天然刚玉宝石与优化合成刚玉宝石的内含物区别

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1、天然红宝石与优化合成红宝石的内含物区别摘要：具体简介了天然、合成以及优化解决红宝石中常用的包裹体类型以及相似包裹体的区别特性，表白包裹体在辨别天然、合成与优化解决宝石中提供了有力根据，也为此后在对它们进行辨别鉴别提供有效信息。1 背景简介 随着经济与科学技术的发展，在对优质天然宝石供不应求的状况之下，人造合成宝石和优化解决宝石应运而生，并且不断发展创新。它们无论从数量、质量还是价格上，都占据了巨大的优势，引起珠宝市场上的广泛关注。合成刚玉作为其中一种重要的人造宝石，使众多学者对其多种特性展开了不同深度和层面的研究。 红宝石是最早合成并进行商业化生产的宝石，特别是在19法国科学家维尔纳叶运用焰熔

2、法成功合成红宝石1之后，通过近年来技术不断地改善以及人们对刚玉生长环境结识的不断进一步，人们模拟红宝石不同的生长环境，合成出了质量优良的红宝石。 由于合成、优化的红宝石晶体在其物理性质、化学成分和晶体构造等方面与所相应的天然红宝石基本相似，即两者具有相近的硬度、比重，相似的双折射率和折射率范畴等。常规的参数测定难以达到精确辨别天然品与优化合成品的目的。因此，从可以反映生长环境的包裹体着手，找到两者包裹体的特性及差别。2 天然红宝石的矿床类型红宝石的矿床有原生矿床和次生矿床两种。原生矿床重要为两种成因：1、岩浆岩型矿床，即在地幔高温高压的条件下形成，并随岩浆喷出地表形成的矿床。2、变质岩型矿床，

3、即在区域变质或接触变质作用的条件下，由一水硬铝石等变质而来。次生矿床重要是指通过风化、搬运等作用富集形成的矿床。国内的红原生矿床重要为玄武岩型，次生矿床重要是砂矿。3 天然红宝石中常用的包裹体及其特性 根据1989年国际有色宝石协会（简称ICA）在曼谷召开的年会对红、蓝宝石提出的新的界定原则，以及国内出台的珠宝玉石鉴定原则GB/T16553-，刚玉宝石可根据颜色划分为：1、红宝石，重要指具有红色色彩的刚玉宝石，如红色、橙红色、紫红色的刚玉宝石；2、蓝宝石，指除了红宝石以外的其她各色宝石，如蓝色、绿色、黄色、无色的刚玉宝石。23.1天然红宝石中常用的包裹体及特性 天然红宝石中常可见丰富的固态包体

4、、具有特殊形态的流体包体、气液两相包体以及某些生长特性等。3.11固态包体 红宝石中的固态包体种类较为丰富，其中以金红石针最为常用（如图一），根据它的晶体形态和排列方式，常可作为红宝石产地鉴别的根据，不仅如此当大量的金红石针按一定方向平行排列时，可浮现星光效应。除此外，红宝石内还可见呈不透明乳白色团块状的白云石、无色透明的方解石菱面体；浑圆状或八面体形的尖晶石包体；微黄色、具有六边形断面、六方柱完好或被溶蚀呈浑圆状的磷灰石包体；暗红色浑圆状的铁铝榴石包体；呈细小粒状的无色或略带褐色的锆石包体，其周边多伴有一圈盘状裂隙；黑色的六边形粒状磁黄铁矿包体等。其中，具有的丰富的灰白色、细针状水铝矿以及几

5、乎缺失的金红石包体为泰国的红宝石提供了产地鉴定根据。而目前仅有越南产出红宝石被发现具有呈橘黄色的三水铝石2。图一 红宝石中的金红石针3.12流体包体 红宝石具有形态丰富的流体包体，它们大多分布在晶体缺陷中，可汇集呈指纹状、羽状、圆盘状，也可体现出大体的定向性，集体呈现出清晰的梳状、网状。其中，以泰国和斯里兰卡的红宝石最具代表性。它们一般由单相或多相流体，或流体与熔体共存构成。流体包体的形态有时也可作为红宝石产地鉴定的根据。此外，红宝石还可发育有个体粗大分散或成串浮现的负晶，它的内部常被液体或气液两相流体所充填，有时也可为空晶。3.13其她特性 红宝石属于三方晶系，具六方桶状晶形，可见平直的色带

