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本论文主要应用了辉光放电质谱(GD-MS),激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)及激光剥蚀电感耦合等离子体原子发射光谱(LA-ICP-AES)等手段分析了玉石以及古代玻璃的成分,并结合多元统计分析方法研究了不同地区软玉、蛇纹石玉的元素特征,以及一批中国古代玻璃的化学成分、着色特征和系统分类等。同时将这几种固体材料分析方法进行了比较和印证,讨论了不同分析测试方法的优缺点。 论文的主要内容包含以下几个方面: (一)通过GD-MS、LA-ICP-AES等方法研究分析了软玉的主量、次量和微量元素,验证了软玉的元素组成和其成矿类型和地质环境有着密切关联。一般白云石大理岩成因的软玉(D型)Fe、Cr、Co及Ni等元素含量较低,而蛇纹石成因的软玉(S型)其Fe、Cr、Co及Ni等元素含量较高,可以通过这些元素含量很好的区分两种成矿类型的软玉。此外来自汶川地区的软玉和小梅岭地区软玉有某些特征元素,这些都是由于其独特的地质环境造成的,通过这些特征元素我们能够区分这些来自特定地区的软玉。 (二)通过GD-MS和LA-ICP-AES方法分析了不同地区的蛇纹石玉。蓝田、陆川、淅川、岫岩以及新西兰蛇纹石玉在Fe、Cr、Co、Ni、Mn和Ti等元素上有所区别。蛇纹石中主要致色元素为铁元素,铁含量较高的表现出深色,铁含量较低的一般为浅色。 (三)通过GD-MS、LA-ICP-MS和LA-ICP-AES方法测试了古代玻璃样品。这些玻璃中3例为钠钾铅硅酸盐玻璃,GD-MS和LA-ICP-AES结果均表明含有很高的Pb、Sn、Cu及Zn元素,其不透明绿色主要是由铜离子和锡酸铅共同作用的结果。其余玻璃均为钾玻璃,通过主成分分析法分成三类:低钙钾玻璃,中等铝钙钾玻璃和高铝高钙钾玻璃。此外对这批钾玻璃着色剂类型进行了分析。LA-ICP-MS方法分析了十件玻璃的稀土元素,发现钴着色玻璃的Ce元素有很明显的正异常,来自风门岭和九只岭地区的钾玻璃Eu-Gd趋势线有差别。 (四)对不同的分析方法进行了对比研究。GD-MS方法和中子活化分析(INAA)方法在软玉的元素含量分析中两者结果能够很好地吻合;对于高含量的元素LA-ICP-AES测得数据和GD-MS测得数据有良好线性关系,而对于低含量元素线性关系很差。LA-ICP-MS和LA-ICP-AES分析古代玻璃时对于大部分元素两者有很好的线性关系,Sb、V等元素线性较差。总体上来说GD-MS和LA-ICP-MS方法在含量很低的元素测量中优于LA-ICP-AES。 (五)讨论了玉石及古代玻璃分析方法的一些改进以及拓展工作。