红、蓝宝石的基本性质

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红宝石：含Cr的红色刚玉

蓝宝石：除红色以外的其它颜色刚玉

       红、蓝宝石是宝石级的刚玉。其中红色者(中等深浅的红色到暗红至紫红)称红宝石，其它颜色者称蓝宝石，包括粉红色的也是蓝宝石。其它颜色的蓝宝石可用前置形容词修饰命名，如黄色蓝宝石。

红宝石和蓝宝石都是人们十分珍爱的高档宝石，红宝石鲜红似火，蓝宝石清澈透蓝，她们与钻石、祖母绿和猫眼石同被列为世界五大名贵宝石。红宝石象征至高无上的地位，而蓝宝石则具有神奇的力量，能避邪除恶。

古代所谓红宝石，包括红色的刚玉、红色尖晶石、红色石榴子石等，而所谓蓝宝石应包括蓝色的刚玉、蓝色的尖晶石、蓝色的电气石和海蓝宝石等

按照今天宝石学的概念，红宝石(Ruby)和蓝宝石(Sapphire)都是以矿物刚玉为材料的宝石，若刚玉材料的颜色为红色者，且质量达到宝玉石学质量要求，则为红宝石。除红色外，其它各种颜色刚玉材料中达到宝玉石学质量要求者，均称为蓝宝石。 

 

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一.化学成分

刚玉族宝石的主要化学成分为Al₂O₃。理论化学成分为Al53.2%、O46.8%，可含有微量的杂质元素Fe、Ti、Cr、Mn、V等。杂质元素可以等价离子或异价离子形式代替晶格中的A13+，也可以机械混入物形式存在于晶体中。天然刚玉—般均含有微量杂质。纯净时无色，因含杂质       而致色。含Cr呈红色，含Fe和Ti呈蓝色，含V呈黄色。主要混入物有Cr3+、Ti4+、Fe3+，Fe2+、Mn2+、V5+、Si4+、Ga3+等，它们以等价或异价类质同象形式替代Al3+，使刚玉呈现出不同的颜色。金红石、赤铁矿、钛铁矿、石榴石和尖晶石是刚玉晶体中的常见矿物晶体包裹体，这些混入物明显导致晶体的颜色、透明度、密度等物理性质的变化。

 

二.晶体结构

刚玉属三方晶系，刚玉晶体结构特点：O2-作六方最紧密堆积，堆积层垂直于三次轴，Al3+充填了由O2-形成的2/3的八面体空隙。 [AlO6]八面体稍有变形，它们以共棱连接成层状)。 O2-为四次配位，被四个Al3+所围绕。在平行三次轴方向上， [AlO6]八面体以共面的方式构成两个实心的[AlO6]八面体 和一个空心的由氧围成的八面体相间排列的柱体。 [AlO6]八面体沿c轴方向构成三次螺旋对称轴。 L³3L²3PC对称型。 重要单形有六方柱d{1l20}，六方双锥z{2241}、n{2243}、w{14·14·28·3}，菱面体r{1011}，平行双面c{0001}。在{1011}晶面上，具有平行{1011>和{2243}交棱的花纹.
    结晶习性：刚玉的晶体形态为复三方偏三角面体晶类(L33L23PC)，晶体多呈桶状、柱状，少数呈板状或叶片状。常呈腰鼓状或短柱状晶体，柱面上常有较粗的横纹。常见单型为六方柱、六方双锥和平行双面。在菱面体上可具有三角生长标志，其边与菱形面平行。 大理岩中的红宝石常呈板状或板柱状晶体（图10-2-3）。其他母岩中形成的可发育成柱状晶体，鼓状晶形（图10-2-4）。刚玉的单晶形态与形成条件有关。板状晶体多产于富硅、贫碱的接触变质岩中。柱状、

