金绿宝石欧泊.doc

金绿宝石因其独特的黄绿至金绿色外观而得名，它有两个特殊的光学效应的品种：猫眼和变石，其中最为珍贵的当属金绿宝石变石猫眼。一、金绿宝石的宝石学特征金绿宝石为铍铝氧化物，分子式为BeAl2O4,主要含有的微量元素有：Fe、Cr、Ti组分。金绿宝石的颜色与其所含的微量元素有关。金绿宝石属斜方晶系，常呈板状,短柱状晶形。晶面常见平行条纹，晶体常形成假六方的三连晶穿插双晶。图10-5-1、图10-5-2。图10-5-1金绿宝石原石与戒面 1.颜色 金绿宝石：黄色至黄绿色，灰绿色，褐色至黄褐色； 猫眼：黄色黄绿色，灰绿色；褐色，褐黄色； 变石：在日光下为黄色，褐色，或蓝绿色，在白炽灯光下则呈现橙色或褐红色-紫红色；变石猫眼：蓝绿色和紫褐色。 2.光泽 金绿宝石：玻璃光泽至亚金刚光泽；变石：玻璃光泽； 猫眼：玻璃光泽。图10-5-2 假六方三连晶穿插双晶 3.透明度 金绿宝石：透明。 变石：透明。 猫眼：亚透明半透明。 4.光性和折射率 二轴晶，正光性，折射率1.7461.755，双折射率0.0080.010。 5.解理、硬度与密度 不完全解理，常现贝壳状断口。硬度一般为88.5。密度为3.72g/cm3。 6.多色性 金绿宝石有三色性，呈弱至中等的黄，绿和褐色。浅绿黄色金绿宝石多色性较弱，而褐色金绿宝石多色性略强。 变石的多色性很强，表现为绿色，橙黄色和紫红色。 猫眼的多色性较弱，呈现黄黄绿橙色。 7.发光性金绿宝石在长波紫外线下无荧光；短波时，黄色和绿黄色宝石一般为无至黄绿色荧光。变石在长短波紫外线下发无中等强度的紫红色荧光。使用交叉滤色片法可见变石的红色荧光。猫眼在长短波紫外线下通常无荧光。变石猫眼在紫外荧光灯的照射下呈现强度为弱至中的红色荧光。 8.吸收光谱金绿宝石和猫眼的致色元素为Fe3+。两者的吸收光谱相似，有一条以444nm为中心的强吸收带。（图10-3）。变石的致色元素为Cr。其主要的吸收光谱特点： 680.5nm和678.5nm两条强吸收线，665nm，655nm和645nm三条弱吸收线，580630nm的部分吸收， 476.5nm，473nm及468nm的三条弱吸收线，紫区通常完全吸收。图10-3 。 图10-3 金绿宝石和变石的吸收光谱 9.特殊光学效应金绿宝石的特殊光学效应为猫眼效应和变色效应。最为珍贵的是既有猫眼效应，又有变色效应的变石猫眼。 变色效应的动画 10.内部显微特征金绿宝石内部主要含有指纹状包体，也可见丝状物包体、片状、粒状包体。黄色和褐色金绿宝石有两相包体，平直的充液空穴和长管。猫眼主要含有大量平行排列的丝状金红石包体或管状包体。变石主要含有指纹状包体及丝状物。二、金绿宝石的品种 金绿宝石主要有三个品种。 金绿宝石：指没有任何特殊光学效应的金绿宝石。 猫眼：具有猫眼效应的金绿宝石称之为猫眼。 变石：具有变色效应的金绿宝石称之为变石。 图10-5-4 猫眼 1.猫眼金绿宝石的猫眼因为眼线细、亮，为所有猫眼效应最好的，故只有金绿宝石的猫眼无须注明宝石种而直称“猫眼”。能产生猫眼效应的其他宝石，包括石英，碧玺，绿柱石及磷灰石等，不能直称为“猫眼”，应称为“石英猫眼”， “磷灰石猫眼”等。猫眼效应是由于金绿宝石内部存在的大量细小，密集，平行排列的丝状金红石或管状包体。