红宝石详细资料

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、蓝色色调，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**色调。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。

天然红宝石大多来自亚洲（缅甸、泰国、斯里兰卡、中国新疆、中国云南等），非洲，大洋洲（澳大利亚），以及美洲（美国的蒙大拿州和南卡罗来纳州）。

天然红宝石非常稀少，因此很珍贵，但是合成红宝石并非太难，所以工业用红宝石都是合成的。1999年，中国山东省昌乐县发现一颗红、蓝刚玉连生体，重量675克拉，被称为“鸳鸯宝石”，称得上是世界罕见的奇迹。2012年在新疆和田地区墨玉县卡拉喀什河河床中发现数枚红宝石矿最大的有327克拉。

红宝石是指颜色呈红色的刚玉，它是刚玉的一种，主要成分是氧化铝(Al₂O₃)。红色来自铬(Cr)，主要为Cr2O3，含量一般01~3%，最高者达4%。含Ti而呈蓝色称蓝宝石（引自《 矿物学基础》）。

扩展资料：

红宝石的分级评价目前并没有统一的标准，主要是依据1T和4C：即透明度(Transparency)、颜色(Colour)、净度(Clarity)、切工(Cut)、克拉重量(Carat)来衡量、评价。

1透明度。指宝石允许可见光透过的程度。在红宝石的肉眼鉴定中，一般将透明度分为透明、亚透明、半透明、亚半透明、不透明5个级别。达到透明级的红宝石最具美感，价格自然也最为昂贵。以此类推，亚透明次之，亚半透明再次之。同翡翠“水高一分，价高十倍”一样，透明度极佳的红宝石，价格是相当高的，往往高一级别会比低一级别高出数倍价格。

2颜色。这里具体指宝石所呈现的色彩。红宝石的红色要求发色要纯正，不能有邪色，或含有其他色调，色泽要求饱满。其中以“鸽血红”最具收藏价值，这是一种几乎可称为深红色的鲜艳强烈的色彩，能够把红宝石的美表露无遗。

它的红色除了纯正外，饱和度也很高，给人以“燃烧火焰”的感觉。但鸽血红宝石产量极为稀少。鸽血红之下，艳红色红宝石最佳，玫瑰红、粉红色次之。需要特别说明的是：由于光源会对红宝石的颜色产生很大的影响，因此对红宝石颜色的观察方法是有明确要求的。

3净度。红宝石是一种杂质相对较多的宝石，大多数红宝石均有裂缝、瑕疵、绺裂等。但也正是因为杂质多的缘故，纯净度高的红宝石才显得更为珍贵。红宝石的内含物并不一定绝对影响着它的品质与价格，主要还是要看这些瑕疵处于宝石内的位置及其是否影响了宝石的眼观效果。相反，内含物还可以看作是一颗红宝石天然形成的特征。

4切工。红宝石的切工相当重要，只有精妙绝伦、巧夺天工的切割才能将红宝石这位“宝石之王”最耀眼、最迷人的光芒呈现给世人。红宝石标准的切割方式与钻石不同，加工者不会为达到最大灿烂光芒而按几何设计切割，而是会强调还原红宝石本身之美。

对于颜色较浓的红宝石，最佳切割会比平均水准浅一些，以便更多光线透过宝石；而对颜色较浅的，较深的切割有利于反映颜色。切割良好的红宝石在整个表面上均匀反射光线，光线间相互作用，热烈丰富，又富含动感。中国古代对宝石认识不足，有很多因为不懂切割加工而造成天物暴殄的憾事，今天已经不存在了。

5克拉重量。同钻石一样，红宝石在同等品质下，重量越大价格越高，尤其是1克拉以上的优质红宝石。3克拉以上属非常稀见之品，5克拉以上就更不用说了。造成大克拉红宝石稀少的原因，是因为百万年前，在地心深处红宝石的形成过程中，Cr赋予了它鲜艳的红色，但于此同时，也是Cr元素造成了红宝石晶体上的细纹和裂缝。因此，极少量的红宝石晶体能在那样的条件下生长到足够的大小并结晶形成。

