单晶宝石的鉴定方法

12建筑电气与智能化学号:12205060145曹锰渔单晶宝石的鉴定方法论文摘要：常见单晶宝石包括钻石、红宝石、蓝宝石、绿柱石族（祖母绿、海蓝宝石）、金绿宝石（变石、猫眼）、欧泊、石英单晶宝石、长石、托帕石、橄榄石、尖晶石、石榴子石族等,下面就简述几种常见单晶宝石的鉴定方法关键词：单晶，宝石，鉴定一、钻石的鉴别1．原石的鉴定方法a．结晶形态：常见单形有八面体、菱形十二面体、立方体以及他们间的聚形。少数情况下还有四六面体、六八面体、四角三八面体和三角八面体等。钻石常见接触双晶，称为三角薄片双晶b.表面特征:钻石的表面常有许多生长标志，如三角锥（座）、三角凹坑、台阶状生长纹等。另外，在钻石表面及内部常见许多清晰的与钻石结构有关的线，例如生长纹、双晶纹等。完全的八面体解理,钻石的摩氏硬度是10，是自然界中最硬的物质。钻石原石可依据其强的金刚光泽，独特的晶体形态，特有的表面特征（如曲晶面、三角座、三角凹痕、阶梯状生长及生长纹等），高硬度等特点进行识别，对少数特征不明显的原石可通过显微观察、比重、光谱及荧光测试等实验方法进行鉴别。2.成品钻的鉴别成品钻石的鉴别有多种方法，但对圆多面琢型的钻石通常要求在肉眼或10倍放大镜下能区分开，主要鉴别方法如下：颜色及品种a．黄色系列：包括无色（轻微黄）至明显的黄色调的钻石，自然界产出的绝大部分钻石属此系列。b.褐色系列：由浅的褐色调至深褐色的一系列的钻石。c.彩色钻石：最罕见的是红色，其它颜色有紫红、黄、蓝、绿、橙黄等。(2)观察光学特征特有的金刚光泽，同绝大多数仿制品的玻璃光泽明显不同；特征的"火彩"强度，对有经验的鉴定者能通过火彩强弱将钻石与CZ相区别。钻石亮度的及闪烁效果亦有别于大部分仿制品。(3)观察钻石的切磨特点钻石刻面平整、光滑，刻面棱线平直锋锐，当钻石的腰棱为未抛光的粗磨状态，该种较粗糙的腰棱呈特征的"蜡状"，另外在腰部还常见到为获得最大切磨重量而保留的原始晶面，部分晶面上可见到生长纹及三角生长标志等；对抛光状态的腰棱很少见到抛光纹，这些切磨特点是钻石典型的鉴别标志。(4)透视试验也称线试验，将样品台面向下放置在有线条的白色纸上，视线从亭部观察，当看不到纸上的线条透过时，则为钻石，但该试验仅适用于标准比例范围的圆明亮式琢型的钻石。(5)倾斜试验将样品台面向上置于暗背景中，从垂直于台面方向观察开始逐渐将样品向外倾斜，当观察台面离观察者最远的区域，若出现一个暗窗，则该样品可能为仿制品，该试验仅作为辅助测试，一些切磨完美的人工材料，可能不出现暗窗。(6)观察包裹体特征钻石的各种形态和类型的包裹体，晶体、针尖、针尖群、云雾、生长纹、双晶纹及裂隙等对鉴别钻石有重要的意义。(7)发光性a.紫外荧光和磷光：部分钻石在紫外线下具有荧光，并且荧光的颜色和强度是变化的。黄色系列（钻石LW下常显蓝色荧光；褐色钻石具黄绿色荧光；鲜黄色钻石具黄色荧光；少数钻石具有粉红色荧光。显示亮蓝色荧光的钻石常显示浅黄色磷光，这种发光性组合是鉴别钻石的指示特征之一。b.X－荧光：Ｘ－射线下，钻石均发荧光。c.阴极射线荧光：钻石在高能阴极电子激发下能发出可见光，常为不同强度的黄绿色和蓝色，钻石内发光区和非发光区或不同颜色的发光区分布式样不同，这种颜色的变化及发光区分布式样是区分天然与合成钻石的关键手段之一。