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红宝石和钻石一样吗?如何鉴别真假?看这个就足够了

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发表于 2018-9-13 08:48:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
  来源:中科院物理所
  自古以来,红宝石都被人们视作珍宝。在欧洲神话中,7月份的生辰石,便是红宝石,它是爱情的象征,欧洲皇室的婚礼上,经常将红宝石当作婚姻的见证。与红宝石相关的浪漫传说数不胜数,《圣经》中也认为红宝石和智慧与美貌相关。那么红宝石为什么会成为那么多人的追求和向往呢?今天我们就一起来揭开红宝石神秘的面纱~
1-红宝石戒指(图片来源:百度图片)
  红宝石指红色的刚玉,极品红宝石的颜色为“鸽血红”。刚玉分子式为Al2O3,纯净的刚玉为无色。天然刚玉晶体中常有少量Cr、Fe、Mn、Ti、Ni、Co、V等元素以类质同象方式替代Al,使晶体呈现多种颜色。含Cr的刚玉呈现红色,即红宝石;含有Fe和Ti的刚玉会呈现蓝色,含有Ni的呈现黄色,含有Co、V的呈现绿色。除红色刚玉外,其余所有颜色的刚玉均成为蓝宝石,前面可加颜色修饰,如粉色蓝宝石、黄色蓝宝石、绿色蓝宝石等。有些珠宝商会将粉色刚玉也归为红宝石序列,这在矿物学分类上其实是不严谨的。
2-天然蓝宝石单晶,为半自形晶(图片来源:百度图片)
3-天然绿色蓝宝石单晶,为自形晶(图片来源:百度图片)
4-天然粉色蓝宝石单晶,为他形晶(图片来源:百度图片)
5-天然黄色蓝宝石单晶,为他形晶(图片来源:百度图片)
  刚玉为自然界中第二硬的矿物,其磨氏硬度为9,仅次于金刚石(磨氏硬度10),也即俗称的钻石。因刚玉硬度大且价格相对金刚石较低,常被当做金刚石的替代品,做砂纸或研磨材料。刚玉为玻璃光泽至亚金刚光泽,反射率较高。刚玉族矿物为三方晶系,晶体多呈桶状、柱状,少数呈平行于(001)面的板状(图6)。刚玉晶体无节理(图2、图3、图4),但裂理发育(图2、图5),红宝石作为刚玉的一种,也难以幸免,因此也常有“十红九裂”的说法。当矿物晶体中存在微细包体(见下文),或者收到外力时,则沿着晶体力学薄弱面出现破裂,也即裂理。裂理不是矿物的固有性质,也不严格遵守晶体晶格结构。
6-理想情况下刚玉晶体光性方位(图片来源:《结晶学与矿物学》)
  自然界中的天然红宝石,经常含有各类包裹体,一定程度上影响了红宝石作为宝石的价值,裂理少且透明的天然红宝石极为罕见。当红宝石中含有大量微细针柱状的金红石包体,且金红石恰好分布在0001面上沿晶体晶面交点分布,相互相交成120°时,沿晶体c轴将红宝石加工为弧面(图6),便可出现星光效应(图7),常见的为六射星光,少量为十二射星光。星光效应是三方晶系的宝石级矿物所特有的。
7-六射星光红宝石(图片来源:百度图片)
  红宝石的改良
  天然的红宝石大多由于颜色、透明度、裂理、包裹体等的影响不能直接作为宝石的原材料,需要一定的加工改良。
  热加工方式是红宝石处理的最常见方式将红宝石至于1000℃温度下加热适当时间,可以去掉红宝石内的紫色或者蓝色色调。热加工为纯物理方式,不改变红宝石化学成分,经热处理的红宝石仍可被认为是纯天然红宝石。热处理也是国际珠宝协会认可的红宝石优化方法。
  为了弥补红宝石的裂隙或内部包裹气泡(图8),增加其透明度,可以采用填充处理法,即用含铅玻璃、硼砂或者有机胶充填,叠加热处理,愈合红宝石的缺陷。经填充处理的红宝石,其化学成分会发生变化。
  另一种具有欺骗性的处理方式为扩散处理,即将外部色素导入宝石表层,增加红宝石色彩的鲜艳度,或者制造浮于表面的星光效应。
