红、蓝宝石的优化处理及其鉴定

目前红宝石的主要改善方法有热处理、扩散处理、充填处理、染色处理;蓝宝石的改善方法主要有热处理、扩散处理、染色处理、充填处理和照处理等。

(1)热处理

热处理是改善红、蓝宝石的最常用方法，通过在不同温度、不同氧化-还原环境中对红、蓝宝石进行加热处理，可以改善红、蓝宝石的质量。根据红宝石、蓝宝石有无热处理及热处理残留物的多少，将其分为不同类别，如:热处理无残留(H)热处理少量残留(H， Minor)、热处理中量残留(H，Moderate)、热处理大量残留(H，Significant)等。

红宝石热处理的目的:①去除泰国红宝石的褐色调(氧化气氛800~1900℃);②去除越南或缅甸孟苏红宝石中的蓝色调(氧化气氛800~1900℃);③热处理愈合裂隙，即在适当的硼砂中加热，温度为1300~1900℃，保持10~20h;④产生星光或去除丝光。

蓝宝石热处理的目的:①增加蓝色，如斯里兰卡丝光究打石(还原气氛1600~1900℃);②产生星光或去除丝光;③增强黄色，如斯里兰卡白色和淡黄色蓝宝石变为金黄色、粉红—橙色(氧化气氛1600~1900℃)，某些山东蓝宝石也可经热处理变成黄色。

热处理红、蓝宝石的鉴定特征如下:

1）天然宝石中的指纹状包裹体会发生改变,或增多,或紊乱,多沿裂理分布。由于受温度和升降温速率的影响，可见固体包裹体周围出现片状、环状应力裂纹(“圆盘状”应力纹)。

2)宝石中固态包裹体发生变形，原来定向排列的针状包裹体和丝状包裹体会不连续，呈断断续续的白色云雾状。负晶外围被熔蚀，呈浑圆状。

3)由于高温溶解作用，表面可能出现局部熔融现象，刻面和腰棱上会留下凹坑和麻点。

4)经热处理的黄色和蓝色蓝宝石分光镜下缺失450 nm吸收带。在短波紫外荧光灯下可能呈弱蓝绿色荧光。

在传统热处理的基础上，加入硼砂或硅土等助熔剂来愈合裂隙或充填开放裂口或空洞。增加助溶剂的目的是防止宝石在高温热处理过程中发生炸裂及充填高折射率物质以掩盖裂隙和空洞，从而提高宝石的净度。这一技术最早被应用于对含有很多裂隙的孟苏红宝石的处理上，后来也用来处理其他来源的刚玉宝石。这种处理方法的检测常常通过放大检查来实现，即找寻存在于愈合裂隙及空洞中的助熔剂和上述热处理导致的包裹体。

(2)扩散处理 A.表面扩散处理

表面扩散处理是对传统热处理法的改进，即往坩埚中添加致色化合物，将传统热处理法不能改善的无色蓝宝石处理为彩色蓝宝石。加入铁、钛的氧化物或铬的氧化物可在刚玉宝石的表面分别产生蓝色或红色。但是，这些过渡元素不能深度扩散进入宝石致色，颜色仅局限于宝石的表面或相对集中在裂隙处，过度抛光就会去除表面颜色。因此，这种处理方法能够很容易地通过浸油放大观察，找寻刻面结合处的颜色富集及通过 EDXRF 测量上述元素的含量是否增加而被检测出来。同时，放大检查具有热处理宝石相似的特点。

表面扩散处理红宝石的主要鉴定特征:①外观颜色似红色尖晶石，色调红偏橙色，具特征橙黄/红色多色性;②RI>1.78，分光镜下缺少蓝区 468 nm 或红区吸收谱线，694nm 荧光谱线微弱或缺失;③表层有时可见不规则网状淬火裂纹及微气泡群，可产生雾状外观;④散射板上或浸油中观察，渗色剂不均匀，浓集于刻面棱、刻面上及腰围处。

表面扩散处理蓝宝石的主要鉴定特征:①外观颜色呈艳蓝色、紫蓝色;②散射板或浸油中，渗色剂不均匀，浓集于刻面棱、刻面、腰围及次生玻璃体处,可见色料沉积(图 2-1-34 );③分光镜下,Fe/Ti扩散处理蓝宝石普遍缺少 450 nm吸收谱线，钴扩散处理蓝宝石具有Co吸收光谱;④短波紫外荧光灯下，有时可见白垩状蓝绿/蓝白色弱荧光;⑤滤色镜下，钴扩散处理蓝宝石变红色。

刚玉宝石经表面扩散处理可产生星光效应，其物理参数及内部某些包裹体特征与天然星光红、蓝宝石相同。表面扩散处理星光蓝宝石主要鉴别特征如下:①体色呈灰黑至深蓝色，星线完美，外观似合成星光宝石;②显微镜下放大检查可见扩散处理星光蓝宝石表面有絮状物(Ti、Al化合物)呈云烟状分布，仅局限于蓝宝石近表层，内部可见天然刚玉的各种包裹体及高温热处理特征;③扩散处理星光蓝宝石底部或裂隙中可能存在红色斑点，这些斑点在LWUV、SWUV下会有红色荧光；④样品表面可能出现 CrzO; 含量异常，可高达 4%，在油浸中观察，表面呈红色。

