红宝石和蓝宝石的产地、特性和鉴别方法

第二节 红宝石和蓝宝石 一、概述 二、红蓝宝石的基本性质 三、红蓝宝石的品质评价 四、红宝石的产地及其特征 五、蓝宝石的产地及其特征 六、红、蓝宝石及仿制品的鉴别 七、合成红、蓝宝石及鉴别 八、红、蓝宝石的优化处理与鉴别 一、重点: 1.掌握红、蓝宝石的主要宝石学性质。 2.掌握红、蓝宝石优化处理的的特点和鉴定特征。 3.掌握合成红、蓝宝石的合成方法的特点和鉴定特征。 4.了解红、蓝宝石主要产地和产地特征。 二、难点 1.掌握蓝宝石的品种和划分依据。 2.理解红、蓝宝石的热处理、扩散热处理的。 3.理解红、蓝宝石的质量、内含物与产状的联系。 一、概述 红宝石与蓝宝石是非常重要的宝石品种，与钻石、祖母绿、翡翠等名贵宝石组成珠宝市场的主体。不论 是东方或西方文化，都把红宝石和蓝宝石当作重要的宝石，在珠宝习俗中，红宝石是七月诞生石，结婚四十 周年的纪念石，蓝宝石是九月诞生石，结婚四十五周年的纪念石。 红宝石与蓝宝石的主要化学成分都为AlO ,23 具有相同的晶体结构，呈现不同的颜色，仅因为含 有极少量的不同的杂质元素，在矿物学上视为一种 矿物，称为刚玉。红宝石专指红色的刚玉，而蓝宝 石虽以蓝色为主，但也指除红色以外各种颜色的刚 玉。例如:绿色蓝宝石、黄色蓝宝石等，虽然蓝宝 石的颜色多样，但只视为一个宝石种。在宝石学中 也把红、蓝宝石通称为刚玉族宝石。 图10-2-2 缅甸鸽血红 图10-2-1 克什米尔矢菊蓝 世界上有些特别的红、蓝宝石精品，例如，英红宝石 蓝宝石 国皇冠上的Edwardes红宝石重达成达成167克拉，蓝宝石印度之星重达536克拉。较小但品质较好的蓝宝石比较多， 而红宝石更为稀少，在当今宝石市场上，品质好、重量达3至4克拉的红宝石已相当罕见，价格也相当的昂贵。矢菊蓝、透明无瑕、重达5克拉的蓝宝石也同红宝石一样稀有 和昂贵。这样导致了日益增多的红、蓝宝石的仿制品、合成品和优化处理品进入市场，使得对红、蓝宝石的鉴别日益困难，成为珠宝鉴定的重要课。 二、红、蓝宝石的基本性质 1.化学成分 刚玉族宝石的主要化学成分为AlO ，通常有Ti、V 、Fe、Mn、Cr 、Ni等过渡族的金属元素，以类质23 同像或者机械混入方式存在于晶体中，它们使红、蓝宝石具有不同的颜色。 32 2.晶系:三方晶系，L3L3PC对称型。 3.结晶习性 常呈腰鼓状或短柱状晶体，柱面上常有较粗的横纹。常见单型为六方柱、六方双锥和平行双面。在菱面体上可具有三角生长标志，其边与菱形面平行。 刚玉的结晶习性与其形成条件有密切的关系，大理岩中的红宝石常呈板状或板柱状晶体(图10-2-3)。其他母岩中形成的可发育成柱状晶体，腰鼓状晶体等。蓝宝石通常由各种不同的角度的六方双锥组合而成，有时腰棱处还发育有一个六方柱，当这种六方双锥的组合体终止于一对平行双面时，常称为鼓状晶形(图10-2-4)。 图10-2-3 红宝石板状晶体 图10-2-4 蓝宝石鼓状晶体 4.颜色 刚玉族宝石的颜色多样,各种以红色为主色调的称为红宝石，而其他的颜色通常称为蓝宝石，常见的颜色有蓝色、绿色、 黄色、橙色和紫色。红、蓝宝石的颜色与杂质元素的种类，含量和组合有关: 3+2+4+ (1)鸽血红(纯红色)红宝石含1wt%左右的Cr，如果红宝石中同时含有Fe/Ti离子 对，则会使红 3+宝石带紫色调;同时含有Fe则使红宝石带橙色调。 3+3+ (2)粉红色红宝石的Cr含量多小于0.3wt%，当Cr的含量达到0.4wt%时，可形成漂亮的玫瑰红色。 2+4+3+ (3)蓝色蓝宝石中的Fe和Ti成Fe/Ti离子对替代两相邻的两个Al离子，是蓝宝石显蓝色的主要原因。Fe和Ti的含量只要达到0.1wt%，就能够产生漂亮的蓝色。而Fe含量过高，超过与Ti离子1:1的比例， 2+3+多余的Fe会形成Fe和Fe离子对，也产生蓝色，使颜色过深，玄武岩成因的蓝宝石通常Fe的含量较高，因而显深蓝色。 3+3+ (4)黄色蓝宝石或是含有Fe,或者是因色心致色。Fe成色的会有450nm的窄吸收带，而色心致色的黄色蓝宝石没有450nm的吸收。 3+2+4+ (5)绿色蓝宝石则可视为黄色致色剂(Fe或者色心)与蓝色致色剂(如Fe/Ti)共存而造成的，绿色蓝宝石多会出现450nm的吸收带。 3+2+4+2+3+ (6)紫色蓝宝石的颜色是因Cr和Fe/Ti或者Fe/Fe所致。 3+ (7)帕德马蓝宝石(padparadscha)的橙,橙红色由产生黄色的色心与产生红色的Cr(斯里兰卡) 3+3+或者Cr与Fe(坦 桑尼尼亚)组合造成的。 (8)变色蓝宝石的变色效应则取决于所含的Fe/Ti离子对和Cr的比例。 5.光泽 亮玻璃至亚金刚光泽。 6.透明度 透明至不透明，高档刻面宝石为透明，具星光效应的多为半透明。 7.折射率和双折射率 Ne:1.760-1.762, No:1.768-1.771, 双折率: 0.008—0.009。 8.光性 一轴晶负光性符号。 9.多色性 (1)红宝石:红色/橙红色; (2)蓝宝石:蓝色/蓝绿色; (3)黄色蓝宝石:黄色/浅黄色; (4)绿色蓝宝石:绿色/黄绿色; (5)橙色蓝宝石:橙色/无色; (6)褐橙色蓝宝石:黄褐色/无色; (7)紫色蓝宝石:紫色/橙色。 10.发光性 (1)红宝石在长波紫外线下可呈弱至强红色荧光，短波紫外光下呈弱至中等红色荧光，随微量元素含量的不同而变化，但同一样品的长波紫外荧光强度大于短波紫外荧光强度。 (2)蓝宝石的紫外荧光因颜色和产地的变化而异，缅甸、斯里兰卡、克什米尔的蓝宝石具有橙至橙红色的长波和短波紫外荧光。斯里兰卡的一些黄色蓝宝石具有橙黄或橙色的紫外荧光。 11.查尔斯滤色镜反应 红宝石可呈现不同的红色。 12.吸收光谱 (1)红宝石的典型光谱特征是698、694、659nm吸收线，620,540nm 的吸收带，476、475、468nm 的细吸收线及450nm后的全吸收。由于分光镜中分辨率的原因,698与694、476和475常合并成一条吸收线。 3+ (2)蓝色和绿色蓝宝石以及由Fe致色的黄色蓝宝石典型光谱是470、460、450nm吸收线，当颜色较 深时连成一起形成一较宽的吸收带。浅灰色蓝宝石仅可在450nm处见一条模糊的吸收线。 13.解理和裂理 解理不发育，但可发育平行底面,0001,和平行菱面体面,1011, 的聚片双晶，并产生裂理(图10-2-5)。 14.硬度 摩氏硬度为,，硬度略具方向性，平行柱面的硬度略大于垂直 柱面的硬度。 15.相对密度 常为:3.95,4.05，随宝石内杂质元素的不同，相对密度值会 有变化，如山东蓝宝石相对密度可达4.17。 16.特殊光性 图10-2-5 红宝石由 (,)星光效应:许多产地的刚玉宝石含有丰富的定向排列的聚片双晶引发的裂理 金红石针状包裹体，它们在垂直光轴的平面内呈现出120?角度相 交，构成三组不同的包裹体方向，当加工成弧面形 宝石后可显示六射星光。[视频:星光红、蓝宝石]。偶尔可见十二射星光现象，据报道是由于三组金红石针和三组赤铁矿针状体互呈30?角交叉构成的。 (,)变色效应:少数蓝宝石具变色效应，它们在日光下呈蓝紫色、灰蓝色，在灯光下呈红紫色，颜色变化不明显，颜色通常也不鲜艳。 三、红蓝宝石的品质评价 红、蓝宝石的品质主要受颜色、净度、切工及克拉重的影响，但国际上尚无广为接受的统一的品质分级。 1.颜色 颜色是评价红、蓝宝石品质最关键的因素。红宝石的颜色常见的有红色、橙红色、紫红、粉红及褐红，其中最好的颜色是所谓的鸽血红，即纯正的红色。