1、主講教師 湯德平 教授Email: Phone: 22866867（寶石中的內含物）（寶石中的內含物）（寶石的合成與優化）（寶石的合成與優化）？物理性質：物理性質：光學性質、力學性質、熱學性質等光學性質、力學性質、熱學性質等它們是鑒定寶石種類的依據它們是鑒定寶石種類的依據？合成寶石：合成寶石： 完全或部分由人工制造，且自然界有已知對應物的寶石，完全或部分由人工制造，且自然界有已知對應物的寶石，其化學成分、結構和物理性質與所對應的天然寶石基本相同。其化學成分、結構和物理性質與所對應的天然寶石基本相同。二者的區別在哪？實驗室實驗室大自然大自然內含物不同（寶石中的內含物）（寶石中的內含物）（寶石的合

2、成與優化）（寶石的合成與優化）第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類一、概念一、概念寶石中的內含物寶石中的內含物(inclusion)指指寶石在生長過程寶石在生長過程中，由于自身或外部的原因被包裹在寶石內部的中，由于自身或外部的原因被包裹在寶石內部的某些物質或缺陷。某些物質或缺陷。它包括寶石中的包裹體、解理、它包括寶石中的包裹體、解理、裂隙、生長帶、雙晶等。裂隙、生長帶、雙晶等。第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類二、種類二、種類1 1、包裹體、包裹體 礦物包裹體礦物包裹體是是天然寶石中最常天然寶石中最常見的包裹體。它見的包裹體。它是寶石形成過程是寶石形成過程中包裹的

3、物質。中包裹的物質。 1 1）固相包裹體：）固相包裹體： 礦物、玻璃體、鉑金片等礦物、玻璃體、鉑金片等第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類二、種類二、種類1 1、包裹體、包裹體 1 1）固相包裹體：）固相包裹體： 礦物、玻璃體、鉑金片等礦物、玻璃體、鉑金片等 玻璃體和鉑玻璃體和鉑金片金片等是合成寶等是合成寶石生長過程中包石生長過程中包裹的熔融體或坩裹的熔融體或坩堝材料等。堝材料等。 礦物包裹體是天然寶石中最常見的包裹體。它是寶石形成過程中包裹的物質。 第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類二、種類二、種類 2 2）氣相包裹體）氣相包裹體 由氣體組成，俗稱由氣體組成，俗

4、稱“氣泡氣泡”。 氣相包裹體常呈圓形、蝌蚪狀、長條狀等形狀。氣相包裹體常呈圓形、蝌蚪狀、長條狀等形狀。 為人工寶石中常見的包裹體。為人工寶石中常見的包裹體。 第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類3 3）液相包裹體）液相包裹體 單一的液相組成。單一的液相組成。 常呈橢圓、管狀等。常呈橢圓、管狀等。 在天然寶石和人工寶石中都不常見。在天然寶石和人工寶石中都不常見。 二、種類二、種類第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類 4 4）氣）氣- -液兩相包裹體液兩相包裹體 由氣相和液相兩部分組成。由氣相和液相兩部分組成。 常見于天然寶石中，在某些方法合成的人工寶常見于天然寶石中，

5、在某些方法合成的人工寶石也可見到。石也可見到。 二、種類二、種類第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類 4 4）氣）氣- -液兩相包裹體液兩相包裹體 由氣相和液相兩部分組成。由氣相和液相兩部分組成。 常見于天然寶石中，在某些方法合成的人工寶常見于天然寶石中，在某些方法合成的人工寶石也可見到。石也可見到。 二、種類二、種類5 5）氣）氣- -液液- -固三相包裹體固三相包裹體 由氣相、液相和固相三部分組成。由氣相、液相和固相三部分組成。 見于某些特定產地的天然寶石中，如哥倫比亞見于某些特定產地的天然寶石中，如哥倫比亞產的祖母綠。產的祖母綠。第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物

6、及種類 2 2、色帶與生長紋、色帶與生長紋 寶石中顏色的不均勻分布。晶體在生長過程中，由于寶石中顏色的不均勻分布。晶體在生長過程中，由于生長環境的變化，使生長的每一層晶體的成分或結構發生長環境的變化，使生長的每一層晶體的成分或結構發生一定的變化。這種變化有時可直觀地反映在寶石的顏生一定的變化。這種變化有時可直觀地反映在寶石的顏色上，使人的眼睛可直接觀察到。因此，寶石中顏色的色上，使人的眼睛可直接觀察到。因此，寶石中顏色的分布反映了寶石的形成過程。分布反映了寶石的形成過程。 直線狀或角狀的色帶直線狀或角狀的色帶 二、種類二、種類第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類 2 2、色帶與生

