一例藍(lán)寶石仿制品(假藍(lán)寶石)的寶石學(xué)特征研究

朱紅偉,趙瀟雪,李 婷,燕 菲,陳淑祥

(1.山東省社會(huì)公正計(jì)量行有限公司，山東 濟(jì)南 250014；2.國(guó)家黃金鉆石制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，山東 濟(jì)南 250014；3.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)，山東 濟(jì)南 250353)

藍(lán)寶石，是剛玉寶石中除紅色的紅寶石之外，其它顏色剛玉寶石的通稱，主要成分是氧化鋁(Al2O3)。藍(lán)色的藍(lán)寶石，是由于其中混有少量鈦(Ti)和鐵(Fe)雜質(zhì)所致。優(yōu)質(zhì)的藍(lán)色藍(lán)寶石價(jià)格昂貴。藍(lán)寶石的折光率1.76～1.77，雙折射率0.008，二色性強(qiáng)，非均質(zhì)體，主要產(chǎn)地有克什米爾、泰國(guó)、斯里蘭卡、馬達(dá)加斯加、中國(guó)昌樂(lè)[1]。近年來(lái)，彩色寶石的市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，藍(lán)寶石的仿制品以及優(yōu)化處理手段也是不斷改進(jìn)和升級(jí)，向珠寶首飾市場(chǎng)及鑒定機(jī)構(gòu)發(fā)出了更大的挑戰(zhàn)，也給消費(fèi)者帶來(lái)了更多的困惑，由此看來(lái)，準(zhǔn)確鑒定寶石的真?zhèn)问琴|(zhì)檢機(jī)構(gòu)的首要任務(wù)，是為珠寶市場(chǎng)把關(guān)的第一道防線。

假藍(lán)寶石是一種鎂鋁硅酸鹽礦物，英文名稱是Sapphirine，與藍(lán)寶石的英文名稱Sapphire相似，故名假藍(lán)寶石。假藍(lán)寶石晶體通透，顏色常呈現(xiàn)藍(lán)色、藍(lán)綠色、灰藍(lán)色等，外觀與天然藍(lán)寶石也很相似，因此常被誤認(rèn)為藍(lán)寶石。

假藍(lán)寶石是極為稀少的礦物，在珠寶市場(chǎng)上極少見(jiàn)到，假藍(lán)寶石產(chǎn)于富Mg-Al質(zhì)的變質(zhì)巖石中，與剛玉、尖晶石、堇青石等共生。世界上出產(chǎn)假藍(lán)寶石的國(guó)家和地區(qū)有馬達(dá)加斯加、南非、印度、格陵蘭、泰國(guó)、斯里蘭卡等[2-3]。

近期本實(shí)驗(yàn)室收到一粒樣品，外觀與藍(lán)寶石極為相似，肉眼無(wú)法分辨，經(jīng)常規(guī)寶石學(xué)特征測(cè)試以及紅外光譜儀、X熒光光譜儀、紫外可見(jiàn)光譜儀、光致發(fā)光光譜儀等儀器測(cè)試，確定該樣品為假藍(lán)寶石，此鑒定，為同行質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的鑒定提供了一個(gè)警醒。

1 測(cè)試樣品

測(cè)試樣品為藍(lán)色，帶有綠色色調(diào)，透明，玻璃光澤，肉眼可見(jiàn)內(nèi)部具有團(tuán)絮狀包裹體，重0.170克，0.85克拉，尺寸6.84 mm×5.30 mm×2.75 mm(圖1)。

圖1 測(cè)試樣品

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試

采用寶石顯微鏡、折射儀、密度測(cè)試、紫外燈等儀器對(duì)樣品進(jìn)行常規(guī)寶石學(xué)特征測(cè)試。

寶石顯微鏡分析采用南京寶光檢測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的GVMI60型顯微攝像寶石顯微鏡，具有40倍連續(xù)變焦功能，并搭載canon佳能EOS600D照相機(jī)。

2.2 紅外吸收光譜

采用德國(guó)BUKER TENSOR 27型傅里葉變換紅外光譜儀，利用反射法對(duì)樣品的紅外吸收光譜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件：室溫25℃，相對(duì)濕度40%，分辨率為8 cm-1，掃描次數(shù)為64次，測(cè)量范圍為400～2000 cm-1。

2.3 紫外可見(jiàn)光譜

采用廣州標(biāo)旗光電科技發(fā)展股份有限公司的GEM3000型紫外-可見(jiàn)光分光光譜儀，測(cè)試條件：測(cè)試范圍為220 nm～1100 nm，分辨率0.5 nm，積分時(shí)間10s，平均掃描次數(shù)50，平滑寬度2，室溫25℃，相對(duì)濕度45%。

