贵重宝石的鉴定

贵重宝石的鉴定宝石自然界的美丽结晶，它的独特魅力总是吸引着无数的宝石迷，但市场上鱼目混珠，总是让不少人花钱打眼。这主要的原因还是对宝石知识的缺乏，再加上对宝石的学习只停留在纸上谈兵的基础上，而忽视了实践的重要性。而实践需要的是扎实的珠宝知识，和对珠宝鉴定仪器的熟悉掌握和操作。因此麦哲伦珠宝检测技术提供建议使用以下珠宝鉴定仪器学习宝石的鉴定。珠宝鉴定仪器：珠宝显微镜、宝石折射仪、紫外荧光灯、偏光镜、分光镜、二色镜、查尔斯滤色镜、放大镜等A.刚玉类宝石——红、蓝宝石的鉴定一、概述红蓝宝石的矿物学名称都是刚玉(corundum)，刚玉属氧化物类矿物。红宝石、蓝宝石是世界上公认的珍贵宝石品种。五大贵重宝石：钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、金绿宝石(猫眼变石)七大贵重宝石：上述五种加上翡翠、欧泊。二、刚玉类宝石的分类与命名1.以颜色分类、命名国际珠宝界依据颜色将刚玉类宝石划分为红宝石、蓝宝石两大类，但二者界线始终是个有争议的问题，到目前尚未统一。传统宝石学强调红宝石的颜色质量，将红宝石限定在一个较窄的范围内。但是随着天然红宝石产量的减少，需求量的增加，以及产出国的利益等诸多因素，一些国际组织建议对传统红宝石重新界定。传统划分方法：红宝石：中到深红色刚玉宝石统称红宝石(浅红、粉红除外)蓝宝石：除去红宝石以外的其它所有颜色的刚玉宝石统称蓝宝石。传统划分方法中有浅红色蓝宝石、粉红色蓝宝石的名称，实际应用中很难划分。1989年在曼谷召开的国际有色宝石协会(ICA)会议上，提出了新的原则——即把所有具红色色调的刚玉宝石划归为红宝石，其它颜色的刚玉宝石划归为蓝宝石。红宝石：即红色的刚玉宝石，包括了浅红到深红所有红色色调的刚玉宝石。蓝宝石：即除去红色系列以外的所有颜色的刚玉宝石，包括白色、黄色、绿色、蓝色、黑色等各种颜色。除蓝色刚玉宝石直接定名为蓝宝石外，其它各种颜色的刚玉宝石定名时需在蓝宝石名称之前冠以颜色形容词，如黄色蓝宝石、绿色蓝宝石等。2.依据特殊光学效应的品种划分(1)星光红宝石、星光蓝宝石及合成星光红、蓝宝石含金红石丝状体六射星光含金红石、赤铁矿十二射星光(2)变色蓝宝石及合成变色蓝宝石变色蓝宝石：a.含Cr、Fe和Ti，如泰国、缅甸、斯里兰卡的变色蓝宝石。日光蓝—绿或蓝紫白炽灯紫红或紫色b.含V：坦桑尼亚umba河谷的变色蓝宝石以及焰熔法合成变色蓝宝石(3)红宝石猫眼(稀少)3.依据成因，是否改善的划分：除天然者外，尚有：(1)合成红宝石、合成蓝宝石(2)合成星光红宝石、合成星光蓝宝石(3)染色红宝石(4)扩散蓝宝石(5)充填红宝石(6)蓝宝石拼合石、红宝石拼合石等(7)合成变色蓝宝石三、红、蓝宝石的基本特征英文名：红宝石ruby蓝宝石sapphire矿物名：刚玉、氧化物类、三方晶系、一轴晶负光性(个别二轴晶异常光性)L33L23PC化学成分：Al2O3，含Cr、Fe、Ti、V、Co等结晶状态：通常为柱状、桶状、板状六方柱+菱面体+六方双锥+平行双面晶体形态与形成条件有关柱状、桶状晶体多产于贫硅、富碱的碱性橄榄玄武岩中，且多具深色熔蚀壳。板状晶体多产于富硅贫碱的接触变质岩中。双晶常依菱面体{101}较少依{0001}成聚片双晶，集合成粒状或致密块状。颜色：红、蓝、黄、紫、橙、绿、褐、灰、黑、无色等红(浅红、桃红、深红、橙红)：Cr2O3紫红：TiO2+Fe2O3+Cr2O3蓝色：TiO2+Fe2O3金黄：NiO+Cr2O3黄：NiO绿：Co3O4+V2O5变色：V2O5+NiO/Cr+Fe+Ti红宝石由Cr3+致色Cr3+→Al3+，Cr3+代替Al3+，在畸变的氧配位八面体的作用下，原子的d轨道发生能量分裂，形成各个能级。电子跃迁，d电子吸收2.2ev光波(黄绿色光)，部分d电子吸收3.0ev(紫色光)光波，能量小于2.0ev的红光通过，有时部分蓝光通过，因而呈红色或紫红色。