祖母綠的產(chǎn)地、性質(zhì)和鑒別.doc

第三節(jié) 祖母綠 一、祖母綠的基本性質(zhì)二、祖母綠的產(chǎn)狀及產(chǎn)地特征三、祖母綠與仿制寶石的鑒別四、合成祖母綠的鑒別五、優(yōu)化處理祖母綠的鑒別六、祖母綠的品質(zhì)評價 一、重點： 1.掌握祖母綠的主要寶石學性質(zhì)。 2.掌握祖母綠優(yōu)化處理的方法的特點和鑒定特征。 3.掌握合成祖母綠的合成方法的特點和鑒定特征。 4.了解祖母綠的主要產(chǎn)地和產(chǎn)地特征。二、難點 1.掌握祖母綠品種劃分的依據(jù)。 2.理解祖母綠中結(jié)構(gòu)水的特點、分類和寶石學意義。 3.理解祖母綠的內(nèi)含物和產(chǎn)狀的聯(lián)系。祖母綠屬于綠柱石族寶石，是最著名和珍貴的品種，祖母綠呈翠綠色，它是由鉻和釩的氧化物致色的，它的英文名稱由古波斯語起源，又由拉丁語轉(zhuǎn)化而成，Emerald即綠色的意思。是最名貴的五大寶石之一。 祖母綠以青翠悅目的顏色使人著迷（圖10-3-1），祖母綠是五月的生辰石，代表著春的承諾和忠誠。 圖10-3-1 12ct重的哥倫比亞祖母綠一、祖母綠的基本性質(zhì) 1.化學成分 祖母綠是鈹鋁硅酸鹽，化學式為Be3Al2Si6O18，含有Cr、V、Fe、Na等微量元素，其中Cr是主要的致色元素，Cr離子類質(zhì)同像取代晶體結(jié)構(gòu)中的Al離子，含量通常達0.3%1.0%。 2.結(jié)晶習性 祖母綠屬六方晶系， 祖母綠常形成六方柱狀晶體，柱面發(fā)育有平等柱狀的條紋。在柱狀體端元發(fā)育有六方雙錐和平行雙面等晶形。 祖母綠的晶體結(jié)構(gòu)中 ，6個硅氧四面體組成六方環(huán)，并疊加成六方管柱狀體，管內(nèi)可含堿性離子如D+、Na+、Cs+等和水分子，當水分子HO平行于六方柱延伸方向，稱為型水，當水分子中氧被堿金屬離子吸引，H-O-H與柱狀體角度相交時稱為型水（圖10-3-2）。圖10-3-2 祖母綠中的結(jié)構(gòu)水3.解理：底面不全解理，斷口呈貝殼狀或參差狀。 4.硬度和韌性：摩氏硬度為7.25-7.75。祖母綠韌性較差，脆性。 5.相對密度：2.67-2.78，通常為2.71 6.顏色 祖母綠呈翠綠色，可略帶黃色或藍色色調(diào)，其顏色柔和而鮮亮。一些產(chǎn)地如巴西的祖彈琴綠有時呈淡綠色。在綠柱石中有些淺綠色，淺黃綠色或暗綠色品種由二價鐵致色，稱為綠柱石 ，而非祖母綠。由于祖母綠是鉻致色的寶石，通常以是否含有鉻元素或具有鉻的吸收峰線作為區(qū)分綠柱石和祖母綠的標準。 7.光澤：玻璃光澤。 8.透明度：寶石級祖母綠通常為透明至半透明。 9.折射率 不同產(chǎn)地的祖母綠的折射率和雙折射率略微不同，折射率在1.565-1.59之間，通常為1.57-1.58。雙折射率通常從0.005-0.009。 10.多色性：多色性明顯，呈藍綠、黃綠色，有時呈綠、黃綠色。 11.色散：低0.014。 12.發(fā)光性 大多數(shù)祖彈琴綠在紫外光下無熒光，有時顯示淡紅色、綠色熒光，哥倫比亞契沃爾礦和姆佐礦的祖母綠可顯示較強的紅色熒光，而且長波紫外光下似乎比短波紫外光更明顯。 13.查爾斯濾色鏡 大多數(shù)祖母綠用強光照射,在查爾斯濾色鏡下呈粉紅色或暗紅色,哥倫比亞祖母綠常呈強紅色,而印度和南非的祖母綠呈現(xiàn)綠色，這是由于Fe、V等雜質(zhì)成分抑制熒光。 14.吸收光譜 紅區(qū)683、686nm吸收線明顯，662、646nm顯示兩個弱線，黃區(qū)620、580nm間有一較紗的吸收帶，紫區(qū)全吸收。 