(8)吸收光谱：a.黄色系列钻石以415.5nm谱线为特征；b.褐色系列以503nm谱带为特征；c.蓝色钻石可见光范围内不显吸收谱线。(9)亲油性:钻石对油脂有很强的吸附力，另一方面，钻石不被水湿润，水不能呈薄膜状附着在钻石的表面。钻石笔就是应用钻石的这两个特点，其装有特殊油性墨水，能在钻石的表面上留下连续的笔迹。在实验室中，根据钻石的性质可用不同的方法鉴别钻石，主要鉴别手段有：内部特征的显微观察、比重测试、浸液中突起观察，热导仪及反射仪联合测试，紫外灯下观察某些钻石特征的荧光磷光组合、分光光度计及红外光谱仪的吸收特征测试、Ｘ射线下的透射试验等。许多测试方法需经过专业培训人员进行操作。二、红、蓝宝石的鉴定方法1．原石的鉴别1)晶形：常呈腰鼓状或短柱状晶体，常见单形为六方柱{1120}、菱面体{1011}、六方双锥{2241}、{2243}和平行双面{0001}。。刚玉的结晶习性与其形成条件有密切的关系，大理岩中的红宝石常呈板状或板柱状晶体。其它母岩中形成的可发育成柱状晶体，腰鼓状晶体等。蓝宝石通常由各种不同的角度的六方双锥组合而成，有时腰棱处还发育有六方柱，当这种六方双锥和六方柱的组合体终止于一对平行双面时，常称为桶状晶形。2)表面特征：柱面上常有较粗的横纹。在菱面体上可具有三角生长标志，解理不发育，但因聚片双晶可发育有平行底面{0001}和平行菱面体面{1011}裂理。2．成品的鉴别1)颜色刚玉宝石的颜色多样，各种以红色为主色调的品种称为红宝石，而其它的颜色通常称为蓝宝石，常见蓝宝石的颜色有蓝色、绿色、黄色、橙色和紫色。红、蓝宝石的颜色与杂质元素的种类，含量和组合有关。2)折射率：一般为1.762-1.780。双折射率：0.008-0.009。光性：一轴晶负光性。3)多色性：红宝石：红色/橙红色蓝宝石：蓝色/蓝绿色。黄色蓝宝石：黄色/浅黄色绿色蓝宝石：绿色/黄绿色橙色蓝宝石：橙色/无色褐橙色蓝宝石：黄褐色/无色紫色蓝宝石：紫色/橙色4)发光性红宝石在长波紫外线下可呈弱至强红色荧光，短波紫外光下呈弱至中等红色荧光，随微量元素含量的不同而变化，但同一样品的长波紫外荧光强度大于短波紫外荧光强度。蓝宝石通常无紫外荧光，但缅甸、斯里兰卡、克什米尔的蓝宝石具有橙至橙红色的长波和短波紫外荧光。5)吸收光谱红宝石的典型光谱特征是694、692、659nm吸收线，620～540nm的吸收带476、475、468nm的细吸收线及450nm后的全吸收。由于分光镜中分辨率的原因694与692、476和475常合并成一条吸收线。6)内含物可含各种固态、气注解态包裹体，常具六方或直线状生长带。不同产地的红、蓝宝石的内含物特征也不一样。7)特殊光性（1）星光效应：许多产地的刚玉宝石含有丰富的定向排列的金红石针状包裹体，它们在垂直光轴的平面内呈现出120℃角度相交，构成三组不同的包裹体方向，当加工成包裹体平行底面的弧面形后可显示六射星光。偶尔可见十二射星光现象，据报道是由于三组金红石针和三组赤铁矿针状体互呈30℃角交叉构成的。（2）变色效应：少数蓝宝石具变色效应，它们在日光下呈蓝紫色、灰蓝色，在灯光下呈红紫色，颜色变化不明显，颜色通常也不鲜艳。