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石榴石族宝石

2011-08-16  植物科学...
一、 分类及品种
  沿袭矿物学分类,属石榴石族, 岛状硅酸盐,化学公式为A3B2[SiO4]3
  A:Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+
  B:Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+
  按类质同像替代分两个系列:


表2 石榴石族宝石主要品种及成分表

系列
成分
英文名称
铝石榴石系列
镁铝榴石
Mg3Al2[SiO4]3
Pyrope
铁铝榴石
 Fe3Al2[SiO4]3
Almandine
锰铝榴石
 Mn3Al2[SiO4]3
Spessortite
钙石榴石系列
钙铝榴石
 Ca3Al2[SiO4]3
Grossolurite
钙铁榴石
  Ca3Fe2[SiO4]3
Andradite
钙铬榴石
Ca3Cr2[SiO4]3
Urarovite

  钙铁榴石中仅绿色的翠榴石作为宝石品种,钙铝榴石又包括三个亚种:
  铁钙铝榴石(桂榴石)、绿色铬钒钙铝榴石,水钙铝榴石(钙铝榴石玉)

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二、该族宝石共性
  1. 等轴晶系,各个方向的物理光学性质相同;
  2. 结晶形态常为菱形十二面体、四角三八面体以及这二者之间的聚形。自然产出除发育完全的晶体外,常呈浑圆柱状或不完整晶体出现。

图3-12-1
图3-12-2
图3-12-3
石榴石的晶体素描图
石榴石的菱形十二面体
石榴石的四角三八面体

  3. 单折射,光线进入宝石中任何方向都不发生分解,一个主折射率,常在镁铝榴石和铁铝榴石中可见异常双折射现象;
  4. 强玻璃光泽,贝壳状断口,断口处可显油脂光泽,无解理,脆性较高;

图3-12-4
石榴石的强玻璃光泽

  5. 宝石级品种常为完全透明,少数半透明,具特殊光学效应,极少数品种以块状、多晶集合体形式出现;
  6. 除极少数品种(无色至浅色的钙铝榴石)具弱荧光外,其他品种在长、短波紫外光下均无荧光效应;
  7. 该族宝石除蓝色外,可呈现各种颜色。其中铝榴石系列宝石的品种常为紫红色、红色、橙红色、橙黄色、黄色;钙榴石系列宝石的品种常为黄褐色、黄绿色、绿色、翠绿色等。

图3-12-5
不同颜色的石榴石品种

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三、基本性质
  各种石榴石品种的主要性质如表2


表2 主要石榴石品种物理性质表

品种
镁铝榴石
铁铝榴石
锰铝榴石
钙铝榴石
钙铁榴石
钙铬榴石
颜色
红色、紫红色、黄红色 褐红色、暗红色、紫红色 黄橙色、橙红色 褐黄色、黄色、黄绿色、绿色 黄绿色、翠绿色、黑色 绿色
硬度
7.25
7.5
7.25
7.25
6.5
7-7.5
相对密度
3.7-3.8
3.8-4.2
4.16
3.60-3.70
3.85
3.77
折射率
1.74-1.76
1.76-1.81
1.80-1.82
1.73-1.76
1.89
1.87
色散
中等0.022
中等0.024
中等0.027
中等0.028
高0.057
--
吸收光谱见图2)
黄绿为中心宽吸收带紫区普遍吸收,含铬红区有弱双线 黄、绿、蓝绿区三条强吸收带,橙红、蓝区各一弱带 紫区两条极强带 非特征吸收谱 亚种翠榴石紫区强吸收带切断短波区,富铬红区可见双线 具铬吸收谱
包裹体
较干净,有时含有少量的针状晶体包体 典型针状金红石晶体,同一平面内相交70°、110°,其他晶体及应力裂纹 不规则,碎裂状、液滴及羽状体 大量圆形包裹体及糖浆状效应,黑色磁铁矿视亚种不同而变化 马尾丝状石棉包裹体 宝石晶体小而罕见

  特殊光学效应:极少数情况下,石榴石可出现下列品种:
  (1)变石石榴石:该石榴石具有迷人的变色效应,其颜色在日光下为蓝绿色,在白炽灯下略带紫色的红色,其成分为镁铝-锰铝榴石,变色效应是由含有微量的V2O3和Cr2O3引起的,其相对密度为3.88,折射率为1.765。
  (2)星光石榴石:该种铁铝榴石因内部含有大量定向排列的针状包裹体(如图)当沿恰当方向琢磨成弧面型宝石时,其顶部出现四射和六射星光(如图)。该品种比较少见,是石榴石家族中难得的珍品。

图3-12-6
图3-12-7
石榴石的六射星光
石榴石的四射星光

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四、主要鉴定特征
  1. 原石鉴定:以颜色、光泽、独特的晶形特点为主要鉴定依据。晶体一般菱形十二面体和四角三八面体以及聚形,晶面上有生长纹。,对不规则原石可通过光谱测试,包裹体观察及相对密度测定来确定。

