红蓝宝石的优化处理方法与鉴别特征.doc

红、蓝宝石的优化处理及其鉴别特征 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。 一、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：（一）熔蚀的金红石针 高温下热处理通常会使金红石针完全分解或者部分溶蚀。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。（二）熔蚀的晶体包体 如果加热的温度达到或接近晶体包体的熔点，晶体包体发生完全熔化或部分熔解。晶体包体的棱角被熔蚀，形成浑圆状的形态；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。 （三）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。（四）热处理应力晕(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环边裂隙。 当晶体包体因加热发生熔融或分解作用时，还可能诱发应力裂隙或者改造原生已存在的应力裂隙，常见现象有：盘状、穗边、环礁裂隙以及锆石晕。（五）热处理后的愈合裂隙(水管状的包裹体) 红、蓝宝石的指纹状愈合裂隙经热处理会形成连通的水管状包裹体和破裂的树枝状包裹体。 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的包裹体。（六）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。热处理会使生长带和色带的边界扩散，使界线变模糊，甚至变形。 （七）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（Al2O3）。这种云雾体在天然、未经热处理的红、蓝宝石中很少见到。 （八）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。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。(九)表面凹坑 如果把已切磨好的红、蓝宝石进行高温热处理，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，以致于要进行重新抛光来恢复原有的洁度。假如重新抛光未能完全除去所有的凹坑，便可在反射光下观察到这种热处理留下的现象。二、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： （一）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。 （二）深色轮廓（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。（三）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。 （四）紫外荧光 扩散处理的蓝宝石在短波紫外光下可以呈现弱的浅蓝白或浅绿白色荧光，偶尔呈暗红色荧光。 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： （五）. 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。三、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：（一）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。 （二）红色色斑 在样品的某些局部和裂隙中可观察到红色色斑。（三）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。（四）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。 （五）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。 （六）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。 （七）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。 四、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： （一）外观 扩散处理的星光蓝宝石在市场上不多见，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。（二）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。 （三）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。（四）异常的化学成分：样品表面具有很高的Ti含量,样品局部Cr含量异常高达。（五）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。五、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。 （一）Be致色的规律 研究发现：1、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。 2、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。（二）主要的鉴别特征： 1、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。 2、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。浸液下在观察诊断性的包裹体和内部特征是最佳的方法。 3、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）。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。六、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（NaB4O7H2O）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： （一）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，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。（二）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。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。（三）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，成为其与天然及助溶剂合成红宝石区别的最重要的特征。（四）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。 （五）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。七、玻璃充填处理红宝石及其鉴定特征 （一）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。 （二）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。（三）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。 （四）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SiO2为主，并可含有Pb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。 （五）溶蚀边现象 充填玻璃的化学性质具有较强的侵蚀性，会出现红宝石经被侵蚀、溶解、再结晶等过程形成港湾状的溶蚀边现象。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：（六）愈合裂隙的特征 愈合裂隙在形态上多呈不规则的面纱状，在暗域下与助溶剂残余包裹体相似。反射光下有强烈的光泽，其上的分布包裹体呈玻璃态，而助溶剂残余多呈微晶集合体，形态上也很少显蝌蚪状。（七）絮状的包裹体 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。（八）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。 （九）白垩色的短波紫外荧光 充填热处理红宝石通常因硼酸质或磷酸质的愈合剂，在短波紫外光下红色荧光背景上表层显示白垩色荧光，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。 八、淬裂处理的红宝石及其鉴别特征 焰熔法合成红宝石经淬裂处理鉴定较为困难，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： （一）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。 （二）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。 （三）愈合裂隙及其中的气泡 经助溶剂再处理的淬火裂隙可被助溶剂愈合，形成含助溶剂残余的羽状体，而且有助溶剂法合成红宝石的愈合裂隙的一般特征。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。（四）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。九、辐照处理的黄色蓝宝石及其鉴别特征 以前用x射线或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： （一）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。（二）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。 （三）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。 （四）吸收光谱特征 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。 十、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。（一） 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。 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。（二）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：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。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，就会由于油受热膨胀，有油珠从裂隙中溢出。十一.黄色蓝宝石优化