高级宝石学论文

高级宝石学 华东理工大学研2012—2013学年第一学期 《 高级宝石学》课程论文 2012.10 班级: 硕博班 学号 姓名: 任课教师: 郭守国 王以群 成绩: 论文题目: 任选一种宝玉石品种，如(钻石、祖母绿、红蓝宝石、翡翠、金绿宝石、珍珠……)，进行资源成因、物化性质、加工工艺、优化改善工艺、市场前景、最新科技等方面的阐述。 论文要求: 1. 全文不少于5000字; 2. 可以侧重某一方面进行详细阐述; 3. 按照发表论文撰写; 4. 附参考文献; 教师评语: 教师签字: 年 月 日 翡翠面面观 摘要:翡翠晶莹剔透、深邃灵秀，其优雅的特性极其符合中国人的审美观，因此，中国人对翡翠形成了浓厚的情结，无论是灵秀精美的首饰，还是大气磅礴的玉雕山子，无不体现着华夏文明的精髓。本文将对翡翠的物化性质、结构类型、人工合成工艺、鉴定特征、改善工艺、市场前景等方面进行简要的概述。 关键字:翡翠，文化，工艺，市场前景 “翡翠”一词源于鸟的名字，赤色羽毛的鸟称“翡”，绿色羽毛的鸟称“翠”，后来人们把有同样颜色的美玉也称为“翡翠”了。 翡翠于明末清初大量传入中国，并将中国的传统玉文化推上了一个更高层次。作为传统文化的载体，翡翠有着其它玉石所无法比拟的品质，其的特点，极富中华文化之神韵，这些优点也为翡翠跃居“玉石之王”的地位奠定了坚实的物质基础。人们通常用翡 [1]翠来作为雍容华贵、和平宁静的象征，以期望在人生道路上一马平川，好运常伴。 本文将对翡翠的物化性质、结构类型、人工合成工艺、鉴定特征、改善工艺、市场前景等方面进行简要的概述。 1、翡翠的物化性质 翡翠是非常贵重的玉石品种，其在矿物学上属于辉石类，主要矿物成分为硬玉，另外可含角闪石、钠长石、铬铁矿、透辉石等矿物。在物理性质方面，翡翠的莫氏硬度为 [2]6.5~7，比重为3.25~3.35，熔点为900~l000?，其折射率在1.666~1.680区间内。 纯净的硬玉为白色，因含有Cr、Fe、Ca、Mn等元素而表现出绿、黄、红、褐、灰、紫等色调。检测工作中，通常把翡翠的紫外-可见-近红外光谱中的437nm吸收线称为诊 3+断线。资料显示，437nm吸收峰的强度与Fe的含量正相关，此外，铬致色的绿色翡翠 [3]则具630nm、660nm和690nm吸收线。 这些基本物理性质都可以作为翡翠鉴定的基础。 2、翡翠的结构类型 翡翠的结构类型主要包括变晶结构、交代结构和碎裂结构三种，且以粒柱状变晶结 [4]构最为常见。 2.1 翡翠的成因 从翡翠的成因角度看，翡翠形成方式分为变质结晶作用、交代变质作用和动力变质 作用。变质结晶作用是指在变质作用的温度和压力范围内，原岩基本保持固态条件下，新矿物相的形成过程，在其作用下，岩石形成变晶结构。交代变质作用是先形成的矿物被后形成矿物交代的过程，即先形成的钠长石，在后期热液的作用下被硬玉所交代，而后钠质闪石又交代硬玉的过程，它使岩石形成交代结构。动力变质结构可表现为变形作用和碎裂作用。在应力作用下，塑性矿物发生变形，形成塑性变形结构，刚性矿物发生碎裂，形成碎裂结构。 2.2 结构构造对翡翠质量的影响 2.2.1 变晶结构对翡翠质量的影响 研究表明，组成翡翠的矿物粒度越细、越均匀，翡翠的质地越细腻，光泽度越高，透明度也越好;反之，结晶颗粒越粗，越不均匀，质地就越松散，光泽度越差，透明度也越低。