人造宝石与天然宝石.doc

人造宝石与天然宝石
1.　人造宝石的发展简史
　　梧州宝石市场上的宝石并非严格意义上的宝石，是一些人造宝石，其中主要是作为天然钻石代用品的立方氧化锆，其化学分子式是ZrO2，完全是实验室产品，没有相对应的天然矿物，因其物理特性与天然金刚石相似能代用而流行世界。
　　 立方氧化锆是苏联科学院列别杰夫物理研究所1976年用冷坩锅法研制成功的，当时是作为宇航材料使用。后来一位西德的商人将它切割研磨成钻石，发现其灿烂夺目，美丽异常，与天然钻石十分相似，完全可以替代昂贵的天然钻石使用。此后，CZ作为首饰用品在全世界推广开来。其发展过程可以分为用个阶段：

1976－1980：以台湾为主
1980－1982：台湾、韩国、泰国并存
1982－1990：韩国、泰国、中国并存
1990年以后：以中国为主
到2000年，国际市场上CZ钻80%产自中国。在中国尤以梧州为最，占国际市场30%的份额，年贸易额达6.5亿元人民币。
　　人造红宝石（红刚玉Al2O3）是法国化学家A.维纳尔于1902年研制成功，1905年进入珠宝市场。
人造蓝宝石（蓝刚玉Al2O3）是法国化学家A.维纳尔于1902年研制成功。
　　人造尖晶石（MgAl2O3）,1908年法国化学家Z.巴雷斯在研制蓝宝石时无意中合成，作为珠宝商品则在20世纪50年代。
2.　人造宝石与天然宝石异同
　　 立方氧化锆之所以能够替代天然钻石而流行世界，主要是因为它与天然钻石外在特征十分相似，而非同一种物质。CZ的化学成分是ZrO2，与天然钻石（化学成分是碳C）毫无相干，它与天然钻石相似表现在几个方面：
　　高硬度：天然钻石（金刚石）的硬度为10，CZ为8.5，都达到宝石级硬度（6以上），都同属高硬度一类物质。
高折射率：金刚石折射率2.417，CZ为8.5，都达到宝石级硬度（6以上），都同属高硬度一类物质，都呈金刚、亚金刚光泽。所谓折射率简单地说就是光在空气的速度与光在介质中的速度之比值。折射率越高，全反射临界角就越小，光被全反射的可能性就越大，该物质的光泽就越强。所以，只要研磨得好，比例合适，金刚石与CZ都可以光彩夺目，十分相似，非专业人士难以分辨。
　　色散度接近：所谓色散是指复色光分解为单色光的现象。通俗地说，色散就是白光通过某介质后分散成各种颜色光的现象。色散度是指该介质紫光折射率与红光折射率的差值，色散度越高，分散的颜色就越多。金刚石是0.044，CZ为0.06，两者相接近。
　　就是因为CZ外在特征与金刚石十分相似，达到以假乱真的地步，所以CZ作为首饰用品得到在全世界推广，被广泛地应用于首饰及手表工业，在首饰生产中扮演着举足轻重的角色。
　　人造红宝石与天然红宝石是同一种物质，化学成分是Al2O3，摩氏硬度9，折射率1.765，色散度0.018，密度3.99g/cm3,晶体透明至半透明，玻璃光泽。但人造红宝石与天然红宝石也有区别，对比如下表：
人造红宝石与天然红宝石对比
特征
人造红宝石
天然红宝石
直观印象