7、長紋、色帶與生長紋 晶體在生長過程中，由于生長環境的變化，使晶體在生長過程中，由于生長環境的變化，使生長的每一層晶體的成分或結構上發生一定的變生長的每一層晶體的成分或結構上發生一定的變化，這種變化最直觀地反映在寶石顏色的變化上。化，這種變化最直觀地反映在寶石顏色的變化上。因此，寶石中顏色的分布反映了寶石的形成方式。因此，寶石中顏色的分布反映了寶石的形成方式。寶石的鑒別具有一定的意義。寶石的鑒別具有一定的意義。 直線狀或角狀的色帶直線狀或角狀的色帶二、種類二、種類 彎曲生長紋彎曲生長紋第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類 直線狀或角狀的色帶 彎曲生長紋二、種類 一些人工致色寶石中獨

8、特的顏色分布一些人工致色寶石中獨特的顏色分布 2 2、色帶與生長紋、色帶與生長紋 晶體在生長過程中，由于生長環境的變化，使晶體在生長過程中，由于生長環境的變化，使生長的每一層晶體的成分或結構上發生一定的變生長的每一層晶體的成分或結構上發生一定的變化，這種變化最直觀地反映在寶石顏色的變化上。化，這種變化最直觀地反映在寶石顏色的變化上。因此，寶石中顏色的分布反映了寶石的形成方式。因此，寶石中顏色的分布反映了寶石的形成方式。寶石的鑒別具有一定的意義。寶石的鑒別具有一定的意義。 第三章 寶石中的內含物3.1 寶石中的內含物及種類二、種類二、種類3 3、解理與裂隙、解理與裂隙第三章 寶石中的內含物3.1

9、 寶石中的內含物及種類二、種類二、種類 4 4、表面特征、表面特征 蝕象（如鉆石表面的三角座、溶蝕坑等）、蝕象（如鉆石表面的三角座、溶蝕坑等）、表面的裂紋、劃痕表面的裂紋、劃痕3、解理與裂隙第三章 寶石中的內含物3.2 研究寶石內含物的意義1、有助于鑒別寶石品種、有助于鑒別寶石品種 第三章 寶石中的內含物3.2 研究寶石內含物的意義1、有助于鑒別寶石品種 2、區分天然和人工寶石、區分天然和人工寶石 第三章 寶石中的內含物3.2 研究寶石內含物的意義1、有助于鑒別寶石品種2、區分天然和人工寶石 3、鑒別人工處理的寶石、鑒別人工處理的寶石 第三章 寶石中的內含物3.2 研究寶石內含物的意義1、有助

10、于鑒別寶石品種2、區分天然和人工寶石3、鑒別人工處理的寶石 4、評價寶石的重要依據、評價寶石的重要依據 第三章 寶石中的內含物3.2 研究寶石內含物的意義1、有助于鑒別寶石品種2、區分天然和人工寶石3、鑒別人工處理的寶石4、評價寶石的重要依據 5、有助于推測寶石的產地、有助于推測寶石的產地 第三章 寶石中的內含物3.2 研究寶石內含物的意義1、有助于鑒別寶石品種2、區分天然和人工寶石3、鑒別人工處理的寶石4、評價寶石的重要依據5、有助于推測寶石的產地 2、區分天然和人工寶石、區分天然和人工寶石3、鑒別人工處理的寶石、鑒別人工處理的寶石第三章 寶石中的內含物3.3 研究寶石中內含物的方法1、肉眼

11、及放大鏡、肉眼及放大鏡2、寶石顯微鏡、寶石顯微鏡3、大型儀器、大型儀器電子顯微鏡、電子探電子顯微鏡、電子探針、紅外光譜儀等針、紅外光譜儀等 第四章 寶石的合成與優化4.1 寶石的合成 4.2 寶石的優化4.1 寶石的合成一、概述一、概述1 1、人工寶石、合成寶石與人造寶石、人工寶石、合成寶石與人造寶石 人工寶石：人工寶石：完全或部分由人工生產或制造用作首飾完全或部分由人工生產或制造用作首飾及裝飾品的材料。包括合成寶石、人造寶石等。及裝飾品的材料。包括合成寶石、人造寶石等。合成寶石：合成寶石：完全或部分由人工制造且自然界完全或部分由人工制造且自然界有已知對應物的晶質或非晶質體，其物理性有已知對應