2.4 光致發(fā)光光譜

光致發(fā)光光譜儀采用廣州標(biāo)旗光電科技發(fā)展股份有限公司PL-3000型光致發(fā)光光譜儀，測(cè)試條件：積分時(shí)間50 s，平均次數(shù)30，平滑度2，波長(zhǎng)范圍400～1000 nm，室溫25℃，相對(duì)濕度45%，配備405 nm氬離子激發(fā)光源。

2.5 X射線熒光光譜

X射線熒光光譜分析采用江蘇天瑞儀器股份有限公司產(chǎn)EDX 3000Plus X射線熒光光譜儀，測(cè)試條件：室溫，管壓40kV，峰通道803.5，粗調(diào)碼66，管流300mA，濾光片3，準(zhǔn)直器4mm，初始化通道2210，初始化元素Ag，測(cè)量時(shí)間30s，預(yù)熱時(shí)間300s，初始道50，結(jié)束道4095。

3 結(jié)果與分析

3.1 常規(guī)寶石學(xué)特征分析

樣品折射率為1.703～1.718，雙折射率為0.015，相對(duì)密度為3.60，摩氏硬度7～8，二色性強(qiáng)：淺藍(lán)綠色-近白色，在正交偏光鏡下呈現(xiàn)四明四暗特征，非均質(zhì)體，紫外燈下無(wú)熒光反應(yīng)。

在寶石顯微鏡下觀察樣品，寶石表面切磨良好，內(nèi)部可見(jiàn)大量氣液兩相包體、指紋狀包體、晶體包體、圓盤狀包裹體(圖2)。具有典型的天然寶石內(nèi)部包裹體特征。

圖2 放大觀察(40×)

3.2 紅外吸收光譜分析

樣品的紅外反射光譜的特征吸收峰為988 cm-1、822 cm-1、725 cm-1、606 cm-1、548 cm-1、498 cm-1、428 cm-1(圖3a)， 988 cm-1、822 cm-1是由于硅酸根及Si-O-Si的伸縮振動(dòng)所致，725 cm-1、606 cm-1、548 cm-1是由于Si-O-Si的對(duì)稱伸縮振動(dòng)所致，498 cm-1、428 cm-1是由于M-O及Si-O的振動(dòng)所致[4]。樣品的紅外透射光譜在3100 cm-1～3700 cm-1范圍內(nèi)具有寬的吸收帶(圖3b)，樣品呈現(xiàn)的紅外吸收光譜特征與假藍(lán)寶石的結(jié)構(gòu)特征相吻合。

圖3 紅外吸收光譜

3.3 紫外可見(jiàn)光譜分析

樣品的紫外可見(jiàn)圖譜在400 nm～700 nm范圍內(nèi)的吸收逐漸增強(qiáng)(圖4)，在橙紅色區(qū)域吸收最強(qiáng)。樣品呈現(xiàn)帶綠色色調(diào)藍(lán)色的原因，也是由于對(duì)橙紅色區(qū)域的吸收所引起的。

圖4 紫外可見(jiàn)光譜

3.4 光致發(fā)光光譜分析

樣品的光致發(fā)光光譜特征具有PL峰465 nm寬帶、760 nm寬帶、690 nm尖銳峰。

3.5 X射線熒光光譜分析

經(jīng)X射線熒光光譜分析，樣品主要含有Fe和Ga元素，假藍(lán)寶石為鎂鋁硅酸鹽，由于鎂和鋁屬于輕元素，超出X射線熒光光譜儀的檢出范圍。Fe元素作為過(guò)渡金屬元素，常作為寶石致色的雜質(zhì)元素存在。

圖5 光致發(fā)光光譜

圖6 X射線熒光光譜

4 結(jié)論

(1)該樣品具有與藍(lán)寶石相似的外觀，藍(lán)綠色，透明，玻璃光澤，折射率1.703～1.718，雙折射率為0.015，相對(duì)密度為3.60，摩氏硬度7～8，常規(guī)寶石學(xué)特征與藍(lán)寶石不同。

(2)紅外吸收光譜與藍(lán)寶石存在明顯不同，特征吸收峰為988 cm-1、822 cm-1、725 cm-1、606 cm-1、548 cm-1、498 cm-1、428 cm-1，與假藍(lán)寶石紅外吸收光譜特征一致。

(3)樣品的X射線熒光光譜顯示具有Fe和Ga元素，金屬過(guò)渡元素Fe應(yīng)該是樣品的致色元素。

(4)該樣品寶石學(xué)名稱為假藍(lán)寶石。