玉石材質的傳統鑒別主要有通過寶石放大鏡，寶石顯微鏡觀測的直接觀察法。這種方法不僅僅專業要求高，而且憑借經驗得到的鑒定結果很少能有可靠地技術支撐，缺乏說服力。另常用的分析儀器有拉曼光譜分析儀，紅外光譜分析儀以及 Ｘ射線衍射分析儀,可以根據礦物的標準圖譜對未知礦物的組成進行分析。但由于這三種分析儀體積大，不便攜，因此只能在實驗室使用樣本進行分析。這不僅影響了寶玉石文物材質識別的時效性，更加影響了文物完整性。而便攜式地物光譜儀由于其體積小，便于在野外工作，并且測量速度快，操作簡單，因此提高了測量數據的速率，保證了測量數據的質量。
表 1 研究中寶玉石樣本
表1為無機鹽類的寶石類別，萊森光學知識會在后續的更新中為您逐一科普。本文主要先分析硅酸鹽寶石的兩類成分寶石——架狀硅酸鹽、島狀硅酸鹽。
何為硅酸鹽寶石？硅酸鹽寶石礦物是硅氧四面體以各種形式結合生成的，在無機鹽類寶石礦物中種類和數量最多，約占其中80%。
1、架狀硅酸鹽
鏈狀硅酸鹽主要以單主。透閃石是含水的鈣、鐵、鎂質鏈狀硅酸鹽礦物，理論化學成分為SiO2 59.169%，MgO 24.808%，CaO 13.805%。
透閃石分析光譜如圖2所示，能看到948nm處有一小而尖銳吸收應為的吸收峰。1274 nm有兩個連續吸收峰，為Mg的吸收峰。1400nm處有顯著的-OH吸收峰，1909 nm處有吸附水特征峰。2105 nm處極小吸收峰為Si-O一級倍頻。2294 nm附近有小吸收帶，為Fe-OH的吸收帶。由此，透閃石有的吸附水特征峰，且有-OH基團的吸收峰，含金屬離子的吸收峰，分辨容易。
2、島狀硅酸鹽
島狀硅酸鹽的硅氧骨干主要是孤立的硅氧四面體或者每兩個四面體以一個公共角相連組成雙四面體在結構中獨立存在，其骨架上的硅很少被Al3+替代。而其中所含金屬陽離子也遠比其余類復雜，主要含有Ca，Mg，Fe，Mn，Al，Zn，Cu和一些稀土元素。但很少出現K與Na。其結構較緊密，化學鍵主要以共價鍵與離子鍵為主。
石榴石的化學通式為A3B2(SiO4)3，其中A代表二價陽離子，如Mg2+，Fe2+，Mn2+，Ca2+等離子，B代表三價陽離子，如Al3+，Cr3+，Fe3+，Ti3+，V3+等離子。
我們觀測了兩個石榴石樣本(圖8)發現在500 nm處有吸收峰，可能是Fe3+的吸收峰，無吸附水特征峰。1700nm處有吸收帶。組石榴石在2242 nm處有Al-OH吸收峰，2357 nm處有Mg-OH吸收峰。在1230 nm處有O-H健的吸收峰，相對前移。石榴石以及島狀硅酸鹽寶石都出現了這種特征峰前移的現象。
總結
硅酸鹽類寶石主要光譜特征總結如下表２，可以看出硅酸鹽類寶石很適合用可見光－近紅外－短波紅外光譜分析，因為其辨識區間在該波段區域很廣，體現出３個明顯特征：
１、陽離子氧化物區間，即400～1100nm 間，主要能判別是否有金屬離子。
２、除架狀硅酸鹽外，一般都含有吸附水、結合水和羥基，這３個特征在該波段區間上十分明顯。
３、在2000～2400nm 處會出現多個陽離子與-OH合頻的吸收峰。
表 2 硅酸鹽類寶石主要光譜特征波段
種類 | 吸收波段 / nm |
透閃石 | 948,1274,1400,1909,2105,2294 |
堇青石 | 1898,2012,2089 |
碧璽 | 730,2212,2242,2298,2361 |
首飾碧璽 | 2049,2175,2198,2249,2305 |
金發晶 | 400~1100,2250 |
黃晶 | 410,2250 |
石榴石 | 500,1230,1700,2242,2357 |
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