刚玉(Corundum)(Al2O3)

［化学组成］Al529%，O471%;有时含微量的Fe，Ti，Cr，Mn，V，Si等，它们以类质同像置换或机械混入物形式存在于刚玉中。

［结晶形态］三方晶系。晶体通常呈腰鼓状、柱状，少数呈板状或片状(图13-2，图13-3)。常依菱面体{1011}呈聚片双晶，以致在晶面上常常出现相交的几组条纹。刚玉的晶体形态与其形成时的介质成分有关:产于SiO2含量低的岩石(如正长岩、斜长岩等)中的刚玉，呈长柱状和近三向等长的晶形;而产于SiO2含量有所增高的岩石中的刚玉，其晶体形态则以板状为特征。集合体呈粒状或致密块状。

图13-2刚玉的晶形

图13-3刚玉的晶体

图13-4聚片双晶或微细包裹体产生{0001}裂开

［物理性质］一般为灰、黄灰色，含Fe者呈黑色;含Cr者呈红色者，称红宝石;含Ti而呈蓝色称蓝宝石;在有些红宝石和蓝宝石的{0001}面上可以看到呈定向分布的六射针状金红石包裹体呈星彩状，称星彩红宝石或星彩蓝宝石;玻璃光泽。无解理;常因聚片双晶或细微包裹体产生{0001}或{1011}的裂开(图13-4)。硬度9。相对密度395～410。熔点2000～2030℃，化学性质稳定，不易腐蚀。

［成因及产状］刚玉可以形成于岩浆作用、接触变质作用和区域变质作用过程中。

(1)岩浆作用中刚玉形成于富Al2O3、贫SiO2的条件下，因而多见于刚玉正长岩和斜长岩中或刚玉正长伟晶岩中。

(2)接触交代作用形成的刚玉，见于火成岩与灰岩的接触带。

(3)区域变质作用中粘土质岩石经变质作用可形成刚玉云母片岩。

各种成因的含刚玉的岩石或矿床，遭受风化破坏时，刚玉往往转入砂矿之中。

［鉴定特征］以其晶形、双晶条纹、裂开和高硬度作为鉴定特征。

［主要用途］主要利用其高硬度作为研磨材料和精密仪器的轴承。晶形好、粗大，色泽美丽且无瑕者，为高档宝石，如红宝石、蓝宝石、星彩红宝石、星彩蓝宝石等。人工合成的红宝石可作为激光材料。

1．原始晶形：

天然品具有桶状、柱状、板状晶形，晶面横纹发育，垂直于C轴的裂理发育，因此断口处呈阶梯状，部分样品具坚硬的熔融壳。

而焰熔法合成品的原始晶形为梨形：

有时为冒充天然品人为进行破碎、滚圆，但其无裂理，因此也无阶梯状断口，而是贝壳状断口。

2．颜色：

早期焰熔法合成品的颜色过于纯正，过于艳丽，给人以不真实的感觉。但随着生产工艺的不断改进，这种感觉只能作为一种警示，而不是鉴别依据。

3．多色性：

天然品的台面取向一般是垂直C轴的，用二色镜从台面观察时，无法看到二色性或二色性不明显。而焰熔法合成品的梨晶由于应力作用，常常沿C轴方向裂开，为了充分利用原材料，其台面取向是平行于C轴的，从台面观察可看到明显的二色性。所以，当二色性观察出现异常时，应引起警觉。

4．发光性：

天然红宝石和焰熔法合成红宝石在紫外光源照射下均可发红色荧光，但天然品的荧光效果弱于合成品。天然蓝宝石在紫外光下常表现为惰性，而焰熔法合成蓝宝石的发光性较活跃：无色品种在短波紫外光下可有淡蓝色荧光；绿色品种在长波紫外光下可有橙色荧光；蓝色品种在短波紫外光下可有淡蓝- 白色或淡绿色荧光。

5．吸收光谱：

天然红宝石和焰熔法合成红宝石的可见光吸收光谱相同，只是天然品的吸收强度弱于合成品。天然蓝宝石中的蓝色、绿色、**品种的可见光光谱中可全部或部分显示三条铁的吸收线，其中450nm最强，而焰熔法合成蓝 宝石则可能缺失这些吸收线或吸收线很弱而且模糊。