金绿宝石中丝状物含量越高，宝石越不透明，猫眼效应越明显，反之，金绿宝石越透明，猫眼效应越不明显。猫眼有多种颜色，如密黄、黄绿、褐绿、黄褐、褐色等。猫眼有时在聚光灯下，宝石的向光一半呈现其体色，而另一半则呈现乳白色。图10-5-4。图10-5-5 变石左边为日光下的颜色，右边为在白炽灯下的颜色 2.变石具有变色效应的金绿宝石称之为变石，变石又称亚历山大石，变石在日光或日光灯下呈现为绿色色调为主的颜色，而在白炽灯光下或烛光下则呈现出红色色调为主的颜色 （图10-5-5。其他具有变色效应的宝石不能直接称为变石，而是在宝石名称前加上“变色”，如变色石榴石。变石猫眼是同时具有变色效应及猫眼效应的金绿宝石。变石猫眼既含有产生变色效应的铬元素，又含有大量丝状包体以产生猫眼效应。变石猫眼是一种更珍贵，更稀罕的宝石品种。 三、合成变石及其鉴定特征 1.合成变石 商业性的合成变石是1973年美国CreaTive Crystals Inc用助熔剂法生产的。1974年提拉法合成的变石也由日本的Kycocera公司推向市场，称为“Inamori人造变石”。前苏联的一些研究所不仅用提拉法和助熔剂法合成了变石，而且还用水热法合成了变石。不久前我国宁波的某家单位也生产提拉法的合成变石。 各种方法合成变石的主要物理参数与天然变石的理性质基本一致。 （1）助溶剂合成变石 助溶剂合成变石主要的特征是面纱状的愈合裂隙和助熔剂的残余包裹体，铂晶片等。早期的助熔剂合成变石中还含有细针状的黑色包裹体，相对较强的红色到橙红色的紫外荧光（长波及短波）等 （图10-6 、图10-7 、图10-8）。 图10-6 助溶剂合成变石图10-7 助溶剂的羽状愈合裂隙 图10-8 助溶剂残余包裹体和铂金片 （2）提拉法合成变石 提拉法的合成变石通常较为洁净，有时含有未熔的粉末，拉长的气泡和小黑点状的气泡群，紫外荧光也相对较强。 （3）水热法合成变石 水热法合成变石相当少见，物理性质与天然变石无异但折光率常偏低，因Fe的含量较低，也有较强的紫外荧光，内部特征是长条状的气液两相包裹体，以及多相包裹体。 现在市场上见到的合成变石通常很少有包裹体，因而用红外光谱来区别这些合成品可能更为重要，不同方法合成变石的红外光谱特征与天然变石不同，天然变石具有最强的O-H振动吸收峰（位于32000波数附近），水热法合成变石缺少这一吸收峰，但有3000波数附近的吸收峰，而提拉法和助熔剂法的合成变石则没有上述的吸收峰。 2.合成变石猫眼 既具有猫眼又具有变色效应的合成金绿宝石只有日本Kyoto的 Kyocera Corporation ，用“Inamori Created”的名称在美国销售，这种合成宝石的性质与天然的相似，典型特征是： （1）具有独特的内部特征。 （2）在短波紫外光下具有荧光。 3.变石相似宝石及鉴别特征 （1）绿色红柱石 具有强的多色性，多色性颜色为：绿色红褐色； 椭圆刻面形宝石的两端呈红褐色，中部台面呈绿色，不论在日光或者灯光下都可看到； 物理参数与变石不同。 （2）双色碧玺 不同的颜色分布在宝石的不同部分，不随灯光的类型变化； 物理参数与变石相差甚远。 3、合成双色水晶：紫晶-绿晶 不同的颜色分布在宝石的不同部分，不随灯光的类型变化； 物理参数与变石相差甚远。 四、金绿宝石的质量评价 1.