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红宝石宝石学102袁心强

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红宝石宝石学10-2袁心强
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GIC 红宝石 第十章第二节第十章第二节 主讲教师 袁心强 1 1 GIC 1.1.红宝石,与钻石、祖母绿、翡翠红宝石,与钻石、祖母绿、翡翠 等名贵宝石组成珠宝市场的主体。等名贵宝石组成珠宝市场的主体。 2.2.红宝石是七月诞生石,结婚红宝石是七月诞生石,结婚 四十周年的纪念石四十周年的纪念石。。 一、概述 3.3.红宝石和蓝宝石的主要化学成分红宝石和蓝宝石的主要化学成分 都为都为AlAl 2 2 OO 3 3 , ,矿物学上视为一种矿物,矿物学上视为一种矿物, 称为刚玉。红宝石专指红色的刚玉,称为刚玉。红宝石专指红色的刚玉, 而蓝宝石虽以蓝色为主,而蓝宝石虽以蓝色为主, 但也指除红色以外各种颜色的刚玉。但也指除红色以外各种颜色的刚玉。 4.4.宝石市场上,品质好、重量达宝石市场上,品质好、重量达3 3至至 4 4克拉的红宝石已相当罕见,每克拉价格克拉的红宝石已相当罕见,每克拉价格 达到达到1 1万美元。万美元。 世界上有些特别的红宝石精品,世界上有些特别的红宝石精品, 例如,英国皇冠上的例如,英国皇冠上的EdwardesEdwardes 红宝石重达红宝石重达167167克拉。克拉。 2 2 GIC 二、宝石学性质 1.1.化学成分化学成分 主要化学成分为主要化学成分为AlAl 2 2 OO 3 3 ,, CrCr以类质同像替换以类质同像替换Al,Al,而形成红色而形成红色 2.2.晶系晶系 三方晶系,三方晶系,L L 3 3 3L3L 2 2 3PC3PC对称型。对称型。 3.3.结晶习性结晶习性 常呈腰鼓状或短柱状晶体,柱面上常有常呈腰鼓状或短柱状晶体,柱面上常有 较粗的横纹。结晶习性与其形成条件较粗的横纹。结晶习性与其形成条件 有密切的关系,大理岩中的常呈有密切的关系,大理岩中的常呈 板柱状晶体。其他母岩中形成腰鼓状晶体。板柱状晶体。其他母岩中形成腰鼓状晶体。 3 3 GIC 二、宝石学性质 4. 颜色 (1)鸽血红(纯红色)红宝石含1wt%左 右的Cr3+,如果红宝石中同时含有 Fe2+/Ti4+离子 对,则会使红宝石带紫色 调;同时含有Fe3+则使红宝石带橙色调。 (2)粉红色红宝石的Cr3+含量多小于 0.3wt%,当Cr3+的含量达到0.4wt% 时,可形成漂亮的玫瑰红色。 4 4 GIC 二、宝石学性质 5. 多色性:红色/橙红色。 6. 折射率:Ne:1.760-1.762, No:1.768-1.771,。 7. 双折率: 0.008—0.009。 8. 光性: 一轴晶负光性符号。 9.滤色镜: 鲜艳的水红色,泰国红宝石暗红 色。 5 5 GIC 二、宝石学性质 10.红色荧光,同一样品的长波紫外荧光强 度大于短波发光性: 长波紫外线下可呈弱至 强红色荧光,短波紫外光下呈弱至中等紫 外荧光强度。 11. 吸收光谱:698、694、659nm吸收 线,620~540nm 的吸收带,476、 475、468nm 的细吸收线及450nm后 的全吸收。 6 6 GIC 二、宝石学性质 12. 12. 