6．生长纹：

天然红宝石、蓝宝石中常发育围绕C轴的平直生长条带，不同方向的生长带 以一定的角度有规律的相交分布。

而焰熔法合成品中仅能见到弯曲弧形生长纹，它是焰熔法合成品的重要鉴别依据。

但随着生产工艺的改进或再次加热处理，生长纹的弯曲特征越来越来难以观察。

7．气泡：

气泡是焰熔法合成品的另一个重要的鉴定依据。气泡虽然很小，但由于其折射率与红宝石、蓝宝石的折射率相差很大，所以有较明显的轮廓，易于观察。气泡一般为球状，既可零星分布，也可呈带状、云雾状弥漫于整个样品中。

8．合成星光品种：

其星线仅存于宝石的表层，星线完整、清晰，星线较细，另外。还可见到气泡、弯曲生长纹。而天然星光品种的星线产生于样品内部，星线可有缺失、不完整，星线较粗。 1．晶体形态：

助熔剂法合成红宝石的晶形主要呈板状、粒状，单晶中的底轴面及菱面体面十分发育，而缺失天然红宝石的六方柱面、六方锥面。

2．内部特征：

天然红宝石中固态包裹体品种繁多，如硬水铝石、磷灰石、金红石、金云母、锆石等，这些细小的晶体形态各异、组合不同构成了不同的产地特征。

而助熔剂法合成红宝石中最主要的固态包裹体则是“助熔剂残余”，它们在反射光下呈现浅**、橙红色，并具金属光泽，绝大多数是不透明的，其形态有树枝状、栅栏状、网状、扭曲的云状、熔滴状。

另外，在助熔剂法合成红宝石中有时可见到从铂坩埚上剥落的铂片，铂片呈三角形、六边形或不规则多边形状，它们均不透明，在反射光下有银白色的金属光泽，铂片的出现可作为合成红宝石的依据。 水热法合成技术是一种更接近天然宝石生长环境的新技术，因此，合成品与天然品极为相似，其鉴别依据主要是以下两个方面：

1．晶体特征：

水热法合成品多为板状晶体，与天然品有较大区别。

2．内部特征：

a 典型的内部特征是含有种晶片，种晶片与其两侧的红宝石有着明显的界限，种晶片的两侧可有一些发育不规则的晶芽和雾状包体。

b 普遍具有明显的生长纹，生长纹往往深浅不一，形态呈锯齿状、波纹状。

c钉状包裹体：常含有一种特征的"钉状"流体包裹体。

d 金属包裹体：可能含有合金包裹体，呈三角形、四边形等多边形的形状，不透明，反射光下具金属光泽。

刚玉的主要成分是三氧化二铝。

刚玉主要用于高级研磨材料，手表和精密机械的轴承材料。作为激光发射材料的红宝石系人造晶体。红宝石和蓝宝石都属于刚玉矿物，除星光效应外，只有半透明-透明且色彩鲜艳的刚玉才能做宝石。红色的称为红宝石，而其他色调的刚玉在商业上统称蓝宝石。

刚玉保养方法

棕刚玉磨料在煅烧制作过程中赋予其毛细空隙，致使棕刚玉磨料有一定的亲水性，虽然夏天是干燥季节，不过天气变幻无常，并且南方在夏季梅雨季节，更容易使存放的棕刚玉磨料受潮，水解、锈黄等病变。所以棕刚玉磨料在夏季存放时必须注意不可露天存放，不可长期遮盖，并通风干燥，防止棕刚玉磨料受潮。

夏季天气干燥，灰尘粉尘众多，为了保证棕刚玉磨料呼吸顺畅，需要保证棕刚玉磨料不与杂物接触。防止杂质阻塞棕刚玉磨料毛细空隙。

以上内容参考  -刚玉

刚玉：名称源于印度，系矿物学名称。刚玉Al2O3的同质异像主要有三种变体，分别为α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。刚玉硬度仅次于金刚石。