6、或夹角为120的角状色带。天然的红宝石具有菱面体裂理，有时会沿裂理面充填黄色铁锰质的氧化物。除此以外，天然红宝石可发育一组到三组的聚片双晶，其中缅甸抹谷红宝石中发育的一组聚片双晶可体现出“百叶窗”式的图案，泰国红宝石则常浮现两组以上的聚片双晶，缅甸的另一种新矿区孟速矿区所产的红宝石则常可见两到三组聚片双晶，且双晶边沿常伴有细针状的水铝矿。与此同步，中低档天然红宝石常具有愈合裂隙或次生开放裂隙，其内部常被气、液包体充填，或被黄色或棕色的铁质物质充填或浸染。4 合成红宝石中常用的包裹体及其特性 目前市面上可见的合成红宝石的措施有：焰熔法、助熔剂法、水热法、晶体提拉法以及区域熔炼法。其中晶体提拉法和

7、区域熔炼法由于生产成本、生产速率以及产品质量和生产技术等方面的限制，在市场化生产中没有得到广泛使用。目前，焰熔法因其生产成本低、生产速度快而作为市场上合成红宝石最为重要的措施，另一方面为助熔剂法和水热法。（在此不对合成星光红宝石进行讨论）4.1焰熔法合成红宝石的包裹体及其特性 焰熔法合成红宝石是一种生产工艺较为简朴、生产速度快（一般几小时可产出20g以上的完好梨晶）、成本较低的合成宝石。它也是市场上合成宝石常用的一种措施。焰熔法合成红宝石在内含物方面与天然红宝石辨别重要有如下几点：4.11气泡 气泡是焰熔法合成红宝石的一种重要特性。气泡一般呈较小的球状、椭球状，有时可呈管状、蝌蚪状异形气泡，它

8、可单个浮现或汇集在一起呈云雾状、带状（如图二）。4.12弯曲生长纹 弧形的生长线是焰熔法合成红宝石与天然红宝石区别的又一重要根据3（如图三）。它是在焰熔法合成过程中形成的生长纹，纹路间存在有单薄的颜色色调差别，当沿生长线汇集有细小气泡或残留添加剂时，其弯曲特性更显明显。但随着合成技术的提高，生长纹的弯曲特性变得不明显。4.13未熔粉末 在合成过程中，也许存在部分没有完全熔融的原料粉末附着于生长的晶体上，随晶体生长被包裹于内部。由于反映的原料粉末粒度较小，因此很难将未熔粉末包体精确的与其内细小的气泡精确辨别开。4.14火痕 由于合成红宝石价格低廉，加工中常由于高速抛光导致表面产生雁形状排列的细小

9、裂纹，即为火痕（如图四）。 图二 焰熔法合成红宝石的气泡云 图三 焰熔法合成红宝石的弯曲生长线图四 合成红宝石中的火痕目前，已浮现通过再次热解决的焰熔法合成红宝石，这种宝石由于通过再次加热、冷却，其生长线的轮廓会变粗变模糊，更难观测出来。与此同步，还也许由于加热后投入有机溶剂中而形成似指纹状的包体。因此，在辨别焰熔法合成红宝石和天然红宝石的时候应当小心谨慎，综合多种测试成果进行判断，得出结论。4.2助熔剂法合成红宝石的包裹体及其特性 助熔剂法合成的红宝石与天然红宝石十分相似。在常规宝石鉴定中，虽然内部特性可作为两者辨别的重要手段，但是助熔剂法合成的红宝石也同样可具有平直的生长纹和指纹状包体，因

