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    紅、藍寶石的優化處理及其鑒定
    2023-04-26 14:55:52      來源:珠寶王國 85105

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    目前紅寶石的主要改善方法有熱處理、擴散處理、充填處理、染色處理;藍寶石的改善方法主要有熱處理、擴散處理、染色處理、充填處理和照處理等。

    (1)熱處理

    熱處理是改善紅、藍寶石的最常用方法,通過在不同溫度、不同氧化-還原環境中對紅、藍寶石進行加熱處理,可以改善紅、藍寶石的質量。根據紅寶石、藍寶石有無熱處理及熱處理殘留物的多少,將其分為不同類別,如:熱處理無殘留(H)熱處理少量殘留(H, Minor)、熱處理中量殘留(H,Moderate)、熱處理大量殘留(H,Significant)等。

    紅寶石熱處理的目的:①去除泰國紅寶石的褐色調(氧化氣氛800~1900℃);②去除越南或緬甸孟蘇紅寶石中的藍色調(氧化氣氛800~1900℃);③熱處理愈合裂隙,即在適當的硼砂中加熱,溫度為1300~1900℃,保持10~20h;④產生星光或去除絲光。

    藍寶石熱處理的目的:①增加藍色,如斯里蘭卡絲光究打石(還原氣氛1600~1900℃);②產生星光或去除絲光;③增強黃色,如斯里蘭卡白色和淡黃色藍寶石變為金黃色、粉紅橙色(氧化氣氛1600~1900℃),某些山東藍寶石也可經熱處理變成黃色。

    熱處理紅、藍寶石的鑒定特征如下:

    1) 天然寶石中的指紋狀包裹體會發生改變或增多或紊亂多沿裂理分布。由于受溫度和升降溫速率的影響,可見固體包裹體周圍出現片狀、環狀應力裂紋(“圓盤狀應力紋)。

    2)寶石中固態包裹體發生變形,原來定向排列的針狀包裹體和絲狀包裹體會不連續,呈斷斷續續的白色云霧狀。負晶外圍被熔蝕,呈渾圓狀。

    3)由于高溫溶解作用,表面可能出現局部熔融現象,刻面和腰棱上會留下凹坑和麻點。

    4)經熱處理的黃色和藍色藍寶石分光鏡下缺失450 nm吸收帶。在短波紫外熒光燈下可能呈弱藍綠色熒光。

    在傳統熱處理的基礎上,加入硼砂或硅土等助熔劑來愈合裂隙或充填開放裂口或空洞。增加助溶劑的目的是防止寶石在高溫熱處理過程中發生炸裂及充填高折射率物質以掩蓋裂隙和空洞,從而提高寶石的凈度。這一技術最早被應用于對含有很多裂隙的孟蘇紅寶石的處理上,后來也用來處理其他來源的剛玉寶石。這種處理方法的檢測常常通過放大檢查來實現,即找尋存在于愈合裂隙及空洞中的助熔劑和上述熱處理導致的包裹體。

    (2)擴散處理 A.表面擴散處理

    表面擴散處理是對傳統熱處理法的改進,即往坩堝中添加致色化合物,將傳統熱處理法不能改善的無色藍寶石處理為彩色藍寶石。加入鐵、鈦的氧化物或鉻的氧化物可在剛玉寶石的表面分別產生藍色或紅色。但是,這些過渡元素不能深度擴散進入寶石致色,顏色僅局限于寶石的表面或相對集中在裂隙處,過度拋光就會去除表面顏色。因此,這種處理方法能夠很容易地通過浸油放大觀察,找尋刻面結合處的顏色富集及通過 EDXRF 測量上述元素的含量是否增加而被檢測出來。同時,放大檢查具有熱處理寶石相似的特點。

    表面擴散處理紅寶石的主要鑒定特征:①外觀顏色似紅色尖晶石,色調紅偏橙色,具特征橙黃/紅色多色性;②RI>1.78,分光鏡下缺少藍區 468 nm 或紅區吸收譜線,694nm 熒光譜線微弱或缺失;③表層有時可見不規則網狀淬火裂紋及微氣泡群,可產生霧狀外觀;④散射板上或浸油中觀察,滲色劑不均勻,濃集于刻面棱、刻面上及腰圍處。

    表面擴散處理藍寶石的主要鑒定特征:①外觀顏色呈艷藍色、紫藍色;②散射板或浸油中,滲色劑不均勻,濃集于刻面棱、刻面、腰圍及次生玻璃體處可見色料沉積(2-1-34 );③分光鏡下Fe/Ti擴散處理藍寶石普遍缺少 450 nm吸收譜線,鈷擴散處理藍寶石具有Co吸收光譜;④短波紫外熒光燈下,有時可見白堊狀藍綠/藍白色弱熒光;⑤濾色鏡下,鈷擴散處理藍寶石變紅色。

    剛玉寶石經表面擴散處理可產生星光效應,其物理參數及內部某些包裹體特征與天然星光紅、藍寶石相同。表面擴散處理星光藍寶石主要鑒別特征如下:①體色呈灰黑至深藍色,星線完美,外觀似合成星光寶石;②顯微鏡下放大檢查可見擴散處理星光藍寶石表面有絮狀物(Ti、Al化合物)呈云煙狀分布,僅局限于藍寶石近表層,內部可見天然剛玉的各種包裹體及高溫熱處理特征;③擴散處理星光藍寶石底部或裂隙中可能存在紅色斑點,這些斑點在LWUV、SWUV下會有紅色熒光;④樣品表面可能出現 CrzO; 含量異常,可高達 4%,在油浸中觀察,表面呈紅色。