解理和裂理解理和裂理 :无解理,裂理发育,聚片双晶:无解理,裂理发育,聚片双晶 引发,平行底面{引发,平行底面{00010001}和菱面体面{}和菱面体面{10111011}} 。。 13. 13. 硬度:摩氏硬度为9,硬度略具方向性,平硬度:摩氏硬度为9,硬度略具方向性,平 行柱面的硬度略大于垂直柱面的硬度。行柱面的硬度略大于垂直柱面的硬度。 14.14.相对密度:相对密度:3.953.95--4.054.05,随宝石内杂质元,随宝石内杂质元 素的不同,相对密度值会有变化。素的不同,相对密度值会有变化。 7 7 GIC 二、宝石学性质 16. 16. 特殊品种:特殊品种: ((1 1)六射星光红宝石,三组定向排列的金红石针,)六射星光红宝石,三组定向排列的金红石针, 分布在垂直光轴的平面内以分布在垂直光轴的平面内以120°120°角度相交,当加工角度相交,当加工 成平行底面的弧面形后可显示六射星光。成平行底面的弧面形后可显示六射星光。 ((2 2)十二射星光红宝石:很少见。)十二射星光红宝石:很少见。 8 8 GIC 三、红宝石的产状 1. 1. 大理岩型大理岩型 ((1 1)特征:红宝石最重要的矿床类型,)特征:红宝石最重要的矿床类型, 产出世界上最精美的红宝石,其产量产出世界上最精美的红宝石,其产量 也占主要地位。产出红宝石的大理岩中常侵入也占主要地位。产出红宝石的大理岩中常侵入 有花岗岩,红宝石多分布在接近花岗岩的区域。有花岗岩,红宝石多分布在接近花岗岩的区域。 红宝石主要开采自冲积或残坡积砂矿之中。红宝石主要开采自冲积或残坡积砂矿之中。 9 9 GIC 三、红宝石的产状 (2)重要的产地:缅甸抹谷红宝石、孟素红 宝石、阿富汗、越南北部陆安城附近的红 宝石、中部义静省蔡市蔡州村的红宝石 、 云南滇西衷牢山红宝石等。 1010 GIC 三、红宝石的产状 2. 2. 火山岩(玄武岩)型火山岩(玄武岩)型 ((1 1)特征:玄武岩携带的含有刚玉宝石)特征:玄武岩携带的含有刚玉宝石 的捕虏体是红宝石和蓝宝石的重要来源,的捕虏体是红宝石和蓝宝石的重要来源, 产量很大,但是颜色通常不太鲜艳。产量很大,但是颜色通常不太鲜艳。 红宝石主要采自于残坡积层。红宝石主要采自于残坡积层。 ((2 2)主要的产地有)主要的产地有 泰国和柬埔寨红宝石:位于泰国东南部泰国和柬埔寨红宝石:位于泰国东南部 占他武里的东面约占他武里的东面约45km 45km ,与柬埔寨拜林仅,与柬埔寨拜林仅 有有27km27km,与拜林一起构成世界上最大的,与拜林一起构成世界上最大的 红宝石矿区。红宝石矿区。 越南南部玄武岩区内的红宝石。越南南部玄武岩区内的红宝石。 1111 GIC 三、红宝石的产状 3. 3. 片麻岩片麻岩- -混合岩型混合岩型 ((1 1)特征:各种含有红宝石的深变质岩,)特征:各种含有红宝石的深变质岩, 例如含堇青石片麻石,石榴石片麻岩,例如含堇青石片麻石,石榴石片麻岩, 石榴石矽线石黑云母片岩,以及含刚玉石榴石矽线石黑云母片岩,以及含刚玉 的变粒岩等。红宝石主要采自砂矿。的变粒岩等。红宝石主要采自砂矿。 ((2 2)主要产地:)主要产地: 斯里兰卡红宝石,安徽霍山红斯里兰卡红宝石,安徽霍山红 宝石和星光红宝石。坦桑尼亚宝石和星光红宝石。坦桑尼亚- - 肯尼亚的黝帘石肯尼亚的黝帘石- -红宝石矿。红宝石矿。 1212 GIC 四、红宝石的产地特征 1. 莫谷 (1)流纹状色带:红色分布不匀,呈流纹状、团块 状色斑,被形象地称为“糖浆状”的色带。 (2)补钉状金红石针:短针状金红石密集成白色团 块状不均匀地分布在红宝石中,如同“补钉”。 (3)最具有产地意义的特征是:流纹状色带与短针 状的金红石相伴出现,方解石晶体与致密网状的金 红石针共生。 1313 GIC 三、红宝石的产状 2.2.缅甸孟素红宝石缅甸孟素红宝石 (1)颜色和色带:紫红色至褐红色,(1)颜色和色带:紫红色至褐红色, 常有深蓝紫色的核心,六方的生长带。常有深蓝紫色的核心,六方的生长带。 ((2 2)双晶:聚片双晶较抹谷红宝更为常见,)双晶:聚片双晶较抹谷红宝更为常见, 并可出现多组不同方向的双晶,以及沿双晶面并可出现多组不同方向的双晶,以及沿双晶面 交线分布的水铝矿微晶组成的管状体。交线分布的水铝矿微晶组成的管状体。 ((3 3)网状包裹体:常见的是三组浅色的几乎)网状包裹体:常见的是三组浅色的几乎 无光泽的短针状体,往往有两组更为发育,无光泽的短针状体,往往有两组更为发育, 约以约以120120度交织成网状体,另一组则度交织成网状体,另一组则 几乎与网面垂直,是具水铝矿假象的刚玉。几乎与网面垂直,是具水铝矿假象的刚玉。 1414 GIC 四、红宝石的产地特征 33. .泰国红宝石泰国红宝石 ((1 1)颜色和荧光:深红色、)颜色和荧光:深红色、 褐红色和紫红色,暗红色红褐红色和紫红色,暗红色红 宝石的荧光也因为较高的宝石的荧光也因为较高的FeFe 含量而减弱,甚至淬灭。含量而减弱,甚至淬灭。 1515 GIC 四、红宝石的产地特征 3.泰国红宝石 (2)双晶和水铝矿:双晶十分发育,常见两组或 都三组相互之间近乎垂直的双晶片相互穿插,在 不同方向的双晶面相交的交线上,形成水铝矿管 状包体。 (3)晶体和气液包体:气液包体常聚集成围绕晶 体包体的圆盘状,形成类似“煎蛋”状图案。 1616 GIC 四、红宝石的产地特征 4. 斯里兰卡红宝石 (1)颜色:从浅红色到红色、粉红、棕红或褐红到樱 桃红等,六边形色带明显 (2)双晶 :双晶较为少见,并且通常只发育一组,双 晶片的厚度也比较厚。 (3)长针状金红石:金红石针呈细长状,最为典型。 (4)晶体包体 :伴有一圈盘状裂隙的锆石包体。 1717 GIC 四、红宝石的产地特征 5. 5. 坦桑尼亚(坦桑尼亚(UmbaUmba)红宝石)红宝石 (1)颜色(1)颜色 :常见紫红色、橙红色,:常见紫红色、橙红色, 粉红和红色则较少,与红宝石含粉红和红色则较少,与红宝石含 较高的较高的FeFe、、 TiTi和相对低的和相对低的CrCr有关。有关。 (2)色带(生长带)(2)色带(生长带) ::UmbaUmba红宝石红宝石 的生长带平行柱面,由含有尘埃状包体的生长带平行柱面,由含有尘埃状包体 的区域与不含这种包体的区域交替组成,的区域与不含这种包体的区域交替组成, 生长带之间通常没有清晰的界线生长带之间通常没有清晰的界线 。。 (3)双晶:(3)双晶: 双晶发育,通常有二组或双晶发育,通常有二组或 三组平行菱面体{三组平行菱面体{10111011}方向的聚片}方向的聚片 双晶,多组双晶面的交线构成框架图案,双晶,多组双晶面的交线构成框架图案, 双晶面的交线通常为水铝矿微晶所占据双晶面的交线通常为水铝矿微晶所占据 形成管状体形成管状体 ,与泰国红宝石极为相似。,与泰国红宝石极为相似。 (4)金红石针:(4)金红石针: 金红石针长短不一,金红石针长短不一, 并且数量较少,类似于泰国红宝石。并且数量较少,类似于泰国红宝石。 1818 GIC 四、红宝石的产地特征 6. 6. 云南红宝石云南红宝石 ((1 1)颜色:玫瑰红色和红色)颜色:玫瑰红色和红色 ,浓艳且均匀。