蓝宝石有蓝色、紫蓝色、绿蓝色、黑蓝色等，其中以纯蓝色或微带紫色调的蓝色最受欢迎。色彩纯，颜色色调及饱和度要高，则颜色最佳。颜色最好的红宝石仍然产于缅甸，尤其是抹谷。泰国红宝石颜色过暗。而最优质的蓝宝石产于克什米尔，其特征的颜色是失车菊蓝，即微带紫色调的蓝色，并具有天鹅绒般的质感。澳大利亚蓝宝石颜色深且不均匀，有明显色带。 2. 净度: 红宝石和蓝宝石的净度当然越高月好。但有色宝石的净度，主要通过肉眼观察其瑕疵的明显程度来评价。肉眼在顶灯照明下见不到明显的裂隙、包体和色带则属上品，如瑕疵影响到其耐久性及透明度则品质较差。 3.切工 红、蓝宝石的切工主要从琢型、比例、对称性、抛光程度等方面来评价。其最常见的琢型是椭圆刻面型和圆多面型及阶梯型。外观轮廓要美观、长宽比例及全深比要协调。肉眼观察没有明显的对称性缺陷和抛光痕即为上等修饰度。其切工的好坏也会影响到其颜色和亮度。 4.克拉重 优质红宝石很少有大颗粒的，1-2克拉就视为珍品了。但大颗粒的优质蓝宝石则相对较多，10克拉的优质蓝宝石也不很罕见。 5.特殊光学效应 对于有特殊光学效应的红、蓝宝石，除了上述因素外，还要考虑星线是否匀称、连续， 中心宝光是否强因素等。星光红宝石的价格略低于同等质量的透明红宝石品种。星光红宝石主要产自缅甸和斯里兰卡。 思考题: 1.蓝宝石的颜色属于什么成因类型,有哪些致色剂, 2.红宝石中为何会包含金红石针,金红石针包裹体有什么意义, 四、红宝石的产地及其特征 世界上有许多红宝石产地，主要产地有缅甸、泰国、柬埔寨、斯里兰卡、澳大利亚、肯尼亚、坦桑尼亚、越南等，各个产地的红、蓝宝石都会由于其形成条件上的差异，而也各具某些特征，依此可判断某一红宝石或蓝宝石的来源，做出产地鉴定。 ,.缅甸抹谷红宝石 是世界上最精美的红宝石(和蓝宝石)的产地，以鸽血红闻名于世，以致于“缅甸红宝石”成为商业上优质红宝石的代名词。红宝石采自冲积或残坡积砂矿之中，其含矿母岩为大理岩。大理岩中侵入有花岗质正长岩，而红宝石则分布在接近正长岩的大理岩中。典型的产地特征有: (1)流纹状色带:红色分布不匀，可出现流纹状的、团块状的色斑，被形象地称为“糖浆状”的色带(图10-2-6)。 (2)双晶和水铝矿管状体:聚片双晶常见，平行于菱面体的面，偶然还会出现另一个方向的聚片双晶，两组双晶几乎以90度的面角相交。沿着两双晶面的交线，经常会有由细小的水铝矿微晶集合形成的管状体。沿双晶面交线分布是水铝矿在刚玉宝石中的一种习性，在许多不同产地的刚玉宝石中都可以见到。 (3)补钉状金红石针:短针状金红石密集成白色团块状不均匀地分布在红宝石中，如同“补钉”(图10-2-7)。 最具有产地意义的特征是:流纹状色带与短针状的金红石相伴出现，方解石晶体与致密网状的金红石针共生。 常见的其他包体还有，无色透明菱面体状的方解石和白云石，磷灰石和尖晶石等。此外还只有石榴石、榍石、磁铁矿和黑云母等。偶尔可见充填了液体的空穴或负晶。 图10-2-6 流纹状色带 图10-2-7 补钉状的金红石针团块 2.缅甸孟素红宝石 孟素(Mong SHu)是90年代发现的红宝石新产地，位于抹谷南东方向约200公里。红宝石产于残坡积层，其来源与下伏的大理岩密切相关，典型的产地特征有: (,)颜色和色带:紫红色至褐红色，红宝石晶体的中心常见有深蓝紫色的核心(图10-2-8)，经热处理后，深蓝紫色色斑多少消除，并呈暗红色至红色，有时还形成白色的絮状物，导致透明度下降。 (,)生长带:可见平行六方锥面的生长带(图10-2-9)。在深蓝紫色区域，在热处理变红后，可见平行底面的生长带，是孟素红宝石的典型特征。 (,)双晶:聚片双晶较抹谷红宝石更为常见，并可出现多组不同方向的双晶，以及沿双晶面交线分布的水铝矿微晶组成的管状体。 (,)网状包裹体:常见的是三组浅色的几乎无光泽的短针状体，往往有两组更为发育，约以120度交织成网状体，另一组则几乎与网面垂直，各种的方法尚无法确定它的成分，推测是具水铝矿假象的刚玉。孟素红宝石中金红石针较少。 (,)其他晶体包裹体:含有白云石、磷灰石、荧石、尖晶石和云母等晶体包体。愈合裂隙多显不规则的曲面状，上面分布有指纹状排列的气液包裹体。 图10-2-8 蓝黑色的核心 图10-2-9 蓝黑色核心的生长纹 ,.泰国红宝石 泰国也是红宝石的重要产出国和交易中心，据报道，世界上近70%的高质量红宝石产自泰国。红宝石产地位于泰国东南部的占他武里(Chanthaburi)，该区可划分成生产蓝色、蓝绿色、黄色和黑色星光蓝宝石的矿区和生产红宝石的矿区。蓝宝石矿区位于占他武里的西面，红宝石矿床位于占他武里的东面，约45km，柬埔寨著名的刚玉宝石产地拜林仅有27km。实际上与拜林一起构成当今世界上最大的红宝石矿区。该区的红宝石完全从砂矿中开采，但其矿源母岩是基性的火山岩(玄武岩)。 (1)颜色和荧光 该区红宝石的颜色从与抹谷红宝石相似的鲜红色到深红色、褐红色和紫红色，原因是含有数量不一的Fe、Ti 等杂质元素。泰国红宝石的荧光也因为较高的Fe含量而减弱，甚至淬灭。 (2)双晶和水铝矿 双晶十分发育，而且不仅一组，常见两组或都三组相互之间近乎垂 直的双晶片相互穿插，在三组不同方向的双晶面相交的交线上，形成三 组近于相互垂直的水铝矿管，管状体带有须边，有时可形成分枝(图 10-2-10)，成为泰国红宝石的重要特征。 (3)晶体和气液包体 晶体包体有无色透明的 斜长石粒状晶体、微黄色六边 图10-2-10三组垂直的水铝矿 形磷灰石包体、暗红色浑圆状 石榴石晶体和黑色粒状磁黄铁矿晶体，气液包体常聚集成指纹状羽 状和圆盘状，盘子状包体中央常常分布着溶蚀的磷灰石、石榴石和 磁黄铁矿晶体，晶体四周的盘状液体包体形成一种类似“煎蛋”状 图案，成为泰国红宝石的另一个典型特征(图10-2-11)。 图10-2-11 “煎蛋”图案 4.斯里兰卡红宝石 斯里兰卡红宝石的来源可能与地表土壤之下各种变质岩有关，例如含堇青石片麻石，石榴石片麻岩，石榴石矽线石黑云母片岩、伟晶岩、大理岩等。因而市场上的斯里兰卡红宝石实际上各种母岩产物的混合，这决定了斯里兰卡红宝石具有相当多变的特征。 (1)颜色 斯里兰卡红宝石颜色色调变化很大，从浅红色到红色、粉红、棕红或褐红到樱桃红等。高档品为艳红色略带粉、黄色调，常称樱桃红或水红色。斯里兰卡红宝石色带明显，常显六边形。 (2)双晶 斯里兰卡红宝石沿菱面体,1011,或底面,0001,的双晶较为少见，并且通常只发育一组，双晶片的厚度也比较厚，有时在显微镜下可清楚地看出双晶片的厚度。 (3)长针状金红石 斯里兰卡红宝石中金红石针呈细长状与缅甸红宝石内的金红石大 不相同(图10-2-12)。 (4)晶体包体 锆石多呈细小粒状晶体，常伴有一圈盘状裂隙，这是由于锆石放 射性元素产生蜕晶作用的结果。此外还有石榴石、橄榄石、方解石呈 云母磁场黄铁矿、尖晶石、磷灰石等矿物质。 (5)气液包裹体 图10-2-12 长针状金红石针 斯里兰卡红宝石中的空穴，负晶不如缅甸抹谷红宝石多见，愈合 裂隙构成指纹状、梳状、网状等精美的特征图案。 5.坦桑尼亚(Umba)红宝石 坦桑尼亚有多处红宝石矿床，其中Umba河山谷红、蓝宝石矿发现于1969年，位于坦桑尼亚的东北部，在冲积层中开采的红、蓝宝石来源产于靠近蛇纹岩的大理岩和穿插于蛇纹岩中的斜长石,蛭石伟晶岩脉。 (,)颜色 常见的颜色有紫红色、橙红色，而粉红和红色则较少，与红宝石含较高的Fe、Ti和相对低的Cr有关。 (,)色带(生长带) Umba红宝石的生长带平行柱面，由含有尘埃状色体的区域与不含这种包体的区域交替组成，生长带之间通常没有清晰的界线 ，化学成分分析显示，尘埃状包体是含Ti的赤铁矿(FeO)。 23 (,)双晶 双晶发育，通常有二组或三组平行菱面体,1011,方向的聚片双晶，多组双晶面的交线构成框架图案，双晶面的交线通常为水铝矿微晶所占据形成管状体 ，与泰国红宝石极为相似。 (,)金红石针 金红石针长短不一，并且数量较少，类似于泰国红宝石。 (,)其他晶体包体 在Umba红宝石中细小的锆石是最常的晶体包体，此外还有磷灰石、方解石、云母、黄铁矿和磁铁矿等。 (,)裂隙 多数的裂隙未经愈合，其中充填了外来的微粒，并且使红宝石的透明度下降。 6.越南红宝石 越南在80年代发现几处红宝石新产地，如位于越南北部陆安城附近的红宝石及蓝宝石矿床，中部义静省蔡市蔡州村的红、蓝宝石矿床 ，以及南部玄武岩区内的红、蓝宝石矿床等。其中陆安红宝石的产量最大，质量最好，次为蔡州的红宝石，两地的红宝石都采自于残坡积层。 (,)颜色及色带 从粉红到红色，多带有紫色色调，少见鸽血红。具有流纹状的颜色分带现象，流纹状色带可渗杂有粉红色、橙红色、无色和蓝色条带。此外还可出现单独的沿双晶面成层分布或呈烟雾状的蓝色色斑。蓝色色斑可经热处理消除。 (,)包裹体 特征包裹体是三斜铝石，颜色呈桔黄色(图10-2-13);还有方解石、 磷灰石、金红石、磁黄铁矿等。在愈合裂隙中包含有呈指纹状排列的气 液二相包裹体和次生褐铁矿的浸染。 (,)聚片双晶发育。 7.云南红宝石 云南红宝石产于滇西衷牢山老变 图10-2-13 三斜铝石包裹体 质岩分布区的金云母大理岩中，但有 开采价值的则是次生砂矿，其中开采出的红宝石粒度1,10mm，颜色呈玫 瑰红色和红色，浓艳且均匀。但是裂理发育，包体和杂质含量较高，绝大 多数只能用做弧面宝石，具刻面宝石质量的原石少见。 图10-2-14 云南红宝石 五、蓝宝石的产地及其特征 蓝宝石的产地远比红宝石多，在全球五大洲都有具有商业意义的蓝宝石矿床，但是，国际宝石市场上的蓝宝石只来自于几个主要的产地，如泰国、柬埔寨、澳大利亚、缅甸、斯里兰卡、克什米尔、中国山东等，其中澳大利亚的蓝宝石在数量上占据了全球总产量的50%以上。澳大利亚的蓝宝石大部分都在泰国宝石市场上当作“泰国蓝宝石”出售。与红宝石不同，优质蓝宝石的产地 较多，除了最著名的、而且已带有传统文化含义的产地之外，其他的产地，对蓝宝石来说没有品质和文化价值(如品牌)上的意义。所以，本节仅介绍最著名、最典型的蓝宝石产地、产状特征和所产出的蓝宝石的特征。 1.克什米尔蓝宝石 克什米尔蓝宝石被誉为蓝宝石的极品，它是1881年在该地区一次雪崩中发现的。蓝宝石产于穿插于片麻岩、大理岩等变质岩的花岗质伟晶岩脉，其组成是斜长石、云母和黑色电气石。在伟晶岩脉与石墨黑云母片麻岩的接触带上，也产出粉红色的红宝石。该矿区开采的蓝宝石质量也有很大变化，从浅灰蓝色到矢菊蓝、透明到不透明。大部分的原石也要经热处理才有价值。但是，如今克什米尔蓝宝石已不仅仅具有产地的意义，而且还作为最佳商业品级蓝宝石的代名词。 (,)颜色和外观 克什米尔蓝宝石的颜色通常称为矢菊蓝，是指一种不含其他色 调的中等深度的鲜艳的纯蓝色。此外，克什米尔蓝宝石还由于含有 微小的 尘埃状内含物对光线反射形成象绒布般的光泽(也称为天 鹅绒效应，图10-2-15)。 (,)色带:克什米尔蓝宝石有明显具界线分明的色带(生长 带)，以及由乳浊状条带和透明条带交替形成的色带。 (,)金红石:极少见到金红石针或丝状体。 图10-2-15 天鹅绒效应 (,)双晶:非常薄的沿菱面体方向双晶片，但非常少见。 (,)成分不明的细小包体:微粒包体呈线状雪花状、云雾状，成分不明或许是金红石。 (,)其他晶体包体:有电气石、锆石、斜长石、韭闪石、晶质袖矿，褐帘石等。 (,)气液包裹体:呈指纹状分布在愈合裂隙上，较少见。 2.斯里兰卡蓝宝石 斯里兰卡的蓝宝石与红宝石相似有多种类型的矿源母岩，例如伟晶岩、麻粒岩、矽卞岩、石榴石、堇青石片麻岩等，不同母岩来源的刚玉宝石经风化和搬运作用于的后可能形成砂矿，造成斯里兰卡的蓝宝石有各种各样的颜色，如无色、浅灰黄色、浅蓝色、蓝色、绿色、紫色、蓝紫色、橙色等等，蓝色的蓝宝石的颜色较浅，常为浅蓝色、灰蓝色、天蓝色、蓝紫色等，虽然不如克什米尔和缅甸蓝宝石漂亮，但可具有较大的尺寸。具有产地鉴别意义的内含物特征是: (1)长丝状的金红石针(图10-2-17)。 (2)二相或三相的长条形负晶。 (3)带应力晕的锆石包体。 (4)强烈的色带和聚片双晶。 3.缅甸蓝宝石 缅甸抹谷除了红宝石以外，同时也是出 产上好蓝宝石的重要产地，虽然，蓝宝石的 产量不高，通常只作为在砂矿中开采红宝石 图10-2-16 斯里兰卡蓝宝石 图10-2-17 金红石长针 的附产品，但是这并不影响其重要性。抹谷 的蓝色蓝宝石可具有中至深的纯正的蓝色，比克什米尔的蓝宝石颜色稍深，并且与矢菊蓝宝石一样，无论在什么类型的光照下(如日光、灯光)都不合改变色调，只是不具有天鹅绒光泽。虽然，蓝宝石与红宝石均产于抹谷的砂矿之中，但它们的含矿母岩却大为不同，红宝石的母岩是大理岩，而蓝宝石则 产自于穿插在大理岩及片麻岩中的二长伟晶岩和刚玉正长岩等花岗质岩石。 缅甸蓝宝石含有各种内含物，金红石针、水铝矿、指纹状的愈合裂隙、白云石、板钛矿和磁黄铁矿等。可作为产地标志的内含物特征是: (1)细长的针状金红石与尘埃状的金红石共存，并可密集成云状 体。 (2)发育的聚片双晶以及与之相伴的水铝矿管状体。 (3)磷灰石晶体包。 (4)白云石(图10-2-18)或者方解石晶体包裹体。 4.泰国蓝宝石 泰国的蓝宝石产地分布于占他武里(Chanthaburi)和康桑拉武里 (Kanschanaburi)两地，蓝宝石都开采于次生砂矿，含矿母岩都是富图10-2-18 莫谷蓝宝石 钾玄武岩，由于 占他武里蓝宝石开采的历史悠久，而且该城又是宝石中的白云石包体 的集散地，所以更为著名。 (,)占他武里蓝宝石 占他武里蓝宝石矿产出各种颜色，如深蓝、蓝绿、黄绿、黄色的蓝宝石和黑色的星光蓝宝石，同时还伴生有黑色尖晶石、石榴石、锆石和黑色的透辉石等。蓝宝石含有白色水铝矿、铀烧绿石、白色或者无色粒状的斜长石(图10-2-19)，淡黄色的磷灰石、磁黄铁矿、短针状的赤铁矿和指纹状、羽状愈合裂隙等包体。可作为产地标志的内含物特征是: ? 蓝色蓝宝石的颜色一般较深，并带有紫色和(或)灰色色调。 ? 蓝宝石中含有许多微小的出溶体，沿六方的生长带分布，而且 还导致蓝宝石出现较微的白雾状外观。 ? 聚片双晶和与之相伴的细长白色水铝矿针(管)状体和相当多 的铀烧绿石八面体是该区及相邻的柬埔寨拜林蓝宝石的重要特征。 ? 由液体和二相包体及其组成的指纹状、羽状愈合裂隙也比较常 见。 (,)康桑拉武里蓝宝石 图10-2-19 白色粒状的斜长石 康桑拉武里位于曼谷西边约120km，发现于1920年，产出的蓝宝 石的颜色较占他武里列好，中到深蓝色，相当比例的蓝宝石不必用热处理改善颜色 。其他部分通常带有灰色调，形成金属般的色泽，而影响外观。产出的蓝宝石原石的直径主要在5,15mm之间，达到15,25mm也不少，最大的蓝宝石达到1000克拉。 ? 蓝宝石通常具有明显的六方形色带，同一晶体中色带的密集程度变化很大。 ? 在蓝色的色带中(无色的色带中不含)有浓度不一的尘埃状包体，这些包体在透射光下呈蓝色但在反射光下产生乳白色的散射反光，类似于丝绢现象。这种乳状效应在某一生长带可非常的强烈，在另一生长带可非常的不明显。 ? 与占武里蓝宝石一样很少出现金红石针，但是尘埃状的微小包体可密集排列成长条状甚至针状的形态。 此外，还有与多组聚片双晶有关的细长的水铝矿针(管)、二相包体、极薄的带晕彩的愈合裂隙，以及斜长石、角闪石和磁黄铁矿等包体。 5.柬埔寨蓝宝石 柬埔寨拜林产出的蓝宝石与泰国占他武里的红、蓝宝石产地实际属于一个矿区，拜林的刚玉矿床一直延伸到柬泰边界。与蓝宝石伴生有红色及橙色的尖晶石，少量的锆石和大量的铁尖晶石。虽然拜林蓝宝石也属于玄武岩成因，但比其他玄武岩成因的蓝宝石具有更好的颜色，蓝色纯正，分布均匀，色带不明显，透明度好，光泽强。拜林蓝宝石还具有如下的内部特征: (1)红色、深红色、桔红色粒状铀烧绿石(图10-2-20)。 (2)柱状斜长石和六方磷灰石。 (3)晶体包体周围的盘状应力裂隙。 (4)但很少或没有金红石针，聚片双晶也不很发育。 6.澳大利亚蓝宝石 澳大利亚蓝宝石主要来自Queeusland Anatcie地区和New Soath Wales Inverell地区，前者发现于1870年，矿区的面积延 展达70平方公里，后者发现于1918年。两个矿区的蓝宝石都来源图10-2-20 桔红色粒状铀烧绿石 于玄武岩。在Inverell地区，大多数蓝宝石是在开采黄金的同时回收的。澳大利亚所产的蓝宝石达全球总产量的60,70%。但颜色也较深，据报导，产出的蓝宝石中有85%是含Fe很高的深蓝色(墨水蓝)，有10%是黄色、绿色和黄绿色的蓝宝石，其余5%是双色的、褐色的和淡黄色半透明的蓝宝石。澳大利亚蓝宝石的特征有: (1)由短针状的赤铁矿和少量金红石针组成的“丝绢”，聚片双晶和水铝矿管状体。 (2)橙至红色的铀烧绿石包体。 (3)以及带有慧星状尾巴的晶体包体等。 此外还有斜长石、锆石和羽状愈合裂隙等内含物。 7.中国山东昌乐蓝宝石 我国在海南、福建、江苏、山东、河北、黑龙江和青海等省都发现有蓝宝石矿，但经济意义相差很大，目前能保持供应的只有山东昌乐和福建明溪两处，而且福建明溪蓝宝石由农民在农闲期间小规模地开采，产量不高。 山东昌乐县位于山东半岛的中部，于20世纪80年代中期发现蓝宝石砂矿和原生矿。原生蓝宝石赋存于包含在玄武岩中的辉石橄榄岩捕虏体之中，晶体呈六方柱状或桶状，直径可达30mm，透明到不透明，颜色较深，多为深蓝色、蓝黑色。砂矿的分布比原生矿的范围更大，蓝宝石多为碎块状，浑圆状和六方短柱状，粒径一般5,10mm。该区除了深蓝色以外，还有黄绿、蓝绿、褐色的蓝宝石以及深蓝色、深褐色的星光蓝宝石。 (1)山东蓝宝石聚片双晶不常见。 (2)金红石成短针状，稀疏分布，密集时可形成星光。 (3)生长带和色带多见，有些色带密集微小尘埃状的包体，并使透明度下降。 (4)粒状或变形十二面体状石榴石包体、短柱状的钛铁矿是常见的晶体包体。 此外，较少见的包体还有磷灰石、锆石、斜长石、刚玉和水铝矿等。 图10-2-21 山东昌乐砂矿 图10-2-22 深蓝色昌乐蓝宝石 思考题: 1. 红宝石和蓝宝石各有哪些地质产状,地质产状与红宝石的质量有何联系, 2. 具有产地意义的内含物特征属于什么类型,为什么, 六、红、蓝宝石及仿制品的鉴别 红、蓝宝石的仿制品的品种很多，可以说各种红色的宝石品种都可称为红宝石的仿制品，各种蓝色宝石亦可称蓝宝石的仿制品，各种绿色、黄色、橙色、紫色、褐色等宝石都是艳色蓝宝石的仿制品，所以在鉴别仿制品的过程中，要根据宝石的外观特征，物理化学特征对宝石进行观察和测试，确定所测宝石是否是刚玉 族宝石，再根据宝石的颜色，吸收光谱或微量元素的测试，最后给出刚玉族宝石的品种名称。 ,.红宝石与其仿制品的鉴别 广义上所有红色的宝石都可能成为红宝石的仿制品，在外观上与红宝石相似宝石主要有红色尖晶石、红色石榴石、红色电气石、红色绿柱石、红色锆石、红柱石及红玻璃。 (,)与红色尖晶石区别 红色尖晶石颜色与红宝石极为相似，但红尖晶石常常带有褐色色调;没有多色性;偏光下全消光，有时显示波状异常消光现象 ;折射率值1.72小于红宝石的1.77，并且没有双折射率;对相对密度值小于红宝石;吸收光谱缺少蓝区的三条吸收线线;荧光呈红色但较红宝弱;显微镜下可见八面体 状的晶体或负晶。 (,)与石榴石的区别 石榴石颜色通常较红宝石深，呈褐红,暗红色，镁铝榴石有时呈浅黄红，浅粉红色;偏光镜下全消光，但有时呈现四明四暗的异常现象 ;石榴石无二色性也无荧光;镁铝榴石和铁铝榴石光谱都与红宝石的光谱不同，没有693的荧光发射线;显微镜下石榴石的针状金红石针二组近直角相交，另一组不在该平面内，而 红宝石内三组金红石针呈现出120?或60?夹角。 (,)与红色碧玺的区别 红色碧玺为桃红色并带有褐色或橙色色调;二色性极为明显，为深红,浅红，红宝石的二色性为红,橙红;红色碧玺的折射率值1.620到1.640和相对相对密度值3.05明显小于红宝石 ;双折射率0.014,0.020大于红宝石，在显微镜甚至放大镜下适当方向可见到红色碧玺的后刻面棱重影;红色碧玺还具有针状和管状以及不规则状的扁平状液态包体。 (,)与红色绿柱石的区别 红色绿柱石的折射率值和相对相对密度值明显低于红宝石，故光泽比红宝石光泽弱，没有特征吸收谱和荧光。 (,)与红色锆石的区别 红色锆石颜色通常不够鲜艳和纯正，总带有褐色或灰褐色，外 观与优质红宝石差异较大;折射率值由于超过折射仪的测试范围而 无法测到 ;锆石的相对相对密度较高，掂重明显大于红宝石;锆 石通常显示653.5nm的特征吸收谱;无紫外荧光;放大镜下或显微 镜下很容易观察到锆石的后刻面棱的重影 ;由于宝石脆性大也常 见宝石腰棱及刻面棱的磨损和缺口。 (6)与红玻璃的区别 图10-2-23 仿红宝石拼合石 玻璃为常见的仿制品，在偏光镜下全消光或黑十字异常消光;折射率值不定，通常为1.45,1.70之间，偶尔会大于1.70，通常小于红宝石的1.77;相对相对密度多变，在2.60左右， 也小于红宝石的4.00;吸收光谱可能除红色外全吸收，也可能在黄、绿区吸收显示稀土谱;显微镜下可见气泡，漩涡纹等内部特征。 2.蓝宝石和仿制宝石的鉴别 与蓝宝石相似的宝石有蓝色尖晶石、蓝锥矿、堇青石、黝帘石、蓝色电气石、蓝玻璃。 (,)与蓝色尖晶石的区别 与蓝宝石物理参数不同，只有一个折射率值(1.718)，偏光下全消光，无二色性，在黄区、绿区、蓝区有四条铁吸收谱，内部有八面体晶体包体和负晶。 (,)与蓝锥矿的区别 蓝锥矿颜色特征与蓝宝石相似，具强多色性，通常顶刻面观察为蓝色，平行腰棱观察为无色，与蓝宝石蓝绿色或绿蓝色明显不同。蓝锥矿的双折射率很大，达0.047，而且为正光性，显微镜下刻棱重影明显。蓝锥矿色散很强(0.066)，虽然部分被体色所掩盖，但切工优良的蓝锥矿显示生动的外观。此外，蓝锥矿在短波紫外光下具亮蓝色荧光，而蓝宝石为惰性或弱荧光。 (,)与堇青石的区别 堇青石折射率值较低(1.54-1.55)，宝石表面光泽较蓝宝石弱，相对相对密度值(2.65)，在3.32的重液中上浮而蓝宝石下沉。肉眼可见明显的多色性，顶刻面通常为蓝色，另二个方向为蓝紫色和浅黄色。与蓝宝石不同，堇青石可能在黄区、绿区和蓝紫区有吸收带。 (,)与黝帘石的区别 黝帘石的蓝到紫色品种为坦桑黝帘石，它具有强的三色性分别为蓝色、紫色和绿色，热处理的黝帘石仅呈现蓝色和紫色。黝帘石相对相对密度值(3.35)较蓝宝石低，在3.32的重液中缓慢下沉，而蓝宝石则迅速下沉。黝帘石折射率1.70左右比蓝宝石小很多。 (5)与蓝色碧玺的区别 蓝色碧玺为灰蓝色，二色性极为明显，为蓝,浅蓝，蓝宝石的二色性为蓝,蓝绿;碧玺的折射率值1.620到1.640和相对相对密度值3.05明显小于 蓝宝石;双折射率0.014,0.020大于兰宝石，在显微镜甚至放 大镜下适当方向可见到碧玺的后刻面棱重影。 (6)与蓝色玻璃的区别 玻璃为常见的仿制品，在偏光镜下全消光或黑十字异常消光;折射率值不定，通常为1.45,1.70之间，偶尔会大于1.70，通常小于兰宝石的1.77;相对相对密度多变，在2.60左右， 也小于兰宝石的4.00;吸收光谱可在黄、绿区吸收显示稀土谱;显微镜下可见气泡，漩涡纹等内部特征。 思考题: 1. 什么是仿制品, 2. 红宝石和蓝宝石的仿制品各有哪些共同的特征, 七、合成红、蓝宝石及鉴别 ,.焰熔法合成红、蓝宝石的鉴别 焰熔法合成红蓝宝石是市场是最常见的合成宝石之一，同时也是最早的合成宝石。自从十八世纪未，焰熔法问世以来，这种方法合成的红蓝宝石就大量地流入市场，历时已近百年。 (,)外观 焰熔法合成红宝石的颜色最常见为鲜红色和粉红色，纯正、艳丽，而且透明、洁净，通常过于完美。焰 3+2+/4+熔法合成蓝宝石有多种颜色，产生颜色杂质元素可与天然的不同，例如天然绿色蓝宝石由Fe和FeTi致色，而焰熔法合成的绿色蓝宝石则因加入少量钴和镍而呈绿色。 (,)弯曲生长纹 弯曲生长纹是由于合成红宝石的生长过程中熔滴汇成的熔融层往往呈弧面状，并且逐层冷凝而造成的(图10-2-24)。颜色深的蓝宝石中也可以观察到弯曲生长纹，但是，在浅色的，例如黄色品种中，很难发现弯曲生长纹。 图10-2-24 焰熔法合成红宝石的弯曲生长纹和气泡 (,)气泡 焰熔法合成红蓝宝石的另一个重要特征是含有气泡(图10-2-24)，气泡通常很小，在低倍放大镜下成黑点状，如果气泡较大，高倍放大能分辨出气泡的轮廓，常呈球形，椭圆形或蝌蚪形，气泡多时会成群呈带状分布。 (,)多色性 天然红宝石尤其是大颗粒优质红宝石，顶刻面的取向一般是垂直结晶C 轴的，用二色镜从台面观察看不到多色性。而焰熔法合成红宝石作为低廉的红宝石仿制品，在加工中不注意取向，从台面观察常能见到红和橙红色的二色性。 (,)发光性 天然红宝石和合成红宝石在紫外光下发生红色荧光，但由于合成宝石成分较纯，紫外荧光通常比天然红宝石强。 天然蓝色蓝宝石在紫外光下常呈惰性，而焰熔法合成蓝宝石在短波紫外光下可能显示淡蓝,白色或淡绿 色荧光 、合成的无色蓝宝石在短波下有淡蓝色荧光、合成的绿色蓝宝石在长波紫外光下可具橙色荧光、合成的橙色蓝宝石在长波紫外光下显淡红色荧光。 (6)吸收光谱 焰熔法合成的蓝色、绿色和黄色蓝宝石通常缺少天然蓝宝石中清晰可见的450nm吸收线，有时仅表现为模糊不清的极弱吸收带。合成变色蓝宝石具有475nm处的极细的 由V3+离子产生的吸收线，也可因含少量Cr而迭加有Cr的吸收光谱。合成红宝石的吸收光谱和天然的相同。 (7)火痕 合成红宝石于价廉，加工常不够精细，可因过快的抛光造成表面上雁行状排列的细小裂纹，称为火痕。 (8)普拉托效应 对于焰熔法缺少弯曲生长线的合成红、蓝宝石，在用其他常规方法无 法确定时，可以采用普拉托测试法。具体操作方法是:将宝石浸泡在二碘 甲烷中，在正交偏光下，沿宝石晶体的光轴方向放大20至30倍进行观察， 焰熔法合成的刚玉宝石可能显示交角为60?的条带状构造(图10-2-25)。 据报导坦桑尼亚某些天然红宝石也能观察到 这样的现象。 2.焰熔法合成星光红、蓝宝石 焰熔法合成的星光红、蓝宝石具有典型易于识别的特征: (,)弯曲生长带 图10-2-25 普拉托效应 焰熔合成星光红、蓝宝石弯曲生长带的弯曲生长线相当明显，成粗大的色带，易于在宝石的侧面观察到，尤其用聚光透射照明之下，肉眼即可见。弯曲生长带往往含有细小密集的气泡。天然星光红蓝宝石也常见色带，但色带是平直的或带弯角的。 (2)星线特征 焰熔法合成星光红、蓝宝石的星线细长、清晰、完整，贯穿整个弧 面型宝石表面(图10-2-26)，而天然星光红、蓝宝石的星线常常较粗， 从中心向外逐渐变细，星光中部显示一团光斑，俗称宝光。 (3)金红石针 焰熔法合成的星光红、蓝宝石的金红石针相当细小，而且密集，如 同白色纤维，要在40倍以的放大下，才能观察到。而天然星光红、蓝 宝石中的金红石针则较粗大，在10倍放大条件下就能清楚地分辨出金图10-2-26 合成星光 红石针的形态。 红宝石和蓝宝石 3.提拉法合成红宝石 提拉法与焰熔法同属于熔体中结晶的合成方法，相对于焰熔法生产成本更高，故较少用于合成宝石的生产，提拉法多用于生长工业晶体，比如用作激光材料的红宝石。市场上，提拉法合成红宝石较少 ，只有少量的公司生产，如日本的Kyoto Ceramic公司其产品称为合成Inamori红宝石。国内也只有少数的厂家，往往作为激光材料的副产品。 提拉法合成红宝石的特征与焰熔法合成红宝石有相似之处，例如合成红宝石通常十分干净，有时可观察到弯曲的生长纹，以及与之相伴的微小气泡。小气泡必须在暗域下观察，可见小气泡亮点组成平行并略为弯曲的“雨点”状图案 (图10-2-27)。 图10-2-27 4.提拉法合成星光红、蓝宝石 用提位法合成星光红、蓝宝石似乎只有我国上海的一家公司于90年代初投入市场。提拉法合成的星光红宝石或蓝宝石，在外观上与天然星光红、蓝宝石更为相似，例如星光不那么清晰。特征如下: (1)外观 颜色多为粉红至浅红色，半透明，透明度较焰熔法的高，同时星线 不如焰熔法的明显清晰，也易出现所谓的“宝光”，在外观上比焰熔法 的更接近天然星光红、蓝宝石(图10-2-28)。 (2)弯曲生长纹 弯曲生长成颜色浓度不一的条带，相当粗大，用肉眼即可从宝石的 侧面观察到。 (3)色带 图10-2-28 提拉法 除了与弯曲生长纹相伴的色带外，提拉法合成星光红宝石往往还有合成星光蓝宝石 更大范围的色带，弧面形宝石的中央与外围的颜色存在差异，中央部分 颜色较深，外围颜色较浅，但色带仍然是弧线型的，不同于天然的平直色带。 5.助熔剂法合成红、蓝宝石 大约在本世纪(20世纪)50年代开始，应用助熔剂法合成红、蓝宝石，到60年代后期，助熔剂法合成的红、蓝宝石才进入宝石市场。由于助溶剂法的生产成本很高，该方法合成的红、蓝宝石的售价也相当高，其产量远较焰熔法合成的红、蓝宝石为少 。助溶剂合成红、蓝宝石的重要特征如下: (1)外观 助溶剂合成红、蓝宝石的颜色与天然红、蓝宝石相似，可有各种色调的红色和蓝色，透明度根据合成的质量从半透明到透明，单颗宝石通常都具有内含物，尤其是各种形态的愈合裂隙 ，外观上与天然宝石十分相似。 (2)助溶剂残余包裹体 助溶剂残余包体鉴是识别助溶剂合成红、蓝宝石的重要特征: ?助溶剂包体的结构特征 助溶剂在被包裹到合成红宝石晶体中时呈液体状态，随 着温度的下降，封闭在空穴中的助溶剂的性质也发生变化， 从液态凝固。凝固可能产生几种结果:其一，凝固过程中助 溶剂因收缩形成一个空洞，使之很象气液两相包体;其二，图10-2-29 助熔剂残余包裹体的马赛克结构 凝固过程中助溶剂发生自发成核的结晶，最后，整个助溶剂包体成为微晶集合体，并有特征的镶嵌状或龟裂状图案(图10-2-29)。同时，微晶集合体还使助溶剂包体变得不透明，在亮域下呈褐色、灰黑色，在暗域或反射光下，由于微晶界面的散射作用，则成明亮的淡黄色或黄色。其三，凝固过程中助溶剂迅速冷却成玻璃，没有发生结晶作用，这时助溶剂包体呈透明状，与气液两相包体很难区别，并且往往与主晶的反差很小，不易观察。 ?