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绿柱石

绿柱石类宝石是指以矿物绿柱石为原料的一类宝石的总称,由于绿柱石的形成条件不同,致使其中所含的致色离子不同而呈现不同的颜色。绿柱石类宝石中除祖母绿外,最为珍贵的是海蓝宝石。

绿柱石又称为“绿宝石”,是铍-铝硅酸盐矿物。绿柱石主要产于花岗岩伟晶岩中,但是也见于砂岩、云母片岩中,经常和锡、钨共生,主要矿产在欧洲的奥地利、德国、爱尔兰;非洲的马达加斯加,亚洲的乌拉尔山和中国的西北。

绿柱石,化学式为Be3Al2(SiO3)6 ,其中含有氧化铍(BeO)14.1%,氧化铝(Al2O3)19%,氧化硅(SiO2)66.9%。六方晶系,晶体呈六方柱形,柱面有纵纹,晶体可能非常小,但也可能长达几米。硬度为7.5-8,比重为2.63-2.80。纯净的绿柱石是无色的,甚至可以是透明的。但大部分为绿色,也有浅蓝色、黄色、白色和玫瑰色的,有玻璃光泽。

绿柱石宝石绿、蓝色最常见,黄绿、黄、粉红等色也常见,此外还有其他如褐、及白、灰、黑色的特殊异种。某些绿柱石可有色带。透明至半透明。玻璃光泽。

光学性质:一轴晶,负光性。折射率N,1. 566一 1. 602, N, 1.562一1.594,不同产地和不同品种的绿柱石折射率有一定变化。双折射率0.004一0.010,常为0.005一0.007。右图列出了绿柱石不同品种的折射率和双折射率的一般范围。色散0. 009 -0.014。 [1]

绿柱石家族主要以祖母绿最为著名,海蓝宝石次之,二者属绿柱石族中的佼佼者。金绿柱石和铯绿柱石也颇具吸引力。

祖母绿名称来源于古波斯语的译音,优质的祖母绿、绿色纯正,匀净、透明、宝石级大小一般在0.2-0.3ct,大于0.5ct为优质品,2ct以上极为稀少,色正优质透明的大晶体极为罕见。1956年发现于南非的一颗优质祖母绿晶体,重量达24000克拉,为世界上最大的祖母绿晶体,其次哥伦比亚穆佐矿山也发现一颗重16020克拉,名列第二。

绿柱石主要产于花岗伟晶岩中,云英岩及高温热液脉中也有产出。

祖母绿为五月份生辰石,代表春天大自然的美景和许诺,也是信心、忠诚和永恒的象征。

海蓝宝石是天蓝色至海水蓝色的绿柱宝石,它以酷似海水蓝而得名,作为三月份生辰石,代表着沉着、勇敢、幸福和永保青春的象征。

绿柱石是铍-铝硅酸盐矿物。它的几个变种颜色不一,有淡蓝色的(叫海蓝宝石),有深绿色的(叫祖母绿),有金黄色的(叫金色绿柱石),有粉红色的(叫铯绿柱石)等等,其中浅蓝绿色的最为常见。绿柱石一般为六方柱形晶体,呈现的颜色一般多为各种颜色或组合色。

绿柱石是铍铝硅酸盐Be3Al2(SiO3)6,其中Be和Al可被不同的微量元素所替代,能使绿柱石产生各种颜色。也就在半宝石界有了多个种类:

绿柱石的颜色多样,和所含的致色元素有关:

品种

体色

多色性

海蓝宝石

天蓝色

Fe, 或者Fe/Fe

透绿柱石

无色

纯净,不含可致色的元素

粉色绿柱石

粉色

含Mn,或者Cs

红色绿柱石

红色

Mn致色

金绿柱石

黄-金黄色

Fe致色

绿柱石

Fe+ Fe

Maxixe型绿柱石

蓝色

色心致色,不稳定

绿柱石是炼铍的主要矿物原料,色泽美丽者是珍贵的宝石,如祖母绿、海蓝宝石。

最著名的祖母绿产地为南美洲的哥伦比亚,是存在于石灰岩基中。此外巴西,南非,乌拉尔山,美国也出产。在美国的新英格兰曾发现一个5.5米×1.2米,将近18吨重的巨大绿柱石晶体。

