云南紅寶石熱處理研究進展

何靜瑤?劉嘉鈞?呂欣怡?遲一帆

摘 要：目前，國內外有關云南元江紅寶石熱處理的研究和報道較少，大部分是針對紅寶石的寶石學特征及礦床成因的研究，本文通過系統梳理前人的研究，提出未來可研究的方向。

關鍵詞：元江紅寶石;熱處理;寶石學特征

1 背景

紅寶石是世界上最珍貴的寶石之一，因其顏色艷麗而深受人們的喜愛。紅寶石的基本化學成分為Al2O3，礦物名稱為剛玉，一般由Cr3+離子致色。剛玉成分較純時一般呈無色或白色，由于含有不同的雜質元素，導致紅寶石的顏色深淺變化及色調上的差異。[1]云南元江是中國近年發現的最優紅寶石礦，該礦的紅寶石具有豐富的顏色，但大多數晶體透明度較差，且裂隙發育，內部呈現藍紫色調的色帶及色團，所以出產高品質紅寶石非常少。[2]而熱處理正是改善紅寶石顏色最常用的方法，市面上絕大多數的紅寶石都進行了熱處理，以提高品質。但經過熱處理的紅寶石紅色并未明顯加深，而是減弱了紫色、黃色等雜色調，并提高了其透明度。[3]目前，對云南元江紅寶石的熱處理實驗并未深入，只有對元江紅寶石進行初步的熱處理實驗，因此，進一步研究云南元江紅寶石的熱處理條件及效果十分有必要。

2 研究現狀

近幾年，國內外對云南元江紅寶石的研究和報道并不多，尤其是對系統的寶石學特征的研究較少，這不利于對紅寶石資源的保護及開發和利用。根據前人研究，要想消除紫紅色紅寶石中的偏藍色調，將其變為鮮艷的正紅色，可通過熱處理手段，在氧化的環境下，選取并添加適合的輔助材料進行反應，從而達到優化紅寶石顏色和凈度的目的。[4]有學者在改進與完善中發現，紫紅色元江紅寶石加熱至1350℃時，較淺的顏色和透明度得到較好的改善，而顏色較深的則無顯著變化。[5]

云南元江紅寶石的Cr2O3平均含量為0.45%，顏色的深淺跟Cr3+的含量有關。前人的研究成果表明，影響云南元江紅寶石呈色的主要因素是微量元素的種類及含量變化。錢云葵[6]通過電子探針及晶體結構分析實驗得出，紅寶石主要致色因素為鉻，Cr3+含量的變化導致紅寶石呈深淺不同的紅色調;而紅寶石呈紫色調是因為鐵鈦之間的電荷轉移。董琳玲[7]提出，紅寶石的紅色調由鉻離子中電子的d-d軌道躍遷產生，而藍色調是由于Fe2+-Ti4+之間及Fe2+-Fe3+之間的電荷轉移導致。

黃欣[8]對中國、緬甸、越南以及泰國等產地的紅寶石進行成分測量及分析實驗，結果表明：不同產地紅寶石中同種元素的質量分數間存在很大的差異。其中，越南、緬甸及中國云南3個產地的紅寶石鉻元素的質量分數較高，鐵元素的質量分數較低，通常顏色較鮮艷。而泰國紅寶石Fe的質量分數高，Cr的質量分數偏低，顏色往往較暗沉。在紅外光譜研究中，周全德等[9]發現天然紅寶石具有位于1980和2110cm-1的硬水鋁石特征吸收雙峰，熱處理后雙峰消失。吳瑞華等[10]通過紫外可見光光譜實驗得出，緬甸紅寶石在500～600nm有吸收帶。范建良等[11]發現紅寶石的特征拉曼位移在378、430、576、645和750cm-1附近，其中最強的峰值在417cm-1處顯示，在710cm-1和1085cm-1處為方解石拉曼位移，這可以作為判斷是否為天然的依據。

3 結語

云南元江是國內最好的紅寶石礦區之一，出產的紅寶石品質良好。其中，紫紅色紅寶石中常帶有藍色調，通過熱處理可將其去除，并達到對寶石預期的改善目的，可穩定提升寶石的顏色和凈度。此地產出的紅寶石與其他產地的紅寶石存在很大的差異，主要表現在致色元素質量分數的高低、顏色的鮮艷程度等。未來的研究可繼續優化云南元江紅寶石的熱處理工藝與方法，并結合晶體場理論分析其致色機理，確定熱處理的最佳溫度及反應條件。

參考文獻：

[1] 郭守國，王以群.寶玉石學[M].上海學林出版社，2005.

[2] 云南省地礦局.云南省區域地質志[M].地質出版社，1990.

[3] 業冬，劉學良，鄒妤，趙旭剛，祖恩東.云南元江紅色剛玉的熱處理研究[J].桂林理工大學學報，2010，30（03）：339-342.

[4] 劉學良.云南紅寶石的寶石學特征及改善工藝研究[D].華東理工大學，2011.

[5] 業冬.云南元江紅寶石的礦物寶石學特征及熱處理研究[D].昆明理工大學，2007.

[6] 錢云葵.元江紅寶石的呈色機理和改色效果[J].云南地質，2004，23（3）：337-342.

[7] 董琳玲.紅寶石的色度學研究[D].昆明理工大學，2015.

[8] 黃欣，薛秦芳.云南哀牢山紅寶石的微量元素分析[J].寶石與寶石學雜志，2008，10（2）：38-41.

[9] 周全德，王以群.紅寶石傅里葉紅外光譜研究[J].寶石和寶石學雜志，2000，2（1）：23-26.

[10] 吳瑞華，白峰.緬甸Mong Hsu紅寶石的顏色成因[J].現代地質，1998，12（1）：143-148.

[11] 范建良，郭守國，劉學良.拉曼光譜在紅寶石檢測中的應用研究[J].應用激光，2008，28（2）：150-154.

作者簡介：何靜瑤（1997—），女，廣東廣州人，學士，從事寶石鑒定工作。