桶状晶体多产于贫硅、富碱的碱性橄榄玄武岩中，且多具深色熔蚀壳。

三.物理性质

1.密度

   刚玉的密度一般为4.00g/cm3，常为：3.95－4.05，其变化随内含杂质而异。一般而言，混合物金红石、赤铁矿、钛铁矿的成分越多，其密度越大，个别可达4.20g/cm3。山东蓝宝石相对密度可达4.17。所以刚玉也常形成砂矿。
 2.硬度  
    刚玉宝石的摩氏硬度为9，随方向不同稍有差异。硬度略具方向性，平行光轴面的硬度(Hk＝2140kg／mm2)略

大于垂直光轴面的硬度(HK＝1880kg／mm2)。平行柱面的硬度略大于垂直柱面的硬度。硬度仅次于钻石，也是自然界中相当硬的物质，因此，刚玉也是工业上常用的磨料。和钻石一样，它的硬度同样有异向性。

3. 折射率和双折射率 　

1.762－1.770，
    Ne:1.760-1.762, No:1.768-1.771,刚玉是双折射矿物，也叫光性非均质体。      最大折射率1.771，最小1.760，双折射率不大，仅0.008—0.009。

4.颜色

刚玉纯净时无色，但因过渡元素的类质同象代换，使刚玉宝石色彩多姿，各种颜色均有，其中由铬致红色的称为红宝石，铁、钛致蓝色的称为蓝宝石，其他颜色的刚玉宝石称为艳色蓝宝石。刚玉宝石的颜色十分丰富，它几乎包括了可见光光谱中的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的所有颜色。刚玉属他色矿物，纯净时无色，当晶格中含有微量的杂质元素时可致色。不同的微量元素导致不同的颜色，其中Cr主要导致红色,而Ti的联合作用导致蓝色。刚玉中不同杂质元素与颜色的对应关系见下表。

 

颜色多样，主要有: 红、粉红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、棕,不透明或半透明者多为蓝灰、黄灰或不同色调的黄色；透明者主要有无色、白色及红、蓝、黄、绿、紫等色。有的刚玉具变色。

         各种以红色为主色调的称为红宝石，而其他的颜色通常称为蓝宝石，常见的颜色有蓝色、绿色、 黄色、橙色和紫色。红、蓝宝石的颜色与杂质元素的种类，含量和组合有关： 
    （1）各种红色色调的红宝石:鸽血红（纯红色）红宝石, 代表最优质的红宝石，即属“鸽血红”级、透明、颜色均匀无或极少裂纹和瑕疵的红宝石。珠宝界常用“鸽血红”形容最优质缅甸红宝石的颜色。两个品级较次的颜色是“半血色”(微暗红色)和“法国色”或樱桃红色(比鸽血红略浅)。粉红色红宝石的玫瑰红色: 锡兰或斯里兰卡红宝石,其红宝石为浅红色、极浅红色或淡紫红色。色调虽浅。但比缅甸、泰国红宝石光亮耀眼，故仍被视为红宝石(按其颜色理应叫粉红色蓝宝石)。  

只有由Cr致色的红色的刚玉才能够叫做红宝石。 　　而粉红色的刚玉不是Cr致色的。 　　结晶习性：属三方晶系、复三方偏方面体晶类；晶体形态常呈桶状、短柱状、板状等。集合体多为粒状或致密块状。 　　透明度：透明至半透明， 　　光泽：亮玻璃光泽至亚金刚光泽。 　　折射率：1.762-1.770，（+0.009，-0.005），双折射率：0.008~0.010。 　　色散：低 0.018 　　多色性：二色性明显，常表现为：紫红/褐红，深红/红，红/橙红，玫瑰红/粉红 　　光性：U—（一轴晶负光性）。 　　特殊光学效应：星光效应，在光线的照射下会反射出迷人的六射星光或十二射星光，变色效应 　　摩氏硬度为：9， 　　SG（相对密度）：3.99-4.00 　　解理：无解理，底面裂理发育。 　　发光性：红宝石在长、短波紫外线照射下发红色及暗红色萤光。 　　吸收光谱：Cr的典型的吸收光谱。688nm 690nm吸收双线 668nm 659nm有吸收弱线以550nm为中心的吸收宽带（黄绿区吸收） 蓝区476nm 475nm 468nm 紫区吸收。 　　色彩来源：微量铬使它显红色，铬含量越高越红，最红的俗称“鸽血红”。