这是因为硬玉是韧性很强的矿物，而翡翠表面的光泽度与硬玉的粒度大小有直接关系:颗粒越细小的翡翠，经打磨抛光后光滑明亮，润感越强，可显示出强烈的玻璃光泽;而结晶粗大的翡翠，打磨抛光后的成品表面常常不平整，很粗糙，光泽度也较差。 此外，颗粒形态也有一定的影响。实践表明，当翡翠的结构类型由粒柱状变晶结构向柱状变晶结构变化，并进一步向纤维状变晶结构变化时，其透明度会逐渐提高。当翡翠中纤维状矿物呈半平行交织结构时，翡翠会达到半透明甚至全透明，这种结构也是导致翡翠具有很高韧性的重要原因。 2.2.2 交代结构对翡翠质量的影响 当翡翠中的硬玉被钠质闪石交代时，因带入Fe、Mg、Ca等离子而使翡翠的颜色变暗，同时使得透明度、折射率、密度等降低，因而影响了翡翠的质量。若交代作用形成的翡翠中含有钠质闪石及钠长石，由于各成分硬度间的差异，其抵抗削磨的能力不同，便使得翡翠的抛光面上凸凹不平，光线部分发生散射，致使翡翠的光泽度降低;另一方面，钠质闪石和钠长石的折射率Nm分别为1.640和1.529，它们比硬玉的折射率低，而光泽的强度取决于反光量，反光量与折射率成正比，因而当翡翠中含的钠质闪石、钠长石越多时，光的反射量就越少，翡翠的光泽也就越差。 2.2.3 碎裂结构对翡翠质量的影响 在动力变质作用下产生的塑性变形结构、脆性破裂结构会对翡翠的硬度略有影响，但翡翠中硬玉矿物在碎粒化后，硬玉矿物会变碎甚至成为极细小颗粒，这些细粒硬玉因获得较大的表面能而处于高能亚稳定状态，它们倾向于重结晶，在此过程中若有含Cr、Fe离子热液对其进行交代，则会形成优质绿色翡翠。 3、 翡翠的人工合成工艺 质量上乘的翡翠是一种似祖母绿、透明的、颗粒很细的、色调均匀而鲜艳的绿色翡翠，其价格昂贵，但目前市面上这样的翡翠很少，远远不能满足社会的需要。因此，人们试图通过一定的工艺人工合成出达到宝石级的翡翠。 早在上世纪40年代末，Loring等人便开始研究翡翠的合成，但直到1984年底，美国GE公司(Devries和Fleischer)才有了关于在高温高压条件下成功合成宝石级翡翠的正 [5]式报道。 人工合成宝石的常规思路有两种:第一种是首先设法合成出某种宝石对应的矿物，然后再设法使合成的相应矿物达到宝石级的要求;第二种是在一次实验中同时合成出具有宝石级翡翠相同成分，并且到达宝石级的产品。就人工合成宝石级翡翠而言，第一种方式是先合成具有硬玉(NaAlSiO)的玻璃，然后在高温高压设备中，在致色离子的参与26 下转化为晶质的硬玉集合体。相应的第二种方法是在高压装置中一次性的加入相应比例的氧化物作为合成初始材料和致色离子作为制色剂，通过高温高压合成一次性的得到需要的产物。 这两种思路都可以通过高温高压实验装置来实现。实验表明，当温度和压力足够高时(1200~l 400?和30,45kb)，经保温适当时间(30,60min)后可以合成出宝石级翡翠。该合成产物质地坚硬，抛光后细腻温润、半透明，其断面为线状微晶的编织结构，比较类似于天然翡翠的“毛毡状”结构。此外，在人工合成翡翠过程中适当添加相应的致色元素将大大改善合成产物的颜色，不仅能够在成功合成出天然翡翠具有的全部色彩，还能合成出自然界中不存在的五彩缤纷的宝石级翡翠。 虽然，高压合成翡翠的成品无论是成分、构造、折射率、比重还是吸收光谱，都和天然翡翠一模一样，除非使用高端的检测仪鉴定，否则无法以肉眼或一般方法辨别，具有重要的商业应用价值。但是通过高温高压合成的宝石级翡翠成本太高，尚不能实现工业化生产。