常 见 单 晶 宝 石
 
 

五、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。
  1. 红、蓝宝石的热处理及其鉴别特征

图3-2-52
热处理前后的颜色变化特征

  ①熔(溶)蚀的金红石针
  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 。

  ②熔蚀的晶体包体
  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热处理应力晕
  a.盘状裂隙:晶体包体完全熔化形成白色的球体或者圆盘,并在周围形成应力裂隙。
  b.穗边裂隙: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应力裂隙。这是由于热处理产生的愈合作用所致 。
  c.环礁裂隙:如果晶体包体没有熔化,但形成了带有环礁状边沿的应力裂隙,也是热处理红、蓝宝石中可见的现象,这种裂隙称为环礁裂隙。环礁裂隙还可由原来含有次生包体的应力晕被加热到一定温度时形成 。
  d.锆石晕: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上述的环礁裂隙。

  ④热处理后的愈合裂隙
  a.水管状的包裹体:原分布在裂隙面上口成孤立状态的指纹状包裹体,经加热处理后,形成连通的弯曲的、同心状的包裹体,象很长的卷曲地散布在地上的水管 。
  b.树枝状包裹体:因原来的液体懈体或指纹状包体在高温热处理中胀裂,液体流入胀裂的裂隙中,形成树技状等,未经热处理的天然红、蓝宝石所没有的。

  ⑤表面凹坑
  宝石的抛光表面上会因高温的熔蚀作用而形成熔蚀的凹坑, 可在反射光下观察到这种热处理留下的现象。如重新抛光还可能会造成双面棱、双腰棱等现象,但是,这些现象本身不是热处理的证据,还可能因其它的原因造成,故要谨慎对待。

  ⑥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的色带和色斑中,而这些色带和色斑又是由边缘不清的蓝色斑点所组成。热处理会使生长带和色带的边界扩散,使界线变模糊,甚至变形。

  ⑦云雾体
  缅甸孟素的红宝石经加热后常形成云雾体,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-Al2O3)。这种云雾体在天然、未经热处理的红、蓝宝石中很少见到 。

  ⑧紫外荧光
  紫外荧光可作为热处理的重要特征。某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下发弱的蓝白色、绿白色荧光,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。某些热处理的红宝石在长波紫外光下发正常的红色荧光,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。

  2.扩散处理的红、蓝宝石及其鉴别特征
  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。

图3-2-53
扩散处理的蓝宝石蛛网状图案

  ②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。

  ③油浸观察
  油浸观察是对扩散处理非常有效的一种方法,能更清楚地显示出仅仅分布在表面的着色层,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。

  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,偶尔呈暗红色荧光。

  ⑤吸收光谱
  扩散处理的蓝宝石通常缺失450nm的吸收,不过许多天然成色的蓝宝石也具有同样的特征。
  3.扩散处理红宝石的鉴定特征
  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特别高的折光率
  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,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。
  ③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。
  ④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。
  ⑤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的特征
  ①外观
  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,但不象天然的星光蓝宝石。
  ②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,观察不到定向排列的金红石针。
  ③红色色斑
  在样品的某些局部和裂隙中可观察到红色色斑,如浸入二碘甲烷中则还可观察到样品表面呈红色,成一轮廓清晰、反差明显的红色色圈。
  ④异常的化学成分
  样品Cr含量可高达4wt%。
  ⑤荧光
  多数样品无荧光反应,但部分具有红色色斑的样品,其红色色斑可发红色荧光。因而不均匀的红色荧光也是其鉴别的一个特征。

  5.愈合裂隙热处理红宝石及其鉴定特征
  愈合裂隙热处理的红宝石有下列的特征:
  (1)热处理愈合裂隙的特征
  热处理愈合裂隙在形态上多呈不规则的面纱状,其上分布有各种类型的包裹体,其中绝大部分是愈合剂残余包裹体。这些残余包裹体一般呈圆管形的树技状,残余包裹体的端头常呈半球状,如同蝌蚪。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,并分布有细少的暗色小点,或成为凹坑。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。
  (2)白垩色的短波紫外荧光
  热处理愈合裂隙通常可因硼酸质的或磷酸质的愈合剂,在短波紫外光下发白垩色荧光,成为其与天然及助溶剂合成红宝石的最重要的一种鉴别特征。
  (3)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,这些絮状物系由白色或浅色的,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。
  (4)热处理的其它特征
  天然矿物包体在处理时被熔蚀,低熔点的形成圆形,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。
  6.充填处理红宝石及其鉴定特征