 

    （2）各种蓝色色调的蓝宝石(蓝色刚玉),克什米尔蓝宝石是一种不太透明的天鹅绒状、紫蓝色(“矢车菊”蓝)的蓝宝石。由于不太透明，故给人一种“睡眼惺忪”的外观感觉，与其它蓝色蓝宝石不同。缅甸或东方蓝宝石,指极优质的“浓蓝”或“品蓝”的微紫蓝色蓝宝石。在人工光源照射下，它会失去一些颜色，并呈现出一些墨黑色。克什米尔蓝宝石无此变黑特点。锡兰或斯里兰卡蓝宝石,通常指暗淡的灰蓝色至浅蓝紫色、具有明显光彩的蓝宝石。当含大量针状、絮状包体时，光彩降低，略呈灰色。色泽往往不均匀(有色带、条纹等)。不过斯里兰卡历史上曾出产过优质蓝宝石，品质属最佳之列。目前国内市场上还可见到称“卡蓝”的优质蓝宝石。泰国或暹罗蓝宝石, “泰国蓝宝石”是指极深蓝色蓝宝石，甚至在日光下，它们的颜色也很深，几乎是蓝黑色的，代表较差的品级。而在英国，“暹罗蓝宝石”表示品级仅次于克什米尔级的蓝宝石，即指一种蓝色极深而略具天鹅绒状的蓝宝石。蒙大拿蓝宝石浅蓝色蓝宝石，透明度好，光泽强。有人描述它具有金属光泽(显然不够确切)，呈现钢青色或铁蓝色，超过克什米尔蓝宝石的天鹅绒光彩。非洲蓝宝石,具有各种浅淡颜色，如浅蓝色、蓝紫色等。澳大利亚蓝宝石,颜色很深，甚至呈墨黑色，一般具有浓绿色到极深紫蓝色的二色性。透明度差，半透明至不透明，往往带有不受欢迎的绿色调。常有色带和羽状包体。泰国和我国山东昌乐以及其它地方也产类似的蓝宝石。属于较差的品级。

(3)深橙色至橙红色蓝宝石

很少见，价格昂贵。许多鉴赏家认为它是所有宝石中最漂亮的。由明显浅色到中等色调的微粉红色至橙色到粉红至橙红的蓝宝石，颜色颇似红莲，常被叫做帕德马蓝宝石。斯里兰卡人很喜欢这两种颜色的宝石，故极少出口其它国家，进入国际市场. 帕德马蓝宝石（padparadscha）的橙－橙红色。

 (4).黄色蓝宝石

也称金色蓝宝石，是一种很珍贵的宝石，一般呈浅至中等色调的微棕黄色，价格非常昂贵的金黄宝石，曾被称为“东方黄宝石”、“黄宝石王”或“黄宝石帝”。
    （5）绿色蓝宝石则可视为黄色致色剂，绿色蓝宝石多会出现450nm的吸收带。澳大利亚或泰国产的黑蓝色蓝宝石经切割后呈现绿色，作为绿色蓝宝石出售。一种罕见的被误称为“东方祖母绿”浅绿色蓝宝石很受一些人喜爱，但其色泽很难与媲美。
    （6）紫色蓝宝石的颜色是因Cr³⁺和Fe²⁺/Ti⁴⁺或者Fe²⁺/Fe³⁺所致。通常称为紫晶蓝宝石，或被误称为“东方紫晶”。微红至紫色者常被称为梅红蓝宝石，又被误称为“红宝石”。