鲜艳、漂亮、规则、均匀
多数不均匀，不够漂亮
颜色
颜色艳丽，均匀透明
多数为较暗的紫红色，粉红色。颜色相对不均匀，颗粒越大颜色越差。
色带、双晶、生长线
具弧形生长线，象密纹唱片一样。
有六边形、“人”字形、直带状、百叶窗式平直排列的双晶纹。
杂质、气泡包体
原料上有裂纹，裂纹从外向里。一般晶体相当干净、透亮，无天然杂质。有气泡，呈雾状。气泡呈圆形、泪滴形。
裂隙杂乱，裂纹包在里面，无生长晶体裂纹，一般称所含的杂乱裂纹为绺所含的粒状矿物包体为沙包，称丝绢状金红石包体为勒光。
星光
人造红宝石中加TiO2而成人造星光红宝石，星光线明显且细而均匀，六道线象模子刻的一样，规则清晰。
含有丝绢状平行晶面排列的金红石包体，平面上有像瘦肉丝一样的闪光，弧面上出现三个方向、六道星光，叫星光红宝石。特点是星线中间粗，边缘细，中心有这点。需强光照射下才清晰。
荧光
强，紫外灯光下呈透明的红色
弱
二色性
台面二色性强（取料时不垂直C轴）
腰围方向显二色性
　　人造蓝宝石与天然蓝宝石也是同一种物质，其化学成份与物理特性与红宝石相同，都是刚玉晶体，但因为晶体中所含微量过渡族杂质离子不同而表现为不同的颜色，红宝石的红色是Cr3+离子的晶体场电子跃迁引起的，蓝宝石的蓝色则是Fe2+与Ti4+离子之间的电荷转移电子跃迁引起的。红宝石与蓝宝石的化学性质很稳定，熔点均高达2050度C，而且不溶于酸。当然，人造蓝宝石与天然宝石也有区别，对比如下表：
人造蓝宝石与天然宝石对比
特征
人造蓝宝石
天然蓝宝石
直观印象
内部洁净，颜色均匀，纯正、漂亮、鲜艳
颜色偏绿或偏灰，色杂，且不均匀，不易达到理想的程度。
色带、双晶、生长线

色带不明显，但把宝石放在纸上或白水杯子中可见弧形生长线。
具有不均匀的色带和生长线，色带平直，平行六方柱面排列。常见百叶窗式双晶纹，原料有聚片双晶。
二色性
二色性强。由于磨工节约原料不垂直C轴切割，因些台面上很容易看到二色性，而在腰围处看不到二色性。
二色性强。天然晶体磨工垂直C轴切磨，在台面上观察难于见到二色性，而在腰围方向二色性非常明显。
包体、杂质
包体单一稀少，晶体透亮、干净。偶见圆形气泡。抛光不良，表面见扫掃状抛光痕迹。
包体较复杂，镜下可见指纹状液态包体；颗粒状固态包体有锆石、赤铁矿、磷灰石、黑云母等。
星光现象
人造蓝宝石中加和TiO2形成定向排列的人造星光。星光线细而均匀，六道线象人工刻出来的一样。
丝绢状金红石包体平行六方柱面排列所形成的星光现象，中心粗，边缘细，交汇处有亮点。可有六射，十二射星光现象。
　　人造尖晶石与天然晶尖石的化学成份是MgAl2O4,但天然尖晶石往往还会含有ZnO、MnO、Fe2O3、Cr2O3等成份，人造尖晶石则成份单一，二者相对于人造红宝石与天然红宝石之间的区别来说比较明显。人造尖晶石的颜色浓艳而均一；晶体中包裹体很少，偶尔可见到酒瓶状的拉长石气泡，绝无天然尖晶石中的矿物质包裹体；物理性质也有差异：

硬度
密度
折射率
人造尖晶石
8
3.64
1.728
天然尖晶石
8
3.60
1.718
O3）是法国化学家A.维纳尔于1902年研制成功。
　　人造尖晶石（MgAl2O3）,1908年法国化学家Z.巴雷斯在研制蓝宝石时无意中合成，作为珠宝商品则在20世纪50年代。

2.　人造宝石与天然宝石异同
　　 立方氧化锆之所以能够替代天然钻石而流行世界，主要是因为它与天然钻石外在特征十分相似，而非同一种物质。CZ的化学成分是ZrO2，与天然钻石（化学成分是碳C）毫无相干，它与天然钻石相似表现在几个方面：
　　高硬度：天然钻石（金刚石）的硬度为10，CZ为8.5，都达到宝石级硬度（6以上），都同属高硬度一类物质。
高折射率：金刚石折射率2.417，CZ为8.5，都达到宝石级硬度（6以上），都同属高硬度一类物质，都呈金刚、亚金刚光泽。所谓折射率简单地说就是光在空气的速度与光在介质中的速度之比值。折射率越高，全反射临界角就越小，光被全反射的可能性就越大，该物质的光泽就越强。所以，只要研磨得好，比例合适，金刚石与CZ都可以光彩夺目，十分相似，非专业人士难以分辨。