10、此，需要结合其她内部特性及其她测试进行判断、鉴定。4.21铂金片 助熔剂法合成的红宝石是在铂坩埚中生长形成的，因此，可在该措施合成的红宝石中看见呈三角形、六边形以及不规则多边形的铂金片包体。在反射光下，铂金片包体为钢灰色，具有金属光泽。透射光下，铂金片不透明，呈现暗灰或黑色，转动宝石观测，可见包体颜色变亮、光泽增强。铂金片的浮现常作为合成红宝石的有力根据（如图五）。4.22助熔剂残存 助熔剂残存是助熔剂法合成红宝石的最重要固态包体（如图六），它具有特定的颜色和某些特殊的形态。助熔剂残存绝大部分在透射光下是不透明的，可显示灰黑、棕褐甚至是黑色，在反射光下，则呈现浅黄色、橙红色，且具有一定的金属光

11、泽。助熔剂包体可呈单个管状包体也可汇集呈栅栏状，还可见微小助熔剂包体呈雨点状、网格状、彗星状面纱状等形态汇集。偶尔的，由于该措施合成红宝石中的熔滴未脱玻化前呈均一的玻璃态，在急速冷却条件下，热胀冷缩，可在熔滴中心形成一种空洞，空洞边沿为收缩后的固态，有时可在可在空洞边沿结晶出助熔剂的晶芽，呈马赛克构造2。4.23色带、生长带 助熔剂法合成红宝石中可见直线状、角状生长环带，使之难以与天然红宝石生长带进行辨别。但两者相比较而言，天然品无弯曲色带，且色带较宽、不规则，而此措施合成的红宝石色带一般较窄，有时可呈弯曲状。除此以外，该措施合成红宝石还会浮现不均匀色块，或搅动状的颜色分布现象。4.24双晶

12、助熔剂法合成的红宝石中，常仅有一组沿菱形六面体方向发育的双晶纹，且很少贯穿整个宝石。这可以成为与大多天然红宝石辨别的有力证据。 图五 助熔剂合成红宝石中的助熔剂残存和铂金属片 图六 助熔剂合成红宝石中的助熔剂残存4.3水热法合成红宝石的包裹体及其特性 水热法合成技术是模拟一种更接近天然宝石在热液环境中生长的技术，它可以合成出于天然红宝石极为相近的红宝石。但是由于初期合成红宝石的生产制导致本过高，使之没能得到商业化的生产。直至1992年原苏联Tairus公司的Alexan成功将水热法合成红宝石达到商业化生产。但是现今，用此措施合成红宝石仍然受到结晶速度慢、生长周期长、成本高的制约。4.31种晶片

13、 种晶片是水热法合成红宝石的典型内部特性。种晶片与生长出来的红宝石两者的包体可存在明显差别，在两者结合面上，还可浮现包体截断的现象。此外，在桂林水热法合成红宝石中，可以见到在种晶片两侧还可发育不规则晶芽或雾状气泡。有时候，还可发目前种晶面上或其附近有独立存在或呈段旭壮分布的尘埃状包体，它们连成网状，称为“面包渣状包体”，据专家推测，其也许为气液两相包体。4但是一般，水热法合成的红宝石在切磨过程中常将种晶片切除，因此，为其与天然红宝石辨别导致一定难度。4.32金属包体与钉状包体由于水热法合成红宝石的生长环境，导致在其内部可分散或局部汇集有金属包体。这些金属包体多为三角形、四边形等多边形的形状，且

14、在透射光下不透明，在反射光下具有金属光泽。“钉状”包体为水热法合成红宝石的特性流体包体，较大的钉状包体中心可充填有深色液态物质，细小的钉状包体则可呈细针状密集定向的排列。4.33生长纹 水热法合成红宝石普遍具有明显的、颜色深浅不一的生长纹。可呈现锯齿状、水波纹状。由于不同晶面的生长速度不同，因此在迅速生长过程中，还可形成交错成网状的生长纹或呈三角形色带。 桂林水热法合成红宝石，除了其具有的典型的“面包渣状包体”，还因其种晶片常相对较薄，致使在加工成品过程中无法切除而存在于成品宝石内部。这种新的水热法合成红宝石，由于没有采用Tairus合成红包石种晶1211的定向5，而采用了另一种结晶学方向作为