    （7）粉红色或玫瑰色蓝宝石,凡粉红色色调太浅而不能称为红宝石者，通常叫做粉红色蓝宝石。其中有些很美丽，且价格适中，颇受消费者欢迎。

    （8）变色蓝宝石的变色效应则取决于所含的Fe/Ti离子对和Cr的比例。通常又称为似金绿玉蓝宝石。在日光下蓝色，夜间在灯光下呈微红色或紫红色。当变色不明显时，会有损于该宝石的色彩，使其变得不够鲜艳。有些罕见的蓝宝石，能在日光下显美丽的蓝色，灯光下变为令人赏心悦目的红紫色，非常珍贵。

(9)微绿浅蓝色蓝宝石,常被称为“东方海蓝宝石”或“海蓝宝石”。二者皆为不正确命名。

(10) 褐色蓝宝石

一般不透明。若含细针状金红石包体，可切磨成星光蓝宝石。透明的褐色蓝宝石极少见。柬埔寨出产中等色调、美丽透明的褐色蓝宝石。

 
 5.光泽　

    亮玻璃至亚金刚光泽。 强玻璃光泽至半金刚光泽，比钻石弱。

当内含物较多时常呈现丝绢光泽。

6.透明度　
    透明至不透明，高档刻面宝石为透明，具星光效应的多为半透明。宝石级的刚玉一般透明至微透明，透明度受含杂程度影响。
7.光性　

特殊光性,一轴晶负光性符号。
    （１）星光效应：六射星光。偶尔可见十二射星光。 
    （２）变色效应：少数蓝宝石具变色效应，它们在日光下呈蓝紫色、灰蓝色，在灯光下呈红紫色，颜色变化不明显，颜色通常也不鲜艳。

8.光学效应   

刚玉宝石可具星光和猫眼效应，明显程度与内部金红石的含量、形态、排列方式及琢磨款式有关。此外，钒致色的刚玉宝石具变色效应，一般为紫红—紫蓝色。

9.多色性 : 
 均具有二色性，一般表现为不同深浅的颜色，红宝石、蓝色蓝宝石二色性较强，其它颜色的蓝宝石稍弱.

对于非均质矿物，光线进入晶体会有两条互相垂直的折射光，这两束的颜色是有差异的，用偏光显微镜或者简单的叫“二色镜”(仪器原理同偏光显微镜)的小型仪器可以看出颜色的差异。刚玉是非均质矿物，因而具有二色性(晶体光学中也叫多色性)。刚玉的多色性中等。其中红宝石表现为紫红/橙红，蓝宝石表现为紫蓝/绿蓝。有色刚玉宝石二色性明显，二色性特征和强弱取决于宝石的颜色及颜色深浅程度。常见红色刚玉宝石的二色性有：深红色一浅红色，红色一橙红色，紫红色一褐红色，玫瑰红色一粉红色；而蓝色刚玉宝石的二色性有深紫蓝色一蓝色，蓝色一浅蓝色，蓝色一蓝绿色，蓝色一灰蓝色，黄色刚玉宝石的二色性可有金黄色一黄色，橙黄色一浅黄色，浅黄色一无色。

（1）红宝石：红色/橙红色；

（2）蓝宝石：蓝色/蓝绿色； 
    （3）黄色蓝宝石：黄色/浅黄色； 
    （4）绿色蓝宝石：绿色/黄绿色； 
    （5）橙色蓝宝石：橙色/无色； 
    （6）褐橙色蓝宝石：黄褐色/无色； 
    （7）紫色蓝宝石：紫色/橙色。 
一般红宝石二色性为紫红—橙红色，玫瑰红—浅红色

–蓝宝石二色性为紫蓝—浅蓝色，蓝—蓝绿色

–黄色蓝宝石为黄—浅黄色

10.发光性(荧光)

红宝石在紫外灯下可以发红色荧光，借此可以区分开红色石榴石(无荧光)。

在长波紫外下，红宝石发中等红色荧光，短波下呈弱红色荧光，蓝宝石一般不发荧光。

（1）红宝石在长波紫外线下可呈弱至强红色荧光，短波紫外光下呈弱至中等红色荧。同一样品的长波紫外荧光强度大于短波紫外荧光强度，日光也可激发其红色荧光，但含Fe高者荧光较弱。