深层扩散处理(体扩散或 Be扩散)

2002年市场上出现了新型的扩散处理方法，由日本宝石协会首先报道，该方法是将轻元素(如Be)由外部扩散至刚玉中。Be元素已被证明作为黄色色心的稳定剂参与了宝石的呈色机理。 Be扩散处理主要是把无色或近无色的刚玉处理后而使其产生黄色、橙色或棕色色调，外观似斯里兰卡产的天然padparadscha蓝宝石。由于其原子半径小，Be原子进入刚玉晶体的深度比 Ti、Cr 原子大得多，结果导致了更深的颜色渗透，有时甚至可穿透整颗宝石，因此被称为深层扩散处理或体扩散(Be扩散)。目前，市场上出现的Be扩散处理蓝宝石有多种颜色。某些山东深色蓝宝石在氧化条件下经Be扩散后可减轻蓝色而产生轻微的黄色，然后在还原条件下再进行热处理可加深蓝色，这样最终得到比较理想的蓝色。

经Be扩散处理的马达加斯加蓝宝石，通过浸油及放大检查，可找寻到与表面有关的颜色分布特征(被色域包裹的中心一般是粉红和红色，也可能是无色、蓝色或其他色)或由白边包围的残余蓝色色区。在Be扩散处理的蓝宝石中偶尔也可见到被严重改变的包裹体，如透明的锆石包裹体变成白色不规则形态，有时可能含有气泡等。但在没有诊断性包裹体证明是 Be扩散处理的刚玉宝石中，这一处理方法的检测只能通过激光诱导击穿光谱仪(LIBS)探测刚玉中数量级为10的Be元素富集，或使用更精密的仪器设备(如激光蚀刻等离子质谱仪LA- ICP-MS 及二次离子质谱仪 SIMS)来检测。利用激光等离子质谱仪对改善后的红橙色系列刚玉宝石进行测试，会发现Be元素的富集浓度在宝石表层(1~2μm)很高，且由表及里含量迅速衰减，这是典型的 Be 扩散处理宝石的特征。

(3)充填处理

充填处理主要用于改善红宝石的净度，传统的高温充填处理红宝石中残存的充填物成分主要为硼质钠铝玻璃、铝硅酸盐玻璃等，它们是在高温(1400~1600℃)和可控气氛条件下(氧化或还原)形成的一种多组分混合的次生熔融体，对红宝石的裂隙起到修复、填补和愈合作用，并不同程度地提高了红宝石的净度和透明度。这种充填处理红宝石的鉴别特征是:在10x放大镜下检查可见裂隙或表面空洞中的玻璃状充填物，残留气泡，光泽弱，其成分结构与红宝石不同，可用红外光谱或拉曼光谱等手段分析测定。

2004年3月日本宝石协会首次检测到铅玻璃充填处理的红宝石,其内部存在少量针状金红石、磷灰石等晶形完好的矿物包裹体及部分热相变的似针状硬水铝石。高温热处理后，红宝石内部原有的矿物包裹体晶形发生明显改变，一些低熔点的矿物包裹体完全被熔蚀，面目全非，仅留下圆形、椭圆形、似负晶状熔融包裹体，并伴有似盘状、蝶状张性裂隙面。其主要鉴别特征是:

1)外观颜色、光泽与天然红宝石相近，充填部分光泽与红宝石主体有差异，但充填界限并不清楚，充填物呈黄色透明。

2)显微镜暗域下观察，多数样品沿原裂隙处出现特征的蓝紫色闪光效应，少数样品无此闪光效应。

3)原裂隙处可见呈面状分布的扁平气泡群和空隙。

4)局部残存次生玻璃体。

5)EDXRF分析铅元素含量异常，与含铅硼酸盐玻璃相似。

6)X射线图像上可观察到铅玻璃充填区域及形态。

2015年夏天GIA卡尔斯巴德实验室收到一粒4.25 ct的橙色透明椭圆混合型切工的宝石，要求出具彩宝鉴定证书。经检测为经Be扩散和铅玻璃双重处理的蓝宝石。放大检查、亮域照明，大的愈合裂隙呈绿蓝色闪光效应；暗域下同一裂隙呈橙红色闪光效应；EDXRF 分析证明铅含量较高，LA-ICP-MS分析显示经过Be扩散处理。

（4）其他优化处理方法及鉴定

染色处理:可见颜色集中于裂隙中，表面光泽弱，紫外荧光灯下可发橙红色荧光。用丙酮或有机试剂擦拭，样品会掉色。

辐照处理:无色、浅黄色和某些浅蓝色蓝宝石经辐照可产生深黄色或橙黄色，颜色极不稳定，不易检测。加热到一定程度可褪色恢复到原来的颜色。