1.解理:不完全底面解理

2.硬度:7.25-7.75 祖母绿易脆

3.相对密度:2.7-2.9 视产地、品种而变化

4.光泽:玻璃光泽

5.透明度:透明至半透明

6.折射率:1.56-1.59 视品种而变

7.双折射率:0.004-0.009 视品种而变

8.光性特征:一轴晶负光性

9.色散:低0.014

10.特殊光性:猫眼和星光效应

11.颜色:绿、蓝、黄绿、黄、粉红、无

12.多色性:因颜色而异

六方晶系,a0=0.9188nm,c0=0.9189nm;Z=2。基本结构由[SiO4]四面体组成的六方环⊥c轴平行排列,上下两个环扭转25,由Al3及Be2连接;Al配位数为6,Be配位数为4,均分布于环的外侧,因而在环的中心∥c轴有宽阔的孔道,以容纳大半径阳离子K、Na、Rb、Cs以及水分子。绿柱石由于具有独特的六方环路(loops)或环(rings),传统上将其划归环状硅酸盐。但其四面体骨架的三维连结性使之与真正的环状硅酸盐如电气石相区别。

六方双锥晶类,D6h-6/mmm(L66L27PC)。晶体多呈长柱状,富含碱的晶体则呈短柱状,或沿{0001}发育成板状。常见单型:六方柱m{10-10},平行双面c{0001},其次为六方双锥s{11-21}、p{10-11}、o{11-22}和六方柱 a{11-20}等。柱面上常有∥c轴的条纹,不含碱者比含碱的绿柱石柱面上的条纹明显。 [1]

由于绿柱石的铍元素主要分布于岩浆成因的I型花岗岩中,因此,过去人们多认为绿柱石矿物的形成主要与这类花岗岩直接或间接相关,实际的情况也大致如此。研究发现,多数绿柱石是产于岩枝状的花岗岩中,这种岩枝状岩体是岩浆活动晚期的气液充填围岩的裂隙形成的,由于有充分的结晶时间因而结晶单晶体都很大,地质上称它们为伟晶岩,这意味着在其中的矿物晶体都具有很大的尺寸。但这些巨大晶体被石英、长石等包裹着,并由于各种原因而使之成为连绵的碎片,很少具有能作为宝石的清洁区,然而,若在伟晶岩中存在气体空隙,或矿袋时,在它们里面形成的绿柱石晶体可以成为透明的和少瑕疵的,从而使之具备了作为宝石的质量。

世界各地有着无法计数的花岗岩分布区,但仅在巴西、阿根廷、阿富汗、非洲、印度、马达加斯加、中国和美国等国家的少数伟晶岩中才有绿柱石矿化。同时,尽管已从这些成矿区开采了数以千吨的伟晶岩型绿柱石矿物,但其中能作为宝石用的却比较稀少。因此绿柱石类宝石比较稀罕,并且随着接近地表的伟晶岩体逐渐被采完,这种宝石将更为罕见。

漂亮的绿柱石晶体(尤其是海蓝宝石和金色绿柱石)亦产于脉络状岩体内,这种岩体不能列为伟晶岩。有时这些矿脉是沿着围岩裂隙形成的,形成的是地质上被称为云英岩(Greisens)的岩体,在俄罗斯、乌克兰和蒙古等地区,都从这种岩体中发现有美丽而透明的宝石级海蓝宝石和金色绿柱石。

如上所说为止发现的绿柱石类宝石的确大多数与伟晶岩有关。但过去的采矿实践证明,绿柱石类宝石的骄子祖母绿却很少与伟晶岩有关。祖母绿晶体常产于富铁基性岩和酸性岩之间接触带的扁平沉积岩体或扁透镜状矿体中。接触带上的热和压力将原来存在的矿物转化成处于变质过程中的新矿物品种,例如,存在于伟晶岩和扁平沉积岩中的绿柱石被分解,并在变质作用之下,它的成分进入云母片岩中。在那里重新结晶时,如果母岩中同时还存在微量的铬或钒,绿柱石就形成为祖母绿,即是说,在片岩型的祖母绿里,铍的矿化是由一侧的原生花岗岩岩浆提供的,而它的致色元素则归因于接触带另一侧的基性岩。片岩型矿床形成的祖母绿只能是小块的,且形态不佳,较破裂,并充满包裹体。

祖母绿矿床最重要的类型是哥伦比亚型,其矿床形因十分特别。和别的矿床类型相比,哥伦比亚型祖母绿是在较低温度和压力条件下形成的。这种矿床是由方解石渗入到充满灰岩和页岩的断裂带形成的,这种方解石通常呈灰白色并共生有黄铁矿、石英、钠长石、祖母绿和其它矿物。这种矿化作用,似乎可归为某种花岗岩浆源,但尚未得到证实。因此,可以说,这种矿床的成因还没有弄清楚。

