充填处理海蓝宝石的鉴别

（上海工商职业技术学院 上海 201800）

前言

海蓝宝石是一种天蓝色的绿柱石，通常晶体较大，内部也比较洁净。对于颜色偏黄绿色的绿柱石可以通过热处理转变成蓝色[1-2]。对于内部裂隙较多的海蓝宝石，可以通过充填处理来改善其净度。近年来，由于高品质海蓝宝石的价格居高，备受消费者青睐。而许多天然产出的海蓝宝石颜色过浅，或者裂隙发育，难以满足需求。所以市场上出现了越来越多的充填海蓝宝石，其品质参差不齐，价格相差数倍，给消费者造成了困扰。因此，有效鉴别出天然海蓝宝石和充填处理海蓝宝石具有重要的市场价值和应用意义。

关于海蓝宝石的研究主要集中在产地研究[3-4]，有学者[5]对比研究了四种产地的海蓝宝石，也有学者[6]研究了新疆阿勒泰地区的海蓝宝石。充填处理宝石相关的研究有不少[7-9]，常见宝石的充填材料有无色油，石蜡，有机胶和铅玻璃等，主要检测方法为红外光谱测试和XRF测试等，而对于充填处理的海蓝宝石研究相对较少。对于裂隙发育的海蓝宝石，通常可以通过充填有机胶来提高其出成率和改善净度。本文主要从充填处理海蓝宝石的常规宝石学特征、红外光谱和拉曼光谱等方面进行研究探讨。

1.样品和测试方法

(1)样品

笔者在市场上收集了一些天然海蓝宝石样品（HL1和HL2）和充填处理的海蓝宝石样品（THL1，THL2），如图1所示。天然海蓝宝石颜色均为浅蓝色，半透明至微透明，形状为随形。充填处理海蓝宝石颜色为蓝色至浅蓝色，半透明，形状为椭圆弧面形。四个样品内部均有大量裂隙，且表面可见开放裂隙。

图1 天然海蓝宝石和充填海蓝宝石样品图

(2)测试方法

使用常规检测仪器对四个样品进行了折射率，密度，紫外荧光等宝石学特征的测试，使用宝石显微镜对样品进行内部和表面的放大观察。

使用BRUKER TENSOR II红外光谱仪对样品进行红外光谱测试，采用透射法，扫描次数为32次，分辨率4cm-1，扫描范围400-4000cm-1。

对样品进行拉曼光谱测试，拉曼光谱仪型号为：Thermo DXR2xi共聚焦显微激光拉曼光谱仪，激发波长为532nm，分辨率为1cm-1，扫描次数10次以上，测试范围为50-3400cm-1。

2.测试结果及分析

(1)常规仪器测试

对比分析天然海蓝宝石和充填海蓝宝石的常规宝石学特征，结论见表1，天然海蓝宝石的颜色会有不均匀分布现象，而充填处理海蓝宝石整体颜色均匀。天然海蓝宝石和充填海蓝宝石的折射率和相对密度基本一致，在长波紫外荧光下，经过充填的海蓝宝石能看到明显的蓝白色荧光，如图2所示。

表1 测试样品的宝石学参数

图2 充填处理海蓝宝石的长波紫外荧光图

(2)放大观察

用宝石显微镜对样品进行放大观察，在反射光下，观察样品的表面特征。可以观察到天然未充填的海蓝宝石表面的裂隙处光泽和宝石主体光泽一致（图3-a），为玻璃光泽。而充填处理海蓝宝石表面布满了开放裂隙，裂隙光泽和宝石主体光泽有差异（图3-b），裂隙处光泽明显较弱。用透射光观察，经过充填的海蓝宝石在平行裂隙的方向可以看到蓝色的“闪光效应”（图4），该闪光效应是由充填的有机胶和宝石本身的折射率差异所导致。

