天然宝石首饰网-彩色宝石种类知识大全

日本GAAJ红蓝宝石热处理鉴定

2019-01-21 15:24:04 名贵宝石

天然宝石首饰网导读:日本GAAJ红蓝宝石热处理鉴定 仔细观察内部特征对于识别红、蓝宝石是否经过热处理是非常重要。由于许多晶体包裹体的熔点比刚玉的熔点低,所以它们可能在加热时熔化或变色。而紫外-可见光和红外光谱分析也...

本文译自GAAJ,仅供学习交流。转载微信公众号: 珠宝鉴定笔记

更多内容请阅读原文,如有侵权请告知删除。

 

概    要

   仔细观察内部特征对于识别红、蓝宝石是否经过热处理是非常重要。由于许多晶体包裹体的熔点比刚玉的熔点低,所以它们可能在加热时熔化或变色。而紫外-可见光和红外光谱分析也为我们提供了刚玉加热/未加热的重要信息。特别是在红外光谱分析,不同产地的刚玉可以观察到不同的特征吸收峰,因此检测人员要熟悉宝石产地且有一定分析能力。拉曼光谱分析有助于直接和间接地识别是否经过热处理。激光断层扫描能有效地检测加热/未加热状态,特别是在来自Mong-Hsu的红宝石或由加热的geuda产生的蓝宝石时,该技术有可能检测到几乎处于或甚至在其他方法检出限以下的低温处理。

     2004年9月,日本宝石工学会协会(AGL)要求协会成员对“红、蓝宝石热处理”进行单独描述,并要求使用紫外可见分光光度计、红外光谱仪结合拉曼光谱、激光断层扫描及X射线荧光光谱仪等进行综合分析,其中紫外可见分光光度计、红外光谱是强制性的检测项目。

下面我们介绍GAAJ实验室的红、蓝宝石热处理检测:

 

一、在标准实验室条件下观察热处理红、蓝宝石的特性
1、放大镜下的特征

     仔细观察内部特征对于识别热处理红、蓝宝石是非常重要的。由于许多晶体包裹体的熔点低于主体矿物刚玉,它们可能在加热过程熔化或者变色。

    几乎所有红、蓝宝石中都能看到的“丝绢状”包裹体,它们实际上是针状的金红石晶体,当在高温下加热时它们会破裂成点状体,并最终消失(图1)。 其熔融的温度随气氛和其他加热条件而变化。 长期以来,完整的“丝绢状”包裹体的存在被认为是未经热处理的证据,但最近,低温热处理工艺(1000℃以下)的出现让鉴定变得更加复杂。

热处理引起的包裹体变化

图1、热处理引起的包裹体变化,图片引自GAAJ

与以上情况类似,在高温加热条件下由微小的金红石晶体组成的“云状雾”包裹体也会减少或消失(图2)。

热处理引起的包裹体变化

图2、热处理引起的包裹体变化,图片引自GAAJ

锆石也是红、蓝宝石中常见的矿物包裹体之一。锆石包裹体曾被认为是斯里兰卡蓝宝石的产地特征,但如今却在马达加斯加(Ilakaka)蓝宝石中经常发现。锆石晶体在未经热处理的刚玉中呈现出高透明度并且经常伴有“锆石晕圈”(晕轮裂纹),而热处理使锆石晶体包裹体的透明度降低并变成粉白色(图3)。

热处理引起的包裹体变化

图3、热处理引起的包裹体变化,图片引自GAAJ

许多晶体包裹体(如长石和磷灰石)通过高温加热变成了所谓的“雪球状”包裹体(snow ball)。黑色包裹体在高温加热下会褪色或变成白色。
负晶体被认为是一种液体包裹体,它在高温加热下通常变成粉白色(图4)。

热处理引起的包裹体变化

图4、热处理引起的包裹体变化,图片引自GAAJ

如果宝石中含有大的负体,加热过程可能引起宝石爆裂,因此在热处理前应该去选出这此宝石。
 在大多数情况下,热处理会使裂隙中的氧化铁沁染的褐色减少或消失(图5)。与此类似,褐色色带将由于加热而变为蓝色(图6)。