另外还有产自流纹岩中的绿色绿柱石,它发现于美国犹他州,后来在新墨西哥也有发现,还有产在与富铁超基性岩结合的白云石大理岩中的绿柱石。

总之,绿柱石类宝石的成因尚是一个远非搞清楚的问题。

世界上最优质的祖母绿产自哥伦比亚,一般认为穆佐矿山的祖母绿品质最佳,契沃尔、科斯凯斯特矿山居次。除哥伦比亚外,祖母绿的产地还有俄罗斯的乌拉尔山、津巴布韦的桑达瓦纳、印度的拉贾斯坦邦以及巴西、赞比亚、奥地利、澳大利亚、南非、坦桑尼亚、挪威、美国、巴基斯坦等。我们在20世纪90年代在云南文山州找到了祖母绿矿床,但宝石学价值并不大。

世界上优质的海蓝宝石主要产自巴西,占世界海蓝宝石产量的70%以上,迄今为止世界上最大的重达110.5kg的海蓝宝石晶体就产于巴西。俄罗斯的乌拉尔山也是优质海蓝宝石的重要供应地。此外,海蓝宝石的产地还有中国、美国、缅甸、西南非、津巴布韦、印度等。

除祖母绿和海蓝宝石外的其它绿柱石宝石在世界许多国家均有分布,但主要产地有:巴西、马达加斯加、纳米比亚、美国、中国等。

内含物主要有矿物包裹体(云母片、透闪石阳起石、方解石、黄铁矿、赤铁矿等)负晶或空洞中的两相或三相包裹体、愈合裂隙、色带及生长纹等。不同的产出方式,不同的产地内含物特征不同。

气、液、固三相包裹体,晶体包体(方解石、石英和白云石。契沃矿含黄铁矿较多;穆佐矿含特征黄棕色柱状氟碳钙铈矿。

具有典型的含似竹带状阳起石针状晶体包和云母片。

“逗号”状晶洞,含气、液两相包裹体以及小粒云母晶体。

祖母绿粒径较小1-3mm,但颜色鲜艳明亮,常含透闪石针状晶体、石榴石、针铁矿等。

含有大量的拉长状两相包裹体、纤维状和针状透闪石晶体。

主要为祖母绿、祖母绿猫眼、星光祖母绿、达碧兹。

根据内部干净程度有透明和半透明状。透明品种:以祖母绿琢型为首选,这类琢型有一大的顶刻面,充分显示祖母绿的优美颜色,去掉四角,便于爪抓稳牢固,使易脆损失降到最低程度。 [2]

因含有大量内含物,形成半透明状。一般加工成弧面型宝石。具有与绿色翡翠相似的外观。

较稀少,发现较大的一颗祖母绿猫眼重593ct,产于巴西。

极为罕见,美国宝石学院的《宝石与宝石学》96,spring报道发现10.03ct圆弧形星光祖母绿,产自巴西。内部除平行C轴的管状包裹体外,还有两个方向定向排列的微粒,其一方向垂直C轴,星光效应很完整,具有较强的二色性,显铬和铁的吸收谱。

为特殊类型的祖母绿,具有特殊的生长特征。

a.穆佐产出的达碧兹在祖母绿中间有暗色核和放射状的臂,是由碳质包裹体和钠长石组成,有时有方解石、黄铁矿罕见。

b.契沃尔产出的达碧兹祖母绿中心为绿色六边形的核,由核的六边形棱柱向外伸出六条绿臂,在臂之间的“V”形区中是钠长石和祖母绿的混合物。

绿柱石作为矿物主要应用于提取金属铍,在欧洲古代用透明的绿柱石作成球来占卜,后来才改成水晶做的球。品相好的绿柱石是珍贵的宝石,用做饰物。

祖母绿的真假鉴别包括:仿制品的鉴别、合成祖母绿的鉴别、优化处理品的鉴别和产地的鉴别等。

仿制品的鉴别

在各种宝石中,能仿祖母绿的宝石较多,但它们间物理特征差别较大,只须测得各种物理特征参数,不难将它们区分开来(见表1)。

表1 祖母绿与相似宝石的区别

宝石品种

光性

硬度

比重

折射率

双折射率

祖母绿

一轴晶(-)

7.25-7.75

2.65-2.90

1.564-1.602

0.005-0.009

绿色翡翠

不消光

6.5-7.0

3.33

1.66-1.68

0.014

绿色萤石

均质体

4

3.18

1.43

绿色电气石

一轴晶(-)

7

3.05

1.62-1.64

0.018

绿色磷灰石

一轴晶(-)