刚玉主要用于高级研磨材料，手表和精密机械的轴承材料。作为激光发射材料的红宝石系人造晶体。红宝石和蓝宝石都属于刚玉矿物，除星光效应外，只有半透明-透明且色彩鲜艳的刚玉才能做宝石。红色的称为红宝石，而其他色调的刚玉在商业上统称蓝宝石。

玛瑙：主要成分为二氧化硅，由于与水化二氧化硅（硅酸）交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属，颜色可从极淡色以至暗色。用铁、钴、镍等盐类，任它们自然渗透于硅酸凝胶中，能人工制成"玛瑙"，天然玛瑙可能亦是在相似情形下生成的。

分子筛：一种水合硅铝酸盐或天然沸石，自然界中存在一种天然硅铝酸盐，它们具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用。这种天然物质称为沸石，人工合成的沸石也称为分子筛。

图1 A型分子筛的主要结构

分子筛的化学组成通式为：(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O，M代表金属离子(人工合成时通常为Na)，n代表金属离子价数， x代表SiO2的摩尔数，也称为硅铝比，p代表水的摩尔数。分子筛骨架的最基本结构是 SiO4和AlO4四面体，通过共有的氧原子结合而形成三维网状结构的结晶。

化学组成Al2O3。Al含量为532%，O含量为468%；微量Fe，Ti，Cr，Mn，V，Si等可以类质同象或机械混入物存在于刚玉中。常见金红石、赤铁矿、钛铁矿包裹体。

晶体结构三方晶系；刚玉型结构（图18-19）； ；a0=0477nm，c0=1304nm；Z=6。

形态对称型 m；腰鼓状、柱状，少数呈板状或片状（图 18-20）。高压下依菱面体｛ ｝、较少依｛0001｝成聚片双晶，以致在晶面上常出现相交的几组条纹（图18-20）。产于贫硅富碱岩石中者呈长柱状和近三向等长形；产于富硅贫碱岩石中者为板状。集合体成粒状或致密块状。

物理性质一般为灰、黄灰色，玻璃光泽。硬度9；无解理；常因聚片双晶或细微包裹体产生｛0001｝或｛ ｝的裂开。相对密度为395～410。熔点2000～2030℃。无色者为白宝石；含Cr呈红色者为红宝石；含Ti和Fe呈蓝色者称蓝宝石；含Ni呈**者为黄宝石；含Co，Ni和V呈绿色者为绿宝石；含Fe 呈黑色者为铁刚玉。如红宝石或蓝宝石的｛0001｝面发育六射针状金红石包裹体而呈星彩状者称星彩红宝石或星彩蓝宝石。在紫外线照射下，含Cr和Mn者发红光；含Ti者发玫瑰红光；含V者发黄光。发光光谱随杂质的含量不同而变化。

成因及产状形成于岩浆作用和变质作用。多见于富铝的正长岩、斜长岩、刚玉正长岩质伟晶岩、矽卡岩和片岩。因其硬度大无解理，又可见于砂矿中。

鉴定特征晶形、双晶纹、高硬度及裂开。

主要用途制作研磨材料、精密仪器的轴承。质优者为高档宝石。人工合成的红宝石可作激光材料。

图18-19 刚玉的晶体结构

氧离子沿垂直三次轴方向成六方最紧密堆积，铝离子充填2/3的八面体空隙；［AlO6］八面体在平行｛0001｝方向上共棱成层，在平行c轴方向上，共面连成两个实心的［AlO6］八面体和一空心的由O2-围成的八面体相间排列的柱体；［AlO6］八面体成对沿c轴呈三次螺旋对称。由于Al—O键具离子键向共价键过渡的性质（共价键约占40%），从而使刚玉具共价键化合物的特征

图18-20 刚玉的晶形及晶面条纹

（据潘兆橹等，1993；南京大学地质学系岩矿教研室，1978）

六方柱a｛ ｝；平行双面c｛0001｝；六方双锥n｛ ｝，z｛ ｝，w｛14·14· ·3｝；菱面体r｛ ｝