,浓艳且均匀。 ((2 2)透明度:半透明为主,)透明度:半透明为主, 裂理发育,包体和杂质含量较裂理发育,包体和杂质含量较 高,只能用做弧面宝石。高,只能用做弧面宝石。 1919 GIC 五、合成红宝石及鉴别 1.1.焰熔法合成红宝石的鉴别焰熔法合成红宝石的鉴别 2.2.((1 1)外观)外观 焰熔法合成红宝石的颜色焰熔法合成红宝石的颜色 最常见为鲜红色和粉红色,纯正、艳丽,最常见为鲜红色和粉红色,纯正、艳丽, 而且透明、洁净,而且透明、洁净, 通常过于完美。通常过于完美。 2020 GIC 五、合成红宝石及鉴别 ((2 2)弯曲生长纹:)弯曲生长纹: 由于合成红宝石的生长过由于合成红宝石的生长过 程中熔滴汇成的熔融层往程中熔滴汇成的熔融层往 往呈弧面状,并且逐层冷往呈弧面状,并且逐层冷 凝而造成的。凝而造成的。 2121 GIC 五、合成红宝石及鉴别 ((3 3)气泡)气泡 气泡通常很小,在低倍气泡通常很小,在低倍 放大下成黑点状,椭圆放大下成黑点状,椭圆 形或蝌蚪形,气泡多时形或蝌蚪形,气泡多时 会成群呈带状分布。会成群呈带状分布。 2222 GIC 五、合成红宝石及鉴别 (4)多色性 焰熔法合成红宝石在加 工中不注意取向,从台面观察 常能见到红和橙红色的二色性 。 (5)发光性 由于合成宝石成分较纯, 紫外荧光通常比天然红宝石 强。 2323 GIC 五、合成红宝石及鉴别 ((6 6)火痕)火痕 合成红宝石加工常不够精细,合成红宝石加工常不够精细, 可因过快的抛光造成表面上雁行可因过快的抛光造成表面上雁行 状排列的细小裂纹,称为火痕。状排列的细小裂纹,称为火痕。 2424 GIC 五、合成红宝石及鉴别 2. 2. 焰熔法合成星光红宝石焰熔法合成星光红宝石 ((1 1)弯曲生长带)弯曲生长带 :弯曲生长线成粗大的色:弯曲生长线成粗大的色 带相当明显,带相当明显, 易于在宝石的侧面观察到。易于在宝石的侧面观察到。 ((2 2)气泡:弯曲生长带往往含有细小密集)气泡:弯曲生长带往往含有细小密集 的气泡。的气泡。 2525 GIC 五、合成红宝石及鉴别 ((3 3)星线特征)星线特征 :星线细长、清晰、:星线细长、清晰、 完整,贯穿整个弧面型宝石表面。完整,贯穿整个弧面型宝石表面。 ((4 4)金红石针:相当细小,要在)金红石针:相当细小,要在4040 倍以上才能观察到。倍以上才能观察到。 2626 GIC 五、合成红宝石及鉴别 3. 3. 提拉法合成红宝石提拉法合成红宝石 提拉法与焰熔法同属于熔体中提拉法与焰熔法同属于熔体中 结晶的合成方法,对于焰熔法生产结晶的合成方法,对于焰熔法生产 成本更高,故较少用于成本更高,故较少用于 合成宝石的生产。合成宝石的生产。 2727 GIC 五、合成红宝石及鉴别 提拉法合成红宝石的特征与焰熔法合成红宝石有 相似之处: (1)外观:合成红宝石通常十分干净, (2)弯曲生长纹:有时可观察到弯曲的生长纹; (3)气泡:微小气泡与弯曲生长 纹相伴。小气泡必须在暗域下观 察,呈略为弯曲的“雨点”状图案。 2828 GIC 五、合成红宝石及鉴别 4. 提拉法合成星光红宝石 (1)外观:颜色多为粉红至浅红色,半透明,透明 度较焰熔法的高,同时星线不如焰熔法的明显清晰 ,也易出现所谓的“宝光” 。 (2)弯曲生长纹:弯曲生长成颜色浓度不一的条带 ,相当粗大,用肉眼即可从宝石的侧面观察到。 