扩散处理的宝石及鉴定

 扩散处理的宝石及鉴定

一、蓝宝石

      
   高温下通过不同的致色剂的扩散，在无色或浅色刚玉表面可产生不同的颜色。使用Cr和Ni作致色剂在氧化条件可产生橙黄色扩散层，使用Co作致色剂可产生蓝色扩散层。国内市场上见到的主要是用Fe、Ti作致色剂的扩散蓝宝石。扩散处理只能在样品表面形成一层很薄的颜色层，根据这一颜色层的厚度又可将扩散分为Ⅰ型扩散处理和Ⅱ型扩散处理（“深”扩散法处理）两种。Ⅰ型扩散处理蓝宝石表面颜色层厚一般为 0.004~ 0.1mm, Ⅱ型扩散处理蓝宝石表面颜色层厚度可达0.4mm。

扩散处理蓝宝石的鉴定特征：
   这种宝石鉴定的依据是，扩散蓝宝石的原石是无色或浅色的天然刚玉宝石，它的颜色是用高温的方法人工扩散进入晶体的。颜色仅限于宝石的表层，而宝石的核心部分是极浅或无色的原天然刚玉宝石，宝石的颜色层可通过切磨或抛光部分或全部去除。
   由于以上原因，对这种扩散宝石进行标准的宝石学测试程序，只能测定出它是刚玉宝石，甚至可以找到天然刚玉的特征。这是因为它的折射率指数、比重、多色性、双折率和硬度等物理性质与天然刚玉没有差别。它的吸收光谱和紫外线荧光也很难提供经过人工扩散处理的证据。
鉴定扩散处理蓝宝石较有效的方法是通过油浸和放大，用肉眼或显微镜下观察。
(1)肉眼或显微镜下观察
   用肉眼或显微镜下观察(以下在显微镜或放大镜下单一放大观察，可提供宝石扩散热处理是在高温下进行的线索)。
1.Ⅰ型扩散处理蓝宝石为灰蓝色、蓝色表面常有一种水淋淋、灰蒙蒙的雾状外观, 而Ⅱ型扩散处理蓝宝石则为清澈的蓝色、蓝紫色，颇似天然优质蓝宝石。
2.处理样品毛坯料表面呈现出部分反射光和表面烧结物。这些特征经抛光后可以部分或全部去除。
3.扩散处理的宝石，抛光过轻而常在抛光面上产生一种双层带状物，在放大镜下观察可见一个扩散层。
4.在扩散处理蓝宝石的表面裂纹或周围的孔隙中，常沉积有深的浓缩颜色和扩散用的色料。
5.宝石中的包裹体周围常有高压碎片，部分包裹体熔融，或金红石的“丝”部分熔融成点状，或被吸收。
(2)油浸观察
    扩散热处理的宝石最实用的鉴定方法是油浸观察。将样品浸入到二碘甲烷或其他浸液中，肉眼或放大观察它的外观，具有扩散处理宝石的典型特征。
1.高凸起，由于颜色的浓缩，沿着刻面接合处和腰围明显地出现较深颜色的颜色线或者高凸起。这种颜色线要注意与宝石的色带和包体相区别，色带和包体常常不规则，另外要注意宝石亭面周围的小刻面有时也易被认为是蓝色区。
2.斑状刻面，通过热处理扩散的成品蓝宝石常出现部分刻面颜色深浅不一致的现象，整个宝石看起来颜色不均匀，有的刻面颜色深，有的刻面颜色浅，甚至近于无色，这是由于扩散处理不均匀，扩散层的厚度不同及扩散后抛光不均匀等综合作用引起的。
3.腰围边效应，对于扩散处理的宝石，在腰围处常常完全无色，整个腰围清晰可见,这种现象称为腰围边效应。腰围边效应是由于在热处理过程中，处于边缘的腰围过分熔融烧结，在抛光时不得不加重抛光而出现的现象，这种效应在油浸下观察十分明显。
4.蓝色轮廓，不论是在哪种介质的浸油中，扩散处理宝石的边缘都很清楚，常出现一个深蓝色的轮廓。这显示了这类宝石边缘有渗色层的特征。天然宝石与扩散处理宝石的对比更说明了这种现象。这两块宝石都浸在二碘甲烷中，用透射光照射，左边的天然宝石看不到刻面界限，整体边缘也不清楚。而右边扩散处理的宝石，刻面接合处清楚，整体也出现一个清楚的蓝色轮廓。市场上还出现一种用Co2+扩散进入刚玉，而成的蓝色扩散蓝宝石，这种宝石可用查尔斯镜鉴定。在查尔斯镜下，这种宝石呈现红色。
(3)其它鉴别特征
以下的鉴别特征能在一定程度上起到鉴定扩散处理蓝宝石的作用。
1.荧光特征：某些表面扩散处理的蓝宝石在短波紫外下可有白垩状蓝色或绿色荧光而另一些样品在长波紫外光下可有蓝色、绿色甚至于橙色荧光。
2.紫外—可见光光谱特征：天然蓝宝石含有丰富的杂质元素，其中Fe2+、Ti4+离子对的存在将产生以565nm为中心的吸收，这一吸收决定了蓝宝石的蓝色；而Fe2+、Ti4+离子对的浓度将决定蓝宝石蓝色的深浅。天然深色蓝宝石除含有上述的Fe2+、Ti4+离子对外，还含有丰富的Fe3+离子，因此天然深色蓝宝石的紫外—可见光光谱有565nm为中心的吸收外，还有由Fe3+离子引起的327nm、388nm、450nm的吸收。扩散处理的蓝宝石其原石多为无色或浅蓝色蓝宝石，样品中可含少量的Fe3+离子，但缺失Fe2+离子和Ti4+离子，在扩散处理中，特别是在深层扩散处理中，样品中原有的Fe3+离子，全部转化为Fe2+离子，Fe2+离子与扩散进入样品表面的Ti4+离子形成离子对，产生样品的蓝色。因此扩散处理，特别是Ⅱ型扩散处理即深层扩散处理的蓝宝石内缺失Fe3+离子，因此其紫外—可见光光谱除存在565nm为中心的吸收外，由Fe3+离子引起的吸收线将消失。

