在上一篇的文章中我们简单的对助熔剂法生长祖母绿的历史进行了简单的回顾,该方法生长的祖母绿与天然祖母绿具有一定的相似之处,例如具有相对完整的晶体形态,与天然类似的两相包裹体、平直的色带等等,但是想要鉴别出他们,方法并不难。今天的主要内容就是为大家介绍如何鉴定助熔剂法生长的祖母绿。

第一,原石的鉴别

助熔剂法合成祖母绿的晶体自形程度较好,多数情况下能够观察到非常完美的晶面,根据其形态分析,所发育的晶面主要为六方柱(一级与二级)与平行双面。由于籽晶复杂的形态特征,合成祖母绿晶体的通常具有一定程度的扭曲,形成“歪晶”,多数情况下不能形成所有的柱面(12个,由两个六方柱组成),通常可见8-10个柱面。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(1)

有些晶体会呈现出一些粗糙不平的晶面或者圆滑的晶棱,表明晶体在生长结束之后可能经历了轻微的溶蚀作用。另外,有些晶体的原石可以生长成为晶簇状,如下图所示的IG- Farben生长的祖母绿晶簇,与天然祖母绿的形态较为相近。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(2)

在大尺寸的合成祖母绿的晶体上,柱面会被一些小尺寸的合成祖母绿所包裹。横截面呈网状结构,是残余的助熔剂在晶体内部呈网状分布的结果,在显微镜下观察可见残余助熔剂呈面纱状分布。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(3)

第二,生长结构特征

宝石的生长结构特征通常会使用显微镜进行观察,应归类为内含物特征中,但是由于生长结构特征相对于其他内含物有着特殊的意义,因此将其分离出来单独进行介绍。天然的祖母绿较少见到色带,但是色带一旦发育一定符合他们自身的对称规律——呈六次对称的六边形。下图为阿富汗祖母绿中的六边形同心环状环带。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(4)

虽然助熔剂法合成祖母绿可以形成很好的外形,但是在结构特征中与天然祖母绿有较大的区别,整体上看,助熔剂法生长的祖母绿也会形成符合祖母绿对称的色带特征,但是要注意,祖母绿在生长的过程中,优先形成与籽晶相关的色带,围绕籽晶有规律的分布,而在生长后期过渡为六边形状的平直色带特征,因此在使用色带对祖母绿进行鉴定时,需要注意区分早期与晚期的色带性质,以避免混淆。

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另外,部分合成祖母绿在越靠近籽晶的位置,颜色越深,靠近边缘的位置颜色往往较浅甚至为无色,有些晶体可能会出现周期性的重复,与晶体的多次生长有关。

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在生长结束的末期,若助溶剂中各种组分的过饱和度不够,合成祖母绿会开始发生溶解,在晶体的边缘位置出现不规则的生长特征,呈现Z字形,这样的生长结构特征与不稳定的生长条件有关。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(7)

而对于原石的观察,通常能够见到平行于地面以及平行于柱面的色带特征,这一点与天然祖母绿有着较大的差异,另外,对于一些使用贵金属悬挂籽晶的合成方法,可以观察到贵金属(例如铂金)的存在。

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若在合成后期,将这些贵金属在移除,会在晶体的表面留下明显的凹坑。下图中的右图为去除贵金之后的形态,表面有明显的凹槽。

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第三,内含物的特征

内含物是鉴定合成宝石最重要的证据之一,但是助熔剂法合成祖母绿与天然的祖母绿非常相似,但是最典型的特征包裹助熔剂残余、籽晶残余、硅铍石晶体、铂金片。

1、助熔剂残余

在合成宝石的过程中,为了降低原料的熔点,需要添加助熔剂,而助熔剂作为祖母绿的生长环境因素之一,祖母绿在生长过程中有一定的概率将其包裹,形成助熔剂残余。助熔剂参与通常呈面纱状,沿愈合裂隙分布,通过光纤灯或反射光观察可以看到一定的金属光泽。

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有时,由于助熔剂的收缩作用,会导致中间形成一个气泡,形成气固两相包裹体。但这种气泡与天然祖母绿中气液包裹体中的气泡有明显的不同——不能够移动。在气液包裹体中,气泡由于分子运动,在显微镜下会观察到气泡在不停的振动,但是助熔剂残余中的气泡是“死”,是不能够移动的。

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下图同样为助熔剂的残余通过收缩作用形成的气固两相包裹体,中间可见收缩气泡,部分助熔剂残余在正交偏光镜下显示异常双折射现象。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(12)

