红宝石的定义是什么

红宝石是指颜色呈红色、粉红色的刚玉，化学式为Al2O3，因含微量的杂质元素Cr而呈红色

（其它品种的红色宝石不能称作红宝石）。

主要物理性质为：折射率：1762～1770，双折率为0008～0010；密度：400g/cm3；具典型的吸收谱线；硬度与蓝宝石并排在钻石其后，

为第二大硬度9，因此只有钻石才能在其表面刻划，用它的一个棱角可以很轻松的在玻璃的表面划一道线（玻璃的硬度为6以下）；裂理较发育，常见的红宝石其内部有很多的裂纹，即所谓红宝石的“十红九裂”；具有较明显的二色性，有时肉眼从不同角度就能看出其颜色变化；加工之前的红宝石原形为桶状，板状。

二、产地及特征

红宝石的主要产地有缅甸，泰国，斯里兰卡，越南，坦桑尼亚，中国的云南、安徽、青海等省也有产出，其中以云南产红宝石质量较好。

下面分别一一介绍：

1 、缅甸红宝石：颜色纯正，色泽鲜艳，饱和浓烈，其“鸽血红”品种为世界上最珍贵的红宝石，如图，市面上几乎很难见到。

另外在缅甸的孟索矿区新近发现的一种红宝石矿，其颜色呈暗红、褐红，中间呈不透明的乳白色、蓝 调，通常它们都要经过热处理后，颜色变得较鲜艳，市场上有很多这样的红宝石。

2、泰国红宝石：红宝石颜色较深，透明度较低，呈暗红色调。

3、斯里兰卡红宝石：颜色品种多，包括各个系列，从浅红到红，透明度高，其中的樱桃红也很有名，它是红色中略带一点粉色调。

4、越南红宝石：颜色呈紫红色、暗粉紫色，总体颜色介于缅甸红宝石和泰国红宝石之间，是八十年代发现的。

裂隙发育。

5、坦桑尼亚红宝石：颜色为红到紫红，较暗，具黄 调。

裂隙发育。

6、中国红宝石：目前发现的红宝石总体来说，质量较差，无论是颜色、粒度，还是透明度。

相比较而言，云南的红宝石质量较好，颜色有紫红色，玫瑰红色，浅红色，但是其裂隙较发育，因而影响其透明度。

三、星光红宝石

星光红宝石是红宝石中的一个品种，在光线照射下，宝石表面呈现三条以60度角相交的星线，如图4。

它是由于内部有天然的三组细而直的矿物包体对光线反射而形成的，这种红宝石不透明，并且加工成素面形。

四、合成方法及处理方法

人工合成红宝石的技术已经成熟，目前主要有三种方法：焰熔法，助熔剂法，水热法。

其中焰熔法红宝石较易鉴定，通过观察内部弧形生长纹和气泡而确定为合成红宝石，市面上特别是旅游商品店出售的颜色鲜红、颗粒较大的标有“红刚玉”、“刚玉”“鲁宾石”的实则就是此种红宝石。

助熔剂法红宝石需要专业人员在高倍显微镜下观察其内部特征将其鉴定出来。

水热法红宝石合成环境仿照天然红宝石的生长环境，内部特征极象天然红宝石，一般仪器都很难将其区分，常需借助其它大型仪器，如x射线仪。

目前市面上的红宝石大都经过了热处理的方法，经过这样的处理后原本不透明并且色泽灰暗的红宝石变得透明、颜色鲜艳。

这种方法处理后不再发生改变，并且已被人们广泛接收，在国家标准中称作“优化”，在宝石命名时可以不标注。

而另外的处理方法如扩散法、染色法在命名时则需要注明“处理”。

所谓扩散法是指用化学方法在颜色浅的红宝石表面渗入微米级的铬元素，使颜色加深，或者产生星光效果。

染色是指直接将红色染料浸入红宝石裂隙中，戴一段时间后，颜色会发生变化。

五、质量评价

对红宝石的质量评价，主要从颜色、净度、切工三个方面。

1、颜色：首先，颜色要纯正，红宝石的颜色有多种，红色、橙红色、粉红色、紫红色、暗红色，其中以纯红色为最好，鸽血红就是一种纯正的红色，不含有任何的杂色。

另外颜色要均匀，特别是有色带的红宝石肉眼观察时最好看不到色带。

2、净度:红宝石的净度是指红宝石在形成过程中，内部生成的一些矿物包体，气液包体，主要影响其出火、透明度，裂纹还影响其安全性，因此一颗好的红宝石其包体越少越好，特别是台面下的包体越少越好。

3、切工：红宝石的切工主要从琢型、比例、对称性和修饰度等方面去考虑，琢型是指宝石切磨的形状，常见有椭圆形、圆多面形、祖母绿形等。

比例是指琢形的腰宽相对于全深的比，一般可接受的比例是60％～80％。

对称性是指腰圆是否对称，底尖是否偏心，台面是否倾斜。

修饰度是指刻面排列的整齐度，及抛光质量等。

目前在我国标准中，尚未有红宝石切工评价的标准。

一、概述

众所周知，钻石是由单元素碳组成的宝石。在自然界，钻石的生成是在高温高压下地质作用的结果。合成钻石就是人工模拟天然钻石形成的条件，让非钻石结构的碳转化为钻石结构的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一种称为“压力球”的装置成功地合成出了40颗小的钻石晶体，但直到1955年美国通用电气公司(gE)宣布利用称为“压带”的装置首次成功生产出钻石时，他们才将其研究成果公布于众。戴比尔斯公司(de Beers)也不甘落后，于1959年掌握了合成钻石的复杂技术。他们所采用的方法与美国政府下令严格保密的通用电气公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比尔斯公司和通用电气公司就开始了生产工业用合成钻石粉。我国在60年代也已成功的合成了磨料级钻石，并投入生产。1971年，通用电气公司宣布他们已合成出了平均直径为6mm的钻石晶体。这些钻石晶体不仅有**、褐色的，也有含氮低的近无色的，还有含硼的蓝色钻石。1985年日本住友电气公司(Sumitorno Electric Industries)开始加入合成钻石行列，1993年生产出高净度的工业用钻石。1990年俄罗斯的新西伯利亚(Novosibirsk )宣布他们利用“分裂球”(Spl(it-sphere)或称BARS装置已成功地合成出了钻石。

由于受超高压设备和高温条件的限制，生产成本较高，故宝石级合成钻石仍是昂贵和稀少的，但我们相信总有一天会有价格合理的宝石级合成钻石面世。

二、合成钻石的原理

1碳元素的化合物

钻石、石墨和无定性碳都是由碳原子组成的，它们不同的外观和截然不同的物理性质，取决于它们完全不同的原子结构(图9-7-1)。

图9-7-1 碳原子的等间距紧密堆积结构(左)钻石；层状结构(右)石墨

2石墨—钻石的转换

合成钻石的温压条件要求高，即使有催化剂存在下，仍需要压力(50～80)×108Pa，温度为1350～1800℃。用高压设备合成钻石最常用的金属熔剂(催化剂)是铁、镍、钴及钯。图9-7-2是在碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系。在合成钻石区，温度压力不同，钻石的晶形也各不相同。所以，合成钻石受温压影响较大。温度较低时，以立方体的生长为主；温度较高时，以八面体的生长为主。所以人工生长的钻石多为立方-八面体聚形。

