄片。除HZ-J-2和HZ-J-6两个样品因着色区域难以分离而未磨成粉末样品外，其余6个样品均磨成粉末样品进行检测分析。
图2测试样本
图2中的样品YN-31是应时玉的次生矿石，最外层为黄色(YN-31-Y)，中间层为红色(YN-31-R)，最内层为白色(YN-31-W)。样品YN-31-Y的颜色比样品HLY-XHS-17的颜色更黄，但更深。样品HLY-XHS-17的颜色比样品HSY-29的颜色更亮。样品HLY-XDX-13整体为红色，红色调比YN-31-R浅；HZ-J-2和HZ-J-6样品中有亮黄色和红色区域。YN-31-W、HSY-60和HLY-XDX-7样品是白色的。(2)测试方法
用偏光显微镜和激光共聚焦显微镜观察了样品的微观结构、粒径和颗粒形貌。激光共聚焦显微镜的激光波长为405纳米，分辨率为10纳米，放大倍数为108-17280倍。
用拉曼光谱仪分析岩石薄片中的矿物。激光波长为532nm，分辨率为4cm-1，扫描时间为20s，扫描次数为3次，测试范围为100-2000 cm-1。
紫外-可见吸收光谱仪，测量范围为250-800nm，分辨率为0.5nm，BaSO4用于基线校准。8个样品(YN-31-Y、YN-31-R、YN-31-W、HLY-XDX-13、HLY-XHS-17、HLY-XDX-7、HSY-29和HSY-60)用粉末法测试，10个样品用带小光栅附件的反射法测试。经过数学计算，得到紫外-可见吸收光谱的一阶导数光谱。
2.显微分析
应时玉主要由细粒应时组成。在大多数情况下，应时的粒度是相对均匀的。在一些样品中，可以看到由不同大小的应时颗粒组成的条带(图3a)，黄色和红色的副矿物存在于应时颗粒之间(图3b-3d)。
图3显微照片显示细小的黄色和红色矿物存在于应时颗粒中。
激光共焦图像(图3e-3l)提供了丰富的信息，其中图3e、图3g、图3i和图3k是可见光图像。通过这些图像，可以清楚地看到黄色和红色副矿物的特征；图3f、图3h、图3j和图3l是激光图像，它们分别对应于可见光图像(图3e、图3g、图3i和图3k)。激光图像的精细度高于可见光图像，但不能提供矿物的颜色信息。因此，在同一位置使用两种光源来采集图像。
图3显示了纳米尺寸的黄色和红色矿物存在于大尺寸的应时颗粒(5-100 μm；m)或微裂纹中。黄色和红色矿物太小，无法分辨矿物的晶体形态和确切大小。从图3中可以清楚地观察到，这些黄色和红色的矿物颗粒非常小，存在于应时颗粒之间。黄色应时玉由纳米级黄色矿物着色，红色应时玉由纳米级红色矿物着色。
3.拉曼光谱分析
拉曼光谱很难检测出应时玉石中的黄色和红色矿物。样品HZ-J-6只检出红色赤铁矿，其他呈色矿物的种属难以检出。
4.紫外和可见光吸收光谱分析。
通过紫外-可见吸收光谱测试研究样品的所有粉末，结果如表1所示。
为了准确分析粉末样品的紫外-可见吸收光谱数据，对紫外-可见吸收光谱的一阶导数进行了推导，所提供的信息明显多于直接测量的光谱所显示的信息。结果如表1所示。
测试10个双面抛光的厚度为1mm的样品的紫外-可见吸收光谱，结果如表1所示。
导出1mm样品的紫外-可见吸收光谱的一阶导数，结果如表1所示。
表1应时玉的紫外-可见吸收光谱数据分析
