剛玉

　

　剛玉gāngy-

　;剛石

　成分為鋁的氧化物()礦物。因莫氏硬度高達9，主要用作高檔磨料。晶體屬三方晶系，多呈腰鼓形的六方柱狀，有的呈針狀或板狀。集合體呈塊狀或柱狀。通常呈白、灰、黃等色。若含少量Cr3+呈紅色，名紅寶石;若含少量+和Fe2+則呈藍色，名藍寶石;有的晶體中含有六次對稱分布的針狀金紅石或其他包裹體，則可產生六射星芒，稱星光紅寶石或星光藍寶石，都是名貴寶石。剛玉為玻璃光澤，無解理，但因常存在依底面或菱面體面形成的聚片雙晶而出現裂理。比重3.98。產於相對貧矽的火成岩和變質岩中，並常見於衝積砂礦中。美國的北卡羅林納州和喬治亞州，俄羅斯的烏拉爾山脈、南非特蘭斯瓦等為主要產地。

　紅寶石是指所有紅色調的剛玉寶石，包括紅、粉紅、橙紅、紫紅、褐紅等顏色，其紅色主要是由化學成分中所含微量元素——鉻所造成的。

　藍寶石都是藍色的嗎?不。藍寶石是指除了紅色系列以外的所有顏色的剛玉寶石，這其中包括了藍、天藍、藍綠、綠、黃、橙、褐、灰、黑及無色等多種顏色，藍寶石的顏色多由其化學成分中所含鈦、鐵、釩等微量元素造成。藍寶石通常冠以其顏色名稱，如白色藍寶石、紫羅蘭色藍寶石、黃金藍寶石、綠色藍寶石、黃色藍寶石等。在各種色彩之間，以藍色藍寶石在世界各地最為流行。

　紅寶石

　一、概述:

　紅寶石是指顏色呈紅色、粉紅色的剛玉，如圖。化學式為，因含微量的雜質元素Cr而呈紅色

　(其它品種的紅色寶石不能稱作紅寶石)。主要物理性質為:折射率:1.762～1.770，雙折率為0.008～0.010;密度:;具典型的吸收譜線;硬度與藍寶石並排在鑽石其後，

　為第二大硬度9，因此只有鑽石才能在其表面刻劃，用它的一個棱角可以很輕松的在玻璃的表面劃一道線(玻璃的硬度為6以下);裂理較發育，常見的紅寶石其內部有很多的裂紋，即所謂紅寶石的“十紅九裂”;具有較明顯的二色性，有時肉眼從不同角度就能看出其顏色變化;加工之前的紅寶石原形為桶狀，板狀。

　二、產地及特征

　紅寶石的主要產地有緬甸，泰國，斯裡蘭卡，越南，坦桑尼亞，中國的雲南、安徽、青海等省也有產出，其中以雲南產紅寶石質量較好。下面分別一一介紹:

　1、緬甸紅寶石:顏色純正，色澤鮮豔，飽和濃烈，其“鴿血紅”品種為世界上最珍貴的紅寶石，如圖，市面上幾乎很難見到。另外在緬甸的孟索礦區新近發現的一種紅寶石礦，其顏色呈暗紅、褐紅，中間呈不透明的乳白色、藍色色調，通常它們都要經過熱處理後，顏色變得較鮮豔，市場上有很多這樣的紅寶石。

　2、泰國紅寶石:紅寶石顏色較深，透明度較低，呈暗紅色調。

　3、斯裡蘭卡紅寶石:顏色品種多，包括各個系列，從淺紅到紅，透明度高，其中的櫻桃紅也很有名，它是紅色中略帶一點粉色調。

　4、越南紅寶石:顏色呈紫紅色、暗粉紫色，總體顏色介於緬甸紅寶石和泰國紅寶石之間，是八十年代發現的。裂隙發育。

　5、坦桑尼亞紅寶石:顏色為紅到紫紅，較暗，具黃色色調。裂隙發育。

　6、中國紅寶石:目前發現的紅寶石總體來說，質量較差，無論是顏色、粒度，還是透明度。相比較而言，雲南的紅寶石質量較好，顏色有紫紅色，玫瑰紅色，淺紅色，但是其裂隙較發育，因而影響其透明度。

