天然刚玉宝石与优化合成刚玉宝石的内含物区别

天然红宝石与优化合成红宝石

的内含物区别

摘要：详细介绍了天然、合成以及优化处理红宝石中常见的包裹体类型以及相似包裹体的区别特征，表明包裹体在区分天然、合成与优化处理宝石中提供了有力依据，也为今后在对它们进行区分鉴别提供有效信息。

1 背景介绍

随着经济与科学技术的发展，在对优质天然宝石供不应求的情况之下，人造合成宝石和优化处理宝石应运而生，并且不断发展创新。它们无论从数量、质量还是价格上，都占据了巨大的优势，引起珠宝市场上的广泛关注。合成刚玉作为其中一种重要的人造宝石，使众多学者对其各种特征展开了不同深度和层面的研究。

红宝石是最早合成并进行商业化生产的宝石，尤其是在1902年法国科学家维尔纳叶利用焰熔法成功合成红宝石[1]之后，经过多年来技术不断地改进以及人们对刚玉生长环境认识的不断深入，人们模拟红宝石不同的生长环境，合成出了质量优良的红宝石。

由于合成、优化的红宝石晶体在其物理性质、化学成分和晶体结构等方面与所对应的天然红宝石基本相同，即两者具有相近的硬度、比重，相同的双折射率和折射率范围等。常规的参数测定难以达到准确区分天然品与优化合成品的目的。因此，从能够反映生长环境的包裹体着手，找到两者包裹体的特征及差异。

2 天然红宝石的矿床类型

红宝石的矿床有原生矿床和次生矿床两种。原生矿床主要为两种成因：1、岩浆岩型矿床，即在地幔高温高压的条件下形成，并随岩浆喷出地表形成的矿床。

2、变质岩型矿床，即在区域变质或接触变质作用的条件下，由一水硬铝石等变质而来。次生矿床主要是指经过风化、搬运等作用富集形成的矿床。我国的红原生矿床主要为玄武岩型，次生矿床主要是砂矿。

3 天然红宝石中常见的包裹体及其特征

根据1989年国际有色宝石协会（简称ICA）在曼谷召开的年会对红、蓝宝

石提出的新的界定原则，以及我国2003年出台的《珠宝玉石鉴定》标准GB/T16553-2003，刚玉宝石可根据颜色划分为：1、红宝石，主要指具有红色色彩的刚玉宝石，如红色、橙红色、紫红色的刚玉宝石；2、蓝宝石，指除了红宝石以外的其他各色宝石，如蓝色、绿色、黄色、无色的刚玉宝石。[2]

3.1天然红宝石中常见的包裹体及特征

天然红宝石中常可见丰富的固态包体、具有特殊形态的流体包体、气液两相包体以及一些生长特征等。

3.11固态包体

红宝石中的固态包体种类较为丰富，其中以金红石针最为常见（如图一），根据它的晶体形态和排列方式，常可作为红宝石产地鉴别的依据，不仅如此当大量的金红石针按一定方向平行排列时，可出现星光效应。除此外，红宝石内还可见呈不透明乳白色团块状的白云石、无色透明的方解石菱面体；浑圆状或八面体形的尖晶石包体；微黄色、具有六边形断面、六方柱完好或被溶蚀呈浑圆状的磷灰石包体；暗红色浑圆状的铁铝榴石包体；呈细小粒状的无色或略带褐色的锆石包体，其周围多伴有一圈盘状裂隙；黑色的六边形粒状磁黄铁矿包体等。其中，含有的丰富的灰白色、细针状水铝矿以及几乎缺失的金红石包体为泰国的红宝石提供了产地鉴定依据。而目前仅有越南产出红宝石被发现含有呈橘黄色的三水铝石[2]。