合成钻石的碳源一般用石墨，所以，合成钻石的生产就是石墨转换成钻石的过程，不过，宝石级钻石的合成分两步走，先用石墨合成钻石粉(工业磨料)，再用钻石粉作原料，合成宝石级钻石，钻石粉可以保持压力稳定，生长出大颗粒的晶体。若采用石墨，其断裂的碳键改组成钻石时，会有体积损失，而使体系的压力降低，影响较大晶体的生成。

三、合成钻石的技术与设备

1六面顶压机

合成钻石的设备目前多采用高温高压的压机，国内的合成钻石主要是工业钻(即工业金刚石)，设备是一种称为“立方体超高温高压装置”的压机，压机采用油压和垂直固体传压装置，根据顶锤数量的不同，分为两面顶、四面顶、六面顶几种。现国内用得最多的是六面顶压机(即上下、前后、左右三对顶锤)，其工作压力有1000～5000吨的多种，工作空间640mm×600mm×500mm，一般是上下顶锤通电加热，温度可达1900℃左右。

2“压带”法

压带装置如图9-7-3所示，本方法与顶锤压机大同小异，将钻石粉末作为碳源放在生长舱内，生长舱放在特种材料做成的垫圈中，并放在两个铁砧之间，然后使生长舱内的原料经受极高的温度和压力，在生长舱内底部比顶部的温度低，以便形成一个温度梯度，使顶部的钻石粉充分熔化并通过熔剂向生长舱底部迁移。在温度较低的生长舱底部，钻石围绕籽晶生长成钻石晶体。

图9-7-2 碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系

图9-7-3 压带装置

3BARS装置

BARS是“分裂球无压装置”的俄文词头字母缩写。该装置中所需压力是采用液压的方式，通过将液体注入压力罐内得到，而不是用巨大的水压机提供。液压使球体装置的8个部分合在一起，并在由6个活塞构成的八面体上产生压力。八面体内有一个立方体的生长舱，其中装有加热设备、籽晶、碳源(钻石粉)以及金属熔剂。在这种装置中，常用镍作熔剂。图9-7-4是BARS装置的生长舱及其截面图。

图9-7-4 BARS装置的生长舱及其截面图

以上不同设备和方法，应属于不同的静压触媒法。除此之外，合成工业级钻石还有许多种方法，只是有的方法还不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放电法、气相沉积法、地下核爆炸法等等。气相沉积法近年来有很大的发展。

四、合成钻石的鉴别特征

由于合成钻石的技术条件要求高，成本昂贵，目前尚无法大规模工业化生产，市场上销售的钻石一般不需要声明它的天然属性。但是，区别合成钻石与天然钻石仍有一些方法可遵循。

1合成钻石的颜色

由于很难排除掉生长舱中的氮，大部分合成钻石多为含孤氮杂质的Ib型钻石，常呈**至褐**。有时也在生长舱中引入硼原子，随机取代钻石结构中的碳原子，产生具有导电性的蓝色IIb型钻石。为了生长出无色的合成钻石，常使用一种称为“氮吸收剂”的金属，如锆或铝。因为氮更易与这些元素结合，而不再取代钻石中的碳原子，这样就产生了无色的IIa 型钻石。所以，合成钻石很少出现 Ia 型钻石(该型钻石约占天然钻石的98%)。

2吸收光谱

绝大多数天然钻石(Ia型)显示415nm吸收线，而合成钻石无这种特征吸收线。

3紫外荧光

通常合成钻石在短波紫外线下的荧光比长波下的荧光强，且荧光颜色为**或黄绿色，而不是天然钻石的蓝或蓝绿色。合成钻石紫外荧光的颜色分带式样所表现的立方-八面体式样，与天然钻石的八面体式样也是完全不同的。

4包裹体

合成钻石有时会出现金属熔剂、尘状物、面包渣状包裹体，及“砂漏状”色带。

5仪器

针对合成钻石的性质特征，戴比尔斯公司研制了两种鉴别合成钻石的仪器。即钻石光谱鉴定仪(Diamondsure)和钻石结构荧光鉴定仪(DiamondView)。利用钻石光谱鉴定仪可观察到大部分天然钻石中的415nm吸收线。如果发现有415nm吸收线，便不需进行进一步的检测。钻石结构荧光仪可用来观察合成钻石紫外荧光所表现出的立方·八面体式样，这是由于不同的生长区和生长带含杂质的浓度不同所致。

思考题

一、是非判断题

1珠宝市场上最常见的合成宝石是玻璃。

2钇铝榴石的代号是GGG。

3有无气液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要证据。

4用水热法可生产祖母绿，也可生产红宝石。

5弧形生长线是助熔剂法合成宝石的特征之一。

6摩尔硬度大于7的人工宝石中有SrTiO3这个品种。

7目前市场上的合成变石是水热法产品。

8见到小片状铂或合金包裹体的合成宝石即水热法的产品。

9合成祖母绿常见的针柱状、柱状包裹体，可以是方解石。

10合成的红宝石的色带总是弯曲的。

11钇铝榴石的代号是GGG。

12有无汽液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要依据。

二、选择题

1区分绿碧玺与合成绿色水晶时应使用：( )

a滤色镜

b偏光镜

c折光仪

2一般讲，助熔剂法合成宝石中的液滴状的包体是( )

a助熔剂的残余

b捕虏来的液体

c填隙的后生气液包体

3区分水热法合成红宝石与红宝石时，要观测：( )

a折射率

b有无同生气液包体

c有无金红石或锆石等同生包裹体

4“YAG”中文名称是：( )

a钇铝榴石

b镓榴石

c钛酸锶

5人工生长的下列宝石，哪种必须在宝石名称前冠以“合成”二字：( )

a金绿宝石

b钛酸锶

c钇铝榴石

6合成变色刚玉加入的着色离子是：( )

a钒

a铬

c钛

7任何一种具有与天然无机宝石相同化学成分，原子结构和物理性质的人工生长晶体都应称为：( )

a人造宝石

b人工宝石

c合成宝石

8用焰熔法可以合成( )

a钇铝榴石

b祖母绿

c尖晶石

d立方氧化锆

9冷坩埚(熔壳)法生产立方氧化锆所需的热来自( )

a液化石油气

b丙烷和氯

c高频电流

d高温电阻

10合成绿色水晶：( )

a有强二色性

b无二色性

c有弱二色性

11目前合成宝石或人造宝石中色散最强的是：( )

aα-SiC(α-碳硅石)

bSrTiO3(钛酸锶)

cTiO2(金红石)