(祖母绿由Cr3+致色，氧配位八面体作用下，d轨道形成四个能级，由于Be2+、Si4+的存在，分裂能减弱，吸收带下移，两个吸收带分别吸收了紫光和黄—红色光，而使蓝—绿色光通过，因而祖母绿呈现绿色或蓝绿色。)光泽：玻璃—亚金刚光泽多色性：二色性红宝石一般为紫红色/橙红蓝宝石：蓝/绿蓝等折射率：1.762-1.770(+0.009,-0.005)双折率：0.008-0.010紫外荧光：红宝石Lw弱至强，红、橙红Sw无至中，红、粉红、橙红、少数强红蓝宝石：一般无，个别弱蓝到绿，含Cr者粉红荧光黄色蓝宝石：橙黄色(斯里兰卡)无色蓝宝石：无至中红—橙(合成无色蓝宝石Lw无至弱蓝白、Sw蓝白)绿色：一般无紫色：无或红吸收光谱：红宝石694,692,668,659nm吸收线，620-540nm吸收带，476、475nm强吸收线、468nm弱吸收线、紫光区吸收。蓝宝石：Fe线—450、460、470nm吸收线黄色蓝宝石：可具铁线但无荧光或无铁线而有荧光(橙黄)解理：无，双晶发育者可有裂理Hm：9(略具方向性，维氏硬度//C轴(光轴)方向略大于⊥C轴方向)密度：4.00(±0.05)g/cm3放大检查：矿物晶体包体、色带、生长纹、双晶纹、裂理和丝状物、针状矿物包体、指纹状包体、气液包体等。特殊光学效应：红宝石：星光效应、猫眼效应(稀少)蓝宝石：变色效应、星光效应熔点2000-2030℃，热导率0.0600~0.0834cal/cm℃s具较高化学稳定性：耐普通酸碱侵蚀，微溶于煮沸的硝酸或热至300℃的磷酸，易溶于800-1000℃的硼砂或400-600℃的亚硫酸氢钾。四、鉴别1.与相似红色、蓝色宝石的鉴别以D、R·I、多色性、吸收光谱、光性特征、内含物等特征，不难与相似宝石鉴别。其中注意红宝石与红色石榴石的鉴别：二者D、R·I可以相近，有些刻面红色石榴石在正交镜下四明四暗(应力、刻面等的影响)红宝石红色石榴石①荧光红色荧光无②多色性二色性无③双折率0.0080④放大观察色带、双晶纹裂理等浑圆状包体等⑤吸收光谱红宝石吸收谱Fe窗等2.天然红、蓝宝石与合成红蓝宝石的鉴别(1)焰熔法(维尔纳叶法、火焰法)是用火焰把原料熔化而进行晶体生长的方法(无坩埚)A.合成红、蓝宝石的鉴定特征：a.弧形生长纹或色带(穿过不同刻面，不同方向观察)b.气泡：球形、蝌蚪状、单个、云状高倍并升降镜筒观察c.料渣：无固定形状的原料残渣d.发光性：合成蓝宝石Sw淡蓝白或淡绿色(天然蓝宝石一般无荧光)合成绿色蓝宝石Lw橙色荧光合成无色蓝宝石、淡蓝色荧光(天然：无至橙红)合成红宝石：红色荧光一般强于天然者e.吸收光谱：合成蓝宝石一般缺失铁线合成变色蓝宝石470nm强而狭的V吸收线f.颜色艳丽、均匀，过于纯正，外观完美焰熔法可生产：合成红、蓝宝石，合成尖晶石，合成金红石，人造钛酸锶等B.黄色蓝宝石与黄色合成蓝宝石的鉴别a.放大观察b.吸收光谱与荧光天然者：可具铁线但无荧光，或者无铁线而有橙黄色荧光合成者：可有Cr线(690nm线)、无铁线、荧光橙红(Ni+Cr)，或者既无铁线又无荧光(Ni)C.无色蓝宝石与无色合成蓝宝石的鉴别a.放大观察b.荧光：天然者橙—红，合成者Lw惰性Sw蓝白色荧光D.合成星光红宝石，合成星光蓝宝石的鉴别a.颜色：粉红—红;乳蓝—蓝;白—灰;紫;绿;黄;褐;黑等b.星线：仅存于表层、完整、清晰、较细(天然者星线产于样品内部，可缺失，不完整，较粗)c.弧形生长纹或色带、气泡E.合成变色蓝宝石a.气泡b.变色效应F.再次热处理(及充填)的焰熔法合成红、蓝宝石将焰熔法合成红、蓝宝石，加热冷却，产生裂隙，投入到乙酸苯胺等树脂的溶液中，形成次生指纹状包体，可有弧形生长纹、气泡。(2)助熔剂法助熔剂法又称高温熔体溶液法或熔剂生长法助熔剂法是将晶体的原成分在高温下熔解于低熔点助熔剂熔体中，形成饱和熔体，然后通过缓慢地降温或其它方法，使晶体析出，类似晶体从岩浆中结晶。红宝石Al2O3Cr2O3——原料PbO、MoO3或Bi2O3——助熔剂(PbO污染大，现在用钼酸锂、氟化锂污染小)Al2O3熔点2030℃加入助熔剂在1300℃即熔融，然后缓慢冷却使红宝石结晶，助熔剂及比例决定熔点，用白金坩埚。