　三、星光紅寶石

　星光紅寶石是紅寶石中的一個品種，在光線照射下，寶石表面呈現三條以60度角相交的星線，如圖4。

　它是由於內部有天然的三組細而直的礦物包體對光線反射而形成的，這種紅寶石不透明，並且加工成素面形。

　四、合成方法及處理方法

　人工合成紅寶石的技術已經成熟，目前主要有三種方法:焰熔法，助熔劑法，水熱法。其中焰熔法紅寶石較易鑒定，通過觀察內部弧形生長紋和氣泡而確定為合成紅寶石，市面上特別是旅遊商品店出售的顏色鮮紅、顆粒較大的標有“紅剛玉”、“剛玉”“魯賓石”的實則就是此種紅寶石。助熔劑法紅寶石需要專業人員在高倍顯微鏡下觀察其內部特征將其鑒定出來。水熱法紅寶石合成環境仿照天然紅寶石的生長環境，內部特征極象天然紅寶石，一般儀器都很難將其區分，常需借助其它大型儀器，如x射線儀。

　目前市面上的紅寶石大都經過了熱處理的方法，經過這樣的處理後原本不透明並且色澤灰暗的紅寶石變得透明、顏色鮮豔。這種方法處理後不再發生改變，並且已被人們廣泛接收，在國家標準中稱作“優化”，在寶石命名時可以不標注。而另外的處理方法如擴散法、染色法在命名時則需要注明“處理”。所謂擴散法是指用化學方法在顏色淺的紅寶石表面滲入微米級的鉻元素，使顏色加深，或者產生星光效果。染色是指直接將紅色染料浸入紅寶石裂隙中，戴一段時間後，顏色會發生變化。

　五、質量評價

　對紅寶石的質量評價，主要從顏色、淨度、切工三個方面。

　1、顏色:首先，顏色要純正，紅寶石的顏色有多種，紅色、橙紅色、粉紅色、紫紅色、暗紅色，其中以純紅色為最好，鴿血紅就是一種純正的紅色，不含有任何的雜色。另外顏色要均勻，特別是有色帶的紅寶石肉眼觀察時最好看不到色帶。

　2、淨度:紅寶石的淨度是指紅寶石在形成過程中，內部生成的一些礦物包體，氣液包體，主要影響其出火、透明度，裂紋還影響其安全性，因此一顆好的紅寶石其包體越少越好，特別是台面下的包體越少越好。

　3、切工:紅寶石的切工主要從琢型、比例、對稱性和修飾度等方面去考慮，琢型是指寶石切磨的形狀，常見有橢圓形、圓多面形、祖母綠形等。比例是指琢形的腰寬相對於全深的比，一般可接受的比例是60%～80%。對稱性是指腰圓是否對稱，底尖是否偏心，台面是否傾斜。修飾度是指刻面排列的整齊度，及拋光質量等。

　目前在我國標準中，尚未有紅寶石切工評價的標準。

　藍寶石

　藍寶石的英文名稱為，源於拉丁文，意思是藍色。藍寶石的礦物名稱為剛玉，屬剛玉族礦物。目前寶石界將紅寶石之外，其余各色寶石級剛玉統稱為藍寶石。

　藍寶石的化學成分為三氧化二鋁()，因含微量元素鈦(+)或鐵(Fe2+)而呈藍色。屬三方晶系。晶體形態常呈筒狀、短柱狀、板狀等，幾何體多為粒狀或致密塊狀。透明至半透明，玻璃光澤。折光率1.76—1.77，雙折射率0.008，二色性強。非均質體。有時具有特殊的光學效應—星光效應。硬度為9，密度3.95—4.1克立方厘米。無解理，裂理發育。在一定的條件下，可以產生美麗的六射星光，被稱為“星光藍寶石”。