黄色和红色应时玉的紫外-可见吸收光谱虽有差异，但差异过小，特征峰因含铁量低而不明显。在紫外-可见吸收光谱中，针铁矿的一阶导数光谱的特征峰是545-535nm处的主峰，次峰在435nm处，而赤铁矿的一阶导数光谱只有595-555nm处的主峰。(1)粉末样品紫外-可见吸收光谱的一阶导数光谱分析
白色样品:YN-31-W含少量赤铁矿；
黄色样品:针铁矿是黄色样品HSY-29和HLY-XHS-17的呈色矿物；在YN-31-Y黄色样品中，与Fe3+相关的特征峰为435nm和559nm，并且559nm特征峰的宽度很大，因此535nm处的针铁矿特征峰可能被掩盖，或者该峰可能是针铁矿特征峰和赤铁矿特征峰造成的。因此，可以判断YN-31-Y黄色样品的颜色主要是由针铁矿引起的，赤铁矿有一定的颜色。
红色样品:YN-31-R的显色矿物为赤铁矿，而在HLY-XDX-13红色样品中，与Fe3+相关的特征峰为435nm和530nm。与其他样品相比，435nm的特征峰最弱，其530nm的特征峰宽度特别宽。可以推断针铁矿的主峰(535nm)和赤铁矿的特征峰。在显色方面，低含量的红色赤铁矿很容易掩盖相对高含量的黄色针铁矿，因此认为样品是由赤铁矿和针铁矿共同显色的。
(2)分析厚度为2)1毫米的样品的紫外-可见吸收光谱的一阶导数光谱。
白色样品:所有白色样品都没有铁矿物的特征峰；
黄色样品:HSY-29和HLY-XHS-17被针铁矿着色。典型的针铁矿特征峰出现在HZ-J-2和HZ-J-6的黄色区域，而微弱的赤铁矿特征峰出现。将YN-31-Y的特征峰与粉末样品的数据进行了比较。认为针铁矿是主要颜色，赤铁矿的存在对其色调有一定影响。随着赤铁矿含量的增加，其主峰从555nm向595nm移动，因此认为HLY-XDX-13黄色区的主要致色矿物为针铁矿，并受少量赤铁矿的影响，而红色区的致色矿物为赤铁矿。
红色样品:YN-31-R的主峰在590nm处，表明它含有高含量的赤铁矿。HZ-J-2和HZ-J-6的红区特征峰一致，主峰在580-590nm，但HZ-J-2在570nm处又有一个特征峰，出现了HZ-J-2的红区。
(3)针铁矿和赤铁矿颜色与矿物粒度的关系。
当针铁矿的粒径为0.3-1.0 μm时当粒径为0.05-0.8 μm时，颜色为黄色m，颜色为暗黄色；赤铁矿颗粒尺寸小于0.1微米m，则颜色为橙色，大小为0.1-1.0μm，颜色是红色的。
根据这一理论，虽然应时玉中针铁矿和赤铁矿的大小无法精确测量，但可以推测其大小为纳米。
对于黄色和红色应时玉，粉末样品通过紫外-可见吸收光谱的一阶导数光谱可以准确地鉴定为针铁矿和赤铁矿。对于混色的应时玉，使用小光栅配件可以获得非常可靠的针铁矿和赤铁矿数据，虽然不如粉末样品准确。
5.结论
(1)纳米尺寸黄色和红色矿物存在于大尺寸的应时颗粒(5-100 μm；m)或微裂纹中。应时玉由纳米级黄色矿物着色，而红色应时玉由纳米级红色矿物着色。
(2)紫外-可见吸收光谱的一阶导数光谱是鉴别应时玉石中针铁矿和赤铁矿的准确可靠的方法。
应时玉主要有535 nm和435nm的特征峰，435nm比535nm更稳定，主要由针铁矿引起。
红色应时玉特征峰的位置与其赤铁矿含量有关。随着赤铁矿含量的增加，其特征峰从555nm向595nm移动，主要被赤铁矿着色。
颜色介于黄色和红色之间的应时玉可以同时具有针铁矿和赤铁矿的特征峰，主要由针铁矿和赤铁矿呈色。
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