二、祖母綠的產(chǎn)狀及產(chǎn)地特征 1.祖母綠的產(chǎn)狀 世界上絕大多數(shù)祖母綠礦床產(chǎn)在片巖中，是酸性的花崗巖或花崗偉晶巖侵入超基性變質(zhì)巖產(chǎn)生的結(jié)果，祖母綠多產(chǎn)在巖漿后期熱液交代圍巖的內(nèi)外接觸帶中。俄羅斯、印度、津巴布韋、南非、澳大利亞、巴西、奧地利、巴基斯坦、贊比亞等地均屬這種類型。 哥倫比亞是世界最精美的祖母綠的產(chǎn)地，也幾乎是唯一的例外，它產(chǎn)在沉積巖的方解石白云石脈中，是低溫熱液與碳質(zhì)頁巖化學作用的結(jié)果。 極少量的祖母綠產(chǎn)在偉晶巖中，它們通常顏色較淺，價值不高，它們的定名通常會有爭議，這些祖母綠常會被稱為綠色綠柱石。 2.祖母綠的主要產(chǎn)地和特征 （1）哥倫比亞 哥倫比亞礦位于安第斯山脈東側(cè)，主要在Beyaca和Cundinamara省及首府Bogata和Cundinamara省及首府Bogata以北地區(qū)。其中木佐（Mnzo）礦和契沃爾（Chiuor）礦是最著名的礦區(qū)。 契沃爾礦 祖母綠產(chǎn)自熱液礦脈中，常呈礦囊狀產(chǎn)出。晶體藍綠色，通常顯示六方柱及小的六方錐，但晶體常受后期地質(zhì)作用而破碎，并由于風化作用而脫離母巖散布在礦囊中。 契沃爾祖母綠相對密度為2.69，折射率值為1.571-1.577，雙折射率為0.006，在查爾斯濾色鏡下強紅色，紫外光下顯示紅色熒光。大多數(shù)祖母綠含有晶形完好的黃鐵礦晶體和三相包裹體（圖10-3-3）。 木佐礦 祖母綠賦存在方解石白云石脈中，呈簡單的六方柱狀，顏色為微藍的翠綠色，帶有柔和的外觀，相對密度較契沃爾祖母綠高，為2.71，折射率1.584-1.578，雙折射率0.006，內(nèi)含三相包裹體，包裹體外形常呈分 叉狀或鋸齒狀，包裹中的固態(tài)子晶常帶尾狀。木佐祖母綠不含黃鐵礦晶體，但可見稀有的、黃褐色的斜方晶體氟碳鈣鈰礦（圖10-3-4）。圖10-3-3 三相包裹體 圖10-3-4 氟碳鈣鈰礦 （2）巴西 巴西祖母綠發(fā)現(xiàn)在Bahia Groias Grerais 地區(qū)，主要產(chǎn)于云母片巖中。祖母綠的相對密度為2.69，折射率為1.57-1.566，雙折射率為0.005。有些巴西祖母綠為淺微黃綠色，給人以綠色綠柱石的印象，由于可見鉻的吸收譜線，故仍定名為祖母綠。巴西祖母綠可見二相包裹體、管狀包裹體及不規(guī)則的空洞，含云母、方解石、白云石、黃鐵礦（圖10-3-5）和鉻鐵礦等礦物包裹體。 圖10-3-5 黃鐵礦包體巴西還有一種偉晶成因的祖母綠，其顏色淺綠，內(nèi)部較純凈，它的定名存在著爭議，因為它主要是釩改色，含極微量的鉻，現(xiàn)在也稱其為祖母綠。 （3）俄羅斯 俄羅斯祖母綠產(chǎn)在烏拉爾山脈的滑石綠泥石云母片巖中。晶體裂隙發(fā)育，顏色為帶微黃的綠色，小粒顏色優(yōu)美。相對密度為2.74，折射率為1.588-1.581，雙折射率為0.007。典型的內(nèi)含物是單個或晶簇狀的云母片和陽起石針或柱體，陽起石晶體常被裂隙分割成的竹節(jié)狀形態(tài)（圖10-3-6）。圖10-3-6 竹節(jié)狀的陽起石 （4）印度 產(chǎn)于Udaipur及Ajmere-Menvara兩地的黑云母片巖中，晶體呈六方柱狀，半透明至透明，相對密度2.73-2.74，折射率1.59-1.585，雙折射率0.007，在查爾斯濾色鏡下不變紅。