参考资料：

刚玉宝石的原生矿床主要有两种成因：

一、形成于地幔的高温高压条件下，伴随岩浆喷出地表。

二、区域变质作用条件下，由一水硬铝石等变质而来。

人工合成红宝石的方法主要有焰熔法、助熔剂法和水热法。主要就是向AL2O3（三氧化二铝）粉末中，添加着色剂和改性剂。

宝石的形成过程

　　目前世界上已发现4000种左右的矿物，可用作宝石的矿物仅有200余种。宝石作为地质作用的产物，其形成的地质条件非常复杂，在各种不同的环境下要经历至少几百万年的时间才能形成。通常，按岩石性质，宝石可分三类：岩浆岩、变质岩与沉积岩。

　　(1)岩浆岩

　　岩浆岩又称火成岩，是由岩浆喷出地表或侵入地壳冷却凝固所形成的岩石。在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中，各种矿物特别是宝石会在特定的条件下形成结晶。

　　在岩浆岩中形成的宝石晶体种类繁多，有金刚石、祖母绿、红宝石、蓝宝石、水晶、橄榄石、镁铝榴石等。

　　(2)变质岩

　　变质岩是在高温、高压和矿物质的混合作用下由一种岩石自然变质成的另一种岩石。变质岩中产出的宝石主要有：祖母绿、红宝石、蓝宝石、堇青石、夕线石、蓝晶石、十字石、翡翠等。

　　(3)沉积岩

　　沉积岩，又称为水成岩，是在地表不太深的地方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。

　　沉积岩中可有多种优质宝石，如钻石、红宝石、蓝宝石、玛瑙、欧泊、翡翠等

要是是钻石的话就是碳元素

大部分其他的宝石主要是二氧化硅，如红宝石是二氧化硅和少量的氧化铁，绿宝石是二氧化硅和少量的氧化铜

天然宝石指在自然的地质作用中形成的宝石，它们由单矿物晶体或由众多单、复矿物聚集而成的岩石构成，如钻石、红宝石、蓝宝石、橄榄石、水晶（单矿物）和翡翠、软太（岩石）等

一、传统宝石学颜色成因

传统宝石学主要基于宝石的化学成分和外部构造特点，将宝石颜色划分为自色、他色和假色。

1自色

由作为宝石矿物基本化学组分中的元素而引起的颜色，这些致色元素多为过渡金属离子，如铁铝榴石、绿松石、孔雀石、蓝铜矿等。

2他色

由宝石矿物中所含杂质元素引起的颜色。他色宝石在十分纯净时呈无色，当其含有微量致色元素时，可产生颜色，不同的微量元素可以产生不同的颜色。如尖晶石，其化学成分主要是Mg Al2O4，纯净时无色，含微量的Co元素时呈现蓝色，含微量Fe元素时呈现褐色，而含微量Cr元素时呈现红色。另外同一种元素的不同价态可产生不同的颜色，如含Fe3＋常呈棕色，含Fe2＋则呈现浅蓝色。同一元素的同一价态在不同的宝石中也可引起不同的颜色，如Cr3+在刚玉中产生红色，在绿柱石中产生绿色。

3假色

假色与宝石的化学成分和内部结构没有直接关系，而与光的物理作用相关。宝石内常存在一些细小的平行排列的包裹体、出溶片晶、平行解理等。它们对光的折射、反射等光学作用产生的颜色就是假色。假色不是宝石本身所固有的，但假色能为宝石增添许多魅力，这一方面的具体内容已在宝石的特殊光学效应一节里进行了较详细的叙述。

二、近代科学宝石颜色的成因

随着科学的发展，人们发现宝石的颜色不仅仅取决于其化学组成，更重要的是取决于其内部结构。近代科学颜色成因理论打破了传统颜色成因理论中的自色、他色的界限，从晶体场理论、分子轨道理论和能带理论等的角度揭示了宝石颜色成因的本质。