图3-12-8
石榴石晶体的晶面花纹

  2. 成品鉴定:颜色及光泽,均质性、折射率、光谱、包裹体等方面观察和测试,查尔斯滤色镜下,绿色品种的石榴石呈粉红色、红色。
  (1)光泽:因高折射率使表面具有强玻璃光泽,非常明亮。
  (2) 折射率:单折射、不同品种的石榴石,折射率大小不一,除翠榴石、锰铝榴石、部分铁铝榴石的折射率超出折射仪的测试范围以外,其它都可测,只要小心测试有帮助鉴定出品种。
  (3) 典型的吸收光谱为镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石和翠榴石提供了准确的鉴定依据,从而帮助确定宝石种名称。
  (4) 不同品种的石榴石内含物特征,为准确定名提供有利的依据。如铁铝榴石、锰铝榴石、铁钙铝榴石、翠榴石等。
  (5) 颜色特点及分布状态,也可帮助区分石榴子石品种。

  (一).镁铝榴石(Pyrope)
  1. 颜色:常为浅黄红、深红色、紫红色和红色,因铁和铬致色,成分纯净的镁铝榴石为无色。

图3-12-9-1
图3-12-9
镁铝榴石

  2.吸收光谱:当由Cr致色时,出现类似于红宝石的吸收光谱:红光区无Cr的荧光发射线,680nm右有一弱吸收线。特征宽吸收带位于黄绿区590nm至500nm,蓝区475nm以后吸收。
与第一种情况相似,但缺失500-475nm的透光区,光谱特征除红-橙光区外,全部吸收。红光区有弱吸收线,以黄绿区为中心宽吸收带,绿区有一强的吸收窄带,紫区普遍吸收,光谱中有铁铝榴石的光谱伴随。
  3.内含物:镁铝榴石内部较纯净,内含物较少,常见浑圆状的磷灰石,细小的片状钛铁矿和其它针状内含物,有时可见由石英组成的圆形雪坏状小晶体。

图3-12-10
镁铝榴石内的浑圆状晶体和细小针状物

  4.特殊光学效应:具变色效应,灯光下红色,日光下紫色,挪威的镁铝榴石在白炽光下呈深红色,日光下呈紫色,但宝石非常小(约0.5ct);东非翁巴谷的镁铝榴石是与锰铝榴石成混溶体,并含少量Ca和Ti,在日光下呈带绿的蓝色,在钨光下呈酱红色。

  (二)铁铝榴石(Almandine)
  1. 颜色:常为褐色、褐红色、紫红色、深紫红色、紫色、深红色,因颜色较深导致透明度降低。

图3-12-11
褐红色的铁铝榴石

  2. 吸收光谱:具典型的铁的吸收光谱,黄绿区有三条强吸收窄带,分别为576nm、527nm和505nm被形象地称为"铁铝窗",另外,橙区617nm和紫区425nm有弱吸收。

图3-12-12
铁铝榴石的典型光谱

  3. 内含物:内含物主要为矿物晶体包体,较典型有针状金红石晶体,一般呈短纤维状,相互以110°和70°角度相交;锆石晶体常见"锆石晕";角闪石常呈深色的棒状晶体(斯里兰卡)和像石棉一样的针状晶体(爱达荷州),其排列方向平行于菱形十二面体的 。其它还有磷灰石、尖晶石等晶体包体。

图3-12-13
图3-12-14
图3-12-14-1
铁铝榴石中的两组金红石针
铁铝榴石中的三组金红石针
铁铝榴石中的磷灰石晶体包体

  (三)、锰铝榴石(Spessartine)
  1. 颜色:锰铝榴石是相当罕见的宝石,具有黄色至橙红的各种色调,其中橙红色最漂亮,价值较高。成分中可含铁铝榴石的组分,并导致褐红色色调,近于纯净的锰铝榴石为黄色至淡橙黄色。

图3-12-15
图3-12-16
锰铝榴石
橙色的锰铝榴石

  2. 吸收光谱:典型吸收位于紫光区432nm和412nm处强的吸收窄带,具鉴定意义,其次紫区424nm、432nm吸收线,以及蓝区495nm、485nm和462nm吸收线,有时有铁铝榴石的吸收带伴随。

图3-12-17
锰铝榴石典型光谱

  3. 内含物:主要内含物为面沙状的愈合裂隙。愈合面上具有由细长暗色的气液二相包体组成指纹状图案,有时也描述"花边状"。尤其是斯里兰卡及巴西产的锰铝榴石具有这种包体。

  (四)、钙铝榴石(Grossulor)
  钙铝榴石有各种颜色,无色、浅黄色、黄色、褐黄色、暗红色、绿色和多晶质品种。

图3-12-18
图3-12-19
钙铝榴石的颜色品种
钙铝榴石的颜色品种

  1.铁钙铝榴石
  是一种含铁钙铝榴石组份的钙铝榴石,也称桂榴石,颜色为暗红色、褐黄色、褐红色等内含有大量的晶体包体,似粒状外观,也描述为糖浆状构造。折射率1.74-1.75。无典型吸收光谱。产地有斯里兰卡、巴西、马达加斯加、加拿大、坦桑尼亚等。

