云南红宝石热处理研究进展
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作者:何静瑶 刘嘉钧 吕欣怡 迟一帆
摘 要:目前,国内外有关云南元江红宝石热处理的研究和报道较少,大部分是针对红宝石的宝石学特征及矿床成因的研究,本文通过系统梳理前人的研究,提出未来可研究的方向。
关键词:元江红宝石;热处理;宝石学特征
1 背景
红宝石是世界上最珍贵的宝石之一,因其颜色艳丽而深受人们的喜爱。红宝石的基本化学成分为Al2O3,矿物名称为刚玉,一般由Cr3+离子致色。刚玉成分较纯时一般呈无色或白色,由于含有不同的杂质元素,导致红宝石的颜色深浅变化及色调上的差异。[1]云南元江是中国近年发现的最优红宝石矿,该矿的红宝石具有丰富的颜色,但大多数晶体透明度较差,且裂隙发育,内部呈现蓝紫色调的色带及色团,所以出产高品质红宝石非常少。[2]而热处理正是改善红宝石颜色最常用的方法,市面上绝大多数的红宝石都进行了热处理,以提高品质。但经过热处理的红宝石红色并未明显加深,而是减弱了紫色、黄色等杂色调,并提高了其透明度。[3]目前,对云南元江红宝石的热处理实验并未深入,只有对元江红宝石进行初步的热处理实验,因此,进一步研究云南元江红宝石的热处理条件及效果十分有必要。
2 研究现状
近几年,国内外对云南元江红宝石的研究和报道并不多,尤其是对系统的宝石学特征的研究较少,这不利于对红宝石资源的保护及开发和利用。根据前人研究,要想消除紫红色红宝石中的偏蓝色调,将其变为鲜艳的正红色,可通过热处理手段,在氧化的环境下,选取并添加适合的辅助材料进行反应,从而达到优化红宝石颜色和净度的目的。[4]有学者在改进与完善中发现,紫红色元江红宝石加热至1350℃时,较浅的颜色和透明度得到较好的改善,而颜色较深的则无显著变化。[5]
云南元江红宝石的Cr2O3平均含量为0.45%,颜色的深浅跟Cr3+的含量有关。前人的研究成果表明,影响云南元江红宝石呈色的主要因素是微量元素的种类及含量变化。钱云葵[6]通过电子探针及晶体结构分析实验得出,红宝石主要致色因素为铬,Cr3+含量的变化导致红宝石呈深浅不同的红色调;而红宝石呈紫色调是因为铁钛之间的电荷转移。董琳玲[7]提出,红宝石的红色调由铬离子中电子的d-d轨道跃迁产生,而蓝色调是由于Fe2+-Ti4+之间及Fe2+-Fe3+之间的电荷转移导致。
黄欣[8]对中国、缅甸、越南以及泰国等产地的红宝石进行成分测量及分析实验,结果表明:不同产地红宝石中同种元素的质量分数间存在很大的差异。其中,越南、缅甸及中国云南3个产地的红宝石铬元素的质量分数较高,铁元素的质量分数较低,通常颜色较鲜艳。而泰国红宝石Fe的质量分数高,Cr的质量分数偏低,颜色往往较暗沉。在红外光谱研究中,周全德等[9]发现天然红宝石具有位于1980和2110cm-1的硬水鋁石特征吸收双峰,热处理后双峰消失。吴瑞华等[10]通过紫外可见光光谱实验得出,缅甸红宝石在500~600nm有吸收带。范建良等[11]发现红宝石的特征拉曼位移在378、430、576、645和750cm-1附近,其中最强的峰值在417cm-1处显示,在710cm-1和1085cm-1处为方解石拉曼位移,这可以作为判断是否为天然的依据。
3 结语
云南元江是国内最好的红宝石矿区之一,出产的红宝石品质良好。其中,紫红色红宝石中常带有蓝色调,通过热处理可将其去除,并达到对宝石预期的改善目的,可稳定提升宝石的颜色和净度。此地产出的红宝石与其他产地的红宝石存在很大的差异,主要表现在致色元素质量分数的高低、颜色的鲜艳程度等。未来的研究可继续优化云南元江红宝石的热处理工艺与方法,并结合晶体场理论分析其致色机理,确定热处理的最佳温度及反应条件。
参考文献:
[1] 郭守国,王以群.宝玉石学[M].上海学林出版社,2005.
[2] 云南省地矿局.云南省区域地质志[M].地质出版社,1990.
[3] 业冬,刘学良,邹妤,赵旭刚,祖恩东.云南元江红色刚玉的热处理研究[J].桂林理工大学学报,2010,30(03):339-342.
[4] 刘学良.云南红宝石的宝石学特征及改善工艺研究[D].华东理工大学,2011.
[5] 业冬.云南元江红宝石的矿物宝石学特征及热处理研究[D].昆明理工大学,2007.
[6] 钱云葵.元江红宝石的呈色机理和改色效果[J].云南地质,2004,23(3):337-342.
[7] 董琳玲.红宝石的色度学研究[D].昆明理工大学,2015.
[8] 黄欣,薛秦芳.云南哀牢山红宝石的微量元素分析[J].宝石与宝石学杂志,2008,10(2):38-41.
[9] 周全德,王以群.红宝石傅里叶红外光谱研究[J].宝石和宝石学杂志,2000,2(1):23-26.
[10] 吴瑞华,白峰.缅甸Mong Hsu红宝石的颜色成因[J].现代地质,1998,12(1):143-148.
[11] 范建良,郭守国,刘学良.拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究[J].应用激光,2008,28(2):150-154.
作者简介:何静瑶(1997—),女,广东广州人,学士,从事宝石鉴定工作。
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