助溶剂包体的形态特征 助溶剂包体可呈单个的管状包体，负晶，或者聚集成栅栏状存在于合成红宝石中，此外，还常见微小的助溶剂包体可呈雨点状、网格状、慧星状等形态。微小的助溶剂包体往往很难放大到可以观察其结构的程度，故认识其可能出现分布图式也是非常重要的。 (,)面纱状愈合裂隙 助溶剂法合成红、蓝宝石，由于内应力等原因，在生长过程中会自发产生不规则的裂隙，这些裂隙通常又在随后晶体的继续生长中得以愈合，通常呈面纱状(图10-2-30)，其上分布了大量的呈指纹状、网状或树技状的助溶剂包体。天然红宝石也会出现不规则的面纱状愈合裂隙，但其上分布的是气液包体。另外，天然红宝石常常会发育裂理裂隙，裂理裂隙比较平直，并往往有多个裂隙互相平行，这种特征是助溶剂法或其它方法合成红、蓝宝石所没有的。 图10-2-30 面纱状愈合裂隙 (4)铂金片 在部分助溶剂合成宝石中可见到从铂钳埚溶蚀又重结晶的铂金片，它们常具有三角形、六边形、长条形或不规则的多边形，容易与天然宝石中的黑云母矿物包体相混，黑云母在宝石中通常呈片状，透射光下透明，晶体表面常有结晶纹。铂金片在透射光下不透明，反射光下显示银白色明亮的金属光泽。 (5)色带和生长带 助熔剂合成红、蓝宝石中可见直线状、角状生长环带，这些特征与天 然红、蓝宝石中的色带，在外观上是一致的。但在Ramaura合成红宝石中 可出现一种搅动状的颜色现象和 以不同角度相交的不规则生长线。在 Douros合成红宝石中可出现浅红、无色色带和蓝色三角色块。如果进一步 注意色带(生长带)的结晶学方向，这些色带的结晶学方向与天然红、蓝 宝石有很大的差异。助溶剂法合成红、蓝宝石最发育的晶面是菱面体 (1011)、负菱面体(0112),底面 (0001)和双锥面(2243)(图10-2-31)， 而六方柱的柱面则很少见。所以除底面外所发育的晶面均与天然的不同， 而色带或生长带则是这些晶面在已切磨的宝石中的反映。 天然红、蓝宝石图10-2-31 助熔剂合成 中的色带或生长带通常平行柱面和各种六方双锥面[除(2243)外]，依此可红宝石的晶体形态 作为鉴别的重要特征。 (6)双晶 以往平行菱面体的聚片状双晶多被认为是天然红、蓝宝石的特征，但是在Chatham和Kashan助溶剂法合成红宝石中，也存在这种形式的双晶，因而，平行菱面体方向的聚片双晶的鉴定意义受到了限制，但是，助溶剂合成红宝石具有平行C轴，即垂直底面(0001)的双晶。这种双晶可形成两组互相交叉或者多组(如三组)相交的结构。这种双晶在天然红、蓝宝石中尚未见到。 (7)种晶 助溶剂合成红、蓝宝石有种晶生长和自发成核两种生长方式，绝大多数的助溶剂法合成红、蓝宝石中很难看到种晶及其相关的特征，有些厂家(如Kashan)在出售助溶剂合成红宝石的原石时，就把种晶部分切除了。只有Chatham早期的产品中，可能会见到边缘呈淡蓝色至红紫色的种晶。 (8)发光性 助溶剂红宝石有较强的红色荧光，对红宝石的鉴定可起到指示作用，Ramaura红宝石加入了某些稀土元素 ，具特殊的橙红色荧光。少数样品可能显示蓝白色荧光。 助熔剂合成蓝宝石中的助溶剂残余在紫外光下可显示粉红、黄绿和棕绿色等多种荧光，以致于合成蓝宝石也显示出这些荧光特征。而天然蓝宝石多表现为惰性或暗红色荧光。 (9)微量元素 用电子探针分析暴露到宝石表面的助溶剂残余包裹可以检验出包裹的化学组成，用X-荧光能谱仪，可以无损分析出宝石所含的微量化学组成。 Chotham助溶剂法合成的红宝石中不含助溶剂残余包体的部分检测出的微量元素的组成如下:Li:6至20ppm，Pb60至100ppm，Mo:100至3000ppm。 Kasham助熔剂合成红宝石用X-荧光波谱仪检测出与助熔剂有关的微量元素(定性)有:Pb,Bi,Na,Mo和Pt等。 6.水热法合成红蓝宝石 仅有个别的厂家生产水热法合成红蓝宝石，泰国与俄国的合资公司(Tairus)是目前最主要的厂商，中国广西桂林的远大晶体公司，也开始向市场提供水热法合成红宝石。虽然水热法合成红宝石的生长条件，更接近于天然红宝石的生长环境，但是，由于生长技术等方面的原因，水热法合成红宝石具有许多典型的特征，可与天然红宝石区别。 (1)Tairus 水热法合成红蓝宝石 ?外观 水热法合成红、蓝宝石有深红色、浅红、橙红色、蓝色、蓝紫色等，透明度一般较高，但受晶体质量的影响，当包裹体多时，透明度就会受到影响。 ?种晶和生长构造 水热法合成红宝石必须采用种晶，而且种晶片的大表面往往具有特殊的结晶学方向，以获得较快的生长速度，因而合成晶体的生长方向与该表面平等或成某种几何关系， Tairus水热法合成红蓝宝石因而有典型的水波纹状生长带(图10-2-32)。 图10-2-32 水波纹状生长带 图10-2-33 愈合裂隙和水波纹 ?面沙状愈合裂隙和气液两相包裹体 水热法合成红宝石也发育有面沙状的愈合裂隙(图10-2-33)，并在愈合裂隙上分布有形态各异的气液两相包裹体。 ?微量元素 Tairus水热法合成红宝石除含有少量的V、Ti以外，还含有Ca 和Cu。Cu是天然红宝石所缺乏的元素。而水热法合成红宝石中的Cu与生长技术有关，是作为促进晶体生长速度的添加剂。 ?水(HO) 2 Tairus水热法合成红宝石含有较多的水，在红外光谱上。其水的红外吸收峰远大于天然产出的红宝石(图C-17)，是Tairus水热法合成红宝石的一个重要的鉴定特征。 图10-2-34 Tairus 水热法合成红蓝宝石的红外光谱 (2)桂林水热法合成红宝石 桂林水热法合成红宝石的鉴定特征与Tairus的不同，例如很少或没有水波纹状生长纹理，细小絮状的内含物很少，不显示水峰的红外光谱等。根据新近的研究，桂林水热法合成红宝石的特征有: ? 颜色:桂林水热法合成红宝石的颜色具有橙色调，类似与红色石榴石色调，只是更为明亮一些，颜色较深的样品，在外观上与石榴石更为相似。天然红宝石通常不具有这种色彩，其它类型的合成红宝石也与之不同。 ? 多色性:桂林水热法合成红宝石的多色性也相当特殊，为带橙色调的红色(No)和黄色(Ne)，用 二色镜易于观察，天然红宝石的多色性通常为紫红色和橙红色，与之有明显的不同。 ? 可见光吸收光谱:只有红光区为透光区，从黄绿光区开始，直到紫光区都吸收，显示为黑暗的吸收带，缺失绿蓝光区的透光区，与镁铝榴石的吸收光谱相似。但在红光区乃可观察到红宝石典型的荧光线以及692,660和630的吸收线(图10-2-35)。 图10-2-35 桂林水热法合成红宝石的可见光吸收光谱图 ? 紫外荧光:在长波紫外光下，桂林水热合成红宝石显示中至弱的带橙色调的红色荧光，有些样品的荧光有分带性。在短波紫外光下，样品的荧光更弱呈暗红色，部分样品没有荧光。 ? 面包屑状包裹体:在暗域下呈白 色，似乎由多个晶粒组成的，形态上与面 包屑相似的包裹体(图10-2-36)，通常 数量不多，较小，即使放大到80倍，其 细节依然难以分辨，是一个重要的鉴定特 征。 ? 尘埃状包裹体和种晶残余:尘埃 状包裹体通常成片地分布在无色部分与图10-2-36 面包屑状 图10-2-37无色的种晶 橙红色部分的交界面上，并使交界面的颜包裹体 残余(油浸观察) 色变深，无色部分是合成方法中所采用的种晶片的残余(图10-2-37)。 思考题: 1. 焰熔法与提拉法合成红宝石有哪些异同, 2. 水热法与助溶剂法合成蓝宝石有哪些异同, 3. 助溶剂合成红、蓝宝石有什么重要的鉴定特征, 八、红、蓝宝石的优化处理与鉴别 红、蓝宝石的优化处理的方法很多，有传统的热处理、染色处理、注油处理等，新发展的处理方法有玻璃充填、加充填物的热处理、表面散处理和辐照处理等。 ,.红、蓝宝石的热处理及其鉴别特征 红宝石和蓝宝石均可进行单纯的不添加其他化学物质的加热处理，用于改善红宝石和蓝宝石的颜色，如消除红宝石的紫色调和蓝色色斑，加深无色或浅色蓝宝石的颜色，或者改变蓝宝石的颜色。加热处理还可用于消除红宝石或蓝宝石的丝绢光泽或者增强星光红色、蓝宝石的星光现象。红、蓝宝石的热处理被认为是优化类型。热处理红、蓝宝石的特征有: 图10-2-38 红宝石中被熔断 (1)熔蚀的金红石针 的金红石针 金红石针熔蚀的典型特征是长针状的晶体被熔断，形成点状线、断续线或者较粗大的晶体被熔蚀成线状溶滴(图10-2-38)。 (2)熔蚀的晶体包体 晶体包体的棱角被熔蚀，形成浑圆状的形态(图10-2-39);晶体 包体完全熔化后凝固成白色或灰色的球状体或似球状体，被称为“雪 球”，是热处理的标志性特征。有些晶体熔融或部分熔融后会在与主晶 的接触面上形成颜色浓集的区域，称为“色边”，也是热处理的典型标 志。 (3)穗边裂隙 图10-2-39 熔蚀的晶体包体 如果晶体包体完全或部分熔化 后，部分熔体溢入裂隙，形成环绕 熔化的晶体分布的熔滴环，或者充填到裂 隙的其他位置，溢出的熔体还可能在熔化的晶体周围形成强对比度的空穴，在应力裂隙的最外环，通常形成非常特征的，呈白色或灰白色的边沿，如同环礁的形态，故 也称为环礁裂隙(图10-2-40)。 (4)锆石晕 图10-2-40 穗边裂隙 由于锆石具有很高的熔点，在热处理过程中锆石包体不受影响，但其所伴随的应力裂隙有可能会形成环边裂隙。 (5)水管状的包裹体 原分布在裂隙面上孤立状态的指纹状包裹体，经加热后形成连通的 弯曲的、同心状的、象很长的卷曲地散布在地上的水管 状(图10-2-41) 的包裹体。 (7)色带和生长带 热处理致色的蓝宝石其色带往往具有典型的特征，例如斯里兰卡浅 色或无色的刚玉加热后形成蓝色，其蓝色多集中在边界模糊色带和色斑 中，而这些色带和色斑又是由边缘不清的蓝色斑点所组成。热处理会使图10-2-41 水管状的愈合裂隙 生长带和色带的边界扩散，使界线变模糊，甚至变形。 (8)云雾体 缅甸孟素的红宝石经加热后常形成云雾体(图10-2-42)，云雾体由致密的白色、低反差的、定向排列的，并可形成三维网格的晶体包体所组成，其成分不明，可能是脱水的水铝矿(γ,AlO)。这种云雾体在23天然、未经热处理的红、蓝宝石中很少见到。 (9)紫外荧光 紫外荧光可作为热处理的重要特征。 某些热处理的红宝石在长波紫外光发正常的红色荧光，但在短波下，在红色的荧光之上，迭加白垩色及绿白色或蓝白色成分的荧光，形成粉红色的荧光(图10-2-43)。 某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下发弱的蓝白色、绿白色荧光(图10-2-43)，注意与焰熔法合成的蓝色蓝宝石相似，但热处理蓝宝石的荧光往往有分带性，可在显微镜下区别。 图10-2-42 热处理孟素红宝石的云雾体 图10-2-43 白垩色荧光 2.扩散处理蓝宝石及其鉴别特征 扩散处理蓝宝石是各种扩散处理的刚玉宝石品种中最常见的商品，从外观上看与优质的蓝宝石无异，仔细观察可有下列的特征: (1)蛛网状图案 在显微镜下(低放大倍数)用柔和的透射光(如在光源上放一片白纸)，把样品台面向下，从亭部方向观察，可见刻面面棱及附近颜色较深，构成 蜘蛛网状的图案，这是因为扩散处理蓝宝石的颜色在棱角上更为浓集。天然蓝宝石则不具这种特征。 (2)深色轮廓(油浸观察) 把样品浸泡在二碘甲烷之中，扩散处理的蓝宝石显示深色且清晰的轮廓，而自然着色的蓝宝石则相反(图10-2-44)。 图10-2-44 天然和扩散处理 图10-2-45 深色裂隙 蓝宝石的颜色分布 (3)深色裂隙 扩散蓝宝石常见沿裂隙浓集的颜色，熔化成球体的晶体包体带有深蓝色的“色边”等特征(图10-2-45)。 (4)紫外荧光 扩散处理的蓝宝石在短波紫外光下可发弱的浅蓝白或浅绿白色荧光。 3.扩散处理红宝石及其鉴别特征 扩散处理红宝石的原理虽然与扩散蓝宝石相同，但其产品却远比扩散蓝宝石少见，特征也与扩散处理的蓝宝石有所不同: (1)雾状外观 扩散处理红宝石透明度稍差，呈灰蒙蒙的雾状外观。 (2)红色色斑 在样品的某些局部和裂隙中可观察到红色色斑。 (3)特别高的折射率 扩散处理红宝石折光率达1.81以上，超过珠宝折光仪的测量上限。 (4)异常高的Cr含量 宝石表面Cr含量可高达 4wt%，远高于红宝石政党正常的Cr含量，并且因此造成异常高的折光率。 (5)网状微细裂纹 显微镜高倍放大之下，扩散处理红宝石的表面着色层分布有网状裂纹和密集的微小气泡，当用强光从侧面照明时，可出现乳光效应，这是产生雾状外观的原因。 (6)蛛网状图案及相关现象 和扩散处理蓝宝石一样，在柔和的透射光或者浸泡在二碘甲烷浸油中可观察到颜色浓集于面棱及腰棱和裂隙中的现象。 (7)荧光及吸收光谱特征 在短波紫外光下，部分样品出现白垩色荧光。在可见光吸收光谱观察时，较难观察到696nm附近的荧光发射线，而天然红宝石的这一发射线易于看到。 4.扩散处理星光蓝宝石及其鉴别特征 扩散处理的星光蓝宝石在市场上也不多见，其体色呈灰黑至深蓝色，星光完美，可与合成星光蓝宝石比美，但不像天然的星光蓝宝石。鉴定特征是: (1)缺乏金红石针 在显微镜下可看出星光仅局限于样品的表层，表层内含有大量细小的白点，其成分不明，但观察不到定向排列的金红石针。 (2)异常的化学成分:样品表面具有很高的Ti含量。 5.Be扩散处理的橙色蓝宝石及其鉴定特征 自从2000年发现橙色蓝宝石经过了Be的扩散处理以来, 不仅是橙色的、还有黄色的、甚至蓝色的蓝宝石都可能经过Be的扩散处理，据报道，山东蓝宝石经过Be处理后可以降低深蓝色的浓度。 (1)Be致色的规律 研究发现: ? 蓝宝石中的二价离子Mg, Be等在氧化氛围的热处理中可产生稳定的黄色色心。 ? 黄色蓝宝石中相对Ti含量而言有需要过量的Mg或者Be的2价离子。 图10-2-47 Be扩散处理 图10-2-46 Be致色的规律 的前后比较 (2)主要的鉴别特征: ? 与琢形相关的色带:浸液中部分宝石可以看到中心为浅红色、外围为橙色的色圈(图10-2-48)。 ? 各种高温热处理的包裹体:如雪球状、环礁状的包裹体，溶蚀的金红石针等(图10-2-49、图10-2-50、图10-2-51)。浸液下在观察诊断性的包裹体和内部特征是最佳的方法。 图10-2-48 围绕腰围的 图10-2-49 环礁裂隙 橙色色带 图10-2-50 煎蛋包裹体 图10-2-51 溶蚀的点状包体 ? Be的化学成分分析:为确认有上述特征的黄色蓝宝石确实含Be，还应作激光诱发分解光谱分析(LIBS，图10-2-52)。X射线荧光光谱分析(EDXRF)和光学光谱检测不能 提供区分Be处理和非Be处理黄-橙色蓝宝石的证据。 图10-2-52 Be的激光诱发分解光谱 6.愈合裂隙热处理红宝石及其鉴定特征 红宝石常因裂隙影响其外观，为了在加热处理中弥合原先存在的以及在加热处理过程新产生的裂隙，在红宝石热处理时常采用硼砂(NaBO?HO)等材料作添加剂，在高温下成液体状态，能够沿开放裂隙渗入到472 红宝石中，并使红宝石发生溶解和重结晶，使裂隙产生愈合作用。愈合裂隙热处理的红宝石有下列的特征: (1)树技状、蝌蚪状愈合裂隙 沿着裂隙面分布的呈树技状，树技的端头常呈半球状，如同蝌蚪(图10-2-53)，对光线产生强的反射，在反射光下有强烈的光泽，在暗域下明亮。 