下图为Nacken合成的祖母绿中常见的管状包裹体,内部充填的是透明或者完全不透明的助熔剂残余,常平行于C轴呈锥状分布,可见收缩气泡;有时会在较宽的一端出现具有双折射的晶体包裹体,该类包裹体通常出现在晶体与籽晶的界面附近,晶体虽然具有双折射,但是与寄主祖母绿相近,因此需要在正交偏光镜下仔细观察才可观察到。另外,面纱状助熔剂残余也属于常见的包裹体类型之一。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(13)

2、籽晶片的残余

部分生产厂商在合成祖母绿时会使用到籽晶,由于该方法合成的祖母绿晶体通常具有较小的尺寸,因此通常将籽晶残留在成品当中,在镜下观察可见籽晶片的残余,但是,这些籽晶由于尺寸相对较小,多为1-2mm,很少会大于5mm,因此较难观察,尤其是在一些尺寸较大,或者内含物较多的晶体中。不过通过浸液观察中尤为明显,以及与之相关的生长结构特征,下图中的无色部分即为形状不规则的籽晶。

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有些籽晶使用的是天然祖母绿或者颜色相对较深的绿柱石,与合成祖母绿具有相近的颜色,因此较难发现,下图为Nacken合成祖母绿中的深绿色的核心,同样为籽晶。

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3、硅铍石晶体

在合成祖母绿的过程中,需要添加的原料包括BeO、SiO2和Al2O3,但是,祖母绿、硅铍石的稳定范围是相互重叠的,因此,当祖母绿的生长环境发生变化时,容易导致硅铍石的形成,进而被捕获进入到合成祖母绿的内部形成包裹体。下图中的蜘蛛网状的包裹体为硅铍石集合体(Lennix),放大100倍。

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4、铂金片

助熔剂法合成宝石过程中需要使用坩埚盛放熔体,为了避免坩埚与熔体发生反应通常需要在坩埚的内部镀上一层贵金属的内衬,通常为铂金、黄金等,这会不同程度的污染熔体,而这种污染通常会反应在化学元素组成以及内含物特征中。铂金片多呈六边形或三角形,透射光下观察不透明,反射光或光纤灯观察具有明显的金属光泽。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(17)

5、合成祖母绿晶核及小尺寸合成祖母绿

在合成宝石的过程中,随着温度的逐渐降低,不可避免的会自发成核进而长大成为绿柱石的小晶体,如果被较大的晶体捕获,则会形成包裹体,与寄主祖母绿之间形成明显的色差,或在偏光显微镜下显示与寄主祖母绿不同的消光位。另外,在这种包裹体的周围常含有助熔剂的残余包围,形成一个非常清晰的边界。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(18)

第四,微量元素组成

由于助熔剂法合成祖母绿生长环境相对单一,与天然祖母绿相比,其化学组成也相对较为单一,再加上所使用的助熔剂多为Mo、V化合物,坩埚多使用贵金属(铂金、黄金等),因此祖母绿的化学组成中必然或多或少含有这类元素组成,而天然祖母绿中这些元素的组成相对较少。下图即为合成祖母绿的化学测试结果,其中Cr、Fe元素为致色元素,Mo元素为助熔剂残余,Pb、Au为坩埚的主要成分。

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另外,由于具有较低的碱含量,同时伴有较高的Si元素的含量,从而与天然宝石相区分。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(20)

第五,光谱特征

助熔剂法生长的祖母绿生长与熔体当中,无“水”的参与,但是天然祖母绿的生长多与自然界的流体密切相关,而祖母绿环状结构的通道中常常有“水”的存在,因此红外光谱的检测中可观察到与“水”相关的吸收的峰。相比之下,助熔剂法生长的祖母绿,其环境无“水”,因此在红外光谱以及拉曼光谱中无法观察到相关的谱锋。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(21)

鉴于助熔剂法合成祖母绿晶体的生长环境是没有水的存在的,因此在测试过程中同样不可能存在与水有关的光谱,下图为天然祖母绿、水热法合成祖母绿以及助熔剂法合成祖母绿的拉曼光谱对比,我们会发现在3700-3500cm-1范围内无“水”的存在。

助熔剂法合成红宝石(5步法揭穿助熔剂法合成祖母绿的真面目)(22)

好了,关于助熔剂法合成祖母绿的鉴定特征就介绍到这里,希望对大家有所帮助。我是艾昊,珠宝培训师,十余年从业经历,用扎实的理论知识和丰富的实践经验,为大家分享专业的珠宝知识,如果你有珠宝方面的问题,欢迎私信、留言或关注。本人原创作品,转载请注明出处【艾昊讲珠宝】。

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