三、水晶（石英）的鉴定方法1．与无色水晶相似的宝石有：无色的各种长石品种和无色托帕石。关键区分点：a.偏光仪下干涉图：无色水晶为"牛眼状"干涉图，无色透明长石和托帕石为二轴晶干涉图。b.部分长石品种RI与DR低于水晶和托帕石。c.显微观察特征包裹体（长石）和断口特征：水晶气液包体，晶体包体或负晶，断口为贝壳状；长石和托帕石因存在着解理，断口常呈阶梯状，内含物有初始解理。d.重液测试及相对密度的测定：水晶SG2.65在2.65重液中呈悬浮状态，长石SG2.56,在2.65重液中呈漂浮状态;托帕石SG3.53-3.56在2.65重液中则呈下沉状态.2．与紫晶相似的宝石有：紫色方柱石、堇青石关键区分点：a.对浅紫色品种干涉图的观察b.紫色方柱石的RI值均小于0.55，DR比水晶略小并且为负光性c.堇青石强的三色性，颜色以蓝色为主，相对密度小于2.65，折射仪观察负光性特征。d.显微观察，方柱石常见平直管状包裹体3．与黄晶相似的宝石有：黄色方柱石、黄色托帕石关键区分点：a.干涉图观察b.黄色方柱石具有高的RI及DR，负光性，在LWWV和SWV下具有明显的荧光。特征的管状包裹体c.黄色托帕石的高折射率及高相对密度值。合成水晶的鉴定水热法合成水晶的主要品种有：合成无色水晶，合成紫晶、合成黄晶、合成绿晶及合成双色水晶。常规鉴定仪器下关键区分点：a.板状种晶或籽晶，种晶与后续生长的水晶边界处颜色透明度稍有差异。界限清晰。c.合成水晶外观颜色透明度较均一，并常有"偏光"之感，如合成紫晶常为深紫色并有紫红、紫蓝色调，合成黄晶常为浅黄色。该外观特征仅作为辅助区别依据。d.当合成或天然水晶均十分干净透明时，常规仪器区分很困难。需用大型仪器如红外光谱仪、X射线荧光分析仪或阴极发光仪等进行测试。1.合成水晶（1）平行的管状二相包裹体合成水晶中的管状二相包裹体常常成群出现，并且大致地平行排列，尤其是管状体的头尾常常相当的整齐，往往是从种晶片上开始形成的并向外生长。（2）面包屑状的包裹体面包屑状的包裹体也是合成水晶的典型特征，呈白色、粉末状，是微晶集合体，面包屑状包裹体一般较小，即使放大到80倍以上也难观察清楚其细节特征。（3）较为一致的光轴方向这一特征是合成水晶磨制的项链可能具有的特点。由于合成水晶是板状的晶体，在取材时易于形成按统一方向切割下料的情况。所以，如果在正交偏光镜下发现一条水晶链项有相当数量的珠子具有相同的光轴方向，那么是合成水晶的可能性就极大。（4）红外光谱特征如果找不到上述的一些特征，就得借助于红外光谱仪，合成水晶的红外光谱与天然水晶有微小的差异主要表现在此3150-3300波数范围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鉴定，但与红外光谱一样，测试的成品费用较高。2．合成紫晶水热法合成紫晶始于70年代，目前已大量地进入宝石市场。合成紫晶是在合成水晶的溶液中加Fe2O3和Fe(OH)3，使Fe进入石英晶格，合成出的晶体开始是无色，经过γ-射线的辐照处理后形成紫色。与天然紫晶比较，合成紫晶有下列的特点。（1）聚片双晶不发育天然紫晶的聚片双晶比较发育，在正交偏光镜下常出现螺旋浆状的光轴图，而合成紫晶则很少出现这种情况，常见正常的