12从熔体结晶的人工宝石中不会含( )

a气—液两相包裹体

b同生的气-液两相包裹体

c后生的气液两相包裹体

13目前人造GGG由以下途径形成：( )

a从熔体中结晶

b从溶液中结晶

c从气体中结晶

14助熔剂法合成祖母绿中的特征包裹体为：( )

a同生气液两相包裹体 b固相-气相两相包裹体 c指纹状气液两相包裹体

15提拉法合成变石的特征包裹体为：( )

a愈合裂隙中三相同生包裹体

b指纹状气液两相包裹体

c弯曲生长纹

16腰棱标有“GE POL”的改成白色的钻石是：( )

a用褐钻改的

b用**钻石改的

c用劣质绿色钻石改的

17下列仿钻材料中，热导率最接近钻石的是：( )

a合成CZ

b合成α-SiC

c合成刚玉

三、多项选择题

1合成Moissanite(α-SiC)的物理性质是：( )

a有一个n值为2417

b有双折射

c热导率高于钻石

d维氏硬度与钻石十分相似

e反射率高于钻石

2仿宝石 Imitation stones是指( )

a人工宝石模仿天然宝石的颜色、外观者

b人工宝石模仿天然宝石的特殊光学效应者

c某天然宝石模仿另一种天然宝石的特征

3天然水晶与合成水晶：( )

a可有菱面体与六方柱等单形组成晶体外形

b其化学式是SiO2·nH2O

c可有较强的多色性

d晶面条纹平行C轴

e任何切面上都有一个固定不变的折射率为1544

四、填空题

1焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比镁铝尖晶石都( )。

2合成刚玉宝石主要方法有( )、( )、和( )。

3人造与合成宝石中代号CZ是( )，GGG是( )。

4合成紫水晶不仅需要在原料中加着色元素( )，还需经( )处理。

5合成宝石指其制取的全部或部分工艺过程是由人控制进行的。它们的( )、( )与它们所)和(对应的天然宝石基本相同。

6除拼合石之外，人工宝石的制造方法可分为：从熔体中结晶或冷凝，从( )中结晶及从( )中结晶，和( )等。

7水热法合成祖母绿的特征包裹体形状常为：( )、( )、( )。

8与水热法相比，助熔剂法合成宝石的优点是能在( )情况下加热熔剂和熔解各种原料，并使晶体在熔体中结晶。

9水热法合成的红宝石内部可见：( )、( )、( )、金属包裹体和( )。

曾骥良　周卫宁　张昌龙　霍汉德

第一作者简介：曾骥良，中宝协人工宝石专业委员会第一、二届副主任委员，第三届高级顾问，原广西宝石研究所所长，教授级高级工程师。

一、引言

自20世纪60年代全世界掀起“人工宝石热”以来，人工宝石晶体及其饰品越来越受到人们的重视与喜爱，这是因为：①天然宝石资源日趋枯竭，特别是质优粒大的名贵宝石罕见，供不应求，价格昂贵；②人工宝石晶体，特别是水热法生长的许多宝石晶体，在生长条件和宝石学特征等方面与天然宝石晶体极为相似；③随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，特别是在经济发达的国家和地区，人们的珠宝消费观念已发生深刻的变化，追求宝石文化品位和首饰时尚是此变化的主要特征。在此背景下，我们开展了彩色蓝宝石等宝石晶体的水热法生长技术研究及工程化开发，自主设计了可在t≤600℃和p≤200MPa条件下安全可靠、长周期连续工作的φ22mm×250mm，φ30mm×510mm，φ42mm×760mm和φ60mm×1100mm系列高压釜及其配套的温差井式电阻炉，解决了过饱和度控制、致色离子缓释、氧化－还原调控等多项技术难题，成功地合成出大块度、高品质的彩色蓝宝石晶体（图1,2,3），加工了彩色蓝宝石饰品（图4）。本文根据上述研究成果论述了宝石晶体水热法生长的原理和技术。

图1 水热法生长的红色系列刚玉宝石晶体

图2 水热法生长的蓝色刚玉宝石晶体

图3 水热法生长的**刚玉宝石晶体

图4 水热法生长的彩色刚玉宝石刻面饰品

二、生长原理

宝石晶体水热法生长原理是：将待生长宝石晶体所需原料溶解于高温高压的矿化剂水溶液中而形成饱和溶液，并采取适当技术措施将饱和溶液再转化为过饱和溶液，而宝石晶体则在此过饱和溶液中或成核生长或籽晶生长，最终生成块状宝石晶体。目前普遍采用温差法，并大多采用籽晶，我们称之为籽晶温差水热法，它适宜于具有较大的溶解度及温度系数的宝石晶体生长，是人工宝石晶体产业化的重要方法。

籽晶温差水热法的基本原理是：在宝石晶体生长的水热体系中，建立一个恒定而又稳定的温度梯度，即在原料溶解的高温区和籽晶生长的低温区之间，在整个生长过程中，始终维持一个恒定而又稳定的温差。于是，在溶解区形成的饱和溶液通过温差对流再输运到生长区而转变成亚稳过饱和溶液，籽晶便在此溶液中最终生长成块状宝石晶体。由此可见，籽晶温差水热法的关键是：①建立一个恒定而又稳定的温差；②籽晶生长区的溶液始终被维持在一个适宜而又稳定的亚稳过饱和状态。

三、生长技术

1高压釜和电阻炉的设计制造技术

（1）φ60mm×1100mm型高压釜

高压釜是宝石晶体水热法生长的关键设备，其性能优劣直接关系到宝石晶体生长的成败。φ60mm×1100mm型高压釜的结构见图5。

φ60mm×1 100mm型高压釜设计和制造的技术要点是：①精心挑选的高温合金，不仅要有高的高温机械强度，而且要有良好的塑性和耐冲击韧性；②严格设计强度计算及其校核（王心明，1986）；③对选定的高温合金严格热处理；④在高温合金热处理前后及其机械加工后均要严格探伤检验；⑤高压釜使用前，在室温高压（100～220MPa）和高温（490～600℃）高压（100～180MPa）条件下，严格进行耐压试验，保压时间分别为1h和34～35h。

研究结果表明，随着高压釜反应腔尺寸的增大，其热容量和热稳定性提高，温度波动性减小，晶体尺寸增大，生长速度增快，台日产量提高，晶体质量也有所改善（表1）。因此，设计制造反应腔尺寸更大的高压釜（最高工作温度和压力为t≤600℃和p≤200MPa）仍是研究开发的一项重要任务。

图5 φ60mm×1100mm型高压釜的结构示意图

1—隔热阻挡层；2—釜体；3—下螺母；4—下法兰；5—上法兰；6—上螺母；7—螺柱；8—压垫；9—顶紧螺钉；10—接头；11—密封环；12—压环；13—釜塞；14—密封环；15—压环；16—釜塞；17—防爆装置

数据单位：mm

（2）电阻炉

温差井式电阻炉，按下述技术原则设计制造：①炉膛下部高温区对应于高压釜反应腔下部高温溶解区，而其上部低温区则对应于反应腔上部低温结晶区，两区之间存在正温差，并可对其调控；②结晶区应尽可能长，温度梯度应尽可能小；③加热升温速率适宜，保温效果尽可能好，炉外壁散热尽可能均匀；其技术关键是加热电功率的合理分配，对此我们按三段加热、两点控温的方案进行设计制造。

φ60mm×1100mm型高压釜反应腔内的温度曲线如图6所示，高温高压条件下在黄金衬管内测定的温度曲线如图7所示。图6与图7表明，结晶区长度为600～640mm，平均温度梯度为011～022℃/cm，反应腔内和黄金衬管内的温度波动≤02℃，适宜于宝石晶体水热法生长。

2控温测温技术

温度及其温场特性对宝石晶体的水热法生长至关重要，对此采取了下列7项技术措施，改进完善了控温测温技术。

1）电阻炉改进：①将炉膛改为带有均匀分布小孔（φ6mm）和等距分布外螺纹槽（R8mm）的刚玉管，因而热交换更充分、更迅速、更及时；②增大了加热电功率，因而提高了初始升温速率，缩短了升温时间，同时也有利于调整各段加热电功率的匹配关系；③改整体为两体制造工艺，这不仅便于制作，而且使保温效果更好，炉壁散热更均匀。