12、物的晶質或非晶質體，其物理性質、化學成分和晶體結構與所對應的天然珠質、化學成分和晶體結構與所對應的天然珠寶玉石基本相同。寶玉石基本相同。第四章 寶石的合成與優化 人造寶石：人造寶石：由人工制造且自然界無已知對應物由人工制造且自然界無已知對應物的晶質或非晶質體。的晶質或非晶質體。4.1 寶石的合成一、概述2 2、合成寶石的主要方法、合成寶石的主要方法第四章 寶石的合成與優化 晶體的生長方式：4.1 寶石的合成一、概述2、合成寶石的主要方法第四章 寶石的合成與優化 氣體氣體晶體晶體晶體的生長方式：4.1 寶石的合成一、概述2、合成寶石的主要方法第四章 寶石的合成與優化 固體固體晶體晶體 熔體熔體晶

13、體晶體液體液體晶體晶體 溶液溶液 晶體晶體 氣體氣體晶體晶體晶體的生長方式：4.1 寶石的合寶石的合成成一、概述一、概述2 2、合成寶石的主要方法、合成寶石的主要方法寶石生長的基本條件與特點：寶石生長的基本條件與特點：第四章 寶石的合成與優化 1 1）從熔體中生長寶石的方法）從熔體中生長寶石的方法合成方法：合成方法： 焰熔法、區熔法、焰熔法、區熔法、 冷坩堝法、提拉法冷坩堝法、提拉法 原料在的熔點以上熔化，隨后體系的溫度原料在的熔點以上熔化，隨后體系的溫度下降，當下降，當溫度低于熔點溫度低于熔點時熔體開始結晶。時熔體開始結晶。 晶體生長的溫度很高晶體生長的溫度很高 。4.1 寶石的合成2 2）

14、從溶液中生長寶石的方法）從溶液中生長寶石的方法 第四章 寶石的合成與優化 溶質溶解于溶劑中，并隨著體系條件的改變，溶溶質溶解于溶劑中，并隨著體系條件的改變，溶液達到液達到過飽和過飽和，體系開始結晶。，體系開始結晶。 晶體的結晶溫度較低，寶石生長條件較接近于天晶體的結晶溫度較低，寶石生長條件較接近于天然寶石的形成條件。然寶石的形成條件。合成方法：合成方法：水熱法、助熔劑法水熱法、助熔劑法 寶石生長的基本條件與特點：寶石生長的基本條件與特點：二、焰熔法（維爾納葉法）二、焰熔法（維爾納葉法） 由法國人維爾納葉于由法國人維爾納葉于19051905年發明，并用于紅寶年發明，并用于紅寶石的合成。石的合成。

15、 第四章 寶石的合成與優化 特點：特點：設備簡單、晶體生長速度快，成本低設備簡單、晶體生長速度快，成本低 它是目前最常用的合成寶石的方法它是目前最常用的合成寶石的方法4.1 寶石的合成二、焰熔法二、焰熔法原料系統原料系統 料筒、原料（料筒、原料（AlAl2 2O O3 3+Cr)+Cr)、 振動器振動器 第四章 寶石的合成與優化 1 1、裝置與晶體生長過程、裝置與晶體生長過程燃燒系統燃燒系統 氧氣、氫氣、火焰、耐氧氣、氫氣、火焰、耐火磚、冷卻套火磚、冷卻套 生長系統生長系統 晶體（梨晶）、旋轉桿晶體（梨晶）、旋轉桿 4.1 寶石的合成晶體的生長過程晶體的生長過程 原料經過火焰產生的熔體原料經過