热处理引起的包裹体变化

图6、热处理引起的包裹体变化,图片引自GAAJ

从GAAJ实验室进行的电炉加热实验结果可以看出,方解石在800〜1000℃之间开始发生变化,丝绢状包裹体在1200〜1300℃;磷灰石在1300〜1400℃;锆石1400℃〜1600℃时也发生变化(图7)。

方解石,丝绢状包体

图7、方解石,丝绢状包体、磷灰石和锆石包体发生变化的温度范围,图片引自GAAJ

液体包裹体通常在高温(超过1000℃)下加热而愈合,而且在断裂处可以观察到热处理的残留物(热处理过程必需加入的一些保护物,如硼砂)如图8。这种残留物在缅甸Mong-Hsu地区的红宝石经常出现。

热处理产生的残余物

图8、热处理产生的残余物,图片引自GAAJ

2、紫外荧光特征

红宝石在紫外荧光灯下一般呈现红色荧光。接触变质岩成因的红宝石,荧光强度通常很强,如产生缅甸的红宝石;而来自泰国或柬埔寨的火成岩来源的红宝石荧光则相当弱。当红宝石被热处理后,长、短波荧光强度趋于增加。一些红宝石热处理后可能在长波(LWUV)下显示橙色荧光,在短波(SWUV)下呈现出白垩状外观。
蓝色蓝宝石在紫外光下通常呈惰性或呈橙色荧光。在热处理后,在长波(LWUV)显示橙色荧光的宝石趋向于增加为红色;有些宝石在短波(SWUV)下可能出现白垩状外观。

 

二、实验室仪器检测

1、紫外-可见光谱分析

当通过热处理改善宝石的颜色时,紫外-可见光谱和红外吸收光谱都会发生变化。特别是产自斯里兰卡或马达加斯加的“究达”(geuda)宝石被加热时,它的光谱会显示黄区更深吸收,紫外区更好的透过(图9)。

可见光谱分析

图9、紫外 - 可见光谱分析(蓝色:热处理前;红色:热处理后),图片引自GAAJ

2、红外光谱(FTIR)分析

产自斯里兰卡,缅甸和马达加斯加的非玄武岩成因的未经热处理的蓝色蓝宝石在红外光区域内没有特征吸收(图10)。

红外分析(蓝色:产自缅甸;红色:产自斯里兰卡;绿色:产自马达加斯加)

图10、红外分析(蓝色:产自缅甸;红色:产自斯里兰卡;绿色:产自马达加斯加),图片引自GAAJ

与上面相对,产自泰国,柬埔寨,澳大利亚及中国的玄武岩蓝色蓝宝石,在3000〜3500cm-1附近出现与OH基(羟基)相关吸收峰(图11)。

红外分析(蓝色:产自泰国、柬埔寨;红色:产自澳大利亚;绿色:产自中国)

图11、红外分析(蓝色:产自泰国、柬埔寨;红色:产自澳大利亚;绿色:产自中国),图片引自GAAJ

在还原气氛中加热非玄武岩成因的蓝宝石,加热后显示羟基(OH)的吸收峰,而在加热前未见此吸收峰(图12)。

红外分析(蓝色:热处理前;红色:热处理后)

图12、红外分析(蓝色:热处理前;红色:热处理后),图片引自GAAJ

另一方面,在氧化气氛下加热显示羟基(OH)吸收的玄武岩成因的蓝宝石时,OH的峰消失。因此,当知道蓝宝石大概的产地时,FTIR分析对于识别蓝宝石是否经过热处理非常有效。

   来自Mong-Hsu地区的未经热处理的红宝石经常可以观察到水铝石包裹体, 它们在加热过程中通过脱水反应逐渐消失,而当加热温度达到1000℃以上时结构水的羟基(OH)吸收峰开始出现。由此可见,Mong-Hsu红宝石出现特征的OH峰可以确定它经过了热处理(图13)。

