單晶寶石的鑒定方法

12建筑電氣與智能化學(xué)號:12205060145曹錳漁單晶寶石的鑒定方法論文摘要：常見單晶寶石包括鉆石、紅寶石、藍寶石、綠柱石族（祖母綠、海藍寶石）、金綠寶石（變石、貓眼）、歐泊、石英單晶寶石、長石、托帕石、橄欖石、尖晶石、石榴子石族等,下面就簡述幾種常見單晶寶石的鑒定方法關(guān)鍵詞：單晶，寶石，鑒定一、鉆石的鑒別1．原石的鑒定方法a．結(jié)晶形態(tài)：常見單形有八面體、菱形十二面體、立方體以及他們間的聚形。少數(shù)情況下還有四六面體、六八面體、四角三八面體和三角八面體等。鉆石常見接觸雙晶，稱為三角薄片雙晶b.表面特征:鉆石的表面常有許多生長標志，如三角錐（座）、三角凹坑、臺階狀生長紋等。另外，在鉆石表面及內(nèi)部常見許多清晰的與鉆石結(jié)構(gòu)有關(guān)的線，例如生長紋、雙晶紋等。完全的八面體解理,鉆石的摩氏硬度是10，是自然界中最硬的物質(zhì)。鉆石原石可依據(jù)其強的金剛光澤，獨特的晶體形態(tài)，特有的表面特征（如曲晶面、三角座、三角凹痕、階梯狀生長及生長紋等），高硬度等特點進行識別，對少數(shù)特征不明顯的原石可通過顯微觀察、比重、光譜及熒光測試等實驗方法進行鑒別。2.成品鉆的鑒別成品鉆石的鑒別有多種方法，但對圓多面琢型的鉆石通常要求在肉眼或10倍放大鏡下能區(qū)分開，主要鑒別方法如下：顏色及品種a．黃色系列：包括無色（輕微黃）至明顯的黃色調(diào)的鉆石，自然界產(chǎn)出的絕大部分鉆石屬此系列。b.褐色系列：由淺的褐色調(diào)至深褐色的一系列的鉆石。c.彩色鉆石：最罕見的是紅色，其它顏色有紫紅、黃、藍、綠、橙黃等。(2)觀察光學(xué)特征特有的金剛光澤，同絕大多數(shù)仿制品的玻璃光澤明顯不同；特征的"火彩"強度，對有經(jīng)驗的鑒定者能通過火彩強弱將鉆石與CZ相區(qū)別。鉆石亮度的及閃爍效果亦有別于大部分仿制品。(3)觀察鉆石的切磨特點鉆石刻面平整、光滑，刻面棱線平直鋒銳，當鉆石的腰棱為未拋光的粗磨狀態(tài)，該種較粗糙的腰棱呈特征的"蠟狀"，另外在腰部還常見到為獲得最大切磨重量而保留的原始晶面，部分晶面上可見到生長紋及三角生長標志等；對拋光狀態(tài)的腰棱很少見到拋光紋，這些切磨特點是鉆石典型的鑒別標志。(4)透視試驗也稱線試驗，將樣品臺面向下放置在有線條的白色紙上，視線從亭部觀察，當看不到紙上的線條透過時，則為鉆石，但該試驗僅適用于標準比例范圍的圓明亮式琢型的鉆石。(5)傾斜試驗將樣品臺面向上置于暗背景中，從垂直于臺面方向觀察開始逐漸將樣品向外傾斜，當觀察臺面離觀察者最遠的區(qū)域，若出現(xiàn)一個暗窗，則該樣品可能為仿制品，該試驗僅作為輔助測試，一些切磨完美的人工材料，可能不出現(xiàn)暗窗。(6)觀察包裹體特征鉆石的各種形態(tài)和類型的包裹體，晶體、針尖、針尖群、云霧、生長紋、雙晶紋及裂隙等對鑒別鉆石有重要的意義。(7)發(fā)光性a.紫外熒光和磷光：部分鉆石在紫外線下具有熒光，并且熒光的顏色和強度是變化的。黃色系列（鉆石LW下常顯藍色熒光；褐色鉆石具黃綠色熒光；鮮黃色鉆石具黃色熒光；少數(shù)鉆石具有粉紅色熒光。顯示亮藍色熒光的鉆石常顯示淺黃色磷光，這種發(fā)光性組合是鑒別鉆石的指示特征之一。b.X－熒光：Ｘ－射線下，鉆石均發(fā)熒光。c.陰極射線熒光：鉆石在高能陰極電子激發(fā)下能發(fā)出可見光，常為不同強度的黃綠色和藍色，鉆石內(nèi)發(fā)光區(qū)和非發(fā)光區(qū)或不同顏色的發(fā)光區(qū)分布式樣不同，這種顏色的變化及發(fā)光區(qū)分布式樣是區(qū)分天然與合成鉆石的關(guān)鍵手段之一。