16、火焰產生的熔體落在晶體（梨晶）上，并結落在晶體（梨晶）上，并結晶。晶。 晶體生長過程中，梨晶晶體生長過程中，梨晶頂部始終保持厚度約頂部始終保持厚度約20m的的熔融層，梨晶隨旋轉桿而下熔融層，梨晶隨旋轉桿而下降，熔融層冷卻結晶，晶體降，熔融層冷卻結晶，晶體在梨晶的頂部一層一層地生在梨晶的頂部一層一層地生長。長。 晶體生長速度：晶體生長速度：1cm/h第四章 寶石的合成與優化 焰 熔 法 合 成 的 寶 石2、常用焰熔法合成的寶石、常用焰熔法合成的寶石 寶石寶石 顏色顏色 主要成分主要成分 著色劑著色劑紅寶石紅寶石 紅紅 Al2O3 Cr藍寶石藍寶石 藍藍 Al2O3 Fe+Ti仿變石仿變石 灰藍

17、灰藍-紫紅紫紅 Al2O3 V 尖晶石尖晶石 藍藍 Al2O3 +MgO Co星光紅寶石星光紅寶石 紅紅 Al2O3+TiO2 Cr星光藍寶石星光藍寶石 藍藍 Al2O3+TiO2 Fe+Ti第四章 寶石的合成與優化 3、焰熔法合成寶石的特點、焰熔法合成寶石的特點 第四章 寶石的合成與優化 1）具有彎曲生長紋）具有彎曲生長紋2）可能含有大量的氣泡而）可能含有大量的氣泡而不是天然寶石中常見的氣不是天然寶石中常見的氣液兩相的包裹體液兩相的包裹體 3、焰熔法合成寶石的特點、焰熔法合成寶石的特點 第四章 寶石的合成與優化 2）可能含有大量的氣泡）可能含有大量的氣泡三、冷坩堝法三、冷坩堝法特點：適合于熔

18、點極高的寶石特點：適合于熔點極高的寶石第四章 寶石的合成與優化 1 1、裝置與晶體生長過程、裝置與晶體生長過程 原料原料:ZrO:ZrO2 2+ +穩定劑穩定劑 溫度溫度:2750:2750 2 2、合成的寶石、合成的寶石 立方氧化鋯立方氧化鋯3 3、合成寶石的特點、合成寶石的特點 含少量氣泡含少量氣泡四、區熔法四、區熔法1 1、裝置與晶體生長過程、裝置與晶體生長過程第四章 寶石的合成與優化 2 2、合成的寶石、合成的寶石 紅寶石、藍寶石紅寶石、藍寶石3 3、合成寶石的特點、合成寶石的特點 晶體細長晶體細長 五、提拉法五、提拉法特點：設備昂貴，晶體特點：設備昂貴，晶體生長速度慢，成本高生長速度

19、慢，成本高1 1、裝置與晶體生長過程、裝置與晶體生長過程第四章 寶石的合成與優化 2 2、合成的寶石、合成的寶石 紅寶石、藍寶石、尖晶紅寶石、藍寶石、尖晶石、變石、石、變石、YAGYAG3 3、合成寶石的特點、合成寶石的特點 寶石中的內含物較少。寶石中的內含物較少。有時含有少量的氣泡和及有時含有少量的氣泡和及彎曲生長紋。彎曲生長紋。 六、水熱法六、水熱法特點：晶體在高溫高壓特點：晶體在高溫高壓的水溶液中生長，生長的水溶液中生長，生長條件最接近于自然界寶條件最接近于自然界寶石生長的條件石生長的條件1 1、裝置與晶體生長過、裝置與晶體生長過程程 （水晶為例）（水晶為例） 高壓釜高壓釜 原料、溶液、

20、籽晶原料、溶液、籽晶 生長條件：生長條件： 溫度：溫度：340-360340-360 壓力：壓力：10001000個大氣壓個大氣壓 周期：周期：40-6040-60天天 第四章 寶石的合成與優化 六、水熱法六、水熱法2 2、合成的寶石、合成的寶石 水晶、祖母綠、紅寶石水晶、祖母綠、紅寶石第四章 寶石的合成與優化 六、水熱法2 2、合成的寶石、合成的寶石 水晶、祖母綠、紅寶石水晶、祖母綠、紅寶石第四章 寶石的合成與優化 3 3、合成的寶石的特點、合成的寶石的特點 含有氣液兩相包裹體含有氣液兩相包裹體 高壓釜內壁上掉下的高壓釜內壁上掉下的包裹體，如面包渣狀包包裹體，如面包渣狀包裹體、白金片裹體、白

