蓝宝石的宝石学特征论文

第一篇 宝石学基础（40%）第一章　宝石基本概念、分类、属性及价值 第二章 地质学基础第三章　结晶学基础第四章　地球化学基础第五章　宝石的物理性质第六章　宝石矿床的成因和包裹体特征第二篇　宝玉石各论（40%） 第一章　钻石第二章 红宝石和蓝宝石第三章　祖母绿和其它绿柱石族宝石第四章　金绿宝石第五章　其它常见宝石第六章　翡翠第七章　软玉第八章　其它常见玉石第九章 罕见宝石和玉石第十章　珍珠第十一章 其它有机宝石 第十二章 合成宝石、人造宝石和仿制宝石 第三篇 宝石加工、优化处理和鉴定（20%）第一章　宝石加工第二章 宝石优化处理 第三章　宝石鉴定

(一)蓝宝石宝石学特征颜色指数取各种颜色蓝宝石作颜色指数测试分析。按1mm和5mm厚度,分别列出垂直c轴的计算数值(表2-6-2)。将数值与江苏六合、海南文昌蓝宝石颜色指数进行对比(表2-6-3),其结果是山东蓝宝石的饱和度、亮度、色调都较好(张培强,2000)。表2-6-2 昌乐蓝宝石颜色指数注:由成都地质学院非金属矿物研究所测试;x,y为色度坐标。(1)饱和度(颜色鲜艳程度)从表2-6-3可以看出,山东昌乐蓝宝石厚度越大,其饱和度越高。用1mm厚度的山东昌乐蓝宝石与海南、江苏蓝宝石进行饱和度对比,山东蓝宝石中蓝色及蓝偏紫色的饱和度接近或大于18%,颜色鲜艳。江苏、海南蓝色及深蓝色蓝宝石饱和度在10%±,颜色不鲜艳。带绿色色调的山东蓝宝石饱和度较江苏低,但较海南高,在10%～13%之间,颜色亦不鲜艳。表2-6-3 海南及江苏蓝宝石颜色指数(2)亮度(直视透射率)山东蓝宝石的亮度同饱和度一样,随厚度的增大而增大。其中蓝色、蓝偏紫色、黄色及绿色色调蓝宝石的亮度均高于江苏、海南蓝宝石。(3)色调将山东蓝宝石色度坐标值及波长值投入色度图中(图2-6-8),可以准确的定出蓝宝石颜色。如肉眼观察为深蓝色、橙色的蓝宝石,在色度图中标准颜色分别为蓝偏紫色和橙偏黄色。8和9号样品颜色偏浅,投在靠近各色区的白色区内,分别为浅黄偏绿色和浅黄绿色。总之,山东蓝色色调蓝宝石以波长为467～472nm的蓝偏紫色(深蓝色)和波长为477～482nm的蓝色为主,其饱和度较高,亮度较大,颜色较纯正、明亮、鲜艳,比江苏、海南蓝色色调蓝宝石颜色要好(张培强,2000)。图2-6-8 山东昌乐蓝宝石色度图透明度不同厚度的蓝宝石透明度数据列于表2-6-4,从对比结果看,蓝宝石的透明度随着厚度的增加而迅速减少。山东昌乐蓝宝石的颗粒一般较大,大颗粒的蓝宝石厚度大,透明度相应就较差。但小颗粒的蓝宝石透明度还是很高的,一般大于20%,有些大于80%。表2-6-4 山东昌乐蓝宝石透明度(%)净度山东昌乐蓝宝石晶体内的裂隙及劈理均不发育,所见包裹体极少,因此其净度很好。蓝宝石晶体内偶可见平行板面{0001}的聚片双晶,极少见到平行菱面体{1121}的聚片双晶。晶体中除见到铁黑色呈不规则粒状、柱状、板状的铌铁矿和黑色金红石外,尚可见云雾状、指纹状铌铁矿,偶见无色自形刚玉。在黄棕色、棕色、棕褐色、浅绿蓝色蓝宝石中,多见褐红色针状金红石包裹体,其是产生星光效应的主要原因。这些针状金红石包体在3个或6个方向上定向排列,与c轴垂直并分别与a, b,i轴垂直或平行。大量定向排列的针状金红石包裹体使蓝宝石具有明显的珍珠光泽。如将其琢磨成垂直c轴为底面的素身宝石时,光便从包裹体的垂直方向反射出三条相交成60°角的六射星光或六条相交成30°角的十二射星光来,这就是人们通常所说的星光蓝宝石。多色性山东昌乐蓝宝石的多色性非常明显。对几种颜色的蓝宝石按不同厚度分别在垂直和平行c轴方向上测量颜色波长(表2-6-5),结果这两个方向上的颜色波长差别很大。另外,同一蓝宝石,不同的厚度,颜色也有差别(张培强,2000)。