此外，一般方法合成翡翠的晶体结构与天然翡翠有一定的差异，合成翡翠不具纤维交织结构，无翠性，而且光泽较天然翡翠差，没有晶莹润泽的视觉效果，充其量只能是中低档的翡翠，因而不能加工成为装饰品，没有实际的使用价值。 4、翡翠的鉴定特征 随着翡翠为越来越多的人所喜爱，其市场价格也随之节节攀升，并由此引出了一系列处理品、仿制品的出现。目前对翡翠的处理方法主要有漂白、浸蜡、注胶、染色、敷膜、局部加色等，其目的都是为了产生更好的视觉效果，从而获得更大的利润。市场上的翡翠归纳起来基本上课分为三类，即A货、B货、C货。 A货是指天然翡翠，即不加入天然化学成分之外的物质。这种翡翠可以长久的佩戴，而且佩戴时间越长其越润泽。不过A货也不一定是一级的高档货，只不过并非“邪色”。 B货是一些底色带灰、深褐色或黄色的翡翠，经人工漂白底色后，再注胶充填处理的翡翠。通常使用的注胶材料为环氧树脂，可以增加其透明度，使其达到以假乱真的效 果。不过这种经过处理的翡翠，其结构遭到了严重的破坏，表面呈蜡状光泽，不具备保值、增值的功效，且随着时间的推移其颜色会越来越闷。 C货是对染色翡翠的通称，原料也是天然翡翠，通过人工染色，达到提高翡翠档次的效果。C货所染的颜色都是浮在表层，这种染色的材料通常含有重金属离子，贴身佩 [6]戴对人的皮肤有刺激作用，且佩戴时间久了会失去所染的颜色。 C货翡翠比较容易鉴别，外观上颜色浓绿，颜色分布均匀。早期的染色翡翠在查尔斯滤色镜下变红，现在的样品多数没有变化或变化不明显，通过可见光分光镜检查可见650nm处一条模糊的吸收带。此外，放大检查中会发现染色剂在裂隙中、矿物的颗粒间及解理缝中浓集，表明颜色并不来自矿物本身。如果染色剂对紫外光敏感，那么该类样品在紫外光的激发下可能发出荧光。 A、B货翡翠的鉴别是翡翠鉴定中的重中之重。A货翡翠除了常规的物理参数外，放大检查会看到抛光良好的翡翠表面光泽强(玻璃光泽)，且表面光洁、光泽柔和，在弱光下有些轻微的不平整感，这是由于翡翠矿物集合体在不同方向上排列的硬度差异造成的。 B货翡翠经处理后的物理参数普遍会降低，如折射率、密度等，但这些特征由于后期的充填处理，会变得越来越不明显，一个很好的鉴别方法就是在紫外光(365nm)下进行照射，有时B货中的胶质会发出很强的荧光，但并不是有荧光的都是B货，有些白色翡翠也有荧光。放大检查是个很重要的环节，B货翡翠由于受到强酸较长时间的浸泡，翡翠的结构遭到破坏，一些矿物质被溶解带出，结构变得松散，需要注入树脂起到加固和提高透明度的作用。这样处理过的翡翠表面光泽变得暗淡，放大检查时可见表面龟裂 [2]纹较多，矿物条理被破坏。 此外，红外光谱仪和拉曼光谱仪对于B货的鉴定也有很大的帮助，其对环氧树脂的存在很敏感，可以作为鉴定的一种重要手段。 5、翡翠的改善工艺 传统的B货翡翠是采用有机聚合物(如:环氧树脂)进行充填的，其经过一段时间后容易出现老化发黄甚至脱落的现象，表面产生龟裂纹(强度也大大降低。现有研究者采用适当的无机填充物来替代环氧树脂，这在弥补了环氧树脂缺陷的同时，也提高了充填 [7]翡翠的稳定性和耐久性。 水玻璃填充物便是其中一种，其化学名称为硅酸钠，是无色、青绿色或棕色的固体或粘稠液体，且物理性质随着成品内氧化钠和二氧化硅的比例不同而不同。使用水玻璃可对酸处理后的翡翠进行充填处理，水玻璃的流动性使得充填过程变得容易，同时由于水玻璃具有粘结性，可以对结构松化的翡翠起到固结作用。