典型的內(nèi)含物由兩組通常互成直角的包裹體組成，一組是平行C軸的含氣液二相包體的負晶，呈六方柱狀空洞，邊角有一短柱狀特征，其形似逗號（圖10-3-7）。另一組為平行底面的黑云母片狀包體。圖10-3-7 逗號狀包裹體 （5）津巴布韋 產(chǎn)于桑達瓦納的Mweza河谷內(nèi)透閃石片巖內(nèi)，晶體很小，切磨后僅零點幾克拉，也曾獲1-2ct戒面，顏色鮮艷呈深綠色。相對密度2.755，折射率1.593-1.588，雙折射率0.007，紫外光下惰性，查爾斯濾色鏡下弱紅色。典型的內(nèi)含物是短柱狀、針狀、彎曲纖維狀透閃石晶體（圖10-3-8），有時可見色帶。 （6）坦桑尼亞 產(chǎn)于Arusha城西南的Manyara湖岸的花崗偉晶巖和云母片巖中，在偉晶巖中與金綠寶石共生。祖母綠微帶草綠色，有時可帶藍綠色，優(yōu)質(zhì)的祖母綠晶體小于8ct，更大個的晶體總帶混濁的霧狀包體。相對密度為2.72，折射率1.585-1.578，雙折射0.006，查爾斯濾色鏡下顯粉紅色-惰性。寶石內(nèi)常含有云母片（圖10-3-9），二相或三相柱狀負晶和愈合裂隙。 （7）贊比亞 產(chǎn)于Kamaknga和Fwaya等地的片巖中，顏色變化從亮綠藍綠到暗綠色，常稍帶灰色調(diào)。相對密度2.75，折射率1.583-1.590，雙折射率為0.007。典型的內(nèi)含物是黑云母碎片 、赤鐵礦晶體（圖10-3-10）。 圖10-3-8 纖維狀透閃石 圖10-3-9 白云母包裹體圖10-3-10 赤鐵礦晶體 （8）中國 主要產(chǎn)于云南麻力坡，顏色淺綠色或微帶黃的綠色，裂隙發(fā)育，內(nèi)部常含氣液二相包體，管狀包體和色帶。相對密度為2.71，折射率1.588-1.582，雙折射率為0.006，紫外光下惰性，濾色鏡下微紅或無反應。云南祖母綠主要由釩致色，鉻微量。 （9）其他產(chǎn)地 世界上其他祖母綠產(chǎn)地還有奧地利的Habach Valley上游，挪威的Akerlls省，巴基斯坦的Swat 省，澳大利亞的新南威釷，美國的北卡羅納州，埃及和馬達加斯加等。三、祖母綠與仿制寶石的鑒別 與祖母綠外觀相似的寶石很多，但根據(jù)寶石的物理性質(zhì)，特別是一些關鍵性測試，可以迅速的區(qū)別這些仿制品，其主要鑒別特征如下： 1.螢石 藍綠色螢石色彩很像祖母綠。但螢石的折射率值很低（1.434），相對相對密度比祖母綠高，在正交偏光鏡下全暗或者異常雙折射，很容易區(qū)分開來。用肉眼觀察時，寶石的光澤很弱，面棱易磨損，在紫外長短波下可能顯示強螢光，甚至可見磷光。 2.綠玉髓或者染綠色玉髓 綠玉髓與透明祖母綠外觀差異很大，由鉻鹽人工染色的玉髓有時會與云霧狀祖母綠相混淆。染綠色玉髓在查爾斯濾色鏡下顯淡紅色，吸收光譜在紅區(qū)可模糊不清的帶。但折射率值較低，偏光鏡下全亮，在2.65的重液中上浮或懸浮，而祖母綠會下沉。 3.碧璽 藍綠色至暗綠色碧璽顏色偏暗，其折射率1.62-1.65，雙折率0.018，后刻面棱重影明顯；相對密度3.01-3.11高于祖母綠 ，多色性強，很容易鑒別出來。有些經(jīng)熱處理的碧璽顏色上很接近祖母綠，而且不顯示強多色性。含鉻的碧璽可能在紅區(qū)顯示一些譜線，需要注意。 4.磷灰石 與祖母綠相同，磷灰石也屬于六方晶系，六方柱狀晶體，折射率、相對密度均高于祖母綠，硬度小，雙折射小，在580nm處可見一組明顯的吸收線 ，也與祖母綠不同。 5.鉻透輝石 顏色深綠至黃綠色，其折射率1.675-1.70，雙折射率0.024-0.030和相對密度3.29均明顯高于祖母綠 ；紅區(qū)可見鉻吸收譜線，查爾斯濾色鏡下呈紅色與祖母綠相似。 6.