云南紅寶石熱處理研究進(jìn)展

何靜瑤?劉嘉鈞?呂欣怡?遲一帆

摘 要：目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)云南元江紅寶石熱處理的研究和報(bào)道較少，大部分是針對(duì)紅寶石的寶石學(xué)特征及礦床成因的研究，本文通過(guò)系統(tǒng)梳理前人的研究，提出未來(lái)可研究的方向。

關(guān)鍵詞：元江紅寶石;熱處理;寶石學(xué)特征

1 背景

紅寶石是世界上最珍貴的寶石之一，因其顏色艷麗而深受人們的喜愛(ài)。紅寶石的基本化學(xué)成分為Al2O3，礦物名稱(chēng)為剛玉，一般由Cr3+離子致色。剛玉成分較純時(shí)一般呈無(wú)色或白色，由于含有不同的雜質(zhì)元素，導(dǎo)致紅寶石的顏色深淺變化及色調(diào)上的差異。[1]云南元江是中國(guó)近年發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)紅寶石礦，該礦的紅寶石具有豐富的顏色，但大多數(shù)晶體透明度較差，且裂隙發(fā)育，內(nèi)部呈現(xiàn)藍(lán)紫色調(diào)的色帶及色團(tuán)，所以出產(chǎn)高品質(zhì)紅寶石非常少。[2]而熱處理正是改善紅寶石顏色最常用的方法，市面上絕大多數(shù)的紅寶石都進(jìn)行了熱處理，以提高品質(zhì)。但經(jīng)過(guò)熱處理的紅寶石紅色并未明顯加深，而是減弱了紫色、黃色等雜色調(diào)，并提高了其透明度。[3]目前，對(duì)云南元江紅寶石的熱處理實(shí)驗(yàn)并未深入，只有對(duì)元江紅寶石進(jìn)行初步的熱處理實(shí)驗(yàn)，因此，進(jìn)一步研究云南元江紅寶石的熱處理?xiàng)l件及效果十分有必要。

2 研究現(xiàn)狀

近幾年，國(guó)內(nèi)外對(duì)云南元江紅寶石的研究和報(bào)道并不多，尤其是對(duì)系統(tǒng)的寶石學(xué)特征的研究較少，這不利于對(duì)紅寶石資源的保護(hù)及開(kāi)發(fā)和利用。根據(jù)前人研究，要想消除紫紅色紅寶石中的偏藍(lán)色調(diào)，將其變?yōu)轷r艷的正紅色，可通過(guò)熱處理手段，在氧化的環(huán)境下，選取并添加適合的輔助材料進(jìn)行反應(yīng)，從而達(dá)到優(yōu)化紅寶石顏色和凈度的目的。[4]有學(xué)者在改進(jìn)與完善中發(fā)現(xiàn)，紫紅色元江紅寶石加熱至1350℃時(shí)，較淺的顏色和透明度得到較好的改善，而顏色較深的則無(wú)顯著變化。[5]

云南元江紅寶石的Cr2O3平均含量為0.45%，顏色的深淺跟Cr3+的含量有關(guān)。前人的研究成果表明，影響云南元江紅寶石呈色的主要因素是微量元素的種類(lèi)及含量變化。錢(qián)云葵[6]通過(guò)電子探針及晶體結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)得出，紅寶石主要致色因素為鉻，Cr3+含量的變化導(dǎo)致紅寶石呈深淺不同的紅色調(diào);而紅寶石呈紫色調(diào)是因?yàn)殍F鈦之間的電荷轉(zhuǎn)移。董琳玲[7]提出，紅寶石的紅色調(diào)由鉻離子中電子的d-d軌道躍遷產(chǎn)生，而藍(lán)色調(diào)是由于Fe2+-Ti4+之間及Fe2+-Fe3+之間的電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致。

黃欣[8]對(duì)中國(guó)、緬甸、越南以及泰國(guó)等產(chǎn)地的紅寶石進(jìn)行成分測(cè)量及分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：不同產(chǎn)地紅寶石中同種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)間存在很大的差異。其中，越南、緬甸及中國(guó)云南3個(gè)產(chǎn)地的紅寶石鉻元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，通常顏色較鮮艷。而泰國(guó)紅寶石Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，顏色往往較暗沉。在紅外光譜研究中，周全德等[9]發(fā)現(xiàn)天然紅寶石具有位于1980和2110cm-1的硬水鋁石特征吸收雙峰，熱處理后雙峰消失。吳瑞華等[10]通過(guò)紫外可見(jiàn)光光譜實(shí)驗(yàn)得出，緬甸紅寶石在500～600nm有吸收帶。范建良等[11]發(fā)現(xiàn)紅寶石的特征拉曼位移在378、430、576、645和750cm-1附近，其中最強(qiáng)的峰值在417cm-1處顯示，在710cm-1和1085cm-1處為方解石拉曼位移，這可以作為判斷是否為天然的依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

云南元江是國(guó)內(nèi)最好的紅寶石礦區(qū)之一，出產(chǎn)的紅寶石品質(zhì)良好。其中，紫紅色紅寶石中常帶有藍(lán)色調(diào)，通過(guò)熱處理可將其去除，并達(dá)到對(duì)寶石預(yù)期的改善目的，可穩(wěn)定提升寶石的顏色和凈度。此地產(chǎn)出的紅寶石與其他產(chǎn)地的紅寶石存在很大的差異，主要表現(xiàn)在致色元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低、顏色的鮮艷程度等。未來(lái)的研究可繼續(xù)優(yōu)化云南元江紅寶石的熱處理工藝與方法，并結(jié)合晶體場(chǎng)理論分析其致色機(jī)理，確定熱處理的最佳溫度及反應(yīng)條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭守國(guó)，王以群.寶玉石學(xué)[M].上海學(xué)林出版社，2005.

[2] 云南省地礦局.云南省區(qū)域地質(zhì)志[M].地質(zhì)出版社，1990.

[3] 業(yè)冬，劉學(xué)良，鄒妤，趙旭剛，祖恩東.云南元江紅色剛玉的熱處理研究[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（03）：339-342.

[4] 劉學(xué)良.云南紅寶石的寶石學(xué)特征及改善工藝研究[D].華東理工大學(xué)，2011.

[5] 業(yè)冬.云南元江紅寶石的礦物寶石學(xué)特征及熱處理研究[D].昆明理工大學(xué)，2007.

[6] 錢(qián)云葵.元江紅寶石的呈色機(jī)理和改色效果[J].云南地質(zhì)，2004，23（3）：337-342.

[7] 董琳玲.紅寶石的色度學(xué)研究[D].昆明理工大學(xué)，2015.

[8] 黃欣，薛秦芳.云南哀牢山紅寶石的微量元素分析[J].寶石與寶石學(xué)雜志，2008，10（2）：38-41.

[9] 周全德，王以群.紅寶石傅里葉紅外光譜研究[J].寶石和寶石學(xué)雜志，2000，2（1）：23-26.

[10] 吳瑞華，白峰.緬甸Mong Hsu紅寶石的顏色成因[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1998，12（1）：143-148.

[11] 范建良，郭守國(guó)，劉學(xué)良.拉曼光譜在紅寶石檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J].應(yīng)用激光，2008，28（2）：150-154.

作者簡(jiǎn)介：何靜瑤（1997—），女，廣東廣州人，學(xué)士，從事寶石鑒定工作。