2929 GIC 五、合成红宝石及鉴别 ((3 3)色带)色带 提拉法合成星光红宝石提拉法合成星光红宝石 的中央与外围的颜色的中央与外围的颜色 存在差异,中央部分存在差异,中央部分 颜色较深,外围颜颜色较深,外围颜 色较浅,但色带色较浅,但色带 仍然是弧线型仍然是弧线型 的,不同于天然的,不同于天然 的的 平直色带。平直色带。 3030 GIC 五、合成红宝石及鉴别 5.助熔剂法合成红宝石 (1)外观:颜色与天然红宝石相似,透明度 根据合成的质量从半透明到透明,单颗宝石 通常都具有内含物,各种形态的愈合裂隙 , 与天然宝石十分相似。 (2)助溶剂残余包裹体 :具有马赛克结构, 在暗域或反射光下,则成明亮的淡黄色或黄 色。 3131 GIC 五、合成红宝石及鉴别 (3)面纱状愈合裂隙 :其上分布了大量的呈指纹 状、网状或树技状的助溶剂包体。 (4)铂金片:三角形、六边形、长条形或不规则的 多边形,铂金片在透射光下不透明,反射光下显示 银白色明亮的金属光泽。 (5)色带和生长带 :Ramaura合成红宝石可出 现搅动状色带和不规则生长线。在Douros合成红 宝石中可出现浅红、无色色带和蓝色三角色块。 3232 GIC 五、合成红宝石及鉴别 (6)双晶:大多数没有双晶,但是在Chatham和 Kashan助溶剂法合成红宝石中,也存在双晶。 (7)发光性 :助溶剂红宝石有较强的红色荧光, Ramaura红宝石加入了某些稀土元素 ,具特殊的 橙红色荧光。 (8)微量元素:有Pb, Bi, Na, Mo和Pt等天然没 有的化学成分。 3333 GIC 五、合成红宝石及鉴别 6. Tairus 水热法合成红蓝宝石 (1)波纹状生长纹:有典型的水波纹状 生长纹。 (2)面沙状愈合裂隙:愈合裂隙上分布 有形态各异的气液两相包裹体。 3434 GIC 五、合成红宝石及鉴别 (3)微量元素 :含Ca 和Cu。 天然红宝缺乏Cu 。 (4)红外光谱:水的吸收峰远大 于天然的红宝。 3535 GIC 五、合成红宝石及鉴别 7.桂林水热法合成红宝石 桂林水热法合成红宝石的鉴定特征与 Tairus的不同,例如很少或没有水波 纹状生长纹理,不显示水峰的红外光 谱等,较少的细小絮状的内含物。 3636 GIC 五、合成红宝石及鉴别 主要特征有: ① 颜色:橙色调,类似与红色石榴石色调。 ② 多色性:相当特殊,为带橙色调的红色(No)和 黄色(Ne)。 ③ 可见光吸收光谱:只有红光区为透光区,有典型 的荧光线以及692,660和630的吸收线。 从黄 绿光区开始,直到紫光区都吸收,缺失绿蓝光区 的透光区。 3737 GIC 五、合成红宝石及鉴别 ④④ 紫外荧光紫外荧光 在在LWLW下,桂林水热下,桂林水热 合成红宝石显中至弱合成红宝石显中至弱 带橙色调的红色荧光带橙色调的红色荧光 部分样品没有荧光。部分样品没有荧光。 3838 GIC 五、合成红宝石及鉴别 ⑤ 面包屑状包裹体:在暗域下呈白色,形态 上与面包屑相似的包裹体,较小而且通常数 量不多。 ⑥ 尘埃状包裹体和种晶残余:尘埃状包裹体 成片地分布在无色种晶片与橙红色部分的交 界面上。 3939 GIC 六、红宝石的优化处理 1.红宝石的热处理及其鉴别特征 (1)热处理的目的 消除红宝石的紫色调和蓝色色斑; 消除红宝石的丝绢光泽; 增强星光红色石的星光效应。 (2)热处理的机制 氧化合还原反应和溶解作用。 Fe 2+ + O Fe 3+ 4040 GIC 六、红宝石的优化处理 (2)热处理红宝石的鉴定特征: 熔蚀的金红石针 熔蚀的晶体包体 穗边裂隙水管状的包裹体 紫外荧光 色带和生长带 锆石晕 云雾体 4141 GIC 六、红宝石的优化处理 2. 