(8)吸收光譜：a.黃色系列鉆石以415.5nm譜線為特征；b.褐色系列以503nm譜帶為特征；c.藍色鉆石可見光范圍內(nèi)不顯吸收譜線。(9)親油性:鉆石對油脂有很強的吸附力，另一方面，鉆石不被水濕潤，水不能呈薄膜狀附著在鉆石的表面。鉆石筆就是應(yīng)用鉆石的這兩個特點，其裝有特殊油性墨水，能在鉆石的表面上留下連續(xù)的筆跡。在實驗室中，根據(jù)鉆石的性質(zhì)可用不同的方法鑒別鉆石，主要鑒別手段有：內(nèi)部特征的顯微觀察、比重測試、浸液中突起觀察，熱導(dǎo)儀及反射儀聯(lián)合測試，紫外燈下觀察某些鉆石特征的熒光磷光組合、分光光度計及紅外光譜儀的吸收特征測試、Ｘ射線下的透射試驗等。許多測試方法需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)人員進行操作。二、紅、藍寶石的鑒定方法1．原石的鑒別1)晶形：常呈腰鼓狀或短柱狀晶體，常見單形為六方柱{1120}、菱面體{1011}、六方雙錐{2241}、{2243}和平行雙面{0001}。。剛玉的結(jié)晶習(xí)性與其形成條件有密切的關(guān)系，大理巖中的紅寶石常呈板狀或板柱狀晶體。其它母巖中形成的可發(fā)育成柱狀晶體，腰鼓狀晶體等。藍寶石通常由各種不同的角度的六方雙錐組合而成，有時腰棱處還發(fā)育有六方柱，當這種六方雙錐和六方柱的組合體終止于一對平行雙面時，常稱為桶狀晶形。2)表面特征：柱面上常有較粗的橫紋。在菱面體上可具有三角生長標志，解理不發(fā)育，但因聚片雙晶可發(fā)育有平行底面{0001}和平行菱面體面{1011}裂理。2．成品的鑒別1)顏色剛玉寶石的顏色多樣，各種以紅色為主色調(diào)的品種稱為紅寶石，而其它的顏色通常稱為藍寶石，常見藍寶石的顏色有藍色、綠色、黃色、橙色和紫色。紅、藍寶石的顏色與雜質(zhì)元素的種類，含量和組合有關(guān)。2)折射率：一般為1.762-1.780。雙折射率：0.008-0.009。光性：一軸晶負光性。3)多色性：紅寶石：紅色/橙紅色藍寶石：藍色/藍綠色。黃色藍寶石：黃色/淺黃色綠色藍寶石：綠色/黃綠色橙色藍寶石：橙色/無色褐橙色藍寶石：黃褐色/無色紫色藍寶石：紫色/橙色4)發(fā)光性紅寶石在長波紫外線下可呈弱至強紅色熒光，短波紫外光下呈弱至中等紅色熒光，隨微量元素含量的不同而變化，但同一樣品的長波紫外熒光強度大于短波紫外熒光強度。藍寶石通常無紫外熒光，但緬甸、斯里蘭卡、克什米爾的藍寶石具有橙至橙紅色的長波和短波紫外熒光。5)吸收光譜紅寶石的典型光譜特征是694、692、659nm吸收線，620～540nm的吸收帶476、475、468nm的細吸收線及450nm后的全吸收。由于分光鏡中分辨率的原因694與692、476和475常合并成一條吸收線。6)內(nèi)含物可含各種固態(tài)、氣注解態(tài)包裹體，常具六方或直線狀生長帶。不同產(chǎn)地的紅、藍寶石的內(nèi)含物特征也不一樣。7)特殊光性（1）星光效應(yīng)：許多產(chǎn)地的剛玉寶石含有豐富的定向排列的金紅石針狀包裹體，它們在垂直光軸的平面內(nèi)呈現(xiàn)出120℃角度相交，構(gòu)成三組不同的包裹體方向，當加工成包裹體平行底面的弧面形后可顯示六射星光。偶爾可見十二射星光現(xiàn)象，據(jù)報道是由于三組金紅石針和三組赤鐵礦針狀體互呈30℃角交叉構(gòu)成的。（2）變色效應(yīng)：少數(shù)藍寶石具變色效應(yīng)，它們在日光下呈藍紫色、灰藍色，在燈光下呈紅紫色，顏色變化不明顯，顏色通常也不鮮艷。