图3 天然海蓝宝石和充填海蓝宝石表面裂隙图，10×

图4 充填海蓝宝石的蓝色“闪光效应”，15×

(3)红外光谱测试

对样品进行红外光谱测试，得到天然海蓝宝石和充填处理海蓝宝石的图谱如图5和图6所示。

图5 天然海蓝宝石（HL1）的红外光谱图

对天然海蓝宝石HL1的红外图谱（图5）进行分析可以发现，在400-1300cm-1范围内有特征峰。其中1226cm-1，1022cm-1以及986cm-1和Si-O的伸缩振动相关[10]，809cm-1及688cm-1和Be-O的伸缩振动相关，644cm-1和591cm-1为环状硅酸盐的特征峰，符合天然海蓝宝石的红外谱图。

对充填处理海蓝宝石THL1的红外图谱（图6）进行分析，可以看到和天然海蓝宝石有较大差异，且和常见有机胶充填处理宝石的特征谱图有所不同。常见有机胶（环氧树脂）充填海蓝宝石会在3051cm-1、3035cm-1、2962cm-1和2873cm-1处有特征峰，分别归属为不饱和碳原子的伸缩振动和饱和碳原子的反对称及对称伸缩振动。无色油充填会在2923cm-1和2858cm-1处有特征峰[11]。本次测试的样品在2925cm-1和2854cm-1处有振动峰，除此之外，在1740cm-1，1165cm-1等多处有振动峰。其中2925cm-1和2854cm-1归属为为-CH2-和C-CH3的反对称和对称伸缩振动，1740cm-1为酯类特征振动峰，1454cm-1归属为-CH2-和-CH3的振动，1165cm-1归属于C-O-C的振动，907cm-1归属于-CH=CH2的特征谱带。根据谱图分析，该充填物可能为乙烯和酯类共聚物。

图6 充填海蓝宝石（THL1）的红外光谱图

(4)拉曼光谱测试

对样品进行拉曼测试，得到天然海蓝宝石和充填处理海蓝宝石的谱图如图7所示，充填处理的海蓝宝石和天然海蓝宝石的拉曼位移基本一致。

图7 天然和充填海蓝宝石的拉曼光谱图

分析样品的拉曼图谱（图7），在200-1500cm-1范围有以下特征峰：686cm-1和1068cm-1附近强而尖锐的拉曼位移为Si-O-Si的变形振动和伸缩振动所致[12]。528cm-1和1012cm-1附近拉曼位移为[BeO4]中Be-O的弯曲振动和对称伸缩振动所致。323cm-1和396cm-1附近拉曼位移为Al-O的弯曲振动和变形振动所致。1236cm-1处拉曼位移指派为结构通道中CO2分子的位移。四个海蓝宝石样品的拉曼图谱均符合天然海蓝宝石的拉曼图谱。

3.结论

市场上充填海蓝宝石的现象较为常见，可以通过紫外荧光，放大观察和红外光谱来准确鉴别出充填处理的海蓝宝石，结论如下：

（1）通过常规检查仪器测试发现，天然海蓝宝石和充填海蓝宝石的宝石学特征基本一致，有机物充填海蓝宝石在紫外荧光下有强蓝白色荧光，可以和天然海蓝宝石区别。

（2）通过宝石显微镜放大观察可以看到，充填海蓝宝石表面布满裂隙，且裂隙光泽较弱。平行于裂隙方向观察，充填海蓝宝石有明显的蓝色“闪光效应”，可以和天然海蓝宝石区别。

（3）红外光谱可以作为充填海蓝宝石的诊断性依据，2925cm-1和2854cm-1，1454cm-1，1740cm-1，1165cm-1和907cm-1处振动峰明显区别于天然海蓝宝石，且没有在相关文献中出现类似充填物的报道。

（4）拉曼光谱显示，四个样品均为海蓝宝石的特征图谱，拉曼光谱难以将天然海蓝宝石和充填海蓝宝石区别开。