表1 红宝石晶体水热法生长结果对比

图6 φ60mm×1100mm型高压釜反应腔内的温度－高度曲线

图7 黄金衬管内的温度－高度曲线

2）增设隔热阻挡层：在炉膛与高压釜釜体之间增设了由不锈钢隔热圈和硅酸铝纤维毯隔热层组成的隔热阻挡层。它将炉膛下部高温区与上部低温区隔开，有效地抑制了两区之间的热对流，确保了所需要的正温差及其温差的稳定性。

3）增设热电耦定位装置：增设的热电耦定位装置，一方面使下部控温热电耦的热端与高压釜釜体底部紧密、定位、定点接触，使控温重现性好；另一方面又能使电阻炉底部的热量损失大大降低，使炉温更稳定。

4）增设冷端恒温补偿箱：箱内蒸馏水恒定在45℃，其温度波动最大为±001℃。将热电耦冷端插入此恒温箱内，避免了因环境温度波动而造成炉膛内的温度波动。

5）用双支代替单支铠装热电耦：用双支代替单支铠装热电耦，实现了一点双测双控，大大地提高了设备运行的安全可靠性。

6）采用 UP350上位机监测系统：采用UP350上位机监测系统，实现了对炉温的实时监测和实时记录。

7）采用内测温技术：在近似于宝石晶体水热法生长的条件下，在黄金衬管内直接测定了温度曲线（图7），该曲线更真实地反映了晶体生长时的温度及温场特性。

3矿化剂选择和溶解度测定技术

（1）矿化剂的选择

矿化剂对于宝石晶体的水热法生长非常重要。我们认为宝石晶体在高温高压的矿化剂水溶液中形成了与宝石晶体中配位多面体结构相类似的配合离子，并有利于宝石晶体的生长。因此，必须依据宝石晶体结构化学式中心元素的离子构型、配位原子的电负性和配位体的碱性度等技术原则（武汉大学，1983）来选择矿化剂。所选择的矿化剂还应使宝石晶体具有一致溶解的特性，并具有较大的溶解度及温度系数。

（2）溶解度测定

宝石晶体在高温高压矿化剂水溶液中的溶解度及温度系数是设计宝石晶体水热法生长工艺技术的重要依据。我们在等温炉内，采用淬冷法并根据宝石晶体的前后失重来测定其溶解度。为防止杂质干扰，使用了黄金衬管，即将宝石晶体碎粒（粒径3～5mm）和矿化剂水溶液密封于衬管内；为在淬冷过程中及时将晶体与溶液分离，将装有晶体碎粒、带有均匀分布小孔的黄金篮悬挂于矿化剂溶液之上；为确保溶解反应平衡，预先进行了动力学试验，即溶解度大小与溶解持续时间的关系试验；为确定溶解是否为一致溶解，对溶解反应后的固相产物进行了分析鉴定。

刚玉宝石晶体中的配位多面体为[AlO6]，中心Al3＋为8电子型，与L为F－、OH－、O2－等离子形成配合离子[AlL6]3－，其中最有利于配合的是F－，但F－与致色离子Cr3＋生成不溶化合物CrF3，因而选择OH－。此外，有价值的红宝石矿床多产于碳酸盐岩石中，因而最终选择了碱金属碳酸盐作为矿化剂。我们所测定的焰熔法红宝石晶体的溶解度曲线如图8所示。结果表明，适宜于籽晶温差水热法生长。

图8 红宝石晶体在KHCO3和NaHCO3水溶液中的溶解度曲线（p=200MPa）

4过饱和度控制技术

前已指出，籽晶温差水热法生长宝石晶体的技术关键是：在整个生长过程中，生长区的溶液必须始终维持在一个适宜而又稳定的亚稳过饱和状态。亚稳过饱和度区的大小、趋向可用过饱和度来估计（张克从等，1997）。从此意义上讲，亚稳过饱和度的控制技术实质上仍是过饱和度的控制技术。试验研究表明，在选定的水热生长体系里，结晶温度及其温差以及挡板开孔率是影响过饱和度的主要外部因素。

（1）结晶温度和温差的控制技术

温度和温差控制技术上已述及，不再重复，但需要强调的是，确定结晶温度和温差之间的匹配关系至关重要。在实际工作中，我们主要根据高压釜长周期安全工作的最高温度和压力、宝石晶体水热法生长体系中的液固比（即初始加入的矿化剂水溶液体积（mL）与固体原料质量（g）之比）等选定原料溶解区的最高温度，再根据溶解度曲线所确定的亚稳过饱和区温度范围来选定结晶温度，最后经试验确定它们之间的最佳匹配关系。对于φ42mm×760mm型高压釜及其配套电阻炉，红宝石晶体优质快速生长的最佳匹配的温度参数如表2所列。

表2 反应腔最佳匹配的温度参数

（2）挡板及其开孔率

在黄金衬管内溶解区和结晶区之间设置开孔的挡板，调控宝石晶体水热生长体系的溶液对流或质量输运，以达到控制溶液过饱和度的目的。

在实际工作中，可依据是否发生成核生长来判断过饱和度控制的正确性和有效性；若发生成核生长（成核生长的细小晶体往往附着在黄金衬管内壁的上部以及籽晶架的上部），表明结晶区溶液已超出亚稳过饱和区，因而需要减小温差或增大挡板开孔率，以保持溶液处在亚稳过饱和区。

5致色离子缓释技术

**蓝宝石晶体水热法生长实验中，当致色剂Ni2O3直接加入到衬管底部时，随着原料中Ni2O3含量由166%降低到005%，晶体颜色产生黑色→深褐色→褐**的变化，表明Ni2O3含量直接影响蓝宝石的颜色。因此，通过特殊装置控制致色离子的释放速度和数量，可保证宝石颜色的纯正和均匀。

6氧化－还原调控技术

**蓝宝石（俗称黄宝石）是一种掺Ni3＋的蓝宝石晶体（Ni3＋:α-Al2O3），而致色剂 Ni2O3在水热生长体系里，有可能发生下列反应：

中国人工宝石

因此，需对其氧化－还原能力进行调控。对此，我们根据氧化－还原的基本原理，应用相关元素的电势图，选择适宜的氧化剂（或还原剂）直接加入水热生长体系中，以控制其氧化－还原能力，即达到控制致色离子价态的目的，使黄宝石晶体呈现出纯正的**。否则，晶体呈现黄绿色、草绿色，这是因为Ni2＋和Ni3＋均掺入晶体（Ni3++Ni2＋：α-Al2O3）而使其致色的结果。

7彩色混合技术

为研究开发红宝石晶体新的颜色品种，依据晶体化学和氧化－还原反应原理及晶体呈色机理等，采用了两种或多种颜色相互混合而产生新颜色品种的彩色混合技术。若要求颜色品种的明度和纯度提高，则采用加色混合技术；反之，则采用减色混合技术。我们采用该技术，成功地生长出了新颜色品种的红宝石晶体，该晶体呈现漂亮的鲜红色，其明度和纯度均得到提高。

8生长体系相态及其判别

水热生长体系的相态指的是在给定的物理化学条件（如温度、压力、矿化剂溶解度等）下，体系究竟是处在液相、气相、气－液共存相和超临界相的哪一个相区，这既是人工晶体（包括人工宝石晶体和人工功能晶体）溶解－结晶平衡、也是人工晶体水热法生长的关键问题。研究结果表明：①人工晶体在液相区和超临界相区的溶解度大，且往往随矿化剂浓度的增大而增大，随温度、压力的提高而提高，因而有利于晶体生长；②在上述两均匀相区内，物质和热量的输运均匀而又稳定，因而有利于生长高品质晶体；③相对于超临界流体相，人工晶体在液相区的生长压力和温度较低，因而有利于设计制造大口径高压釜以生长大尺寸晶体。在实际工作中，可依据人工晶体中的包裹体类型及均一温度（卢焕章等，1990）、水热生长体系的P-V-T-C-F曲线等进行判断。

