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 擴(kuò)散處理的寶石及鑒定

一、藍(lán)寶石

      
   高溫下通過不同的致色劑的擴(kuò)散，在無色或淺色剛玉表面可產(chǎn)生不同的顏色。使用Cr和Ni作致色劑在氧化條件可產(chǎn)生橙黃色擴(kuò)散層，使用Co作致色劑可產(chǎn)生藍(lán)色擴(kuò)散層。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上見到的主要是用Fe、Ti作致色劑的擴(kuò)散藍(lán)寶石。擴(kuò)散處理只能在樣品表面形成一層很薄的顏色層，根據(jù)這一顏色層的厚度又可將擴(kuò)散分為Ⅰ型擴(kuò)散處理和Ⅱ型擴(kuò)散處理（“深”擴(kuò)散法處理）兩種。Ⅰ型擴(kuò)散處理藍(lán)寶石表面顏色層厚一般為0.004~0.1mm, Ⅱ型擴(kuò)散處理藍(lán)寶石表面顏色層厚度可達(dá)0.4mm。

擴(kuò)散處理藍(lán)寶石的鑒定特征：
   這種寶石鑒定的依據(jù)是，擴(kuò)散藍(lán)寶石的原石是無色或淺色的天然剛玉寶石，它的顏色是用高溫的方法人工擴(kuò)散進(jìn)入晶體的。顏色僅限于寶石的表層，而寶石的核心部分是極淺或無色的原天然剛玉寶石，寶石的顏色層可通過切磨或拋光部分或全部去除。
   由于以上原因，對(duì)這種擴(kuò)散寶石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的寶石學(xué)測(cè)試程序，只能測(cè)定出它是剛玉寶石，甚至可以找到天然剛玉的特征。這是因?yàn)樗恼凵渎手笖?shù)、比重、多色性、雙折率和硬度等物理性質(zhì)與天然剛玉沒有差別。它的吸收光譜和紫外線熒光也很難提供經(jīng)過人工擴(kuò)散處理的證據(jù)。
鑒定擴(kuò)散處理藍(lán)寶石較有效的方法是通過油浸和放大，用肉眼或顯微鏡下觀察。
(1)肉眼或顯微鏡下觀察
   用肉眼或顯微鏡下觀察(以下在顯微鏡或放大鏡下單一放大觀察，可提供寶石擴(kuò)散熱處理是在高溫下進(jìn)行的線索)。
1.Ⅰ型擴(kuò)散處理藍(lán)寶石為灰藍(lán)色、藍(lán)色表面常有一種水淋淋、灰蒙蒙的霧狀外觀,而Ⅱ型擴(kuò)散處理藍(lán)寶石則為清澈的藍(lán)色、藍(lán)紫色，頗似天然優(yōu)質(zhì)藍(lán)寶石。
2.處理樣品毛坯料表面呈現(xiàn)出部分反射光和表面燒結(jié)物。這些特征經(jīng)拋光后可以部分或全部去除。
3.擴(kuò)散處理的寶石，拋光過輕而常在拋光面上產(chǎn)生一種雙層帶狀物，在放大鏡下觀察可見一個(gè)擴(kuò)散層。
4.在擴(kuò)散處理藍(lán)寶石的表面裂紋或周圍的孔隙中，常沉積有深的濃縮顏色和擴(kuò)散用的色料。
5.寶石中的包裹體周圍常有高壓碎片，部分包裹體熔融，或金紅石的“絲”部分熔融成點(diǎn)狀，或被吸收。
(2)油浸觀察
    擴(kuò)散熱處理的寶石最實(shí)用的鑒定方法是油浸觀察。將樣品浸入到二碘甲烷或其他浸液中，肉眼或放大觀察它的外觀，具有擴(kuò)散處理寶石的典型特征。
1.高凸起，由于顏色的濃縮，沿著刻面接合處和腰圍明顯地出現(xiàn)較深顏色的顏色線或者高凸起。這種顏色線要注意與寶石的色帶和包體相區(qū)別，色帶和包體常常不規(guī)則，另外要注意寶石亭面周圍的小刻面有時(shí)也易被認(rèn)為是藍(lán)色區(qū)。
2.斑狀刻面，通過熱處理擴(kuò)散的成品藍(lán)寶石常出現(xiàn)部分刻面顏色深淺不一致的現(xiàn)象，整個(gè)寶石看起來顏色不均勻，有的刻面顏色深，有的刻面顏色淺，甚至近于無色，這是由于擴(kuò)散處理不均勻，擴(kuò)散層的厚度不同及擴(kuò)散后拋光不均勻等綜合作用引起的。
3.腰圍邊效應(yīng)，對(duì)于擴(kuò)散處理的寶石，在腰圍處常常完全無色，整個(gè)腰圍清晰可見,這種現(xiàn)象稱為腰圍邊效應(yīng)。腰圍邊效應(yīng)是由于在熱處理過程中，處于邊緣的腰圍過分熔融燒結(jié)，在拋光時(shí)不得不加重拋光而出現(xiàn)的現(xiàn)象，這種效應(yīng)在油浸下觀察十分明顯。
4.藍(lán)色輪廓，不論是在哪種介質(zhì)的浸油中，擴(kuò)散處理寶石的邊緣都很清楚，常出現(xiàn)一個(gè)深藍(lán)色的輪廓。這顯示了這類寶石邊緣有滲色層的特征。天然寶石與擴(kuò)散處理寶石的對(duì)比更說明了這種現(xiàn)象。這兩塊寶石都浸在二碘甲烷中，用透射光照射，左邊的天然寶石看不到刻面界限，整體邊緣也不清楚。而右邊擴(kuò)散處理的寶石，刻面接合處清楚，整體也出現(xiàn)一個(gè)清楚的藍(lán)色輪廓。市場(chǎng)上還出現(xiàn)一種用Co2+擴(kuò)散進(jìn)入剛玉，而成的藍(lán)色擴(kuò)散藍(lán)寶石，這種寶石可用查爾斯鏡鑒定。在查爾斯鏡下，這種寶石呈現(xiàn)紅色。
(3)其它鑒別特征
以下的鑒別特征能在一定程度上起到鑒定擴(kuò)散處理藍(lán)寶石的作用。
1.熒光特征：某些表面擴(kuò)散處理的藍(lán)寶石在短波紫外下可有白堊狀藍(lán)色或綠色熒光而另一些樣品在長(zhǎng)波紫外光下可有藍(lán)色、綠色甚至于橙色熒光。
2.紫外—可見光光譜特征：天然藍(lán)寶石含有豐富的雜質(zhì)元素，其中Fe2+、Ti4+離子對(duì)的存在將產(chǎn)生以565nm為中心的吸收，這一吸收決定了藍(lán)寶石的藍(lán)色；而Fe2+、Ti4+離子對(duì)的濃度將決定藍(lán)寶石藍(lán)色的深淺。天然深色藍(lán)寶石除含有上述的Fe2+、Ti4+離子對(duì)外，還含有豐富的Fe3+離子，因此天然深色藍(lán)寶石的紫外—可見光光譜有565nm為中心的吸收外，還有由Fe3+離子引起的327nm、388nm、450nm的吸收。擴(kuò)散處理的藍(lán)寶石其原石多為無色或淺藍(lán)色藍(lán)寶石，樣品中可含少量的Fe3+離子，但缺失Fe2+離子和Ti4+離子，在擴(kuò)散處理中，特別是在深層擴(kuò)散處理中，樣品中原有的Fe3+離子，全部轉(zhuǎn)化為Fe2+離子，Fe2+離子與擴(kuò)散進(jìn)入樣品表面的Ti4+離子形成離子對(duì)，產(chǎn)生樣品的藍(lán)色。因此擴(kuò)散處理，特別是Ⅱ型擴(kuò)散處理即深層擴(kuò)散處理的藍(lán)寶石內(nèi)缺失Fe3+離子，因此其紫外—可見光光譜除存在565nm為中心的吸收外，由Fe3+離子引起的吸收線將消失。