    （2）蓝宝石的紫外荧光因颜色和产地的变化而异，缅甸、斯里兰卡、克什米尔的蓝宝石具有橙至橙红色的长波和短波紫外荧光。 不同产地、不同颜色样品的紫外荧光特点随所含Cr、Fe含量的不同而变化。Cr含量高者红色荧光强而鲜艳，Fe含量高者荧光弱而暗。蓝宝石一般无荧光，但含Cr的斯里兰卡和美国蒙大拿州蓝宝石有时呈粉色荧光，斯里兰卡产的一些黄色蓝宝石可具杏黄色或橙黄色荧光。

    X荧光：在X射线照射下，红色刚玉宝石可发红色荧光，与紫外荧光特点相同。多数蓝色刚玉宝石无荧光，斯里兰卡一些品种可具较弱的橙色荧光。

    一些主要产地刚玉宝石的发光特点见表3—1—11。

 
    11.查尔斯滤色镜反应
     红宝石可呈现不同的红色。在查尔斯滤色镜和交叉滤色镜下红宝石均呈红色，蓝宝石无颜色特征。   在查尔斯滤色镜下，红色刚玉宝石可显示不同程度的红色，而蓝色、黄色、绿色等刚玉宝石的颜色不变化交叉滤色镜下可看到红色刚王宝石的红色荧光，当用黄色滤色镜代替红色滤色片时，可以看到斯里兰卡黄色刚玉宝石的黄色荧光。

    12.吸收光谱 
    （1）红宝石的典型光谱特征是698、694、659nm吸收线，620～540nm 的吸收带，476、475、468nm 的细吸收线及450nm后的全吸收。由于分光镜中分辨率的原因,698与694、476和475常合并成一条吸收线。 
    （2）蓝色和绿色蓝宝石以及由Fe³⁺致色的黄色蓝宝石典型光谱是470、460、450nm吸收线，当颜色较深时连成一起形成一较宽的吸收带。浅灰色蓝宝石仅可在450nm处见一条模糊的吸收线。

刚玉宝石根据所含杂质的不同而具有不同的吸收光谱。   总体来讲，红色刚玉宝石具有：

694nm、692nm、668nm、659nm吸收线，620～540nm的吸收带，476nm，475nm，468nm的弱吸收线，深红色红宝石的620～540nm吸收带可表现得很强烈，而浅色者此带相对弱以至模糊不清。铬致色的红宝石，红区692、694nm双线、668nm、659nm线吸收以550nm为中心宽带吸收，蓝区476nm、475nm、468nm线吸收， 694nm有一条发射光谱;

    蓝色刚玉宝石中的蓝色、绿色品种，可具450nm、460nm、470nm的吸收线，不同产地或颜色深浅不同其吸收光谱稍有差异，如深蓝色者往往只见到450nm处一较粗的吸收带及460nm的一条细线，浅灰蓝色者仅可见450nm处的一条细线，黄色刚玉宝石的吸收线则很难见到。铁、钛致色的蓝宝石有450nm、460nm、470nm吸收线，热处理的蓝宝石往往在蓝区只有一条吸收带。

    变色刚玉宝石有独特的吸收光谱。变色蓝刚玉宝石的可见光吸收谱具470.5nm的吸收线，550—600nm强吸收及685.5nm的吸收线。

 

13.解理和裂理

 刚玉没有解理，但是有四个不同方向的裂理。      裂理与解理表现相似，也是在外力打击下，沿一定结晶      方向裂开成光滑平面的性质。但是裂理与解理的形成原      因不同，解理是矿物本身结构的异向性造成的固有的性      质，是这种矿物晶体都有的；而裂理则是由于外来因      素，如杂质进入晶体沿着某些结晶方向排列，或者双晶      结合面，造成这些结晶方向结合力减弱，从而在外力作      用下裂开，它不是该晶体固有的性质，因而就可能同样      是刚玉晶体，有的就有裂理，有的就没有。
 