　藍寶石可以分為藍色藍寶石和豔色(非藍色)藍寶石。顏色以印度產“矢車菊藍”為最佳。據說藍寶石能保護國王和君主免受傷害，有“帝王石”之稱。國際寶石界把藍寶石定為“九月誕生石”，象征慈愛、忠誠和堅貞。藍寶石是世界五大珍貴高檔寶石之一。

　藍寶石與相似藍色寶石、合成藍色寶石的區別。與其相似的藍色寶石有藍色尖晶石、藍色碧璽、藍鋯石、藍錐礦、藍晶石、堇青石等。與其相似的合成寶石有合成藍寶石、合成尖晶石、含鈷藍玻璃。藍色尖晶石:顏色均一，微帶灰色，晶體呈八面體，均質體，無二色性。藍色碧璽:顏色為帶綠藍色，晶體為複三方柱狀，硬度、密度、折光率都較藍寶石低，二色性極明顯，雙折射率大。藍鋯石:經加熱處理的鋯石，顏色鮮豔，色散強，雙折射率高。合成藍寶石:顏色均一，潔淨，包裹體稀少，有圓氣泡，均質體。

　藍寶石的評價與選購。藍寶石的評價與選購因素是顏色、重量、透明度和淨度。藍寶石的最大特點是顏色不均勻，聚片雙晶不發育，二色性強。緬甸地區產的藍寶石，呈鮮豔的藍色(含鈦致色)，因含包裹體，可產生六射或十二射星光。印度克什米爾藍寶石，呈矢車菊藍色，是微帶紫的靛藍色，顏色鮮豔，屬優質藍寶石。斯裡蘭卡、泰國、中國、澳大利亞產的藍寶石也各具特色。藍寶石具有脆性，佩帶時應避免摔打、磕碰。

　剛玉()

　α—

　具有多種變體。加熱氧化鋁水化物和鋁酸鹽可獲得不同變體:α(三方)、β(六方)、γ(四方)、η(等軸)、ρ(晶系未定)、χ(六方)、κ(六方)、δ(四方)、θ(單斜)—等變體。穩定的天然α—變體稱為剛玉。

　晶體化學常含微量雜質，主要有Cr、、Fe、Mn、V等，呈類質同像代替Al，或以機械混入物形式存在。常見金紅石、赤鐵礦、鈦鐵礦包裹體。

　結構與形態α—，三方晶系，arh=0.514nm，α=55。’，Z=2;或ah=0.477nm，ch=1.304nm;Z=6。Cr3代替Al3導致晶格常數增大。結構特點是O2—作六方最緊密堆積，Al3填充23的八面體空隙。八面體共棱聯結成垂直三次軸的層;在∥c軸方向二實心八面體與一個空心八面體交互排列。

　β—，六方晶系。α—可在1500~1800℃變為β—。熔體只有在極緩慢冷卻時才可形成這一變體，且經常含有鹼質。

　γ—，四方晶系，具有缺席的尖晶石型結構。軟水鋁石(γ—)加熱至950℃時可獲得此變體。更高溫度下變為α—。

　複三方偏三角面體晶類，D3d—3m()。晶體呈桶狀、柱狀，少數呈板狀或葉片狀(圖4—2—2)。主要單形:六方柱a，六方雙錐z、n、w，菱面體r，平行雙面c。在晶面上，通常具有∥與交棱的花紋及三角形或六邊形天然蝕像;在晶面上有∥與交棱的花紋。依(1011)成聚片雙晶(圖4—2—2d)，少數依(0001)成雙晶，從而在柱面、底面和錐面上顯示聚片雙晶紋。剛玉能與金紅石、鈦鐵礦、赤鐵礦、尖晶石、雲母、夕線石等形成規則連生。金紅石的001平行剛玉的1011或規則連生，使剛玉晶體的(0001)面上出現六射星光圖案，形成星光紅寶石和星光藍寶石。