15、生长面6，使生长出的晶体更为纯净，生长纹和内含物明显减少。5 优化解决红宝石的包裹体及其特性 优化解决是指在宝石原本基本上，通过一定的措施和解决手段，改善和提高它的外观美丽限度，以此来提高它的商业价值。在此处，仅对红宝石中两种最常用的优化解决措施产生的包裹体及特性进行简介，即：热解决红宝石和充填解决红宝石。5.1热解决红宝石的包裹体及特性 热解决红宝石一般是指在一定温度压力的条件下，一定氛围的环境中，不添加或加入某些物质或溶剂进行反映，以达到改善或变化原先红宝石的颜色，或者隐藏某些合成手段所留下的明显痕迹的目的。通过热解决的红宝石，由于受到温度变化及反映氛围和介质的影响，会使其原先的内部特性发

16、生变化，这些常可以作为判断热解决红宝石的根据。5.11熔蚀的固体包体 通过热解决的红宝石其内部的固体包体会发生不同限度的变化。红宝石内部具有的低熔点包体，如：长石、磷灰石、方解石等，会由于解决温度高于其熔点而发生不同限度的分解或熔化，使原本的晶体包体形态圆化或呈毛玻璃状，甚至在表面浮现麻点状熔蚀凹坑，有时候还会使晶体包体熔化产生白色或透明的粉末状物质。7红宝石内的高熔点晶体包体，在热解决过程中，由于内部固体包体的热膨胀系数与主晶红宝石的热膨胀系数存在过大差别，较大的固体客晶包体会产生圆盘状裂隙，有时沿裂隙面会分布某些不规则的细小指纹状玻璃体。红宝石内金红石针在通过高温加热反映后，会浮钞票红石针

17、断裂、熔蚀的现象，呈现出点状线、断续线的现象，较粗大的金红石针还可被溶蚀呈线状熔滴。5.12流体包体的胀裂以及后期反映物的充填红宝石内原生的流体包体在高温条件下，会发生分解、熔化，发生膨胀破裂，有的呈指纹状分布，有的沿膨胀的的裂隙浸入，体现为不同伸展方向的椭圆形。热解决红宝石常需要硼酸钠作为辅助试剂，因此通过热解决后的红宝石其裂隙内常会被硼酸钠充填，体现为指纹状包体，硼酸钠基本上都是沿宝石的开放裂隙进入的，且反射光下呈橙红色，具有一定的金属光泽。因此，可作为与天然红宝石中指纹状包体辨别的根据。5.13生长线 生长线多是晶体生长过程中，由于物质成分变化导致的成果，加热过程有助于物质成分间的互换和

18、扩散，因此，通过热解决的红宝石，其原先的生长线常发生变形或变得模糊。因此，热解决常被用来削弱焰熔法合成红宝石弯曲生长纹的明显限度。 热解决红宝石在国标中属于优化，因此在商业销售时，不需要指出。且由于热解决后的红宝石的内部特性虽然发生了一定变化，但它的变化限度受到热解决温度、时间以及环境等多种因素的影响，导致包体形态和变化的众多也许性和不拟定性。因此，辨别热解决与天然红宝石始终是常规宝石鉴定工作中的一种难点。在看待这个问题的时候，应当尽量谨慎小心。5.2充填解决红宝石的包裹体及特性 红宝石是一种裂隙发育的宝石种，因此可以通过充填解决将充填物注入、填充到红宝石的裂隙、空洞或空隙中，掩盖其裂隙缺陷，

19、从而提高宝石的透明度、亮度，改善宝石的颜色，进而提高红宝石的外观和价值。充填解决也是需要在一种加热的条件下进行，因此，充填解决后的红宝石除了具有充填后的内部特性外，还具有某些热解决后留下的特性。5.21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，是充填解决最直接的标志之一（如图七）。 5.22溶蚀边 当充填玻璃的熔点较高，解决的时间较长，以便使玻璃能更好地进一步裂隙，同步玻璃的化学性质具有较强的侵蚀性，会浮现溶蚀边，红宝石经被侵蚀、溶解、5.23充填物的流动构造等现象 充填在裂隙及孔洞中的玻璃也许