红外分析,图片引自GAAJ

图13、红外分析,图片引自GAAJ

3、拉曼光谱分析

显微拉曼光谱具有先进的空间分辨率,在识别宝石中的包裹体方面十分有效。 因此,它可以帮助确定红宝石或蓝宝石的产地,并且在间接识别出样品是否经过热处理。它可以直接用于热处理的检测(图14),因为热处理工艺会改变刚玉中锆石晶体的拉曼光谱,实际上假设加热后观察到的PL光谱是由锆石晶体分解为SiO2和ZrO2形成的。

用光致发光(PL)分析锆石包裹体

图14、用光致发光(PL)分析锆石包裹体(蓝色:热处理前;红色:热处理后),图片引自GAAJ

4、激光断层扫描分析

激光断层摄影可以通过使用变窄的激光束缓慢扫描来观察和记录样品中某一水平的内部断层摄影术。这种技术可以三维地观察晶体的不均匀性。可以为激光源选择各种波长,并且对于在488nm处的波长的这种断层摄影氩离子激光(蓝光)是合适的。 这种断层摄影可以清楚地检测在诸如晶体缺陷的显微镜下难以发现的散射图像,此外,预期观察到荧光图像(比蓝色更长的波长,例如绿色,黄色,橙色或红色)被氩激光(蓝光)(图15)。

用光致发光(PL)分析锆石包裹体

图15、激光断层扫描观察(gaaj原创),图片引自GAAJ。

GAAJ实践经验证明,通过激光断层扫描可以很容易地检测到加热产生的位错(线性缺陷),还有蓝色蓝宝石tents通过加热来增加红色荧光的强度 (图16)。

用光致发光(PL)分析锆石包裹体

图16、热处理后激光断层扫描的变化(蓝色蓝宝石),图片引自GAAJ

图17显示了来自Mong-Hsu的未经热处理、经过热处理红宝石的典型断层图像,这是日本最具市场价值的宝石之一。断层扫描仪上未经热处理的红宝石的色带边界是模糊的,而热处理后的宝石边界清晰。

红宝石激光断层扫描

图17、红宝石激光断层扫描,图片引自GAAJ

图18示出了由典型的“究打”geuda石热处理蓝宝石的断层图像。 在未加热的石头中看不到的非常尖锐的扇形边界被捕获为荧光图像。

蓝色蓝宝石激光断层扫描

图18、蓝色蓝宝石激光断层扫描,图片引自GAAJ

 

三、热处理识别的局限性

       关于缅甸Mong Hsu地区的红宝石“低温热处理”的争议,近些年一些带有国外实验室鉴定证书的红宝石进入日本市场,证书中注明“没有加热的迹象”。然而,其中一些宝石实际上是经过低温(1000℃以下)热处理的。产自Mong Hsu地区的红宝石通常包含深蓝色的“核”,热处理的目的通常是除去这个蓝色的“核心”。因此,带有这种蓝色“核心”的红宝石通常被认为没有经过热处理。然而,研究证明,这种蓝色区域在1000℃以下的低温加热不会消失。GAAJ实验室证明,可以通过红外光谱分析(FTIR)鉴定出经过500〜600℃热处理的Mong-Hsu红宝石(图18)。通过激光断层扫描观察可以检测几乎处于检测极限的低温处理,甚至用其他技术下也可以进行检测,我们一直在进行不断的研究。

 

申明:本译文仅供学习交流,所有权力归原著作权人所有,转载请注明出处。如用于商业用途请于原著作权人联系。

本文日本GAAJ红蓝宝石热处理鉴定由天然宝石首饰网的小玲整编收集于网络,日本GAAJ红蓝宝石热处理鉴定的观点不代表本站观点,如果您还想了解更多关于ww珠宝首饰网相关的文章,请点击查看黄金首饰的其它文章,请关注ww珠宝首饰网,转载请保留链接http://baoshi.moontor.com/mingguibaoshi/8323.html


天然宝石首饰网天然宝石首饰网
天然宝石首饰网提供才是宝石种类最详细的信息以及高清的图片,这里有专业的彩色宝石知识、实用的宝石鉴赏挑选技巧