    B. 深層擴散處理(體擴散或 Be擴散)

    2002年市場上出現了新型的擴散處理方法,由日本寶石協會首先報道,該方法是將輕元素(Be)由外部擴散至剛玉中。Be元素已被證明作為黃色色心的穩定劑參與了寶石的呈色機理。 Be擴散處理主要是把無色或近無色的剛玉處理后而使其產生黃色、橙色或棕色色調,外觀似斯里蘭卡產的天然padparadscha藍寶石。由于其原子半徑小,Be原子進入剛玉晶體的深度比 Ti、Cr 原子大得多,結果導致了更深的顏色滲透,有時甚至可穿透整顆寶石,因此被稱為深層擴散處理或體擴散(Be擴散)。目前,市場上出現的Be擴散處理藍寶石有多種顏色。某些山東深色藍寶石在氧化條件下經Be擴散后可減輕藍色而產生輕微的黃色,然后在還原條件下再進行熱處理可加深藍色,這樣最終得到比較理想的藍色。

    Be擴散處理的馬達加斯加藍寶石,通過浸油及放大檢查,可找尋到與表面有關的顏色分布特征(被色域包裹的中心一般是粉紅和紅色,也可能是無色、藍色或其他色)或由白邊包圍的殘余藍色色區。在Be擴散處理的藍寶石中偶爾也可見到被嚴重改變的包裹體,如透明的鋯石包裹體變成白色不規則形態,有時可能含有氣泡等。但在沒有診斷性包裹體證明是 Be擴散處理的剛玉寶石中,這一處理方法的檢測只能通過激光誘導擊穿光譜儀(LIBS)探測剛玉中數量級為10Be元素富集,或使用更精密的儀器設備(如激光蝕刻等離子質譜儀LA- ICP-MS 及二次離子質譜儀 SIMS)來檢測。利用激光等離子質譜儀對改善后的紅橙色系列剛玉寶石進行測試,會發現Be元素的富集濃度在寶石表層(1~2μm)很高,且由表及里含量迅速衰減,這是典型的 Be 擴散處理寶石的特征。

    (3)充填處理

    充填處理主要用于改善紅寶石的凈度,傳統的高溫充填處理紅寶石中殘存的充填物成分主要為硼質鈉鋁玻璃、鋁硅酸鹽玻璃等,它們是在高溫(1400~1600℃)和可控氣氛條件下(氧化或還原)形成的一種多組分混合的次生熔融體,對紅寶石的裂隙起到修復、填補和愈合作用,并不同程度地提高了紅寶石的凈度和透明度。這種充填處理紅寶石的鑒別特征是:10x放大鏡下檢查可見裂隙或表面空洞中的玻璃狀充填物,殘留氣泡,光澤弱,其成分結構與紅寶石不同,可用紅外光譜或拉曼光譜等手段分析測定。

    20043月日本寶石協會首次檢測到鉛玻璃充填處理的紅寶石其內部存在少量針狀金紅石、磷灰石等晶形完好的礦物包裹體及部分熱相變的似針狀硬水鋁石。高溫熱處理后,紅寶石內部原有的礦物包裹體晶形發生明顯改變,一些低熔點的礦物包裹體完全被熔蝕,面目全非,僅留下圓形、橢圓形、似負晶狀熔融包裹體,并伴有似盤狀、蝶狀張性裂隙面。其主要鑒別特征是:

    1)外觀顏色、光澤與天然紅寶石相近,充填部分光澤與紅寶石主體有差異,但充填界限并不清楚,充填物呈黃色透明。

    2)顯微鏡暗域下觀察,多數樣品沿原裂隙處出現特征的藍紫色閃光效應,少數樣品無此閃光效應。

    3)原裂隙處可見呈面狀分布的扁平氣泡群和空隙。

    4)局部殘存次生玻璃體。

    5)EDXRF分析鉛元素含量異常,與含鉛硼酸鹽玻璃相似。

    6)X射線圖像上可觀察到鉛玻璃充填區域及形態。

    2015年夏天GIA卡爾斯巴德實驗室收到一粒4.25 ct的橙色透明橢圓混合型切工的寶石,要求出具彩寶鑒定證書。經檢測為經Be擴散和鉛玻璃雙重處理的藍寶石。放大檢查、亮域照明,大的愈合裂隙呈綠藍色閃光效應;暗域下同一裂隙呈橙紅色閃光效應;EDXRF 分析證明鉛含量較高,LA-ICP-MS分析顯示經過Be擴散處理。

    4其他優化處理方法及鑒定

    染色處理:可見顏色集中于裂隙中,表面光澤弱,紫外熒光燈下可發橙紅色熒光。用丙酮或有機試劑擦拭,樣品會掉色。

    輻照處理:無色、淺黃色和某些淺藍色藍寶石經輻照可產生深黃色或橙黃色,顏色極不穩定,不易檢測。加熱到一定程度可褪色恢復到原來的顏色。


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