二、红宝石
    利用高温使外来的Cr离子进入浅红色刚玉样品表面晶格，形成一层薄的红色扩散层。

扩散处理红宝石的鉴定特征：
1.颜色：表面扩散处理的红宝石，早期产品多为石榴红色，带有明显的紫色、褐色色调。新产品可有不同深浅的红色，但颜色不十分均匀，常呈斑块状。
2.放大检查：当将样品浸在二碘甲烷中用漫反射光观察时，可见红色多集中在腰围、刻面棱及开放性裂隙中，但这种颜色的集中现象没有表面扩散蓝宝石明显。
3.荧光：表面扩散处理的红宝石在短波紫外下可见有斑块状的蓝白色磷光。
4.二色性：样品可具有模糊的二色性，有时表现出一种特殊的黄—棕黄色的二色性。
5.折射率：表面扩散处理的红宝石具有异常折射率，折射率值最高可以达到1.80。

三、星光刚玉宝石

    刚玉宝石经表面扩散处理可产生星光蓝宝石和星光红宝石，表面扩散处理的星光蓝宝石在我国已经面市，其折射率、密度等物性常数及气液包裹体等特征与天然蓝宝石相同， 与天然星光蓝宝石的鉴别可以从以下几方面入手：
1.颜色：表面扩散处理的星光蓝宝石整体为黑灰色色调的深蓝色，表面特别是在弧面型宝石的底部或裂隙内存在着红色斑块状物质。
2.“星光”特点：“星光”完美，星线均匀，颇似合成星光蓝宝石。在批量样品中，过于完美，过于整齐的星光特点与天然星光特点不符。
3.放大检查：显微镜下检查可发现“星光”仅局限于样品表面。弧面型宝石表面有一层极薄的絮状物，他们由细小的白点聚集而成，即使在电子显微镜放大3000倍的条件下也未发现天然星光蓝宝石中存在的三组定向排列的金红石细针。
4.荧光：在长、短波紫外光下样品无反应。而部分样品表面具有的红色色斑可发红色荧光。
5.化学成分：样品表面Cr2O3 含量异常。W Cr2O3可达4%。由于样品表面的高铬含量，在油浸中观察，样品表面呈现红色，并有一轮廓清晰的突起很高的红色色圈。