四、结束语

通过项目研究及其成果工程化，我们成功地自主设计制造了系列高压釜及配套电阻炉，开发了整套水热法生长彩色蓝宝石的技术工艺，小批量生产了高品质的彩色蓝宝石，填补了国家空白。同时，项目的设备和技术对水热法合成其他宝石具有重要的指导和借鉴作用。

参考文献

卢焕章等1990包裹体地球化学北京：地质出版社

王心明编1986工程压力容器设计与计算北京：国防工业出版社

武汉大学等编1983无机化学北京：高等教育出版社

张克从等1997晶体生长科学与技术北京：科学出版社

（一）概述

拼合宝石，简称拼合石，是指由两块或两块以上材料经拼合而成，且给人以整体印象的珠宝玉石。

宝石的拼合并不是一种新工艺，罗马帝国时代就已经出现了，罗马的首饰工匠将三种不同颜色的宝石用威尼斯松油黏接在一起制成拼合宝石。国际上，将由两块宝石组成的拼合石叫做二层石（Doublets），由三块组成的叫做三层石（Triplets）。二层石是通过无色胶黏或熔接的方法将两块材料接合到一起的。三层石是使用彩色胶与另外两块宝石材料胶黏在一起，或是用无色胶将三块宝石黏接在一起而制成的（图4-1-42）。

拼合的目的是使一块较小的天然宝石经拼合制成较大的宝石，或者使宝石的颜色和外观更漂亮，还可使宝石表面更耐磨损且光泽更强。拼合的另外一个目的还可为又薄又易损坏的天然宝石的薄片提供坚硬的底托，例如拼合欧泊。

衬底（Foilbacks）也属于拼合石的一种特殊类型，是将非透明的衬底物质加到宝石的后背上，可以使用像镜子一样的反光物质（例如银衬或锡箔）来增加亮度和透明度，也可以采用彩色物质使宝石产生颜色或使较弱的星光效应映衬得更加明显，也可以采用刻线衬底来模仿猫眼效应或星光效应。

图4-1-42 二层石和三层石

拼合石在人们发明制造合成宝石材料之前一度很流行，现在有些种类的拼合宝石仍然很常见。

（二）拼合石的主要品种

1石榴石和玻璃二层石

将玻璃黏接到一片石榴石上制作而成的二层石。冠部所采用的石榴石通常是较便宜的红色铁铝榴石，并且仅占冠部顶盖的一部分，其目的不是为了增加颜色而仅仅是为了加强耐久性，或用玻璃冒充石榴石。事实上，从上面观察，看不到薄片石榴石的颜色，石榴石和玻璃二层石可以制作出各种颜色。

2仿钻石拼合石

曾经有一种无色的衬底玻璃是最流行的钻石仿制品，将其称为“莱茵石”（Rhinestones），名称最初来自于衬底莱茵河的水晶。今天虽然在高档首饰业见不到这种东西，但在时装首饰上还能见到。

另一种曾经很时髦的钻石仿制品是所谓的“漂亮宝石”（Nifty gem）。这种宝石的冠部是无色的合成蓝宝石或无色合成尖晶石，腰部或腰部以下是人造钛酸锶。“漂亮宝石”充分应用了人造钛酸锶强光泽及高色散的优点，而合成蓝宝石或合成尖晶石增强了表面的硬度，即增加了耐久性。但是人造钛酸锶的色散太强，效果不佳；同时人造钛酸锶的硬度较低，耐久性也差。现在这种拼合石已经完全被其他钻石仿制品（如合成立方氧化锆、合成碳硅石等）所取代。

3刚玉二层石

刚玉二层石主要由天然刚玉冠部及合成刚玉亭部组成。一般最常见的类型是冠部由天然深绿色或深蓝色蓝宝石组成，而亭部是焰熔法合成蓝宝石或合成红宝石，主要用于模仿深色色调的蓝宝石或红宝石。刚玉二层石冠部也可使用浅色天然蓝宝石或天然红宝石，用于模仿优质蓝宝石和红宝石。

刚玉二层石主要以混合型切工为主，冠部采用明亮式（brilliant）切工而亭部采用阶梯式（step）切工，常见于亚洲宝石市场，冒充天然红宝石和蓝宝石。

4仿祖母绿拼合石

祖母绿使用焰熔法很难合成，用助熔剂法和水热法合成成本又高，因此祖母绿的拼合石一直在研究和生产之中。

一种拼合方法是以天然绿柱石为冠部和亭部，用绿胶黏接组成的三层石。鉴定这种三层石时必须非常小心，因为它同祖母绿有基本一致的折射率值。

另一种祖母绿仿制品叫“苏德祖母绿”（Soude emeralds），其早期用无色石英做冠部和亭部，中间用绿色胶黏接。现在新型的“苏德祖母绿”采用一层绿色玻璃代替了绿色胶，用无色胶将其与石英相黏接，这种拼合石的折射率还是石英的折射率，但密度大于28g/cm3，这可能由于中间层的铅玻璃所致。

偶然能见到用天然绿柱石做冠部或亭部而用天然无色石英做亭部或冠部制成的拼合石。

今天最常见的仿祖母绿拼合石是以无色合成尖晶石为冠部和亭部，中间用绿胶粘接制成的，在法国将其称为Soudeesur spinelles。还有一种类似拼合石，采用绿色玻璃代替了绿色胶。这种拼合石有时还制成黄绿色，用于模仿橄榄石。

5拼合欧泊

欧泊较薄而易碎，单独使用用处不大。欧泊可以制成多种拼合石，最常见的是欧泊二层石和欧泊三层石。

欧泊二层石是用胶将薄层欧泊黏在一个深色材料基底上制成的，基底常为深色黑玉髓或黑色玻璃。所使用的黏合胶常是一种深色沥青状物质，它保留某些柔韧性，因此增强了欧泊部分的耐久性，同时在黑色背景下，使欧泊变彩易见（同时产生最有价值的黑色的体色）。必须十分小心，不要将这种拼合石同含有欧泊围岩的天然欧泊相混淆。这种天然带围岩的欧泊（Matrixopal）常显示出不规则的欧泊与围岩交界面，而欧泊二层石常显示出直线状接合面。

欧泊三层石的制作基本上与欧泊二层石相同，区别在于欧泊三层石冠部有一种无色透明的材料，使用无色胶黏在欧泊之上以增加耐磨性。这种材料通常是水晶，有时也用玻璃、合成尖晶石和合成蓝宝石等。尽管这种欧泊三层石不难鉴定，但仍要注意与合成欧泊和一种产自加拿大的彩虹色菊石壳化石制作的相似的三层石相区别。

6仿星光红宝石和星光蓝宝石拼合石

在发明焰熔法合成星光蓝宝石和星光红宝石之前，人们用拼合石来模仿天然星光刚玉宝石。

最常见的品种之一是用蛋圆型切工的天然星光芙蓉石作顶，底部使用镜面或者结合使用一种蓝色（或红色）玻璃和镜面制成的。另外一种情况是采用了蓝色或红色盖层，这种盖层既能加强星光效应又能产生所需颜色。