8-红宝石的气泡包裹体,经填充处理可愈合(图片来源:搜狐网)
  红宝石的鉴别
  红宝石由于其特殊的颜色和优越的性能,具有极高的观赏价值和经济价值,深受人们喜爱。但随着优质红宝石矿产资源的大量开发,天然高质量红宝石越来越稀少。这就一方面导致红宝石改良日益普遍,另一方面也会使有些商家用红色锆石、尖晶石、电气石、石榴石等来冒充红宝石出售。在工业用红宝石中,人工合成也成为天然红宝石的替代生产方式。这就给红宝石鉴定带来一些难题。
  紫外线照射是一种行之有效的鉴别方式,且工具容易获得,验钞机上一般都带有紫外线。红宝石具有荧光性,在长波和短波紫外线照射下,均会产生弱的红色荧光(图9)。锆石和石榴石在紫外线下一般无荧光。红色电气石在紫外线下为浅粉色。尖晶石在紫外线照射下的颜色类似中国红。
9-紫外线下红宝石的荧光色(图片来源:搜狐网)
  激光拉曼是另一种高效、无损、精确的鉴定方法,不仅可以鉴定出红宝石的真假,还可以鉴定出红宝石是天然的还是人工的、红宝石是否经热处理和填充。
10-红宝石拉曼光谱(图片来源:《拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究》)
  刚玉族矿物拉曼光谱特征类似,其峰值分别为378、417、430、447、576、645、750cm-1,不同矿物拉曼峰值相对强弱不同,同一种矿物激光入射角度不同,特征峰值也会发生变化。对于红宝石而言,当入射光平行于c轴时(图6),除417cm-1外,645cm-1为最强峰值(图10a)。当入射光垂直于c轴时,645cm-1峰值消失,取而代之的是576和750cm-1(图10b)。激光入射角度不同,拉曼特征峰发生变化,是红宝石晶体各相异性导致的。
  合成红宝石常在拉曼光谱中出现一组强且对称的荧光背景,这在天然红宝石中是不会出现的。此外合成红宝石会出现785cm-1的特征峰,该峰值与过渡族或稀土元素的存在有关,在天然红宝石中不会出现。在合成红宝石时,常在原料中加入Mo、Bi、W的氧化物做助熔剂,这些元素成为合成红宝石晶体的组成部分。此外,合成红宝石还可通过弯曲生长纹、拉长的气泡(图11)、未熔解的原材料颗粒等来辨别。
11-具有弯曲生长纹和拉长气泡的人工合成红宝石(图片来源:搜狐网)
  除以上特征峰外,在800-2000cm-1区域,红宝石在1353cm-1存在一个强度不大且较宽泛的特征峰,如果红宝石中充填玻璃质,则会在1356cm-1处出现特征峰(图12)。若红宝石中填充有机胶,则在2300-3500cm-1范围内出现特征峰。经过热加工的红宝石的激光拉曼方法鉴别,具有一定的偶然性。如红宝石中出现710和1085cm-1的特征峰,表明红宝石内含有方解石包裹体,且此红宝石未经热处理。因为方解石熔点为825℃,红宝石热处理的温度为1000℃,经过热处理的红宝石中方解石包裹体发生熔融,不会以晶体形式存在。但这种鉴定方式具有局限性,因为只能判定含有方解石包裹体的红宝石未经热处理,而不能判别不含方解石包裹体的都经过了热处理。
12 a-红宝石1353 cm-1及1501 cm-1特征峰;b-充填的玻璃制品的1356 cm-1特征峰(图片来源:《拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究》)
  因此,大家在购买红宝石时,请一定注意分辨商家对所出售宝石的夸大赞誉。若个人缺少鉴定的专业知识和专业设备,最可靠的方式是索要鉴定证书。红宝石在世界范围通用的具有权威性的是瑞典的GRS证书。国内最具权威性的则是国检证书,即NFTC证书。两种证书标准和描述内容稍有差异,但均可作为红宝石品级的官方认证。
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