5

2.90-3。10

1.632-1.667

0.002-0.005

铬钒钙铝榴石

均质体

6.5

3.85

1.74

合成祖母绿的鉴别

合成祖母绿常用助熔剂生长法和水热法合成,因其生长环境与天然祖绿相似,所以物理化学特征基本相似,但某些性质还是存在一定差别(表2)。最主要的区别在于:

表2 天然祖母绿与不同方法合成祖母绿物理性质的区别

宝石

折射率

双折射率

相对密度

天然祖母绿

1.567-1.600

0.005-0.010

2.67-2.78

助熔剂合成祖母绿

1.560-1.566

0.003-0.004

2.65-2.66

水热法合成祖母绿

1.566-1.605

0.005-0.010

2.67-2.73

①合成祖母绿颜色浓艳,有较强的红色荧光,查尔斯滤色镜下呈现鲜红的红色。

②天然祖母绿具有独特的包裹体特征,而且产地不同,包裹体明显不同,而合成祖母绿的典型包裹体是云团状不透明色未熔化的熔质和熔剂包裹体,银白色不透明三角形铂片包裹体等。

优化处理祖母绿的鉴定

对祖母绿进行优化处理的主要方法有浸油处理、染色处理和镀膜处理等。相应的鉴定方法如下:

①浸油处理:由于祖母绿裂隙发育,所以常用注油方法来掩盖裂隙和增强绿色,鉴别时,对延伸到宝石表面的裂隙应注意观察,在放大镜下用顶光灯照射,裂隙处就会产生干涉色,如果把宝石放在台灯下加温就会有油珠流出,在紫外线下会发黄色荧光。

②染色处理:采用化学颜料,将色浅或无色的祖母绿染成深绿色。这种染色处理的绿色颜料一般沿裂隙分布,整体呈蛛网状。在长波紫外光下发黄绿色荧光。可在630-660nm处有吸收带。

③箔衬处理:若发现祖母绿首饰采用金属托全封闭式镶嵌,就要怀疑宝石的亭部外缘是否镀有绿色薄膜。

④镀膜处理:常采用无色绿柱石作核心,在外层生长合成祖母绿薄膜。镀层很容易产生裂纹而呈交织网状,这是镀膜祖母绿的重要特征。由于主体是绿柱石,因此,典型的绿柱石包裹体也是重要的鉴别特征。此外,由于颜色主要集中在镀层,因此,这种祖母绿在浸液中将有清楚的特征显示。

不同产地祖母绿的鉴定

对于祖母绿而言,鉴定出不同的产地意义较大,主要产地祖母绿的鉴定特征如下。

①哥伦比亚祖母绿:是世界上最优质祖母绿的产地,所产祖母绿是纯绿色,稍带黄的绿色或稍带蓝的绿色。典型的产地有Muzo、 Chivor和Gachala等矿床,Muzo祖母绿颜色最美丽,而Chivor祖母绿则瑕疵较少。哥伦比亚祖母绿裂纹较多,裂隙内有时充满褐色铁质薄膜,具典型的气、液、固三相包体,还有纤维状包体、黄褐色粒状氟碳钙铈矿包体、黄铁矿包体、石英包体、磁黄铁矿包体和辉钼矿包体等。在查尔斯滤色镜下,哥伦比亚祖母绿显红色,其它产地的祖母绿一般不变色。

②俄罗斯祖母绿:颜色较多是带黄的绿色,较哥伦比亚产的稍淡。裂隙稍少,典型的包裹体是阳起石,其外观很象竹筒,俗称竹节状包体,绿色和褐色,不规则排列,另还常见页片状黑云母包裹体,亦是祖母绿呈褐色的原因。

③巴西祖母绿:其特征是尺寸小,多瑕疵,一般质量较差,但有时质量较好。

④津巴布韦祖母绿:主要产于Belingwe Native Reserve等地区,其特征是尺寸较小,质量好的祖母绿成品超过三分之一克拉已很罕见。

⑤坦桑尼亚祖母绿:主要产自Manyara湖南岸地区,和Muzo祖母绿相近,通常为带黄的绿色,但有时也发现有与Chivor宝石相似的带蓝的绿色品种。这种宝石质量有时可与哥伦比亚祖母相媲美。

⑥赞比亚祖母绿:色调变化范围内为鲜明的亮绿色-带蓝的绿色-暗的柔和的绿色。但所有的赞比亚宝石都呈稍带灰色的色调,并且在其中可能有云母、角闪石、阳起石、或透闪石等包裹体。

⑦印度产祖母绿:具典型的“逗号”状包裹体,是由孔洞中含两相(液体和气体)包裹体和小的云母晶体构成。

⑧巴基斯坦祖母绿:具云母片和两相包裹体。 [2]


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