也有使用蛋圆型切割的合成刚玉为顶，在底部加上刻面星线的金属衬底制作的仿星光刚玉，或者直接在合成刚玉底部刻线，用反光金属做衬底制成。

7其他拼合石

近年来，在市场上还出现了如下多种由天然和合成宝石做成的品种复杂的拼合石：

1）以钻石为冠部，以无色石英、合成蓝宝石、合成尖晶石或玻璃为亭部制作的拼合石。很少见的一种拼合石是由一扁平钻石和另一较小的钻石拼合而成的，被称做“猪背钻石”（Piggy-back diamonds）

2）由三块半透明近无色翡翠制成的拼合石：一块蛋圆型翡翠插入中空圆盖形翡翠中并用胶与第三块平底翡翠相黏接。在圆盖形翡翠和蛋圆型翡翠之间充填绿色胶状物质，使拼合石整体看起来像优质绿色翡翠。

3）用合成刚玉制作出中空蛋圆型顶盖，在其中加入纤维状硼钠钙石（Ulexite）矿物，基底由中空蛋圆型合成刚玉组成。

4）由无色玻璃或塑料制成蛋圆型顶部，用胶黏接贝壳底座制成欧泊仿制品。

5）用于模仿天然宝石级晶体的其他拼合石。如许多拼合石用于模仿祖母绿晶体：其中品种之一是将天然石英晶体敲碎，然后用绿色环氧树脂将碎块重新黏接在一起制成；另一品种是将浅色绿柱石在一端钻孔，然后用一种类似于树脂的绿色物质进行充填制成仿制品。

（三）拼合石的鉴定

鉴定拼合石的关键在于头脑中要随时想着拼合石，并且在鉴定时要全方位地研究宝石。对于刻面宝石，如果可能的话最好同时测量冠部和亭部的折射率值，可以帮助鉴定诸如石榴石和玻璃拼合石、绿柱石和石英拼合石等。

1石榴石和玻璃二层石的鉴定

鉴定石榴石和玻璃二层石有如下几种方法：

1）将石榴石和玻璃二层石台面朝下放在一张白纸上，在纸上能见到石榴石顶部显示出的红圈效应。

2）用反射光观察冠部或腰部可以发现黏合线，在线的两侧显示出石榴石和玻璃不同的光泽、颜色和硬度差异；颜色的差异在浸液中观察更明显。

3）放大检查可能见到顶层石榴石中的针状金红石包体，下部玻璃中和两部分接合面上的气泡。

4）使用折射仪测量会发现石榴石的折射率常在176以上，而玻璃的折射率值常在150～155之间。

5）在折射仪上还能见到“红旗效应”（Red flag effect），即当用白光进行测量并将目镜去掉测量冠部折射率时，在刻面尺上宝石影像底部会呈现出红光反射作用。

2“漂亮宝石”钻石仿制品的鉴定

1）在冠部测量具有合成刚玉（n=1762～1770）或合成尖晶石（n=1728）的折射率；而在亭部测量人造钛酸锶的折射率值超过折射仪的上限。

2）冠部本身色散不明显，但一般抛光良好，而亭部色散极强且显示出磨损的痕迹，如抛光较差、划痕、大量棱线磨损。

3）对放入二碘甲烷浸油中的拼合石进行观察，冠部显示低突起，而亭部显示高突起。

3刚玉拼合石的鉴定

最常见的品种是以天然红宝石为冠部而以合成红宝石为亭部。

1）平行于腰围方向观察时，冠部和亭部在颜色上的差别通常较明显，如在浸油中观察会更明显。但要注意，某些浸油加二碘甲烷可能会损坏胶结层，因此应尽快进行测试且尽早取出宝石。

2）放大检查，在冠部可能看见天然刚玉的包体或者平直的色带，在亭部可能见到气泡和弧形生长纹，在冠部与亭部分隔界面处可见扁平的气泡。从某些角度观察，可能会发现接合面的反射光。

3）在紫外线照射下，冠部通常无荧光反应，而亭部有红色荧光。

4仿祖母绿和其他透明宝石的三层石的鉴定

1）使用浸油技术并沿着平行于腰面的方向观察，很容易鉴定。因为会发现三层石的冠部和亭部基本为无色，而两者之间是平薄的色层。

2）在放大条件下沿平行于腰围方向观察或者用手电从后面照明，用肉眼很容易看到中间色带层。也有可能中间层呈无色而冠部和亭部呈彩色。

3）放大检查还可发现，冠部的包体与亭部的包体有可能出现不一致的现象，并且在有色胶层内可见气泡。如果胶层变干，则可能见到龟裂纹。

5拼合欧泊的鉴定

如果没有镶嵌的话，欧泊二层石很容易鉴定，从侧面观察可见明显的直线分界线，欧泊部分显示出变彩效应，而底座呈黑色。如果镶嵌的话，尤其是包镶，欧泊二层石很难鉴定。在放大条件下，用强光纤灯照明可能会发现欧泊和底座之间的胶中所含的气泡。

欧泊三层石从侧面观察可见无色的盖，放大检查可见欧泊和顶盖之间的胶所含的气泡及胶的龟裂纹。

6仿星光红宝石和星光蓝宝石拼合石的鉴定

模仿星光红宝石和星光蓝宝石的星光衬底石英较容易鉴定。平行腰围方向从侧面观察，可见无色石英，有时带点粉红色，其颜色没有受到衬底颜色的影响。

1、天然祖母绿大多会有瑕疵及裂纹，这点和红宝石有些相似，其瑕疵多呈“棉絮”状，有时还可见一些黑色的矿物包裹体等杂质；而合成品则大多干净，或有少量气泡。

2、祖母绿可见二色性，从不同方向观察，宝石呈翠绿色－蓝绿色或黄绿色，而玻璃和YAG均只有一种颜色。

天然祖母绿与合成祖母绿的区别则大多数需要在实验室内进行，它们的一般区别主要有：

（1）天然祖母绿的折光率一般在157－159之间，而合成祖母绿往往折光率较低，一般小于157，但有例外的情况。

（2） 天然祖母绿的比重较大，一般大于27，而熔融法合成的祖母绿，比重只有265－266左右。但要注意的是，水热合成的祖母绿也有比重较高的。

（3）天然祖母绿大多会有瑕疵及三相包裹体，针状、柱状、粒状的结晶矿物包裹体等合成的祖母绿则往往比较　干净，水热法合成的祖母绿包裹体，呈“窗纱状”，熔融法合成的祖母绿的包裹体呈面包屑状。天然与合成祖母绿的包裹体特征不同。

（4）天然祖母绿在紫外线下反应比较迟钝，或呈暗红色，而合成祖母绿则往往发强红色荧光。做此项测试时一般应与标准样进行对照。

扩展资料：

祖母绿自古以来受人敬重。由于这个原因，其中最有名的祖母绿常被博物馆收藏著。以纽约自然历史博物馆为例，曾展出了一个属于Jehangir皇帝的纯祖母绿杯。而一旁展示着“Patricia”，世界最大之一的哥伦比亚祖母绿原石，其重达632克拉。

波哥大银行也收藏5个极宝贵的祖母绿原石，重量介於220到1796克拉之间，而这些灿烂辉煌的祖母绿是属于伊朗国库的一部分，用于装饰前皇后法拉赫的后冠。土耳其苏丹也极喜爱祖母绿，在伊斯坦堡的Topkapi宫廷展出的每一项珠宝、文字工具和匕首，都不惜重金用祖母绿和其他的宝石装饰着。