金绿宝石的质量评价没有特殊光学效应的金绿宝石，其质量评价主要看颜色，透明度，净度，切工等，这其中高透明度的绿色金绿宝石最受欢迎，价值也较高。 2.猫眼的质量评价猫眼可呈现多种颜色，其中以蜜黄色为最佳，依次为深黄，深绿，黄绿，褐绿，黄褐，褐色。猫眼的眼线以光带居中，平直，灵活，锐利，完整，眼线与背景要对比明显，并伴有“乳白与蜜黄”的效果为佳。并以蜜黄色光带呈三条线者为最佳。 3、变石的质量评价变石最好的样品是在日光下呈现祖母绿色，而在白炽灯光下呈现红宝石红色。但实际上变石很少能达到上述两种颜色。大多数变石的颜色是在白炽灯下，呈现深红色到褐红色。在日光下，呈淡黄绿色或蓝绿色。五、金绿宝石的产状与产地 猫眼 金绿宝石主要产在老变质岩地区的花岗伟晶岩，蚀变细晶岩中，以及超基性岩蚀变的云母片岩中。而真正具工业意义上的金绿宝石矿大多产于砂矿中。金绿宝石的主要产地有：俄罗斯的乌拉尔地区，斯里兰卡，巴西，缅甸，津巴布韦等。最好的变石产于乌拉尔地区。高质量的猫眼则产在斯里兰卡砂矿中。另外一个重要产地是巴西。目前巴西已发现了各种金绿宝石品种：包括透明的黄色、褐色金绿宝石，很好的猫眼及高质量的变石。 欧泊主要由非晶质体的蛋白石SiO2nH2O组成，含水量不定，一般为4%9%，最高可达20%，另有少量石英，黄铁矿等次要矿物。 宝石级的欧泊多有变彩，随着不同的观察角度可看到不同颜色，所以，欧泊又被称为具有一千种颜色的宝石。一、欧泊的基本特征 1.颜色欧泊的体色可有白色，黑色，深灰，蓝，绿，棕色，橙色，橙红色，红色等多种颜色。 2.光泽和透明度玻璃光泽至树脂光泽，透明至不透明。 3.光性与折射率欧泊为均质体，火欧泊常见异常消光。折射率为：1.45左右，通常1.421.43，火欧泊可低达1.37。 4.解理、硬度与相对密度欧泊无解理，具贝壳状断口。摩氏硬度为56。相对密度为2.15。 5.多色性与紫外荧光 多色性：无。 荧光：无至中等强度的白色，浅蓝色，浅绿色和黄色，火欧泊可有中等强度的绿褐色荧光。 磷光：有时有，并且持续时间较长。 6.吸收光谱绿色欧泊的可见光谱具660nm，470nm吸收线，其他颜色的欧泊吸收不明显。 7.内部显微特征欧泊体内主要可见变彩色斑，很少见到包体，偶有二相和三相的气液包体。墨西哥的火欧泊一般较纯净，据报道曾有针状的角闪石包体。欧泊的色斑呈不规则片状，边界平坦且较模糊，表面呈丝绢状外观。 8.特殊光学效应欧泊具典型的变彩效应，在光源下转动欧泊可以看到五颜六色的色斑（图10-6-1）。变彩效应是由于欧泊中二氧化硅球体构成的三维衍射光栅 （图10-6-2）。图10-6-1 欧泊晃动时变彩的颜色发生变化图10-6-2 欧泊的内部结构二、欧泊的品种 欧泊的品种主要有三大类，即黑欧泊、白欧泊和火欧泊。 1.黑欧泊体色为深色的品种，如深蓝，深灰，深绿，褐色等，以深蓝色最理想，因为深蓝色接近黑色，深色体色使变彩效应更加明显 （图10-6-3）。 2.白欧泊 体色为浅色的品种，如白色或浅灰色体色上出现变彩的欧泊，透明至半透明（图10-6-4）。 3.火欧泊 体色呈橙色、橙红色、红色的品种，基本无变彩的半透明透明品种（图10-6-5）。图10-6-3 黑欧泊图10-6-4白欧泊图10-6-5火欧泊三、合成欧泊的鉴别 合成欧泊(图10-6-6) 最早由吉尔森公司于1974年投入市场，现在合成欧泊的厂家较多，除了吉尔森，还有俄罗斯、日本、中国台湾等。 