鉻釩鈣鋁榴石 顏色呈黃綠至艷綠色，肉眼觀察時鉻釩鈣鋁榴石光澤和亮度比祖母綠更強，其折射率值1.74和相對密度3.61均明顯高于祖母綠；在正交偏光鏡下全暗或者異常雙折射，無多色性 與祖母綠不同。紅區(qū)可見鉻吸收譜，查爾斯濾色鏡下呈紅色或粉紅色與祖母綠相似。 7.人造釔鋁榴石 綠色釔鋁榴石是國內(nèi)市場上常見的祖母綠的人造仿制品。顏色從深綠綠淺綠到微黃綠色。折射率1.83，遠遠大于祖母綠，用折射儀無法獲得讀數(shù) ；在偏光鏡下全暗或者異常消光，無多色性；當用強光照射時，顯示紅光效應，查爾斯濾色鏡下鮮紅色或微紅色；綠色釔鋁榴石顯示稀土吸收譜線，內(nèi)部純凈，偶爾可見拉長狀，異形氣泡，與祖母綠內(nèi)含物截然不同。 圖10-3-11 拼合石 8.玻璃 祖母綠的玻璃仿制品分為二類，一種是綠色玻璃，折射率1.52，相對密度為2.45，另一種特制仿制品折射率為1.60-1.66，相對密度為2.6，與祖母綠折射率，相對密度相似 ；但是玻璃在偏光鏡全暗或顯示黑十字、雙曲線等異常消光現(xiàn)象，無多色性，放大檢查可見單個或成群的氣泡。 9.拼合石（圖10-3-31） 典型的是稱為“Sonde祖母綠”的拼合石，通常由無色水晶、無色綠柱石為頂部，合成尖晶石為下部，中間用綠色明膠膠結(jié)。將這種仿制寶石放入水中，可清晰的看到上下兩層為無色材料，中間是綠色層。放大檢查可見拼合層上會有氣泡和流動痕跡。寶石內(nèi)缺少天然祖母綠的內(nèi)部特征。水晶和合成尖晶石拼合石的折射率值和相對密度值與祖母綠不同。Sonde祖母綠不顯示天然祖母綠中鉻的吸收譜線，也沒有多色性。 四、合成祖母綠的鑒別 合成祖母綠有二種方法：助熔劑法和水熱法。不同方法合成祖母綠的鑒別特征有所不同。合成祖母綠有許多不同公司，助熔劑法合成祖母綠的 廠家有恰塔姆、吉爾森、萊尼克斯（Lennix）和Novosihirsk等。水熱法合成祖母綠的廠家有林德（Linde），拜倫（Biren）萊切雷特納（Lechleitner）、俄羅斯(Tairuss)和桂林等，不同公司或產(chǎn)地由于合成工藝的差異共合成祖母綠的特征有些微小的差異，鑒別合成品主要通過內(nèi)含物 、光學性質(zhì)和皮靴特征區(qū)別。圖10-3-12 助熔劑合成祖母綠晶體 1.熔劑法合成祖母綠的鑒別 熔劑法合成祖母綠的晶體見圖10-3-12，大多數(shù)熔劑法合成祖母綠的折射率值，雙折射率值和相對密度值都低于天然祖母綠，其內(nèi)含物特征與天然品也有明顯差異。 （1）折射率和雙折射率 大多數(shù)熔劑法合成祖母綠的折射率值為1.560-1.567，比天然祖母綠的最低折射率值低0.005，天然品大多為1.567-1.590。 大多數(shù)熔劑法合成祖母綠的雙折射率值為0.003-0.004，而天然品為0.006-0.007，曾報導過某些來自非洲的天然祖母綠雙折射率低至0.004，但它們的折射率值仍在1.570-1.590之間。 （2）相對密度 大多數(shù)熔劑法合成祖母綠相對密度為2.65-2.66，天然祖母綠為2.67-2.90。在2.65的重液中，合成品緩慢下沉或懸浮，天然品則迅速下沉，但是重液的相對密度應特別準確。 （3）發(fā)光性 在紫外光下呈強紅色熒光，吉爾森N型不發(fā)熒光。天然祖母綠暗紅或無熒光，哥倫比亞祖母綠熒光較強。 （4）吸收光譜 合成祖母綠吸收光譜與天然品相同，但比天然品列更清晰更典型，吉爾森N型合成祖母綠在紫區(qū)427nm處可見鐵的吸收譜線，與天然品不同。天然祖母綠顏色較淺時，會缺少黃綠區(qū)的吸收帶，僅在紅區(qū)可見幾條吸收線。 （5）濾色鏡 查爾斯濾色鏡下合成祖母綠一般顯示強紅色，吉爾森N型合成祖母綠不變色。 （6）內(nèi)含物 熔劑法典型的內(nèi)部特征是面紗狀愈合裂隙（圖10-3-13），早期的合成品的愈合裂隙常是強烈彎曲和扭曲的，呈煙霧狀或面紗狀。近期的合成品中羽狀體幾乎是平的，放大觀察可見它們是由排列成復雜圖形的助熔劑小滴或孔洞組成的。 萊尼克斯合成祖母綠含有一套特征包裹體，管狀或放射狀的熔劑熔融體，羽狀分布的孔洞和某些寶石中可見的兩相或三相的長尖狀包體。 熔劑法合成祖母綠中有時可見無色透明，形態(tài)完整的硅鈹石晶體（圖10-3-14），平直狀或六邊形色帶。 圖10-3-13 面紗狀愈合裂隙圖10-3-14 硅鈹石晶體 （7）紅外光譜測試 紅外吸收光譜測試熔劑法祖母綠缺少天然祖母綠中各種水的吸收峰（圖10-3-15）。 （8）微量元素 熔劑法祖母綠中可含含量很低的Li、Mo等天然祖母綠中未見的元素，證實鉬酸鋰助熔劑的存在。 圖10-3-15 助溶劑合成祖母綠紅外光譜圖 2.水熱法合成祖母綠的鑒別 與熔劑法不同，水熱法合成祖母綠（圖10-3-16）的折射率、雙折射率和相對密度等物理參數(shù)與天然祖母綠相重疊，無法通過這些參數(shù)的精確測試來鑒別，主要通過內(nèi)部特征來識別。圖10-3-16 水熱法合成祖母綠 （1）包裹體 水熱法合成祖母綠內(nèi)部較潔凈，有時可見羽狀體。放大觀察可見這些羽狀體。由氣液兩相包裹體組成。這種特征與天然祖母綠特征極為相似。 水熱法合成祖母綠內(nèi)可見硅鈹石晶體，這些硅鈹石可單一出現(xiàn)，也可聚集出現(xiàn)，呈串珠狀、慧星狀等。有時硅鈹石與含兩相包體的孔洞相連，孔洞逐漸變細成一個尖端，外形似大頭針或圖釘，稱為釘狀包體（圖10-3-17）。 水熱法合成祖母綠中有時可見籽晶片，呈無色或淺色的平行條帶，邊部常發(fā)育細小兩相包體。 圖10-3-17 釘狀包裹體圖10-3-18 箭頭狀紋理 （2）生長帶和色帶 水熱法合成祖母綠的內(nèi)部特征之一是具有階梯狀，近于平行狀或角狀生長帶和色帶形成箭頭狀的圖案（圖10-3-18），它們與籽晶片平行，這種特征在天然祖母綠中未曾見過。 多次生長是萊切雷特納祖母綠的特征，出現(xiàn)平行臺面的層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間顏色不同，顯示明顯的色帶，色帶以無色或淺色中間層呈對稱分布。 （3）發(fā)光性 在紫外光下通常呈強紅色，桂林合成品呈弱紅色，俄羅斯合成品無熒光。 （4）查爾斯濾色鏡反映 查爾斯濾色鏡下通常顯強紅色，俄羅斯產(chǎn)品呈弱紅色。 （5）紅外光譜 水熱法合成祖母綠與助熔劑法不同，紅外光譜測試含水的吸收峰（圖10-3-19）。林德合成祖母綠僅含型水與天然祖母綠既有型水也含型水明顯不同。但俄羅斯，中國桂林合成祖母綠也含有型和型水。 圖10-3-19 水熱法合成祖母綠的紅外光譜 五、優(yōu)化處理祖母綠的鑒別 1.注油 注油對于祖母綠是極為普遍的，據(jù)報導，哥倫比亞的礦工將剛開采出來的每塊祖母綠均放入隨身攜帶的一小灌油中，他們認為這樣做才會不使祖母綠炸裂，能夠保護寶石。事實上注油掩蔽了裂隙，改善了透明度（圖10-3-20）。但是隨著時間的推移，油將干涸，而使祖母綠原來的裂隙更明顯。 注有色油的祖母綠的綠色油沿裂隙呈絲狀分布，干涸后的裂隙處可見綠色染料。油受熱后會從裂隙中滲出，用棉紙或鏡頭紙擦拭可檢驗滲出現(xiàn)象，包裝紙上的綠色油跡也指出祖母綠經(jīng)過了有色油處理。某些有色油在紫外光下可發(fā)出熒光。凡有通向表面的開放裂隙的祖母綠都應懷疑注過油。 2.注膠處理 注膠是近代充填祖母綠裂隙的方法。注