图10-2-53 树枝状蝌蚪 图10-2-54 经过愈合的 状愈合裂隙 开放裂隙 (2)表面的开放裂隙 反射光下在宝石的表面上可观察到经热处理愈合的裂隙呈细线状，并分布有细小的暗色小点，或成为凹坑(图10-2-54)。这种现象在天然未经处理的红宝石或助溶剂合成红宝石中都很少见。 (3)白垩色的短波紫外荧光 热处理愈合裂隙通常可含硼酸质的或磷酸质，愈合面在短波紫外光下发 白垩色荧光(图10-2-55)，成为其与天然及助溶剂合成红宝石 区别的最重 要的特征。 (4)絮状的包裹体 因热处理的作用，在愈合裂隙热处理的红宝石中，会出现影响透明度的 絮状或云雾状的包裹体，在高倍(60倍以上)放大下，这些絮状物由白色或 图10-2-55 粉红色的 浅色的 、无光泽的、似乎由微粒集合而成的细针状体组成，针状体呈三维的 短波紫外荧光 定向排列，通常有二个方面最为发育，形成层网状的构造。助溶剂合成红宝石不具备这种特征。 (5)热处理的其他特征 天然矿物包体在处理时被熔蚀，低熔点的形成球形、椭圆形，由玻璃与气泡组成的二相包裹，高熔点的晶体包体则形成浑圆毛玻璃状或表面麻坑状的形态。 7.玻璃充填处理红宝石及其鉴定特征 由于在风化作用中包裹在红宝石中的不耐风化的矿物(如方解石)被溶蚀，使得许多红宝石原石存在凹洞和较大的开放裂隙，采用熔点较低的玻璃来填这些孔洞和大裂隙。充填处理红宝石的特征比较明显: (,)不一致的表面光泽 填充裂隙或孔洞的玻璃的光泽低于红宝石，在反射光下检查宝石的表面可见玻璃填充的位置呈界线清晰的暗色 区域及不一致的表面光泽，是填充处理最直接的标志之一(图10-2-56)。 图10-2-56 充填处理 图10-2-57 淬裂处理 红宝石的表面光泽差异 红宝石的格状裂隙 (2)闪光效应 红宝石中玻璃充填的裂隙和其他宝石的充填裂隙类似，可以看到干涉作用造成的蓝色闪光现象(图10-2-57)。 (,)填充物的流动构造等现象 填充在裂隙及孔洞中的玻璃可能会存在流纹、气泡、脱玻化的枝状微晶等现象，是证明其为玻璃而非天然包裹体的重要证据。 (,)填充物的化学成分 填充玻璃的化学成分较不一致，主要成分以SiO为主，并可含有Pb等利于玻璃降低熔点的化学成分，2 与红宝石以AlO为主的化学成分有明显的区别。 23 8.淬裂处理的红宝石及其鉴别特征 焰熔法合成的红宝石与天然红宝石的最大区别是前者过于完美，几乎没有裂隙，所以，就有了使焰熔法合成红宝石产生裂隙，使之与天然红宝石更相似，更不易鉴别的处理方法,淬裂处理。淬裂处理的红宝石具有以下特征: (,)网格状交叉分布的弧形裂隙 淬裂形成的裂隙往往较短，成较简单的弧面状，而且分布也比较均匀，弧形裂隙互相穿插，形成网格状的分布方式(图10-2-58)。 (,)弯曲生长纹 焰熔法合成红宝石常具有弯曲生长纹，在淬裂处理之后仍然可以 观察到。 (,)愈合裂隙及其中的气泡 如果在愈合裂隙中见到封闭在其中的大气泡，则足以证明，该裂 隙经过了人工的愈合处理，但只可作为与淬裂处理的相关证据。因为， 同样的情况也可发生于弥合天然的开放裂隙的处理结果中。 图10-2-58 网格状交叉分布 的弧形裂隙 (,)其他的可能性 虽然最典型，报导也较多的是“淬裂，助溶剂”的处理，但是，也可能存在淬裂之后，用其他材料弥合裂隙的情况，所出现的特征与“助溶剂”就会有所不同，例如，把红热的红宝石在含有氧化铁的冷水中淬裂，让氧化铁进入裂隙，形成如同天然的“铁染”现象。 9.辐照处理的黄色蓝宝石及其鉴别特征 以前用x-射线或γ,射线的辐照使用无色的蓝宝石改变成浅黄至橙黄色的蓝宝石，但这种辐射导致的颜色很不稳定，在光照下很快发生褪色。所以，光照褪色试验也被认为是唯一可靠的鉴别辐照处理黄色蓝宝石的测试方法(K.Nossau，1991)。但是，近几年来，用中子辐照使无色蓝宝石形成浅黄致褐黄的蓝宝石是一种新的类型，这种辐照处理的黄色蓝宝石与天然色心成色的黄色蓝宝石相似，在光照下不发生褪色作用，加热到250?开始发生褪色作用，产生褐色调的色心首先被破坏，加热350?发生完全的褪色作用。 辐照处理的黄色蓝宝石与天然色心成色的黄色蓝宝石非常难以区别，K.Nassan认为只有褪色试验才能区分两者，其他方法或特征均无诊断性。现在即使是褪色试验，也无助于对中子辐照处理黄色蓝宝石的鉴别。尽管如此，辐照处理的黄色蓝宝石可具有一些特征，虽然这些特征也可见于天然的黄色蓝宝石: (1)橙黄色的紫外荧光 辐照处理的黄色蓝宝石都具有较强的橙黄色紫外荧光。中子辐照处理的黄色蓝宝石在加热到150?以上时，荧光的强度受到削弱，到250?时，荧光接近淬灭。天然色心致色的黄色蓝宝石也具有橙黄色的荧光， 3+但以Fe为主要致色作用于的蓝宝石，则没有紫外荧光。 (2)不含或几乎不含Cr 含Cr 而又具色心的蓝宝石带橙色调，当Cr的含量较高时，呈橙红色，只产于斯里兰卡。而辐照处理的黄色蓝宝石的Cr含量一般很低，但是，如果用含Cr的蓝宝石，进行辐照处理，则可出现与天然非常相似的吸收曲线。 (3)红外吸收光谱 中子辐照的黄色蓝宝石具有3180和3278波数的吸收。 (4)吸收光谱特征 3+ 中子辐照处理的黄色蓝宝石的吸收曲线除在450nm有微弱的Fe显示外，并从405开始曲线递减，即对紫光和紫外光的透明度增大，而与其他辐照处理和天然色心致色的黄色蓝宝石 对紫外光不透明。 10.染色和注油红宝石及其鉴别特征 裂隙发育的浅色蓝宝石或浅色红宝石通常不具商业价值，把这种材料染成红色或者蓝色冒充低品质的红宝石。在泰国，一种名为“KING RUBY STAR RED OIL”的红色油被普遍地用来对天然的和热处理的红宝石进行上光和增色处理，此外，无色的油也用于充填各种刚玉宝石，掩盖裂隙，改善外观，在斯里兰卡有些黄色蓝宝石还采用表面涂色的办法增进色彩。 (1) 染色红宝石的特征 ? 染色红宝石的品质不佳，以半透明至亚半透明为主。如果一批这种低质量的红宝石具有一致的颜色，染色的可能性极大。并且，染色红宝石的色调与天然的不一样，通常带橙色或黑灰色调。 ? 染色红宝石不具红宝石的荧光，有时可出现橙色的紫外荧光，如用分光镜观察，则不见通常非常明显的696nm的荧光线。在查尔斯滤色镜下呈暗红色，与含Fe量很高的泰国红宝石的反应相似，而与常见的呈明亮红色的各种类型的红宝石不一样。 ? 染色红宝石通常有发育的平行裂隙，聚集在裂隙的染料在放大条件下易于观察(图10-2-59)，若采用油浸可加强观察效果。 ? 染色红宝石可使包装它的白纸染上红色。用适当的试剂，如醮有丙酮的棉签擦拭，可使棉签染上红色。 (,)注油的红、蓝宝石 注油可以掩蔽出露宝石表面，对外观有极大影响的裂隙。当油具 有颜色时，同时又起染色的作用，由于油的耐久性较差，所以这种处 理是不稳定的。注油处理的红、蓝宝石可具有下列的特征: ? 开放性裂隙中的干涉色:开放裂隙经注油之后，有时会出现光 的干涉效应，在反射光下放大观察能看到这一现象。 ? 气泡:注油的裂隙中可能封闭了气泡，或者裂隙未被油完全充 满，在显微镜下仔细观察有可能识别出这一特征。 图10-2-59 填充红色染料的裂隙 ? 带油污的包装纸:包宝石的包装纸上如果带有油迹，则可视为 注油的一个指示。 ? 热针检验:用热针在接近宝石表面上有裂隙的地方进行加热，如果裂隙充满了油，就会由于油受热膨胀，有油珠从裂隙中溢出。 思考题: 1. 红宝石热处理有哪些目的,原理是什么, 2. 蓝宝石热处理有哪些目的,原理是什么, 3. 紫外荧光在鉴定红、蓝宝石的处理上有哪些作用, 上一页 下一页 返回本章