             由于常有裂理，所以红、蓝宝石也是怕撞击的。

刚玉矿物无解理，但因聚片双晶而产生平行于{0001}和{1011}的裂开，偶见{1120}裂理。解理不发育，但可发育平行底面｛0001｝和平行菱面体面｛1011｝的聚片双晶，并产生裂理（图10-2-5）。

 

图10-2-5 红宝石由 聚片双晶引发的裂理

 

14．导热性：

钻石是导热性最高的物质。红/蓝宝石也是非金属矿物中导热率较高的，是尖晶石的2.6倍，玻璃的25倍左右。因而也可以用鉴定钻石的热导仪辅助鉴定红/蓝宝石。

四. 化学性质：

刚玉的化学性质也相当稳定。在空气中经久不变，常温下不溶于酸、碱。在800-1000℃的硼酸液中可溶，溶于沸的300℃的硝酸液。

五. 内外部显微特征

    刚玉宝石可含有丰富的固态包裹体、气液两相包裹体及特征的生长结构。

 刚玉宝石的品种

    刚玉宝石品种的划分依据主要是颜色和特殊的光学效应。

    (一)依据颜色的品种划分

    国际珠宝界依据颜色将刚玉宝石划分为红宝石、蓝宝石两大品种，但红宝石与蓝宝石的界线却始终是个有争议的问题，到目前尚未统一。传统宝石学强调红宝石的颜色质量，将红宝石限定在一较窄的范围内。但是随着天然红宝石产量的减少，需求量的增加，以及产出国的利益等众多因素，一些国际组织建议对传统红宝石范围重新界定。下面对上述情况简略介绍：

    传统宝石学分类：传统宝石学所分红宝石、蓝宝石的具体界限如下：

    红宝石：中到深红色刚玉宝石统称红宝石。

    蓝宝石：除去红宝石以外的其它所有颜色的刚玉宝石统称蓝宝石。

    在这种传统划分中浅红色刚玉宝石被划归在蓝宝石品种中，因此出现了浅红色蓝宝石、粉红色蓝宝石的名称。在实际应用中粉红色蓝宝石与红宝石的界限是很难准确划分的。

    1989年在曼谷召开的国际有色宝石协会(简称ICA)会议上对红、蓝宝石界限提出了一个新的原则，即把所有具红色色调的刚玉宝石划归为红宝石，其他颜色的刚玉宝石划归为蓝宝石，

    考虑国际动向以及我国的现实情况，本书对刚玉宝石颜色品种划分如下：

    红宝石：即红色的刚玉宝石，它包括了浅红到深红，所有红色色调的刚玉宝石。

    蓝宝石：即除去红色系列以外的所有颜色的刚玉宝石，它包括白色、黄色、绿色、黑色等多种颜色。除了蓝色的刚玉宝石可直接定名为蓝宝石外，其它各种颜色的刚玉宝石定名时需在蓝宝石名称前冠以颜色形容词，如黄色蓝宝石、绿色蓝宝石等。而红宝石的命名则无需加颜色形容词。

    (二)依据特殊光学效应的品种划分

    依据特殊的光学效应，刚玉宝石可以划分出星光宝石(星光红宝石、星光蓝宝石)和变色蓝宝石两个品种。

    1.星光红宝石和星光蓝宝石

    红、蓝宝石可含丰富的金红石包裹体，它们常沿(1011)或{1120}出溶。不同方向的金红石在垂直于c轴的平面内成60º角相交，加工成弧面形宝石后显示6射星线，偶尔也有双星光现象，双星光是由两组成规律排列的包裹体引起，两组星光互成30º角交叉，构成十二射星线图案。据资料报道引起双星光的包裹体——组是金红石，另一组是赤铁矿(图3—1—36、图 3一l一37)。

    2.变色蓝宝石

    少数蓝宝石具变色效应，它们在日光下呈蓝色、灰蓝色，在灯光下呈暗红色、褐红色，变色效应一般不明显，颜色也不十分鲜艳。