（一）离子内部的电子跃迁呈色（晶体场理论）

晶体场理论研究的对象是处于宝石晶体结构中的过渡金属元素和某些镧系、锕系元素。它把晶体场看成一种正负离子间的静电作用，将带有正电荷的阳离子称为中心离子，把带有负电荷的阴离子和络阴离子统称为配位离子，或简称配位体。晶体场理论与其他理论的区别在于，它把配位体处理为一个点电荷，点电荷作用的实质是产生静电势场力，这种静电势电场又被称之为晶体场。晶体场跃迁包括d-d跃迁和f－f跃迁。元素周期表中第四、五周期的过渡金属元素分别含有3d和4d轨道，镧系和锕系元素分别含有4f和5f轨道。在配位体的存在下，过渡元素五个能量相等的d轨道和镧系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能量不等的d轨道和f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d电子或f电子可以分别跃迁至高能态的d或f轨道，这两类跃迁分别称为d-d跃迁和f－f跃迁。由于这两类跃迁必须在配位体的配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。

过渡金属元素的d-d电子跃迁引起宝石颜色变化的最好例子是红宝石、祖母绿及变石，图1-4-11为三者的紫外可见吸收光谱。

图1-4-11 红宝石、祖母绿及变石的UV吸收光谱

A——红宝石；B——变石C——祖母绿

红宝石中致色离子为Cr3＋，从Cr3+的3d3电子组态导出的自由离子谱项为：基谱项为4F，激发谱项为4P、2G、2D等。八面体场中，由基谱项4F分裂为三个能级，即4A2、4T2、4T1。红宝石的吸收光谱特征表明，在可见光区域内，出现两个强而宽的吸收带，分别由4A2→4T2、4A2→4T1能级之间的跃迁所致。d电子在4A2→4T2、4A2→4T1能级间跃迁的过程中，分别吸收225和302e V能量，其余吸收后的残余能量组合成红宝石的颜色（见图1-4-12）。

祖母绿吸收光谱特征表明（见图1-4-13），在可见光区域内，出现两个强而宽的吸收带，分别由4A2→4T2、4A2→4T1能级之间的跃迁所致。d电子在4A2→4T2、4A2→4T1能级间跃迁的过程中，分别吸收204和292e V能量，其余吸收后的残余能量组合成祖母绿的颜色。

图1-4-12 红宝石的UV吸收光谱

图1-4-13 祖母绿的UV吸收光谱

变石的化学式组成（BeAl2O4）介于红宝石和祖母绿之间，影响铝氧八面体的金属离子只有Be一种，因此Cr3＋离子与周围配位体电场强度低于红宝石而高于祖母绿，它的金属氧离子之间化学键的性质也介于红宝石和祖母绿之间。变石中Cr3＋离子4A2→4T2跃迁吸收的能量为216eV，介于红宝石（225eV）和祖母绿（204eV）之间，而4A2→4T1跃迁所吸收的能量（298eV）与红宝石和祖母绿相差不大。在可见光区域内，变石中红光和蓝绿光透过的几率近于相等，于是外部环境的光源条件（色温）就决定了变石的颜色。例如，色温较高的日光灯中蓝绿色成分偏多，导致变石中蓝绿色成分的叠加，而呈现蓝绿色。反之，白炽灯光源中色温偏低，导致变石中红色成分的叠加，而呈现红色（见图1-4-14）。

图1-4-14 变石的UV吸收光谱

（二）离子间的电荷迁移呈色（分子轨道理论）

分子中单个电子的状态函数称为分子轨道。根据分子轨道模型，认为一个分子中所有的轨道都扩展至整个分子上。占据这些轨道的电子不是定域在某个原子上，而是存在于整个分子之中。根据分子轨道理论，电子可以从这一个原子轨道上跃迁到另一个原子轨道上去，这种电子跃迁称为电荷迁移。

