拉曼光谱是由物质分子对光的散射而产生，与分子的振动和转动能级有关。能够在分子水平上准确的反映样品的化学组成和结构差异。激光共聚焦显微拉曼光谱仪是将拉曼光谱仪技术和显微分析技术结合，具备优化的空间分辨率(1μm)，可针对感兴趣的样品部位进行微区分析，能够测得样品体积很小和不同深度的光谱信息。同时具有无损检测分析，检测灵敏度高，样品制备简单和测试时间短等优点。

蓝宝石中常见的矿物包体有赤铁矿、磁场铁矿、钛铁矿、石墨等，仅通过常规仪器很难判别它们的种类。本文利用激光共聚焦显微拉曼光谱仪对蓝宝石样品中易于混淆的数种深色矿物包体进行数据采集和分析，得到精确的拉曼光谱及矿物种类。同时对样品中的无色透明包体及其内部发育的针状/柱状籽晶进行了测试和分析。

图1

图1是采用的蓝宝石样品，样品制成双面抛光厚度约为0.8mm的薄片，薄片长宽约为10mm。使用inVia激光共聚焦显微拉曼光谱仪，波长为532nm的激光器，高共焦模式，狭缝宽设置为20μm，功率约为10 mW，激光光斑大小约为2 μm，采集时间为20 s，叠加3次，室温23℃，湿度为60%。测试样品前利用硅片对拉曼光谱仪进行校正。蓝宝石样品薄片中的包体数量较多，根据镜下观察时的形貌特征，分为深色矿物包体、无色透明包体和红棕色包体3类，并依次进行拉曼光谱的测试和分析。

1、 深色矿物包体

图2

图2显示部分样品薄片中分布有较多的深色包体。通过常规辨别仪器难以判别这些观感相似的深色矿物的种类。

图3

图3为深色矿物包体的拉曼光谱，拉曼光谱采集位置在图3中的红色圆圈标记处。在3(a)的拉曼光谱中，除蓝宝石的拉曼峰378、419、432、451、578、650、750cm^-1，还有很强的673cm^-1的拉曼峰值，以及较弱的540和308cm^-1处宽峰，分别归属于磁铁矿的A_1g，T_2g，E_g。模振动。在图3(b)的拉曼光谱中，除CO₂位于1280和1385cm^-1处的拉曼峰外，还在1580cm^-1处有强的拉曼峰，由石墨晶格中原子平面层的E_2g 模振动贡献，知该深色包体为天然单晶石墨。据拉曼光谱分析，所测的两种深色矿物分别为磁铁矿和石墨。

2、无色透明包体

图4

图4为观察样品薄片时，发现存在大量的无色透明包体，大多数包体的轮廓不规则。在一些无色透明包体中，还观察到更小的细长柱状/管状透明包体，如4(b)所示。

图5

图5是对细长柱状/管状透明包体①和无色透明包体②处分别选点进行拉曼光谱得到的拉曼光谱。图5(a)是①处的拉曼光谱，不仅存在液态CO₂和主体矿物刚玉的拉曼峰，还有很强的156、289、370、396、498、610、667、793、1192cm^-1等拉曼峰，这些拉曼峰属于硬水铝石。可知①处是位于液态CO₂内的硬水铝石晶体。图5(b)为②处的拉曼光谱，存在强度极高的1285、1380cm^-1拉曼峰，这属于液态的CO₂。在300~800cm^-1范围内有主体矿物刚玉的拉曼峰417、450、578、750cm^-1等。分析可知无色包体②处的物质是充填于负晶内的液态CO₂。

2、 红棕色包体

图6

图6(a)是在部分刚玉宝石原石的样品薄片中观察到的3组定向排列的红棕色针状矿物包体。

图7

图7是对图6(b)中红棕色长针状包体进行激光共聚焦显微拉曼光谱测试得到的拉曼光谱。拉曼光谱中除主体矿物刚玉的拉曼峰外，还有222、238、293、405、488、600、1300cm^-1等拉曼峰，这些拉曼峰归属于赤铁矿。

来自《拉曼光谱在蓝宝石包体研究中的应用》