图10-6-6 合成欧泊图10-6-8三维的变彩色斑和蜥蜴皮结构 图10-6-7柱状的变彩色斑图10-6-9 焰火状的变彩色斑 1.合成欧泊基本性质 折射率：1.44-1.47； 相对密度：1.74-2.12, 一般小于2.06； 紫外荧光：中-强，与天然欧泊相似； 硬度：4.5-5, 比天然欧泊软一些； 化学成分：含水量比天然欧泊低，有的含有ZrO2。 2.合成欧泊的结构特征 合成欧泊具有比较典型的结构特征： 柱状色斑：变彩一致的柱状体（又称为三维色斑，图10-6-7）, 天然欧泊为面纱状的变彩色斑（又称为二维色斑）。 蜂窝状构造：又称蜥蜴皮构造,显微镜下可见更细小的柱状体镶嵌形成的蜂窝构造（图10-6-8）。 镶嵌状色斑：不同变彩色斑之间具有清晰的边界，但是有些天然欧泊也有这种特征。 焰火状构造：色斑排列成焰火状（图10-6-9）,俄罗斯合成欧泊的独特特征。 四、欧泊的优化处理图10-6-10 拼合欧泊图10-6-11 拼接拼合欧泊 1.拼合目前市场上最常见的拼合宝石就是欧泊（图10-6-10、图10-6-11）。因为欧泊主要为表生沉积成因，常在砂岩中呈细脉状产出，开采 出的欧泊很多都太薄，不能琢磨成整个宝石。这时可以用粘合剂把它和玉髓或劣质欧泊片粘接在一起，作为欧泊两层石；或在欧泊两层石的顶部加一个石英或玻璃顶帽来增强欧泊的坚固性，而成为欧泊三层石。 还有的情形是，把带脉石的欧泊一起切磨成蛋面，其底部是脉石。 2.烟熏和糖水处理烟熏处理的目的是使一些变彩不明显的白欧泊，通过使其的体色变黑，增强变彩。处理的方法是，用纸把欧泊裹好，再外包箔纸加热，直到纸冒烟为止，烟熏欧泊后，其色会变深，但这种颜色仅限于表面 （图10-6-12）。用于烟处理的欧泊多孔，密度低，其相对密度仅为1.38-1.39。糖水处理的目的和烟熏处理一样。把变彩弱、多孔的白欧泊浸泡在糖水中，取出晾干后再进入浓硫酸，使糖碳化，欧泊的体色变黑 （图10-6-13）。图10-6-12 烟熏处理欧泊图10-6-13 糖水处理欧泊 3.注塑处理在多孔的欧泊中注入塑料，可以掩盖裂隙，使变彩表现出来。注塑欧泊相对密度较低，约1.90，但比天然欧泊透明度高，用热针触试，可有塑料的辛辣味。 4.注油处理用注油和上蜡的方法来掩饰欧泊的裂隙，这种材料可能显蜡状光泽，当用热针检查时会有油或蜡渗出。合成的和充填处理的欧泊具有和天然欧泊不同的红外光谱特征，可以加以区别，参见合成宝石的有关章节。五、欧泊的相似宝石和仿制品的鉴别 1.斯若坎玻璃 20世纪70年代出现的一种欧泊仿制品，有分别模仿白欧泊和黑欧泊的两个品种。模仿白欧泊的斯若坎玻璃为灰白色半透明至乳浊状的亚透明，变彩是由玻璃中含有的极薄的金属泊碎块对光线产生的于涉作用引起的。金属泊的最大宽度约0.5mm。模仿黑欧泊的斯若坎玻璃为不自然的黑色，金属泊比白色的小，变彩的彩斑显得更为碎裂细 （图10-6-14）。 鉴别特征是折射率1.491.52，相对密度2.41-2.51，无紫外荧光，金属泊呈薄明的彩色条片，有时能观察到拉长的气泡。 2.变彩拉长石 晕彩拉长石的变彩是单一的、特定方向的整片颜色，不象欧泊成丝片状和斑杂状的色斑（图10-6-15），物理性质和欧泊也有很大的区别，折射率1.55-1.57, 相对密度2.68 都比