三、水晶（石英）的鑒定方法1．與無色水晶相似的寶石有：無色的各種長石品種和無色托帕石。關(guān)鍵區(qū)分點：a.偏光儀下干涉圖：無色水晶為"牛眼狀"干涉圖，無色透明長石和托帕石為二軸晶干涉圖。b.部分長石品種RI與DR低于水晶和托帕石。c.顯微觀察特征包裹體（長石）和斷口特征：水晶氣液包體，晶體包體或負晶，斷口為貝殼狀；長石和托帕石因存在著解理，斷口常呈階梯狀，內(nèi)含物有初始解理。d.重液測試及相對密度的測定：水晶SG2.65在2.65重液中呈懸浮狀態(tài)，長石SG2.56,在2.65重液中呈漂浮狀態(tài);托帕石SG3.53-3.56在2.65重液中則呈下沉狀態(tài).2．與紫晶相似的寶石有：紫色方柱石、堇青石關(guān)鍵區(qū)分點：a.對淺紫色品種干涉圖的觀察b.紫色方柱石的RI值均小于0.55，DR比水晶略小并且為負光性c.堇青石強的三色性，顏色以藍色為主，相對密度小于2.65，折射儀觀察負光性特征。d.顯微觀察，方柱石常見平直管狀包裹體3．與黃晶相似的寶石有：黃色方柱石、黃色托帕石關(guān)鍵區(qū)分點：a.干涉圖觀察b.黃色方柱石具有高的RI及DR，負光性，在LWWV和SWV下具有明顯的熒光。特征的管狀包裹體c.黃色托帕石的高折射率及高相對密度值。合成水晶的鑒定水熱法合成水晶的主要品種有：合成無色水晶，合成紫晶、合成黃晶、合成綠晶及合成雙色水晶。常規(guī)鑒定儀器下關(guān)鍵區(qū)分點：a.板狀種晶或籽晶，種晶與后續(xù)生長的水晶邊界處顏色透明度稍有差異。界限清晰。c.合成水晶外觀顏色透明度較均一，并常有"偏光"之感，如合成紫晶常為深紫色并有紫紅、紫藍色調(diào)，合成黃晶常為淺黃色。該外觀特征僅作為輔助區(qū)別依據(jù)。d.當合成或天然水晶均十分干凈透明時，常規(guī)儀器區(qū)分很困難。需用大型儀器如紅外光譜儀、X射線熒光分析儀或陰極發(fā)光儀等進行測試。1.合成水晶（1）平行的管狀二相包裹體合成水晶中的管狀二相包裹體常常成群出現(xiàn)，并且大致地平行排列，尤其是管狀體的頭尾常常相當?shù)恼R，往往是從種晶片上開始形成的并向外生長。（2）面包屑狀的包裹體面包屑狀的包裹體也是合成水晶的典型特征，呈白色、粉末狀，是微晶集合體，面包屑狀包裹體一般較小，即使放大到80倍以上也難觀察清楚其細節(jié)特征。（3）較為一致的光軸方向這一特征是合成水晶磨制的項鏈可能具有的特點。由于合成水晶是板狀的晶體，在取材時易于形成按統(tǒng)一方向切割下料的情況。所以，如果在正交偏光鏡下發(fā)現(xiàn)一條水晶鏈項有相當數(shù)量的珠子具有相同的光軸方向，那么是合成水晶的可能性就極大。（4）紅外光譜特征如果找不到上述的一些特征，就得借助于紅外光譜儀，合成水晶的紅外光譜與天然水晶有微小的差異主要表現(xiàn)在此3150-3300波數(shù)范圍的水的吸收峰的形式不一，合成水晶的比天然水晶弱。其它的一些方法，如X光貌相法也可用于合成水晶的鑒定，但與紅外光譜一樣，測試的成品費用較高。2．合成紫晶水熱法合成紫晶始于70年代，目前已大量地進入寶石市場。合成紫晶是在合成水晶的溶液中加Fe2O3和Fe(OH)3，使Fe進入石英晶格，合成出的晶體開始是無色，經(jīng)過γ-射線的輻照處理后形成紫色。與天然紫晶比較，合成紫晶有下列的特點。（1）聚片雙晶不發(fā)育天然紫晶的聚片雙晶比較發(fā)育，在正交偏光鏡下常出現(xiàn)螺旋漿狀的光軸圖，而合成紫晶則很少出現(xiàn)這種情況，常見正常的