表2-6-5 山东昌乐蓝宝石多色性切割加工对蓝宝石进行切割加工,一般情况下,必须是主翻面垂直c轴。选择16粒山东蓝宝石原石,根据各自的特点,分别加工成10粒刻面宝石和6粒素面宝石,其中刻面宝石出成率为03%～05%,素面宝石出成率为26%～51%。(二)蓝宝石矿物学特征颜色山东昌乐蓝宝石颜色有深蓝色、蓝色、橙色、浅蓝色、蓝灰色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、棕黄色、棕褐色等。在蓝色色调系列中,蓝偏紫色者约占70%～80%,其中又以深暗色者居多。蓝宝石着色往往呈渐变不均匀,但也有截然突变的,即两种或两种以上颜色的条带或六边形环带呈规律性相间出现。颗粒大小针对昌乐蓝宝石进行粒度统计(质量分数):大于8mm的占28%(其中大于20mm的占3%～5%);4～8mm的占44%;2～4mm的占28%。山东已出土的蓝宝石,其重量大于20g的晶体并不少见,最大晶体可达到300g。总体来说,山东蓝宝石以大于8mm的巨晶为主,并存在有特大巨晶蓝宝石。而海南、江苏、福建所产蓝宝石多在4mm±,极少有大于8mm,其粒度级别远远不及山东蓝宝石。晶形昌乐蓝宝石所见晶形有六方双锥和板面的聚形[图2-6-9(a),(d)],六方双锥、板面和菱面体的聚形[图2-6-9(b),(e)],六方双锥和板面的聚形[图2-6-9(c)],六方柱和板面的聚形[图2-6-9(f)],六方柱、板面和菱面体的聚形[图2-6-9(g)],六方双锥、板面和菱面体的聚形[图2-6-9(h)],六方双锥与菱面体的聚形等。其中以六方双锥和板面的聚形最为常见,晶体呈桶状,各个晶面的极距角在57°～90°之间(张培强, 2000)。图2-6-9 昌乐蓝宝石晶形化学成分蓝宝石的分子式为Al2O3,一般都含有多种微量杂质,主要有Fe,Ti,Cr,Ni, Mn,Si, Mg,K,Na,V等,山东昌乐蓝宝石电子探针数据与江苏六合、海南文昌蓝宝石对比如下(表2-6-6):①山东昌乐蓝宝石Al2O3含量变化范围较小(00%～00%);江苏六合蓝宝石Al2O3含量变化居中;海南文昌蓝宝石Al2O3含量变化最大;②江苏蓝宝石TFeO含量最高,山东蓝宝石与海南蓝宝石较接近且略高;③山东蓝宝石Cr2O3含量较高,江苏蓝宝石居中,海南蓝宝石最低;④海南蓝宝石中TiO2,MgO及Na2O含量明显高于山东蓝宝石及江苏蓝宝石。表2-6-6 山东昌乐、海南文昌及江苏六合蓝宝石电子探针分析结果　单位:%另外,电子顺磁共振谱研究探明山东蓝宝石中含有Fe2+,Ti4+,Cr3+,Fe3+等顺磁性离子。研究表明,TFeO及TiO2两种氧化物含量的比例,控制着山东蓝宝石颜色的深浅。TFeO含量相对较高和TiO2含量相对较低,是导致山东蓝色系列蓝宝石呈现深暗颜色的主要原因。过去对山东蓝宝石进行改色,只注重减少TFeO含量,而忽略了TiO2含量的变化,这是改色效果不甚理想的主要原因(张培强,2000)。

钻石加工基本原理的分析　　钻石是自然界中最硬的一种物质。自从发现钻石以来, 人们就一直探寻着钻石的加工方法。人类在经过长期的摸索之后, 最终还是在钻石自身的高硬度上, 开辟了征服钻石之路, 使钻石真正成为装饰人类的“珍宝之王”。钻石加工一直是人们研究的课题。本文对钻石加工的基本原理进行了分析, 并对钻石加工的主要研究方向作一粗浅的讨论。1　基本原理 对任何一种固态物质进行加工, 从根本上说,都是高硬度物质对低硬度物质的机械刻划、磨擦或切削。就钻石加工而言, 却是一个例外, 它是同种最高硬度的物质对其自身的刻划、磨擦或切削。人类在发现了以上最原始的钻石加工方法的同时, 又意外地发现了钻石对钻石的切削能够产生钻石粉。