现知最早的祖母绿产自埃及开罗东南部的片岩型矿床。公元前1500年或更早就使用奴隶劳工采掘，从古至18世纪，它依次为埃及人、希腊人、罗马人和土耳其人所有。至1740年因资源枯竭就废弃了，所有资料全部遗失，以至于有人认为那里从未有过祖母绿，而全是舶来品。埃及祖母绿实际上已难于鉴别，也没什么样品保存下来为人所知。

-祖母绿

沈才卿　于春敏

第一作者简介：沈才卿，中宝协人工宝石专业委员会第一届副主任委员，第二、三届常务副主任委员兼秘书长，核工业北京地质研究院成矿模拟实验室高级工程师。

人工合成宝石由于是在实验室或工厂里生产出来的，所以，在科学技术高度发达的今天，生产出的人工合成宝石对天然宝石的逼真性已经可以达到以假乱真，真假难辨的程度。并且，人工合成宝石的成色相当于所对应天然宝石的最高档次，这个特性可使人工合成宝石作为仿真首饰的理想材料，但也被一些不法商贩利用来谋取暴利，坑害消费者。因而，学会一些人工合成宝石的肉眼鉴别方法是有好处的。

一、无色合成立方氧化锆与钻石的肉眼区分

已经镶嵌好的仿钻石材料合成立方氧化锆与钻石的肉眼区分不能用它们之间的硬度和相对密度来区分，但可以用下面三种方法来加以区分。

1）利用折射率和色散的不同进行区分：合成立方氧化锆的折射率是218，色散为0060，在标准圆钻形切工下闪烁红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光谱色，光芒刺眼，行内人称之为“贼”光；钻石的折射率242，色散为0044，圆钻形切工下闪烁以橙光为主，兼有蓝光，光芒比较柔和，有经验的人一眼就能看出。

2）利用钻石亲油性，合成立方氧化锆亲水性的特点来区分：将台面擦干净，用手指指面摁一下台面，若见台面上留下清晰指纹的是钻石；或者用钢笔划台面，能出现一条线的是合成立方氧化锆；或者用原子笔划台面，出现一条线的是钻石。

3）用钻石选择仪（热导仪）测定最可靠，因为立方氧化锆的导热性差，热导仪测定时变化很小，只能升高一格；而钻石的导热性比黄金还好，用热导仪测定时指示灯迅速上升，出现红色灯，并发出鸣叫声。

二、紫色合成立方氧化锆与紫水晶的肉眼区分

深紫色合成立方氧化锆与紫水晶很相像，可以用下面的方法进行区分。

1）利用折射率不同：水晶的折射率约为155，合成立方氧化锆的折射率是218，所以，有强烈闪光效应的是合成立方氧化锆。

2）利用偏光镜检查：合成立方氧化锆是等轴晶系矿物，在偏光镜下转动360°没有明暗的变化，而水晶在偏光镜下转动360°时有四明四暗的变化。

三、水热法合成祖母绿与天然祖母绿的肉眼区分

用水热法合成的祖母绿非常漂亮，与高档天然祖母绿很难区分，可以用下面的方法鉴别：

1）将祖母绿宝石放在黑色底板上，用聚光手电照射宝石晶体，能够见到红色至暗红色的是水热法合成的祖母绿，天然祖母绿没有这个现象。

2）用10倍放大镜观察祖母绿晶体的特征包裹体——三相钉状包裹体，水热法生长的祖母绿晶体中的三相钉状包裹体出现在同一个平面上（图1），有时在不同的平面上可出现多组三相钉状包裹体群，而天然祖母绿中的三相钉状包裹体是分散无序的。

图1 水热法合成祖母绿三相钉状包体

四、焰熔法合成红宝石与天然红宝石的肉眼区分

市场上常见的合成红宝石是焰熔法合成的红宝石，晶体透亮、颜色鲜艳、个体大。肉眼鉴别时注意三点：

1）大部分中低档的天然红宝石都有绺裂，有时能见到120°交角的二组或三组生长线或绺裂；焰熔法合成红宝石几乎看不到绺裂，更看不到120。交角的生长线。个别制假者将合成红宝石加热淬火人工造绺裂，这种绺裂处于表面，并且没有规律性，杂乱无章，也就是乱七八糟的裂纹。

2）天然红宝石的颜色一般深浅不均匀，而焰熔法合成红宝石的颜色鲜艳均匀。

3）天然红宝石中经常能见到固体矿物包裹体，或热处理后破碎的气液包裹体“爆裂”的痕迹，即指纹状包裹体；而焰熔法合成红宝石很干净，找不到固体矿物包裹体，至多能偶然在10倍放大镜下找到气体包裹体或面包屑状的原材料固体包裹体。

4）用二色镜区分：天然红宝石从台面看是紫红/橙红；焰熔法红宝石二色性与此相反。

5）看生长线：天然红宝石若有明显的生长线，一定是直线，且相互成120。的交角；若焰熔法红宝石有生长线，一定是弯曲的（图2）。

图2 焰熔法合成红宝石生长线

五、焰熔法合成蓝宝石与天然蓝宝石的肉眼区分

市场上常见的合成蓝宝石主要是焰熔法合成蓝宝石，与天然蓝宝石的肉眼区分有下列几点：

1）大部分天然蓝宝石在透射光下能见到蓝色相互平行的生长线（观察时注意晃动宝石），有时能见到二组或三组互成 120。交角的蓝色生长线（图3）；而焰熔法合成蓝宝石基本上找不到生长线，若能找到，也是一些弯曲的生长线。

图3 天然蓝宝石互成120°交角的生长线

2）利用二色性鉴别：天然蓝宝石从垂直台面看是蓝色的，从平行台面看是绿色的，若天然蓝宝石在切磨加工时没有垂直c轴作台面，则可从垂直台面方向看到一边偏蓝，一边偏绿的蓝绿色，有此特征的，就可判断是天然蓝宝石；焰熔法合成蓝宝石的二色性是蓝和蓝紫色。