　　色散度接近：所谓色散是指复色光分解为单色光的现象。通俗地说，色散就是白光通过某介质后分散成各种颜色光的现象。色散度是指该介质紫光折射率与红光折射率的差值，色散度越高，分散的颜色就越多。金刚石是0.044，CZ为0.06，两者相接近。
　　就是因为CZ外在特征与金刚石十分相似，达到以假乱真的地步，所以CZ作为首饰用品得到在全世界推广，被广泛地应用于首饰及手表工业，在首饰生产中扮演着举足轻重的角色。
　　人造红宝石与天然红宝石是同一种物质，化学成分是Al2O3，摩氏硬度9，折射率1.765，色散度0.018，密度3.99g/cm3,晶体透明至半透明，玻璃光泽。但人造红宝石与天然红宝石也有区别，对比如下表：
人造红宝石与天然红宝石对比
特征
人造红宝石
天然红宝石
直观印象

鲜艳、漂亮、规则、均匀
多数不均匀，不够漂亮
颜色
颜色艳丽，均匀透明
多数为较暗的紫红色，粉红色。颜色相对不均匀，颗粒越大颜色越差。
色带、双晶、生长线
具弧形生长线，象密纹唱片一样。
有六边形、“人”字形、直带状、百叶窗式平直排列的双晶纹。
杂质、气泡包体
原料上有裂纹，裂纹从外向里。一般晶体相当干净、透亮，无天然杂质。有气泡，呈雾状。气泡呈圆形、泪滴形。
裂隙杂乱，裂纹包在里面，无生长晶体裂纹，一般称所含的杂乱裂纹为绺，所含的粒状矿物包体为沙包，称丝绢状金红石包体为勒光。
星光
人造红宝石中加TiO2而成人造星光红宝石，星光线明显且细而均匀，六道线象模子刻的一样，规则清晰。
含有丝绢状平行晶面排列的金红石包体，平面上有像瘦肉丝一样的闪光，弧面上出现三个方向、六道星光，叫星光红宝石。特点是星线中间粗，边缘细，中心有这点。需强光照射下才清晰。
荧光
强，紫外灯光下呈透明的红色
弱
二色性
台面二色性强（取料时不垂直C轴）
腰围方向显二色性
　　人造蓝宝石与天然蓝宝石也是同一种物质，其化学成份与物理特性与红宝石相同，都是刚玉晶体，但因为晶体中所含微量过渡族杂质离子不同而表现为不同的颜色，红宝石的红色是Cr3+离子的晶体场电子跃迁引起的，蓝宝石的蓝色则是Fe2+与Ti4+离子之间的电荷转移电子跃迁引起的。红宝石与蓝宝石的化学性质很稳定，熔点均高达2050度C，而且不溶于酸。当然，人造蓝宝石与天然宝石也有区别，对比如下表：
人造蓝宝石与天然宝石对比
特征
人造蓝宝石
天然蓝宝石
直观印象
内部洁净，颜色均匀，纯正、漂亮、鲜艳
颜色偏绿或偏灰，色杂，且不均匀，不易达到理想的程度。
色带、双晶、生长线

色带不明显，但把宝石放在纸上或白水杯子中可见弧形生长线。
具有不均匀的色带和生长线，色带平直，平行六方柱面排列。常见百叶窗式双晶纹，原料有聚片双晶。
二色性
二色性强。由于磨工节约原料不垂直C轴切割，因些台面上很容易看到二色性，而在腰围处看不到二色性。
二色性强。天然晶体磨工垂直C轴切磨，在台面上观察难于见到二色性，而在腰围方向二色性非常明显。
包体、杂质
包体单一稀少，晶体透亮、干净。偶见圆形气泡。抛光不良，表面见扫掃状抛光痕迹。
包体较复杂，镜下可见指纹状液态包体；颗粒状固态包体有锆石、赤铁矿、磷灰石、黑云母等。
星光现象
人造蓝宝石中加和TiO2形成定向排列的人造星光。星光线细而均匀，六道线象人工刻出来的一样。
丝绢状金红石包体平行六方柱面排列所形成的星光现象，中心粗，边缘细，交汇处有亮点。可有六射，十二射星光现象。
　　人造尖晶石与天然晶尖石的化学成份是MgAl2O4,但天然尖晶石往往还会含有ZnO、MnO、Fe2O3、Cr2O3等成份，人造尖晶石则成份单一，二者相对于人造红宝石与天然红宝石之间的区别来说比较明显。人造尖晶石的颜色浓艳而均一；晶体中包裹体很少，偶尔可见到酒瓶状的拉长石气泡，绝无天然尖晶石中的矿物质包裹体；物理性质也有差异：

硬度
密度
折射率
人造尖晶石
8
3.64
1.728
天然尖晶石
8
3.60
1.718