某些分子既是电子给体，又是电子受体，当电子受辐射能激发从给体外层轨道向受体跃迁时，就会产生较强的吸收，这种光谱称为电荷迁移光谱。伴随电荷转移，在吸收光谱中产生强吸收带，如果电荷转移带出现在可见光范围内，则产生相应的颜色。电荷迁移有多种形式，它可以发生在同核原子价态之间，也发生在异核原子价态之间。

1金属—金属原子间的电荷迁移

金属—金属原子间的电荷迁移可分为同核原子价态之间的电荷迁移和异核原子价态之间的电荷迁移。

（1）同核原子价态之间的电荷迁移

同核原子价态之间的电荷迁移来自不同价态的同一过渡元素的两个原子之间的相互作用，当两个不同价态的同核原子分布在不同类型的格点中，且两者之间有能量差时，电子可发生转移，并产生光谱吸收带，从而使宝石呈现颜色。堇青石的蓝紫色的产生是这种情况的典型实例。在堇青石中，Fe3+和Fe2+分别处于四面体和八面体位置中，两个配位体以共棱相接，当可见光照射到堇青石时，其Fe2+的一个d电子吸收一定能量的光跃迁到Fe3+上，此过程的吸收带位于17000cm-1（相当于黄光），使堇青石呈现蓝色。蓝色、绿色电气石和海蓝宝石也是由于Fe2+-Fe3+间的电荷迁移而呈的色。

（2）异核原子价态之间的电荷迁移

图1-4-15 蓝宝石的UV吸收光谱

异核原子价态之间的电荷迁移的典型实例是蓝宝石（见图1-4-15），在蓝宝石中Fe2+与Ti4+分别位于相邻的以面相连接的八面体中，Fe、Ti离子的距离为0265nm，二者的d轨道沿结晶轴重叠，当电子从Fe2+中跑到Ti4+中时，Fe2+转变为Fe3+，而Ti4+转变为Ti3+，即Fe2++Ti4+→Fe3++Ti3+。电荷迁移的这一过程，伴随着的光谱吸收能为211eV，吸收带的中心位于588nm，其结果是在蓝宝石的c轴方向只透过蓝色，呈现蓝色。当两个八面体在垂直c轴方向上以棱相连接时，这时电荷转移吸收带略向长波方向位移，使蓝宝石在非常光方向上呈现蓝绿色。异核原子价态之间的电荷迁移，也是蓝色黝帘石、褐色红柱石呈色的原因。

2其他类型的电荷迁移

除了上述两种类型的电荷迁移外，还有非金属与金属原子之间的电荷迁移和非金属与非金属原子之间的电荷迁移。

宝石中常见的非金属与金属原子之间的电荷迁移为O2-→Fe3+。02-与Fe3+之间的电荷迁移对可见光光谱中紫色、蓝色光强烈吸收，导致宝石呈金**。金**绿柱石、金**蓝宝石的颜色均由02-→Fe3+之间的电荷迁移引起。

（三）能带间的电子跃迁呈色（能带理论）

能带理论是研究宝石材料的一种量子力学模式，是分子轨道理论的进一步发展。它较好地解释了天然彩色钻石的呈色机理及其金刚光泽的产生原因。能带理论认为：固体中电子并非束缚于某个原子上，而为整个晶体所共有，并在晶体内部三维空间的周期性势场中运动。电子运动时的能量具一定的上下限值，这些电子运动所允许的能量区域就称之为能带。它与晶体场理论和分子轨道理论的区别是：晶体场理论和分子轨道理论主要适用于局部离子和原子团上的电子，电子是定域的，是局部态之间的跃迁；能带理论则与之相反，它认为电子是不定域的，是非局部态之间的电子跃迁。能带又可分为：①导带（又称空带），由未填充电子的能级所形成的一种高能量带。②带隙（又称禁带），价带最上部的面（又称为费米面）与导带最下部面之间的距离，禁带的宽度随矿物键性的不同而不同；③价带（又称满带），由已充满电子的原子轨道能级所构成的低能量带，当自然光通过宝石时，宝石将吸收能量使电子从价带跃迁至导带，所需的能量取决于带隙的宽度，即价带顶部与导带底部间的能量差，又称能量间隔，一般用ΔEg表示。不同的宝石由于能量间隔不同而呈现不同的颜色。与晶体场理论一样，电子从导带返回至价带的过程中，其吸收的能量仍以光的形式发射出来。例如，Ⅱa型钻石带隙的能量间隔（ΔEg=54e V）大于可见光的能量，即电子从价带跃迁至导带时吸收的能量为54e V，故吸收主要发生在紫外光区，对可见光能量无任何吸收，故理论上，IIa钻石为无色（见图1-4-16）；由于Ⅰb型钻石中含有微量的孤氮原子，氮原子外层电子（1s22s22p3）比碳原子（1s22s22p2）多一个，额外的电子则在禁带中生成一个杂质能级（氮施主能级），由此缩小了带隙的能量间隔，电子从杂质能级跃迁至导带所吸收的能量为22e V（564nm），故该类钻石显橙**（见图1-4-17）。