助熔剂法合成红宝石鉴定特征：a.颜色丰富，包括各种深浅不一的红色。b.发光性：可有较强的荧光c.查氏镜：可见较明显的红色d.微量元素：种类少，有Pb、Mo等微量元素存在e.助熔剂残留物颜色：大多不透明，灰黑、棕褐，以致黑色(透射光)，而在反射光下，呈浅黄、橙红，且有金属光泽。形态：丰富、树枝状、栅栏状、网状、扭曲云翳状、管状、熔滴状、彗星状，可有透明空洞和马赛克结构。f.笔直生长环带及不均匀色块，可有搅动状的颜色不均匀现象，蓝色三角状生长带等。g.铂金片，三角形、六边形等助熔剂法可生产：合成红宝石、合成祖母绿、合成尖晶石、合成变石等水热法：早在1950年水热法的合成已由Balets教授完成，但由于制造成本太高，因此一直未做为商品流通。而1992年后情况发生了变化，1992年原苏联的Tairvs公司的亚历山大Alexan将水热法合成红宝石达到了商业化生产。我国目前已用水热法合成了水晶、彩色水晶、祖母绿、海蓝、红宝石等。水热法：是模仿自然界许多矿物在矿化气水溶液中结晶的原理而设计的。在封闭的高压釜中，高温高压下，使原料在较热的部位溶解于水溶液中，随后在较冷部位的籽晶上重结晶。水热法合成红宝石鉴定特征：(1)颜色：浅红—深红各种颜色，透明度高纯净。(2)发光性：紫外荧光无(浅粉红色样品)或弱—强(3)可有种晶片(4)锯齿状、波状生长纹(5)铂金片(6)钉状包体(或定向排列的细针状)桂林水热法合成红宝石(1)透明度高、纯净(2)紫外荧光：LW鲜红色(3)吸收光谱：红区吸收线、蓝绿区吸收(4)内含物：种晶片残余、生长纹理不明显(5)红外光谱：无水的吸收特征提拉法/导模法：提拉法是在坩埚中将原料熔化，采用晶体提拉机构生产宝石。导膜法是边缘限定薄膜供料提拉生长技术，是提拉法的变种，可生产片、管、异型截面等红、蓝宝石晶体。提拉法：拉长气泡、弧形纹导模法：带有气泡，可有导模金属Nb，无料渣冷坩埚法(冷坩埚熔壳法)1969年，法国科学家Roulin等人用高频电源加热冷坩埚方法，生长出含稳定剂y3O3为12.5%的CZ水晶体，但未将该项研究继续下去。1972年原苏联的列别捷夫物理研究所亚历山大罗夫等人完善了该技术。1976年CZ销往市场，我国从1982年开始研究，很快获得成功并投入批量生产，是目前世界上能大量供应CZ晶体的国家之一。冷坩埚法：它的最大特点是没有专门的坩埚，而是材料本身做“坩埚”，并且不对“坩埚”直接加热，而是由包裹在“坩埚”外线圈的高频电流向“坩埚”内发射高能电磁波，电磁波透过“坩埚”直接加热内部的宝石原料氧化锆使之熔化。“坩埚”外壁有水冷系统，因此在原料熔化时“坩埚”内壁有一薄层原料氧化锆保持固体状态，这层固体氧化锆就相当于坩埚。CZ可有各种颜色的，术科考试样品可有黑色CZ，合成立方氧化锆的温度为2500-2750℃。3.红蓝宝石的优化处理及其鉴别(1)刚玉类宝石的热处理aT温度刚玉≥1600℃bΔt升温速度cCt恒温时间dfo氧化还原条件(气氛)eΔt退火时间热处理属优化、市场上的大多数红蓝宝石都是经过热处理的。应用：a.削减蓝色——高温氧化条件Fe2++Ti4+电荷转移产生蓝色Fe2+Fe3+，使Fe2++Ti4+电子对减少，从而削减蓝色b.增加蓝色——高温还原条件c.去除金红石，增加净度透明度1600℃-1800℃迅速冷却金红石(TiO2)熔融，Ti进入晶格形成固溶体，消除了金红石d.产生星光——加热缓慢冷却加热使以固溶体形式存在的Ti析出，缓慢冷却而形成金红石丝状物可产生星光。e.浅黄—黄绿色刚玉黄色、金黄色蓝宝石在高温氧化条件下，刚玉晶格内原由Fe2+造成的氧空位全部填满，Fe2+氧化成Fe3+使刚玉宝石形成黄至金黄色。f.改变透明度和颜色斯里兰卡乳白色久达(Geudas)刚玉，热处理后变得透明，并产生蓝色。牛奶石(久达刚玉)，呈乳白色、灰白色，1200℃-1700℃，(1600℃±最好)，还原条件，用