图3-12-20
铁钙铝榴石中含有大量的晶体包体


  2.钒铬钙铝榴石
  颜色为鲜绿色,也称绿色钙铝榴石,RI1.74左右,内部较干净,有时含有长柱状磷灰石,细小的棱柱状透辉石以及石英、长石、顽火辉石和硫锰矿,这些矿物组合是一典型的特征。绿色钙铝榴石无典型光谱,在查尔斯滤色镜下变红色。

图3-12-21
绿色钙铝榴石

  3.水钙铝榴石
  为一种多晶集合体,半透明到不透明,也称南非玉,常见浅绿色,绿色由Cr致色,也有粉红色颜色,呈点状、块状和不规则状色斑不均匀地分布,白色部分为无色的钙铝榴石。水钙铝榴石折射率1.70-1.73,相对密度:3.35左右,蓝区461nm处有一吸收窄带,绿色部分在滤色镜下变红,在X荧光下有很强黄色,橙色荧光。

图3-12-22

图3-12-22-1

水钙铝榴石

  4.块状钙铝榴石
  块状钙铝榴石是一种多晶集合体,颜色从浅绿至绿色并呈粒状、块状和不规则团块状及条带状分布,基质为白色的钙铝榴石,产于我国青海、新疆和贵州等地,在商业上称"青海翠"。主要特征以钙铝榴石为主,可含少量的绢云母、蛇纹石、黝帘石等RI1.74-1.75,相对密度约3.6,X-射线下有橙色荧光,绿色部分在查尔斯滤色镜下变红。

  (五)、钙铁榴石(Andradite)
  1. 品种及颜色:因含杂质Ti和Cr,使得钙铁榴石产生不同的颜色,形成的变种有:黑榴石、钛榴石,因含Ti而呈黑色;黄榴石呈黄绿色,一般颗粒较小,大于2-3ct的琢型宝石也很珍贵;翠榴石因含铬而呈鲜艳绿色,是石榴石中最有价值之一。
  2. 吸收光谱:翠榴石的翠绿色,含Cr而具典型铬的吸收光谱,红光区有一双线(701nm),693nm吸收线,橙黄区伴有两条横糊带,紫区强吸收形成443nm截止边。
  3. 内含物:俄罗斯乌拉尔山产的翠榴石可含有典型的"马尾丝状"(纤维状石棉)包裹体具有特征的鉴定意义。纳米比亚产的翠榴石无此特征,但具有有较为明显的生长纹和碎裂状的黑色包裹体。

图3-12-23
图3-12-24
翠榴石中的马尾丝状包体呈放射状
翠榴石中的纤维状石棉

  4.滤色镜下:翠榴石滤色镜下变红。

  (六)钙铬榴石(Uvarovite)
钙铬榴石很少用作宝石。颜色呈深绿、鲜绿色。常呈菱形十二面体小晶体,由于颗粒太小,难以琢磨成宝石,一般以晶簇标本为主,主要用作观赏、装饰和收藏品。

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五、 与相似宝石的鉴别
  (1)与镁铝榴石-铁铝榴石相似宝石有:
  红色尖晶石:相对较低的折射率,特征的吸收光谱及内部包裹体。紫外灯下的荧光反应为关键区分点。
  红宝石:非均质性,折射率及双折率,吸收光谱为关键区分点。
  红色锆石:非均质性,强色散及二色性,双折射(刻面棱双影),吸收光谱"纸蚀"现象等。
  红色碧玺:非均质,二色性,折射率与双折率、包裹体等。重液或比重测试亦有助于上述宝石的区分。
  (2)与黄色、橙黄、褐黄色石榴石(钙铝榴石、锰铝榴石)相似宝石有:
  黄色锆石、托帕石、榍石、金绿宝石、火欧泊等
  其重要区分内容为:均质与非均质性,单折射与双折射、折射率与双折率,吸收光谱、相对密度等。
  (3)与绿色石榴石相似的宝石有:
  同绿色钙铝榴、翠榴石、相似的有:祖母绿、铬透辉石、绿碧玺、绿锆石等。
  同绿色多晶质的水钙铝榴石(钙铝榴石玉)相似宝石有:玉符山石、钠黝帘石岩、翡翠等。其中绿色的不均匀性及表现特征,点测近似折射率、相对密度、查尔斯滤色镜的反应可视为关键区分特征。

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六、石榴石拼合石的鉴别
  石榴石拼合石通常为二层石,将红色石(一般用铁铝榴石)和有色玻璃粘合在一起(如图)再磨制成刻面,从台面看具有很好的光泽和颜色。
这种拼合石的检测方法:
  ① 侧视拼合石,上下光泽、颜色有差异,上下部分的折射率、包裹体特征、荧光现象亦有不同;
  ②放大检查可找到粘合层以及粘合层面上可能有气泡;
  ③拼合石具有红环效应(如图)。将拼合石台面向下置于白色背景上,在合适的光照条件下,可见一红色圈环绕宝石腰部。

图3-12-25

图3-12-26

以石榴石为顶的拼合石
红环效应

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