二、紅寶石
    利用高溫使外來的Cr離子進(jìn)入淺紅色剛玉樣品表面晶格，形成一層薄的紅色擴(kuò)散層。

擴(kuò)散處理紅寶石的鑒定特征：
1.顏色：表面擴(kuò)散處理的紅寶石，早期產(chǎn)品多為石榴紅色，帶有明顯的紫色、褐色色調(diào)。新產(chǎn)品可有不同深淺的紅色，但顏色不十分均勻，常呈斑塊狀。
2.放大檢查：當(dāng)將樣品浸在二碘甲烷中用漫反射光觀察時(shí)，可見紅色多集中在腰圍、刻面棱及開放性裂隙中，但這種顏色的集中現(xiàn)象沒有表面擴(kuò)散藍(lán)寶石明顯。
3.熒光：表面擴(kuò)散處理的紅寶石在短波紫外下可見有斑塊狀的藍(lán)白色磷光。
4.二色性：樣品可具有模糊的二色性，有時(shí)表現(xiàn)出一種特殊的黃—棕黃色的二色性。
5.折射率：表面擴(kuò)散處理的紅寶石具有異常折射率，折射率值最高可以達(dá)到1.80。

三、星光剛玉寶石

    剛玉寶石經(jīng)表面擴(kuò)散處理可產(chǎn)生星光藍(lán)寶石和星光紅寶石，表面擴(kuò)散處理的星光藍(lán)寶石在我國(guó)已經(jīng)面市，其折射率、密度等物性常數(shù)及氣液包裹體等特征與天然藍(lán)寶石相同，與天然星光藍(lán)寶石的鑒別可以從以下幾方面入手：
1.顏色：表面擴(kuò)散處理的星光藍(lán)寶石整體為黑灰色色調(diào)的深藍(lán)色，表面特別是在弧面型寶石的底部或裂隙內(nèi)存在著紅色斑塊狀物質(zhì)。
2.“星光”特點(diǎn)：“星光”完美，星線均勻，頗似合成星光藍(lán)寶石。在批量樣品中，過于完美，過于整齊的星光特點(diǎn)與天然星光特點(diǎn)不符。
3.放大檢查：顯微鏡下檢查可發(fā)現(xiàn)“星光”僅局限于樣品表面。弧面型寶石表面有一層極薄的絮狀物，他們由細(xì)小的白點(diǎn)聚集而成，即使在電子顯微鏡放大3000倍的條件下也未發(fā)現(xiàn)天然星光藍(lán)寶石中存在的三組定向排列的金紅石細(xì)針。
4.熒光：在長(zhǎng)、短波紫外光下樣品無反應(yīng)。而部分樣品表面具有的紅色色斑可發(fā)紅色熒光。
5.化學(xué)成分：樣品表面Cr2O3 含量異常。W Cr2O3可達(dá)4%。由于樣品表面的高鉻含量，在油浸中觀察，樣品表面呈現(xiàn)紅色，并有一輪廓清晰的突起很高的紅色色圈。