充填處理海藍寶石的鑒別

（上海工商職業技術學院 上海 201800）

前言

海藍寶石是一種天藍色的綠柱石，通常晶體較大，內部也比較潔凈。對于顏色偏黃綠色的綠柱石可以通過熱處理轉變成藍色[1-2]。對于內部裂隙較多的海藍寶石，可以通過充填處理來改善其凈度。近年來，由于高品質海藍寶石的價格居高，備受消費者青睞。而許多天然產出的海藍寶石顏色過淺，或者裂隙發育，難以滿足需求。所以市場上出現了越來越多的充填海藍寶石，其品質參差不齊，價格相差數倍，給消費者造成了困擾。因此，有效鑒別出天然海藍寶石和充填處理海藍寶石具有重要的市場價值和應用意義。

關于海藍寶石的研究主要集中在產地研究[3-4]，有學者[5]對比研究了四種產地的海藍寶石，也有學者[6]研究了新疆阿勒泰地區的海藍寶石。充填處理寶石相關的研究有不少[7-9]，常見寶石的充填材料有無色油，石蠟，有機膠和鉛玻璃等，主要檢測方法為紅外光譜測試和XRF測試等，而對于充填處理的海藍寶石研究相對較少。對于裂隙發育的海藍寶石，通常可以通過充填有機膠來提高其出成率和改善凈度。本文主要從充填處理海藍寶石的常規寶石學特征、紅外光譜和拉曼光譜等方面進行研究探討。

1.樣品和測試方法

(1)樣品

筆者在市場上收集了一些天然海藍寶石樣品（HL1和HL2）和充填處理的海藍寶石樣品（THL1，THL2），如圖1所示。天然海藍寶石顏色均為淺藍色，半透明至微透明，形狀為隨形。充填處理海藍寶石顏色為藍色至淺藍色，半透明，形狀為橢圓弧面形。四個樣品內部均有大量裂隙，且表面可見開放裂隙。

圖1 天然海藍寶石和充填海藍寶石樣品圖

(2)測試方法

使用常規檢測儀器對四個樣品進行了折射率，密度，紫外熒光等寶石學特征的測試，使用寶石顯微鏡對樣品進行內部和表面的放大觀察。

使用BRUKER TENSOR II紅外光譜儀對樣品進行紅外光譜測試，采用透射法，掃描次數為32次，分辨率4cm-1，掃描范圍400-4000cm-1。

對樣品進行拉曼光譜測試，拉曼光譜儀型號為：Thermo DXR2xi共聚焦顯微激光拉曼光譜儀，激發波長為532nm，分辨率為1cm-1，掃描次數10次以上，測試范圍為50-3400cm-1。

2.測試結果及分析

(1)常規儀器測試

對比分析天然海藍寶石和充填海藍寶石的常規寶石學特征，結論見表1，天然海藍寶石的顏色會有不均勻分布現象，而充填處理海藍寶石整體顏色均勻。天然海藍寶石和充填海藍寶石的折射率和相對密度基本一致，在長波紫外熒光下，經過充填的海藍寶石能看到明顯的藍白色熒光，如圖2所示。

表1 測試樣品的寶石學參數

圖2 充填處理海藍寶石的長波紫外熒光圖

(2)放大觀察

用寶石顯微鏡對樣品進行放大觀察，在反射光下，觀察樣品的表面特征。可以觀察到天然未充填的海藍寶石表面的裂隙處光澤和寶石主體光澤一致（圖3-a），為玻璃光澤。而充填處理海藍寶石表面布滿了開放裂隙，裂隙光澤和寶石主體光澤有差異（圖3-b），裂隙處光澤明顯較弱。用透射光觀察，經過充填的海藍寶石在平行裂隙的方向可以看到藍色的“閃光效應”（圖4），該閃光效應是由充填的有機膠和寶石本身的折射率差異所導致。