扩散处理红宝石及其鉴别特征 (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)网状微细裂纹 : 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. (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。 4242 GIC 六、红宝石的优化处理 (4)蛛网状图案: 颜色浓集于面棱及腰棱和裂隙中。 (5)异常的Cr含量和折射率:表面Cr含量可高达 4wt%,并造成异常高的折光率,1.81以上。 (6)荧光:在SW下,部分样品出现白垩色荧光。 (7)吸收光谱特征:较难观察到696nm附近的荧光 发射线。 白垩色的短波紫外荧光 4343 GIC 六、红宝石的优化处理 3. 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,在红宝石热处理 时采用硼砂等添加剂,在高温下能够沿开放裂隙 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。 表面的开放裂隙 絮状的包裹体 树枝状愈合裂隙 4444 GIC 六、红宝石的优化处理 4. 玻璃充填处理红宝石及其鉴定特征 采用熔点较低的玻璃来填充孔洞和大裂隙。 (1)闪光效应:被充填裂隙有蓝色闪光。 (2)不一致的表面光泽。 (3)填充物的气泡、流动构造等。 (4)填充物的化学成分:SiO2,并含Pb等。 4545 GIC 六、红宝石的优化处理 网格状交叉分布的弧形裂隙 5. 5. 淬裂处理红宝的鉴别特征淬裂处理红宝的鉴别特征 (1)网格状交叉分布的弧形裂隙。 (2)弯曲生长纹:淬裂处理之后 仍然可以观察到。 (3)裂隙中的气泡:封闭在其中 的大气泡。 (4) “铁染”裂隙:红热的红宝 石在含氧化铁的冷水中淬裂,让 氧化铁进入裂隙,形成“铁染”现 象。 4646 GIC 六、红宝石的优化处理 6. 染色处理及其鉴别特征 (1)定义:把裂隙发育的浅色红宝石染成红 色冒充低品质的红宝石。 (2) 染色红宝石的特征 ① 外观: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。 ②光谱:分光镜下没有696nm的荧光线。 4747 GIC 六、红宝石的优化处理 ③荧光:染色红宝石可出现橙色的紫外荧光,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。 ④ 染色的裂隙:发育的平行裂隙中聚集红色的染 料。 ⑤ 擦拭试验:丙酮的棉签擦拭可染上红色、包装 白纸染上红色。 4848 GIC 六、红宝石的优化处理 7. 注油处理: (1)定义:用无色油充填红宝石的裂隙,改善外观 。油的耐久性较差,处理是不稳定的。 (2)鉴别特征 ① 荧光:充油裂隙会出现特殊荧光。 ② 气泡:裂隙中封闭的气泡,或未被油完全充满。 ③ 带油污的包装纸:包装纸上常带油迹。 ④ 热针检验:油珠会从充油裂隙中溢出。 4949 GIC 课程小结 1.红宝石的宝石学性质。 2.红宝石的产地特征及其与地质产状的联系。 3.红宝石的质地和地质产状的联系和原因。 4.合成红宝石的类型和鉴定特征。 5.处理红宝石的类型、机制和识别特征。 5050
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