　晶體形態與形成條件有關。沿c軸延長的六方雙錐、六方柱及菱面體的剛玉生長於貧、富鹼的岩石中;而底面發育的板狀剛玉則生成於富而貧鹼的岩石中。

　理化性能不透明或半透明的剛玉通常呈藍灰、黃灰或帶不同色調的黃色;透明的剛玉除無色、白色(白寶石)外，常因含色素離子而呈現各種顏色，如紅(含鉻，紅寶石)、藍(含鐵和鈦，藍寶石)、綠(含鈷、鎳、釩，綠寶石)、黃(含鎳，黃寶石)、黑(含Fe2和Fe3，鐵剛玉)等。黑色而具有星光的剛玉寶石稱“黑星石”，其黑色系由細散分布的碳質所引起。玻璃-金剛光澤，在(0001)面上可顯珍珠光澤或星彩。

　白色剛玉有良好的透光性質，在0.2~5.5μm波段的透光率達80~90%。對紅外波段的透光率幾乎不隨溫度而變化。

　紅寶石中部分Al3被Cr3替代。在普通光照下發熒光，且熒光壽命較長。在光的照射下，Cr3的能量由基態躍遷至u帶(—1)和y帶(—1)。這要吸收光能，對應於紅寶石吸收光譜中兩個吸收帶:u帶(410nm)和y帶(550nm)。處於激發態的粒子又通過非輻射躍遷(即不發射出光子)至R能級上，然後從R能級回到基態(感應躍遷)，發出熒光。熒光光譜有兩個峰值，即R1線(693nm)和R2線(694.5nm)。含Cr約0.05%的紅寶石，用氙燈泵浦，造成粒子數反轉，即高能態粒子數大於基態粒子數。處於高能態的粒子經非輻射躍遷至R線，然後發生感應躍遷，粒子以“雪崩”方式返回到基態，發出強的單色光。因此，紅寶石是重要的激光材料。

　力學性質:相對密度4.0。∥或聚片雙晶方向有裂開。硬度9，僅次於金剛石;顯微硬度:∥光軸面20986MPa，⊥光軸面18437MPa。但人工合成的剛玉，由於晶體生長時的巨大熱應力導致晶格畸變，致使與晶軸成一定角度的方向硬度最大，達22065MPa;研磨硬度833，為石英的8.33倍。耐磨性能好，並有明顯的各向異性，平行光軸的平面較易磨損。抗折強度以白寶石為例，∥光軸66636MPa，⊥光軸34078MPa。

　熱學性質:熔點高達2030~2050℃。熱膨脹系數∥光軸為6.2ɬ;10—6℃，⊥光軸為5.4ɬ;10—6℃。導熱性能良好，室溫下熱導率為41.84Wmʏ;K，接近於金屬材料。

　電學性質:絕緣性良好。500℃時，電導率為2.7ɬ;10—10Ω——1，介電常數ε=9.8。

　化學性質:常溫下不受酸鹼腐蝕;300℃以上才能被氫氟酸、氫氧化鉀、磷酸侵蝕。

　產狀與組合形成於高溫和富鋁貧矽的條件下。

　鑒定特征短柱狀、桶狀、板狀，硬度9，和面有裂開。剛玉(紅寶石)與尖晶石相似，晶形完好時易於區分，偏光鏡下剛玉屬非均質體。粒狀藍色剛玉與藍晶石相似，但剛玉硬度大、無解理、具裂開;而藍晶石硬度小且有明顯的異向性。

　工業應用主要用作寶石原料、磨料及耐磨材料、激光材料和紅外窗口材料等。

　一般的剛玉或剛玉砂(剛玉和磁鐵礦的天然混合物)，均用作高檔磨料。紅寶石和藍寶石都是名貴的寶石，若具有星彩尤為珍貴。此外，紅寶石(大多是人工培養的晶體)還用作激光發射材料和精密儀器、鍾表的軸承。剛玉產於相對貧矽的火成岩和變質岩中，並常見於衝積砂礦中。世界著名的寶石級剛玉產地有緬甸、泰國、斯裡蘭卡、澳大利亞等。中國新疆、海南、福建等地也有產出。由於人工合成方法的改進，現在人造的紅寶石及藍寶石已較普遍，甚至還有人造的星彩寶石。其他的剛玉主要產地分布於美國、俄羅斯烏拉爾、南非等地。希臘的納克索斯則為剛玉砂的著名產地。