圖3 天然海藍寶石和充填海藍寶石表面裂隙圖，10×

圖4 充填海藍寶石的藍色“閃光效應”，15×

(3)紅外光譜測試

對樣品進行紅外光譜測試，得到天然海藍寶石和充填處理海藍寶石的圖譜如圖5和圖6所示。

圖5 天然海藍寶石（HL1）的紅外光譜圖

對天然海藍寶石HL1的紅外圖譜（圖5）進行分析可以發現，在400-1300cm-1范圍內有特征峰。其中1226cm-1，1022cm-1以及986cm-1和Si-O的伸縮振動相關[10]，809cm-1及688cm-1和Be-O的伸縮振動相關，644cm-1和591cm-1為環狀硅酸鹽的特征峰，符合天然海藍寶石的紅外譜圖。

對充填處理海藍寶石THL1的紅外圖譜（圖6）進行分析，可以看到和天然海藍寶石有較大差異，且和常見有機膠充填處理寶石的特征譜圖有所不同。常見有機膠（環氧樹脂）充填海藍寶石會在3051cm-1、3035cm-1、2962cm-1和2873cm-1處有特征峰，分別歸屬為不飽和碳原子的伸縮振動和飽和碳原子的反對稱及對稱伸縮振動。無色油充填會在2923cm-1和2858cm-1處有特征峰[11]。本次測試的樣品在2925cm-1和2854cm-1處有振動峰，除此之外，在1740cm-1，1165cm-1等多處有振動峰。其中2925cm-1和2854cm-1歸屬為為-CH2-和C-CH3的反對稱和對稱伸縮振動，1740cm-1為酯類特征振動峰，1454cm-1歸屬為-CH2-和-CH3的振動，1165cm-1歸屬于C-O-C的振動，907cm-1歸屬于-CH=CH2的特征譜帶。根據譜圖分析，該充填物可能為乙烯和酯類共聚物。

圖6 充填海藍寶石（THL1）的紅外光譜圖

(4)拉曼光譜測試

對樣品進行拉曼測試，得到天然海藍寶石和充填處理海藍寶石的譜圖如圖7所示，充填處理的海藍寶石和天然海藍寶石的拉曼位移基本一致。

圖7 天然和充填海藍寶石的拉曼光譜圖

分析樣品的拉曼圖譜（圖7），在200-1500cm-1范圍有以下特征峰：686cm-1和1068cm-1附近強而尖銳的拉曼位移為Si-O-Si的變形振動和伸縮振動所致[12]。528cm-1和1012cm-1附近拉曼位移為[BeO4]中Be-O的彎曲振動和對稱伸縮振動所致。323cm-1和396cm-1附近拉曼位移為Al-O的彎曲振動和變形振動所致。1236cm-1處拉曼位移指派為結構通道中CO2分子的位移。四個海藍寶石樣品的拉曼圖譜均符合天然海藍寶石的拉曼圖譜。

3.結論

市場上充填海藍寶石的現象較為常見，可以通過紫外熒光，放大觀察和紅外光譜來準確鑒別出充填處理的海藍寶石，結論如下：

（1）通過常規檢查儀器測試發現，天然海藍寶石和充填海藍寶石的寶石學特征基本一致，有機物充填海藍寶石在紫外熒光下有強藍白色熒光，可以和天然海藍寶石區別。

（2）通過寶石顯微鏡放大觀察可以看到，充填海藍寶石表面布滿裂隙，且裂隙光澤較弱。平行于裂隙方向觀察，充填海藍寶石有明顯的藍色“閃光效應”，可以和天然海藍寶石區別。

（3）紅外光譜可以作為充填海藍寶石的診斷性依據，2925cm-1和2854cm-1，1454cm-1，1740cm-1，1165cm-1和907cm-1處振動峰明顯區別于天然海藍寶石，且沒有在相關文獻中出現類似充填物的報道。

（4）拉曼光譜顯示，四個樣品均為海藍寶石的特征圖譜，拉曼光譜難以將天然海藍寶石和充填海藍寶石區別開。