图3-2-54
红、蓝宝石玻璃充填处理

  充填处理红宝石的特征比较明显:
  (1)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充填的位置呈界线清晰的暗色的斑状 ,不一致的表面光泽,是充填处理最直接的标志之一。
  (2)溶蚀边
  当充填玻璃的熔点较高,处理的时间较长,以便使玻璃能更好地深入裂隙,同时玻璃的化学性质具有较强的侵蚀性,会出现溶蚀边,红宝石经被侵蚀、溶解、再结晶等过程形成一港湾状的边沿,这种现象比较少见。
  (3)充填物的流动构造等现象
  充填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。
  (4)充填物的化学成分
  充填玻璃的化学成分较不一致,主要成分以SiO2为主,并可含有P、B等利于玻璃降低熔点的化学成分,与红宝石以Al2O3为主的化学成分有明显的区别。

  7.淬裂处理的红宝石及其鉴别特征
  ①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 。
  ②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。 ③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。

  ④其它的可能性 虽然最典型,报导也较多的是"淬 裂+焰熔法"的处理,但是,也可能存在淬 裂之后,用其它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,把加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。
所以,鉴别淬 裂处理红宝石的最关键的要点是查找焰熔法合成红宝石的特征和(或)淬 裂裂隙的形态特征。

  8.染色和注油红、蓝宝石
  (1)染色红宝石的特征
   ① 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。

图3-2-55
红宝石的染色处理

  ②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。
  ③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,若采用油浸可加强观察效果。
  ④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。一般地说,染色红宝石较易于识别。

  (2)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:
  ①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。但是要注意,在某些产地的蓝宝石具有极薄的裂隙,也显示干涉色。区别两者的一个标志是:注油的裂隙是开放性的,即在宝石的表面上有裂隙的开口。
  ②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。
  ③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。
  ④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,由于油受热膨胀,就会有油珠从裂隙中溢出。

  
9.黄色蓝宝石优化处理及其鉴别特征
  (1)加热处理的黄色蓝宝石
  一些斯里兰卡的无色或浅色的,经热处理无法改变成蓝色的蓝宝石,在一定的条件下,可加热处理成黄色至金黄色的蓝宝石。 在1550℃以上的温度下加热约12小时。处理后,有一部分仍保持无色,其它的则改变成金黄色的蓝宝石。在处理过程中没有加入任何的其它化学物质。 且Fe、Ti、Cr等杂质元素的含量相当低(Fe的含量仅0.005-0.11wt%,Ti、Cr的含量更少),表明黄色调与某种性质不明但非常稳定的色心有关,这种低含铁热处理的黄色蓝宝石有下列的特征:
  ①虽然分光光度计能记录到许多样品含有Fe3+的吸收峰,但其含量很低,吸收弱,用分光镜观察不到由Fe3+引起的450nm的吸收线。
  ②内含物可具有高温热处理造成的各种特征,如胀裂的应力裂隙、熔蚀的晶体包体、表面麻点等。
  ③微弱的紫外荧光。天然色心或辐照致色的黄色蓝宝石的紫光荧光则较强。
  ④加热到500℃不发生褪色。
  (2)辐照处理的黄色蓝宝石
  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,但以Fe3+为主要致色作用于的蓝宝石,则没有紫外荧光。Ni和Cr为致色剂的焰熔法合成黄色蓝宝石也不具有紫外荧光。
  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
  辐照处理与天然色心致色的黄色橙黄色蓝宝石的吸收光谱较为相似,均为从红端(700mm)向紫端(350mm)递增的吸收曲线,但中子辐照处理的黄色蓝宝石的吸收曲线除在450nm有微弱的Fe3+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,而与其它辐照处理和天然色心致色的黄色蓝宝石不同。

  综合以上特征,可能鉴别出天然的黄色蓝宝石和经不同方法处理的黄色蓝宝石。

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