但是，由于水玻璃存在干燥速度慢、耐水性差的缺点，使得其实际使用范围受到一定的限制。 溶胶-凝胶法低温合成的钠-铝-硅多元系统玻璃也属于上述无机填充物中的一种，该 系统溶胶-凝胶玻璃无色透明，折射率与翡翠接近，且化学组成与翡翠相似。采用溶胶-凝胶法制备无机充填材料，既避免了传统的高温制备无机充填材料过程的繁琐与高成本，又可以利用溶胶良好的流动性来完成充填过程。但这种方法也有其缺点，由于制备过程中体积收缩率比较大，需要反复多次充填才能达到要求，这增加了成本和工艺的复杂性。同时，如果凝胶中的有机成分没有挥发完全，其在高温下碳化会残留在裂隙中，这不仅没有起到掩盖裂隙的作用，反而使裂隙更加明显。 离子注入是一种将高能离子植入到材料表面，通过离子置换、化合、析出沉积等作用达到改善材料表面性能的一种新技术，它区别于镀膜技术，注人物质与材料浑然一体。若采用离子注入机将过渡金属离子如Cu、Ni、Cr、Fe等植入到翡翠中，根据离子注人理论，这些离子将在翡翠表面发生离子置换化合、析出沉积等作用。按照翡翠致色成因理论，如使用适当的后处理方式，将注入元素转化为致色所需的价态，就可以达到无色 [8]或浅色翡翠改色目的。 6、 翡翠的市场前景 解放后至20世纪70年代，由于特定的历史环境，中国人民并没有太多佩戴翡翠珠宝首饰的机会，翡翠市场几乎处于休眠阶段，国内翡翠文化几乎断代。 改革开放后至20世纪90年代中期，中国经济快速发展，有力地促进了中国珠宝业的发展，翡翠市场也随之逐渐复苏，但其市场占有率仍然不高。 进入21世纪后，中国珠宝首饰行业进一步发展，“玉石之王”翡翠的市场发展势头尤为迅猛，许多珠宝企业纷纷将翡翠确立为未来的一个重要发展项目。此外，不断上涨的翡翠价格给翡翠投资收藏家增加了很大的信心，有力地促进了高档翡翠市场的发展。与此同时，中国已经成为全球最大的翡翠加工中心，拥有多个工艺先进、产量巨大 [9]的生产加工基地和庞大的翡翠雕刻工艺师队伍。 中国翡翠市场的迅速发展，是中国经济迅速发展和改革开放以来对中华传统文化价值认同回归的必然结果。但是，在市场高速发展的同时，我们应该更清楚地认识到，尽管有着广泛的消费基础和巨大的消费市场，但翡翠市场目前仍然还存在许多问题:产品缺乏特色、品牌意识淡薄、宣传环节薄弱、以次充好、以假乱真现象泛滥等等，这些问 [10]题无不威胁着中国翡翠事业的健康发展。 因此，现在的我们更需要加大对翡翠品牌的培育力度和宣传力度，坚持打造中国名牌产品，创造出具有鲜明民族文化标志的品牌，只有这样，才能做到对中华五千年文明史的真正传承，真正做到对中国传统文化价值认同的回归。 7、结语 随着翡翠专业知识普及和传播力度的加大，人们现在已经开始懂翡翠、爱翡翠，并对博大精深的中华传统玉文化理解进一步加深。翡翠在我国被赋予了丰富的文化内 涵，它不仅仅作为一种装饰品为人们所喜爱和珍藏，更象征着一种精神和文化。随着我国国际地位和国际间的文化交流频率不断提高，我国的传统文化已被越来越多的西方国家所认识、了解和接受。我们有理由相信，在中国经济蓬勃发展的今天，翡翠文化一定会得到更深一步的拓展和传扬，并最终在世界范围内为人们所喜爱。 参考文献 [1]白峰.中国翡翠文化的发展[R].中国地质大学.2011,258-261. 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