（四）晶格缺陷呈色

宝石晶体结构中的局部范围内，质点的排列偏离其格子状构造规律（质点在三维空间作周期性的平移重复）的现象，称为晶格缺陷。其产生原因与宝石晶体内部质点的热振动、外界的应力作用、高温高压、辐照、扩散、离子注入等有关。

例如，在上地幔的高温高压环境中结晶出的金刚石晶体，被寄主岩浆（金伯利岩岩浆或钾镁煌斑岩岩浆）快速携带到近地表时，温压条件的迅速改变和晶体与围岩物质的相互碰撞，则易导致侵位金刚石晶体的结构局部发生改变，并诱发晶格缺陷，使一部分原本无色的金刚石的颜色发生改变，从而形成褐黄、棕**及粉红色金刚石。

图1-4-16 Ⅱa型钻石中电子跃迁图示

图1-4-17 Ⅰb型钻石中电子跃迁图示

色心作为晶格缺陷的一种特例，泛指宝石中能选择性吸收可见光能量并产生颜色的晶格缺陷。属典型的结构呈色类型。色心的种类十分复杂，但最常见的为电子心（F心）、空穴心（V心）及杂质离子心。

1电子心（F心）

电子心（F心）是由宝石晶体结构中阴离子空位引起的。就整个宝石晶体而言，当阴离子缺位时，空位就成为一个带正电的电子陷阱，它能捕获电子。如果一个空位捕获一个电子，并将其束缚于该空位，这种电子呈激发态，并选择性吸收了某种波长的能量而呈色。因此，电子心是由一个阴离子空位和一个受此空位电场束缚的电子所组成的。例如，紫色萤石晶体中的氟离子离开正常格位，而形成一个阴离子空位（缺少负电荷），该结构位显示正电性，形成一个带正电的电子陷阱。为了维持晶体的电中性，阴离子空位必须捕获一个负电子，由此产生了颜色。

2空穴心（V心）

空穴心（V心）是由晶体结构中阳离子缺位引起的。从静电作用考虑，缺少一个阳离子，等于附近增加了一个负电荷，则附近一个阴离子必须成为“空穴”才能保持静电平衡。因此，空穴心是由一个阳离子空位捕获一个“空穴”所组成的。例如，烟晶中以类质同象形式替代Si4+的Al3+杂质，在晶格位中形成正电荷不足的位置（正电荷陷阱），为了维持暂时的电中性，Al3+离子周围必须有相应的正一价阳离子存在。当水晶受到辐照后，与最近邻的O2-将失去一个多余的电子，而残留下一个空穴，形成空穴心（V心）。利用辐照源的带电粒子（加速电子、质子）、中子或射线辐照宝石，通过带电粒子、中子或Y射线与宝石中离子、原子或电子的相互作用，最终在宝石中形成电子－空穴心或离子缺陷心。如辐照处理钻石、蓝黄玉等，辐照的本质是提供激活电子、格位离子或原子发生位移的能量，从而形成辐照损伤心。