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「人工合成红宝石」

法国化学家奥古斯特·维尔纳叶(Auguste Verneuil)在19世纪末发明了一种合成刚玉和红宝石的全新工艺,由此制造的合成产品,于1902年正式进入了珠宝市场

时至今日,由焰熔法(又被称为维尔纳叶法Verneuil)生产的合成红宝石在市面上依然很常见。下图是一枚古董胸针,在送交SSEF鉴定检测发现,它上面的27颗粒均为合成红宝石;而这些宝石内部均呈现有明显的弧形生长纹和大颗粒的气泡,因此很有可能是早期的合成宝石产品。

带有27颗合成红宝石的胸针,据推测是早期的维尔纳叶法合成的产品。

而鉴别助焊剂生长法(另一种合成方法)的合成红宝石可能更具有挑战性。一些助熔剂法合成的宝石中的包裹体可能与天然红宝石中的包裹体有一些相似之处,这使得显微镜下的观察与鉴定工作变得至关重要,此外,痕量元素化学分析通常是确定此类合成宝石的必要条件。在某些情况下,这些助焊剂生长的合成红宝石含有 一些特别的“外来”的化学元素,这些元素在天然红宝石中则很少出现,包括铂、铑、锆、钽、镧和铋等等。
一组的由助熔剂法合成的红宝石(重量5至6克拉)。
下图均为助熔剂法合成的红宝石中可能出现的包裹体:
a) 密集的彗星状粉尘轨迹,在某种程度上颇为类似缅甸孟素(Mong Hsu)天然红宝石的内部特征。
b) 奇怪的不规则弯曲的粉尘轨迹,类似于铍处理刚玉的特征。
c) 小的无色晶簇,类似天然红宝石中的锆石包裹体。
d) 愈合的裂缝中的褐色助熔剂残留物,与使用助熔剂(如硼砂)进行热处理的红宝石的愈合裂隙类似。
e) 小粒的白色包裹体,其周围呈圆盘状分布的“液滴”,类似于高温加热的红宝石中会出现的情况。

「红宝石中的包裹体」

对于有经验的宝石学家来说,红宝石中的包裹体是极为重要的鉴定依据

- 判断红宝石是天然还是合成的

- 分析红宝石是否经过处理

- 推断红宝石的开采地点/区域(地理产地)。

红宝石中的包裹体可以为宝石是在什么样的地质环境中形成的给出宝贵的线索,并作为地理产地鉴定的依据。包裹体是泛指宝石内部存在的其它物质:它可能在宝石晶体形成之前、结晶过程中或晶体形成以后产生,宝石内部的包裹体可能是固态的(如其它矿物晶体)、液态的或气态的。而红宝石内部常见的包裹体有金红石、方解石和锆石等等。
一颗产自缅甸莫谷(Mogok)的红宝石中的包裹体。这些晶体有力地证明了这颗红宝石的产地。
而人们经常在缅甸孟休(Mong Hsu)的红宝石中心发现一个蓝色或紫色的色心,有通过热处理去除的可能。图中的这颗红宝石则没有经过热处理。

塔吉克斯坦红宝石中的磷灰石内含物。

显微镜下的一颗来自莫桑比克的未经处理的红宝石。

「红宝石的科技鉴定方法」

用傅立叶变换红外吸收光谱法检测是否经过热处理

傅立叶变换红外光谱法(FTIR)可用于分析材料中的分子振动模式,是一种非破坏性的测试。而当红宝石经过热处理时,宝石内部的某些化学特征可能会发生改变,并反映在FTIR光谱的吸收峰特征上。

此外,红宝石中常见有裂缝,有被额外填充的可能,以期改善宝石的外观(如祖母绿经常被这样处理)。而这些用作充填裂隙的有机物质(如油、蜡或人工树脂)与红宝石矿物自身的振动模式不同。而这也会在宝石的FTIR分析中显示出来。

来自莫桑比克的未加热红宝石(绿色曲线)和被加热处理的红宝石(红色曲线)的傅立叶变换红外光谱。由此展开的相关研究也清楚地表明了,需要结合显微镜下观察和FTIR峰型的分析,来给出最后的鉴定结论,而不仅仅是着重于某个峰值的存在或缺乏。

红宝石的紫外-可见光吸收光谱

紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱也可以为我们带来宝石颜色的各个元素的信息。这种测试方法是使用用光谱的形式,来表现被测试的宝石吸收(阻挡)的以及透射的每种颜色的光的程度。如下图所示,在莫桑比克红宝石的吸收光谱中,铬(Cr)的发射峰非常明显,它为宝石带来了鲜艳的红色,而铁(Fe)也存在于这颗红宝石中。

红宝石产地测定之微量元素分析

红宝石的化学成分因其产地不同而多有变化。这对于判断该红宝石是否来自于大理岩型矿床(如缅甸、越南等)是很重要的信息。因为来自大理岩矿床的红宝石中的含铁(Fe)量通常比来自角闪岩岩矿床(如莫桑比克和格陵兰)的红宝石要低很多。

通过对宝石的微量元素进行精准的测定,进而与一个可靠的已知产地数据库比对,便可以有力的指示出该红宝石的原地有可能是哪里。而下面的视频里展示了3种不同化学元素的图谱,两颗受测试的红宝石(样品被标记为黄色和橙色三角形)与其他参考数据点的则依据这些化学元素被进行产地鉴定化学比对。

我们使用GemTOF来收集这种微量元素的化学信息。

SSEF瑞士珠宝研究院的珠宝鉴定证书

下图为一枚红宝石出具的SSEF宝石鉴定证书的样本。


PS:本文图文内容来自SSEF,大家如果有兴趣可以去官网学习,网站如下:
https://www.ssef.ch/masterclass
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