这一发现具有开拓性意义。因为原始的钻石加工方法只能满足钻石最基本的加工要求,远不能满足钻石的精细加工。而只在发现了钻石粉后, 钻石加工的大门才被真正打开, 逐步形成了较为完善的现代化加工技术体系。2　基本加工方式 随着钻石粉的发现, 钻石的加工出现了两种不同的加工方式, 即非载体加工和载体加工。211　非载体加工 非载体加工是指钻石与钻石之间利用其脆性直接互相磨擦、刻划, 以达到其互为加工的目的。在钻石粉融入钻石加工工艺之前, 钻石的非载体加工作为钻石加工的唯一方式, 发挥着作用。 钻石的非载体加工有以下特点:11 它以最直接的接触方式(不需任何加工媒介) 进行加工。这种加工之所以能够实现是因为钻石具有一定的脆性。这是对钻石以及类似高硬度晶体材料进行一般加工的自然选择;21 它不受钻石各向异性的晶向限制。晶向是钻石加工的难点之一。钻石的非载体加工正是发挥了它的独特作用, 如括钻、车钻的加工;31 强力剥落是钻石非载体加工过程中产生的一种物理现象。钻石之间的直接磨擦并不会因强力剥落而氧化消失, 而只改变了钻石的存在形式,即由晶体变为微粉(微晶粒)。因此, 如果高温燃烧是在原子的层次上对钻石实施加工的一种化学反应(即氧化反应) , 那么强力剥落就是在晶胞单位(即分子结构) 的层次上对钻石实施加工的一种物理反应;41 强力剥落是钻石非载体加工中的一种低速磨擦运动的结果。剥落的强度与钻石晶体加工的速度成反比。速度越低, 被加工钻石的括面就越粗糙, 剥落的微粉就相对越粗; 反之, 加工面就越光洁, 剥落的微粉就越细。由于强力剥落多发生在低速加工状态中, 因此这种加工不可能是一种精细加工, 而只能是一种粗框式的局部改变钻石外表形态的粗加工。粗括钻石轮廓、劈裂或锯切双晶钻石、钻石腰圆的打磨等, 都采用钻石的非载体加工方式。 随着现代科学技术的发展, 钻石的非载体加工方式有了新的进展。除了钻石之间的磨擦加工外, 还出现了钻石与高硬度金属盘之间的高速磨擦燃烧加工以及钻石激光切割的燃烧加工等等。这些加工形式的出现不断地丰富了钻石非载体加工的内容。212　载体加工 载体加工是整个钻石加工技术体系中最重要的加工方式之一。它是在钻石非载体加工基础上的一次质的飞跃, 是钻石深加工和精加工的最佳选择。钻石粉为载体加工方式中的主体。1456 年荷兰人路易费·皮尔根第一次将钻石粉涂抹在磨盘上, 发现磨面居然能产生精亮光滑的加工效果。要使钻石粉实现对钻石的有效加工, 必须要有能够附着它的金属或非金属载体, 并利用载体的运动来实现对同类自然晶体的有效加工。钻石加工的实践证明, 钻石粉的载体特质并不重要, 重要的是载体必须能够附着钻石粉。载体是选择金属还是非金属, 是盘还是片, 是将钻石粉作固着处理还是游离处理, 可以视加工的实际效果而定。钻石粉附着于载体, 并随载体在高速运转状态下与被加工钻石接触。这种接触实质上是一种高速磨削运动, 瞬间会产生相当高的温度, 使钻石产生燃烧现象, 钻石粉与钻石加工面上的碳原子“同归于尽”, 与空气中的氧原子结合成二氧化碳, 从而实现钻石粉对钻石的加工目的。钻石具有各向异性的特点, 因此, 载体加工必须选择正确的加工方向。否则, 高温燃烧也难以实现对钻石的精细加工。从本质上讲, 这种加工对钻石只能是一种顺势而为的“软加工”, 必须顺着钻石最易磨损的方向抛磨, 才能达到最佳的加工效果。从理论上讲, 钻石最易磨损的结晶方向应该是: (1) 面网密度低; (2) 单一方向碳原子数少; (3) 共价键的受力方向趋同。只有选择钻石最易磨损的结晶方向, 才能有效地对钻石进行精细加工。在多数情况下, 钻石的载体加工只能加工平面刻面, 而对于钻石的非平面加工, 它就显得力不从心了。