图8-红宝石的气泡包裹体,经填充处理可愈合(图片来源:搜狐网)
红宝石的鉴别
红宝石由于其特殊的颜色和优越的性能,具有极高的观赏价值和经济价值,深受人们喜爱。但随着优质红宝石矿产资源的大量开发,天然高质量红宝石越来越稀少。这就一方面导致红宝石改良日益普遍,另一方面也会使有些商家用红色锆石、尖晶石、电气石、石榴石等来冒充红宝石出售。在工业用红宝石中,人工合成也成为天然红宝石的替代生产方式。这就给红宝石鉴定带来一些难题。
紫外线照射是一种行之有效的鉴别方式,且工具容易获得,验钞机上一般都带有紫外线。红宝石具有荧光性,在长波和短波紫外线照射下,均会产生弱的红色荧光(图9)。锆石和石榴石在紫外线下一般无荧光。红色电气石在紫外线下为浅粉色。尖晶石在紫外线照射下的颜色类似中国红。
图9-紫外线下红宝石的荧光色(图片来源:搜狐网)
激光拉曼是另一种高效、无损、精确的鉴定方法,不仅可以鉴定出红宝石的真假,还可以鉴定出红宝石是天然的还是人工的、红宝石是否经热处理和填充。
图10-红宝石拉曼光谱(图片来源:《拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究》)
刚玉族矿物拉曼光谱特征类似,其峰值分别为378、417、430、447、576、645、750cm-1,不同矿物拉曼峰值相对强弱不同,同一种矿物激光入射角度不同,特征峰值也会发生变化。对于红宝石而言,当入射光平行于c轴时(图6),除417cm-1外,645cm-1为最强峰值(图10a)。当入射光垂直于c轴时,645cm-1峰值消失,取而代之的是576和750cm-1(图10b)。激光入射角度不同,拉曼特征峰发生变化,是红宝石晶体各相异性导致的。
合成红宝石常在拉曼光谱中出现一组强且对称的荧光背景,这在天然红宝石中是不会出现的。此外合成红宝石会出现785cm-1的特征峰,该峰值与过渡族或稀土元素的存在有关,在天然红宝石中不会出现。在合成红宝石时,常在原料中加入Mo、Bi、W的氧化物做助熔剂,这些元素成为合成红宝石晶体的组成部分。此外,合成红宝石还可通过弯曲生长纹、拉长的气泡(图11)、未熔解的原材料颗粒等来辨别。
图11-具有弯曲生长纹和拉长气泡的人工合成红宝石(图片来源:搜狐网)
除以上特征峰外,在800-2000cm-1区域,红宝石在1353cm-1存在一个强度不大且较宽泛的特征峰,如果红宝石中充填玻璃质,则会在1356cm-1处出现特征峰(图12)。若红宝石中填充有机胶,则在2300-3500cm-1范围内出现特征峰。经过热加工的红宝石的激光拉曼方法鉴别,具有一定的偶然性。如红宝石中出现710和1085cm-1的特征峰,表明红宝石内含有方解石包裹体,且此红宝石未经热处理。因为方解石熔点为825℃,红宝石热处理的温度为1000℃,经过热处理的红宝石中方解石包裹体发生熔融,不会以晶体形式存在。但这种鉴定方式具有局限性,因为只能判定含有方解石包裹体的红宝石未经热处理,而不能判别不含方解石包裹体的都经过了热处理。