图一红宝石中的金红石针

3.12流体包体

红宝石具有形态丰富的流体包体，它们大多分布在晶体缺陷中，可聚集呈指纹状、羽状、圆盘状，也可表现出大致的定向性，集体呈现出清晰的梳状、网状。其中，以泰国和斯里兰卡的红宝石最具代表性。它们通常由单相或多相流体，或流体与熔体共存组成。流体包体的形态有时也可作为红宝石产地鉴定的依据。此

外，红宝石还可发育有个体粗大分散或成串出现的负晶，它的内部常被液体或气液两相流体所充填，有时也可为空晶。

3.13其他特征

红宝石属于三方晶系，具六方桶状晶形，可见平直的色带或夹角为120°的角状色带。天然的红宝石具有菱面体裂理，有时会沿裂理面充填黄色铁锰质的氧化物。除此以外，天然红宝石可发育一组到三组的聚片双晶，其中缅甸抹谷红宝石中发育的一组聚片双晶可表现出“百叶窗”式的图案，泰国红宝石则常出现两组以上的聚片双晶，缅甸的另一个新矿区孟速矿区所产的红宝石则常可见两到三组聚片双晶，且双晶边缘常伴有细针状的水铝矿。与此同时，中低档天然红宝石常具有愈合裂隙或次生开放裂隙，其内部常被气、液包体充填，或被黄色或棕色的铁质物质充填或浸染。

4 合成红宝石中常见的包裹体及其特征

目前市面上可见的合成红宝石的方法有：焰熔法、助熔剂法、水热法、晶体提拉法以及区域熔炼法。其中晶体提拉法和区域熔炼法由于生产成本、生产速率以及产品质量和生产技术等方面的限制，在市场化生产中没有得到广泛使用。目前，焰熔法因其生产成本低、生产速度快而作为市场上合成红宝石最为主要的方法，其次为助熔剂法和水热法。（在此不对合成星光红宝石进行讨论）

4.1焰熔法合成红宝石的包裹体及其特征

焰熔法合成红宝石是一种生产工艺较为简单、生产速度快（通常几小时可产出20g以上的完好梨晶）、成本较低的合成宝石。它也是市场上合成宝石常用的一种方法。焰熔法合成红宝石在内含物方面与天然红宝石区分主要有以下几点：4.11气泡

气泡是焰熔法合成红宝石的一个重要特征。气泡通常呈较小的球状、椭球状，有时可呈管状、蝌蚪状异形气泡，它可单个出现或聚集在一起呈云雾状、带状（如图二）。

4.12弯曲生长纹

弧形的生长线是焰熔法合成红宝石与天然红宝石区别的又一重要依据[3]（如图三）。它是在焰熔法合成过程中形成的生长纹，纹路间存在有微弱的颜色色调差异，当沿生长线聚集有细小气泡或残留添加剂时，其弯曲特征更显明显。但随

着合成技术的提高，生长纹的弯曲特征变得不明显。

4.13未熔粉末

在合成过程中，可能存在部分没有完全熔融的原料粉末附着于生长的晶体上，随晶体生长被包裹于内部。由于反应的原料粉末粒度较小，因此很难将未熔粉末包体准确的与其内细小的气泡准确区分开。

4.14火痕

由于合成红宝石价格低廉，加工中常由于高速抛光造成表面产生雁形状排列的细小裂纹，即为火痕（如图四）。

图二焰熔法合成红宝石的气泡云图三焰熔法合成红宝石的弯曲生长线

图四合成红宝石中的火痕

目前，已出现经过再次热处理的焰熔法合成红宝石，这种宝石由于经过再次加热、冷却，其生长线的轮廓会变粗变模糊，更难观察出来。与此同时，还可能由于加热后投入有机溶剂中而形成似指纹状的包体。因此，在区分焰熔法合成红宝石和天然红宝石的时候应该小心谨慎，综合各种测试结果进行判断，得出结论。

4.2助熔剂法合成红宝石的包裹体及其特征

助熔剂法合成的红宝石与天然红宝石十分相似。在常规宝石鉴定中，虽然内