3）我国产焰熔法蓝宝石经常出现晶体边上色蓝，越往中心越无色、甚至白色的现象，故平行蓝宝石的腰看，若亭部是白色的，就是焰熔法合成蓝宝石，可与天然蓝宝石区分。

六、蓝色高折射率稀土仿宝石玻璃仿蓝宝石与天然蓝宝石的肉眼区分

在仿真首饰中，蓝色高折射率稀土仿宝石玻璃仿蓝宝石用得比较多，它与天然蓝宝石的肉眼区分有下面几点：

1）用偏光镜检测：蓝色稀土仿宝石玻璃为非晶质体，在偏光镜下转动360°时没有明暗的变化，而天然蓝宝石在偏光镜下转动360°时有四明四暗的变化。

2）用二色性检测：天然蓝宝石从垂直台面看是蓝色，从平行台面看是绿色；高折射率稀土仿宝石玻璃没有二色性。

3）用热导仪检测：将热导仪调节到四格绿色，若测定宝石时热导仪指示灯迅速上升3格至4格，则为天然蓝宝石；若不变化或仅上升1格，这是高折射率稀土仿宝石玻璃。

4）根据硬度区分：天然蓝宝石的摩氏硬度为9，高折射率稀土仿宝石玻璃的摩氏硬度为55，故用样品划玻璃，划出痕迹来的是天然蓝宝石，打滑的是高折射率稀土仿宝石玻璃。

七、焰熔法合成的蓝色尖晶石与天然蓝宝石的肉眼区分

焰熔法合成的蓝色尖晶石很像天然蓝宝石，可用下述方法进行肉眼区分：

1）用偏光镜检查：尖晶石属于等轴晶系矿物，在偏光镜下转动360°没有四明四暗的变化，而天然蓝宝石在偏光镜下转动360°时有四明四暗的变化。

2）用二色镜检查：天然蓝宝石有二色性，即垂直台面看是蓝色，平行台面看是绿色；合成的蓝色尖晶石没有二色性。

3）用热导仪检测：将热导仪调节到指示灯4格绿色后测定宝石，焰熔法合成蓝色尖晶石上升到3格**，天然蓝宝石出现4格**。

4）用查尔斯滤色镜检查：焰熔法合成的蓝色尖晶石在查尔斯滤色镜下为红色，天然蓝宝石在查尔斯滤色镜下不变色。

八、人工合成星光红宝石和星光蓝宝石与天然星光红宝石和星光蓝宝石的肉眼区分

人工合成星光红宝石和星光蓝宝石很漂亮，星线明亮，吸引不少人购买它。它与天然星光红宝石和星光蓝宝石的肉眼区分比较容易：

1）用聚光手电照射星光宝石戒面，若有六条清晰明亮而且细长的线，且交汇点很细的是人工合成的星光红宝石和星光蓝宝石（图4）；天然星光红宝石和星光蓝宝石的六条星线是短粗的，交汇点不清晰，且有加宽加亮成一个亮团的现象，其星线自交汇处向外逐渐变细，可见到的星线长度比合成星光宝石的星线短很多（图5）。

图4 合成星光红宝石

图5 天然星光红宝石

2）人工合成星光红宝石和星光蓝宝石的基体颜色鲜艳、明亮而均匀；天然星光红宝石和星光蓝宝石的基体颜色通常深浅不一致、不鲜艳，山东省昌乐地区出产的星光蓝宝石的基体多为铜皮色。

3）从宝石反面看生长线，若见到弯曲生长线，则可以确定为焰熔法合成的星光红宝石和星光蓝宝石。

九、玻璃仿水晶（包括仿紫水晶）与天然水晶（包括紫水晶）的肉眼区分

用铅玻璃仿水晶和用高折射率稀土仿宝石玻璃仿紫水晶在市场上比较多见，它们的肉眼区分方法如下：

1）用手心或嘴唇接触宝石，有凉感的是天然水晶；玻璃质的仿水晶有温感。

2）用偏光镜检查：在偏光镜下转动360°有四明四暗变化的是天然水晶，没有变化的是玻璃质仿水晶。

3）用二色镜检查：天然紫水晶有二色性，深色的天然紫水晶有红紫/紫色或蓝紫/紫色的二色性；玻璃质仿水晶制品没有二色性。

4）用10倍放大镜在透射光下检查，能找到气泡的基本上可以定为玻璃质仿水晶。

5）用硬度为6的长石作试验石，将宝石在长石上划，能划出刻痕的是水晶，打滑的是玻璃质仿水晶。若没有长石，也可以直接在玻璃上划，能划出刻痕的是水晶，没有刻痕的是玻璃质仿水晶。

6）用热导仪检测：将热导仪调节到绿色4格测试宝石，水晶能上升至**2格，而玻璃仿水晶制品不上升，当面积大时上升至**1格。

十、玻璃仿翡翠与天然翡翠的肉眼区分

市场上的玻璃仿翡翠透明度高（行话水头好），绿色浓度深，很漂亮，非常吸引人的眼球，因此很容易上当。这种玻璃仿翡翠实际上是一种加铬离子的微晶化玻璃（也有人称之为合成莫莱石）。肉眼鉴别时可采用下列方法：

1）在透射光照射下，用10倍放大镜观察：没有翡翠的镶嵌结构（行内人称翠性结构）的是玻璃仿翡翠。

2）若在馒头形戒面的背面（平面）有一个凹坑的，是玻璃仿翡翠，这是因为玻璃熔融液在冷却过程中体积要收缩引起的。

3）颜色绿而呆板，在透射光下透明，可见到铬离子形成的许多绿色的点，有时还能见到玻璃熔融液在冷却过程中被俘虏在玻璃体中的气泡，这些都是玻璃仿翡翠的特征。天然翡翠是没有这些特征的。

十一、人工合成仿珍珠与天然珍珠的肉眼区分

人工合成仿珍珠是用蚌壳粉、珍珠精液（人工合成）、胶等混合在一起制成的，外观又圆又光亮，大的小的都有，肉眼区分时注意两点：

1）天然珍珠（包括养殖珍珠）的两个珠轻轻摩擦时不打滑，有摩擦力，俗话说发“涩”；合成仿珍珠的两个珠磨擦时打滑。

2）人工合成仿珍珠表面光滑，天然珍珠在放大镜下总能找到生长纹、生长丘、凹坑等“毛病”。

十二、玻璃纤维仿猫眼宝石与天然猫眼宝石的肉眼区分

利用光导纤维加玻璃套管生产的玻璃仿猫眼宝石有二十多种颜色，有些品种很像天然猫眼宝石，鉴别时注意下面两点：

1）玻璃纤维仿猫眼宝石一定是不透明的，并且一定是磨成馒头形（行话叫素面形），我们从侧面看抛物面与底平面连接处，能见到蜂窝状结构的是玻璃纤维仿猫眼；天然猫眼宝石（金绿猫眼，这里也指石英猫眼、木变石猫眼、海蓝宝石猫眼、矽线石猫眼等特征）只能从背面见到平行线结构，找不到蜂窝状结构。

2）利用硬度的不同作刻划长石的试验，所有天然宝石猫眼的硬度都大于摩氏硬度 6，所以都能在长石上刻划出划痕来；玻璃纤维仿猫眼的摩氏硬度小于6，所以刻不动长石，在长石上打滑。若没有长石，也可以在玻璃上刻划，能划出“道痕”的是天然猫眼宝石，划不出“道痕”或打滑的是玻璃纤维仿猫眼。

十三、合成琥珀与天然琥珀的肉眼区分

合成琥珀一般是用有机物（树脂、塑料等）制作的，区分时可以用两种方法：

1）在衣服上用力摩擦，然后快速放到鼻子底下闻，有松香味的是天然琥珀，有臭味、硫磺味或香水味的是合成琥珀。

2）若有条件的话，可以用烧红的针刺入样品，样品会冒烟，若闻到松香味的是天然琥珀，闻到臭味的是合成琥珀。

参考文献

何雪梅，沈才卿，吴国忠1196宝石的人工合成与鉴定北京：航空工业出版社

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沈才卿，吴国忠1994人造宝石学北京：中国地质大学出版社（内部）

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中华人民共和国国家标准GB/T16552—2003珠宝玉石鉴定

中华人民共和国国家标准GB/T16552—2003珠宝玉石名称

颜色鲜艳等。

1、颜色鲜艳：水热法合成宝石的颜色通常比天然宝石更加鲜艳，因为在水热环境下，宝石原料中的杂质和颜色中心更容易被激活和扩散。

2、内含物较少：相比天然宝石，水热法合成宝石的内含物较少，因为在高温高压的水热环境下，宝石原料中的气体和液体内含物更容易被排出。

3、物理性质相似：水热法合成宝石的物理性质与天然宝石相似，如硬度、密度、折射率等，因此很难通过肉眼或简单的测试方法来区分它们。

4、生长形态规则：水热法合成宝石的生长形态通常比天然宝石更加规则，因为在水热环境下，宝石原料的生长速度更加均匀。