刚玉宝石(红宝石、蓝宝石)的基本性质

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    刚玉矿物的宝石品种有红宝石、蓝宝石，它们是世界上公认的两大珍贵彩色宝石品种。

    (一)矿物名称

    刚玉(Corundum)。

    (二)化学成分

    刚玉的化学成分为铝的氧化物：A1203，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。

    (三)晶系及结晶习性

    刚玉属三方晶系，晶格中O^2-作六方最紧密堆积，堆积层垂直于3次轴，A1³⁺充填了由

0^2-形成的八面体空隙数的2／3，[A106]八面体以棱连接成层，并沿c轴方向呈三次螺旋对称(图3—1—34)。

    刚玉属复三方偏三角面体晶类，晶体常呈桶状、柱状，少数呈板状或叶片状。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(图3-1-35)。

    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。

图3-1-34  刚玉晶体结构

（a）菱面体晶胞中AlO₆八面体的排列；（b）AlO₆八面体沿c轴呈三次螺旋对称

图3-1-35刚玉的晶体

（a）单晶；（b）双晶

c{0001}；a{1l20}；z{2241}；n{2243}；w{14·14·28·3}；r{1011}

（四）光学性质

1、颜色

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表3-1-10。

 

 

 

 

表3-1-10  致色元素与刚玉颜色对应关系表

 

2.光泽及透明度

    刚玉宝石通常为透明至不透明，抛光表面具亮玻璃光泽至亚金刚光泽。

    3.光性

    刚玉宝石为一轴晶负光性，个别情况下具有异常的二轴晶光性。

    4.折射率和双折射率

    刚玉宝石的折射率值为1.762—1.770(+0.009，-0.005)，双折射率值为0.008-

0.010。

    5.多色性

    除无色刚玉外，有色的刚玉宝石均具二色性，二色性的强弱，以及色彩变化均取决于自

身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。

    6.发光性

    紫外荧光：在长波紫外线下红色刚玉宝石可具弱至强红色荧光，短波紫外线下可具微弱

至中等红色的荧光。同一样品的长波紫外荧光强度大于短波紫外荧光强度。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。蓝色刚玉宝石一般无荧光，而斯里兰卡的一些黄色刚玉宝石可具杏黄或橙黄色荧光。

    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。

    7.查尔斯滤色镜

    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。

表3-1-11  刚玉宝石的发光特点

不同产地的刚玉宝石	紫外荧光		X荧光
	LW紫外荧光	SW紫外荧光
缅甸红色刚玉宝石	鲜艳深红色	中等红色	深红色
斯里兰卡红色刚玉石	桔红色	中等桔红色	深红色
泰国红色刚玉宝石	暗红色	无色至弱红色	弱暗红色
泰国蓝色刚玉宝石	无	无	无
斯里兰卡浅蓝色刚玉宝石	浅橙色	无-弱橙色	无-微弱红色
斯里兰卡无色、黄色刚玉宝石	杏黄-橙黄色	浅黄-浅橙黄色	弱橙黄色

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。

    8.吸收光谱

    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。

    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。

    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。

    (五)力学性质

    1.解理

    刚玉宝石解理不发育，但因聚片双晶发育可产生平行{0001}和{1011}的裂理，还可能出

现{1120}的裂理。

    2.硬度

    刚王宝石的摩氏硬度为9。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)。

    3.密度

    刚玉矿物的密度变化于4.00(±0.005g／cm³)之间，多数宝石级样品密度变化于3.99～

4.00g／cm³之间。Cr、Fe等杂质元素含量将影响着密度值大小，含量越高，密度越大。一般情况下红色刚玉宝石的密度(3.98～4.28g／cm³)略大于蓝色刚玉宝石密度(3.90～4.16g／cm³)。我国山东深蓝色宝石密度可达4.17g／cm³。

    (六)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。