20、会存在流纹、气泡、脱玻化的枝状微晶等现象，为证明其为玻璃而非天然包裹体提供的重要证据。 值得提出的是，新型铅玻璃充填的红宝石觉得充填物具有与红宝石主晶相近的折射率，使两者表面光泽差别特性不明显。在观测方向上，充填裂隙的可见度很低，但可在某些方向上观测到裂隙面有不同限度的蓝紫橙红色的异常闪光。仔细放大观测，有时可见充填物为黄色透明物质，并在其周边存在面状分布的扁平气泡群和小空隙8。由于充填物与红宝石硬度差别较大，充填空洞的表面抛光一般较差。图七 红宝石玻璃充填解决6总结1、某些包裹体的组合浮现可以作为红宝石产地鉴定的根据，同步也为学者研究红宝石生长、形成环境提供有效信息。2、包裹体是区别天然红宝

21、石与合成红宝石的重要根据。但是任然存在某些形态相似难以辨别的包裹体，如：天然以及合成红宝石中均会浮现的指纹状和羽状包体。因此，在辨别它们的时候应当清晰宝石的生长过程和环境，拟定包体的相态以及其在透射、反射光下的颜色、光泽等，再对它们加以鉴别、辨别。3、当包体等内部特性不能使天然与合成红宝石辨别时，应采用其她手段（红外吸取光谱等）进行判断。并不是所有红宝石内部都具有指向性的特性包体。4、红宝石内部具有的包裹体可对于红宝石进行优化解决的类别进行一定辨别，但是不同的反映条件，也许会对判断根据导致一定的影响。5、大多是优化解决过程都随着有加热条件，因此，大多数通过优化解决的红宝石都具有热解决红宝石特性

22、的内部包体。6、沿红宝石裂隙面浮现的异常闪光现象以及扁平状气泡群可作为高铅玻璃充填红宝石的重要根据之一。 目前，浮现了一种玻璃态物质清理技术9，这种技术可以针对某些优化解决进入红宝石的轻微玻璃态残存物进行清理，通过合适氢氟酸浸泡辅以超声波震荡清洗，清除优化解决进入宝石的轻微玻璃态残存物。虽然目前这种技术重要针对优化解决后玻璃态材料与红宝石晶体间存在明显相界的状况，但随着这种技术的浮现和不断的改善完善，将会给将来红宝石优化解决鉴定带来新的挑战。 内含物，作为宝石形成经历的写照，它将宝石的一切生长过程记录下来，为人们研究宝石的形成条件、生长过程以及后期遭遇提供了根据，她就像是一本与宝石同行的记录本

23、，记录了宝石时时刻刻经历的变化，使我们可以更清晰更进一步的结识宝石的历程，体会它的贵重。参照文献1 姜丹等 合成刚玉宝石技术的发展及展望 中国科技信息 ，2 122，,1252 张蓓莉.系统宝石学（第二版）M.北京：地质出版社，.3 卢保奇，翁臻培 红宝石与合成红宝石中包裹体特性的研究 ，49（15） 50544 袁心强 桂林水热法合成红、蓝宝石的宝石学研究 宝石和宝石学杂志 ，2（4），12165 Schmetzer K,Peretti A.Characterization of a group of experimental Russian hydrothermal synthetic sapphires The Journal of Gemmology,27(1):176 李隽波，张良钜 水热法合成红宝石的宝石学特性 桂林工学院学报 1999,19（2） 1261297 张恩，彭明生 优化解决的红、蓝宝石中包裹体的变化和应用 矿产与地质 ,88（16），40438 亓利剑，C G Zeng，袁心强 充填解决红宝石中的高铅玻璃体 宝石和宝石学杂志 ,7（2）：169 李建军等 优化解决红宝石中轻微玻璃态物质的清理实验 岩石矿物学杂志 ,31（1）:104112