21、金片 籽晶片籽晶片七、助熔劑法七、助熔劑法特點：設備簡單，晶體生特點：設備簡單，晶體生長速度慢，生長周期長長速度慢，生長周期長1 1、裝置與晶體生長過程、裝置與晶體生長過程 （紅寶石為例）（紅寶石為例） 坩堝（鉑金）坩堝（鉑金） 原料：原料：Al2O3 +Cr、 助熔劑助熔劑: PbO, B2O3 生長條件：生長條件： 溫度溫度 1300-9501300-950 生長速度：生長速度：1mm/d1mm/d 第四章 寶石的合成與優化 七、助熔劑法七、助熔劑法2 2、合成的寶石、合成的寶石紅寶石、祖母綠紅寶石、祖母綠第四章 寶石的合成與優化 3 3、合成寶石的特點、合成寶石的特點 晶體特點接近于天晶

22、體特點接近于天然寶石，不易區別然寶石，不易區別 助熔劑的殘余助熔劑的殘余 鉑金片鉑金片第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化寶石的優化一、寶石優化的含義與目的一、寶石優化的含義與目的寶石的優化處理寶石的優化處理 就是通過改變寶石的顏色、透明就是通過改變寶石的顏色、透明度、光學效應等，來改善寶石的外觀或耐久性。度、光學效應等，來改善寶石的外觀或耐久性。目的：目的：提高寶石的商業價值提高寶石的商業價值對象：對象：主要為天然寶石主要為天然寶石第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化二、寶石優化的方法二、寶石優化的方法 1、表面的簡單處理、表面的簡單處理 種類：箔襯、色襯，涂層、鍍膜等種類：

23、箔襯、色襯，涂層、鍍膜等 方法與目的：方法與目的： 在寶石的亭部加層，改善寶石的在寶石的亭部加層，改善寶石的亮度或顏色。亮度或顏色。 在寶石的表面涂（鍍）上一層有在寶石的表面涂（鍍）上一層有色的膜，以改善寶石的顏色。色的膜，以改善寶石的顏色。第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化二、寶石優化的方法二、寶石優化的方法 1、表面的簡單處理、表面的簡單處理 種類：種類：箔襯、色襯，涂層、鍍膜等箔襯、色襯，涂層、鍍膜等 方法與目的：方法與目的： 在寶石的亭部加層，改善寶石的在寶石的亭部加層，改善寶石的亮度或顏色。亮度或顏色。 在寶石的表面涂（鍍）上一層有在寶石的表面涂（鍍）上一層有色的膜，以改善

24、寶石的顏色。色的膜，以改善寶石的顏色。識別：識別：表面涂層容易脫落，用肉眼表面涂層容易脫落，用肉眼 觀察寶石容易識別觀察寶石容易識別第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化寶石的優化、表面擴散處理、表面擴散處理 方法與目的：方法與目的：在較高的溫度下讓著色的離子從寶石的表面在較高的溫度下讓著色的離子從寶石的表面擴散到寶石的晶格中，從而使寶石產生顏色擴散到寶石的晶格中，從而使寶石產生顏色 。實例：藍寶石的擴散處理實例：藍寶石的擴散處理 擴散元素：擴散元素：Fe+Ti 擴散條件：擴散條件： 溫度溫度 1800 時間時間24h 擴散層厚度：擴散層厚度：0.10.25mm第四章 寶石的合成與優化

25、4.2 寶石的優化寶石的優化、表面擴散處理、表面擴散處理 識別：識別：寶石的顏色分布不均，棱角處的顏色較濃寶石的顏色分布不均，棱角處的顏色較濃 。在浸液中輪廓清楚。在浸液中輪廓清楚。第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化、熱處理、熱處理 方法與目的：方法與目的：將寶石放入高溫下加熱。通過改變寶石中致色將寶石放入高溫下加熱。通過改變寶石中致色離子的價態和內部結構等，從而改善寶石的顏色或離子的價態和內部結構等，從而改善寶石的顏色或透明度等。透明度等。實例：實例：藍寶石的改色藍寶石的改色Fe 3+ Ti 4+ Fe 2+ Ti 4+ 藍色藍色 Fe 2+ Fe 3+ 黃色黃色 紅寶石消除絲光，

26、增加透明度。紅寶石消除絲光，增加透明度。第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化、熱處理、熱處理識別：識別： 熱處理方法產生的效果一般很穩定。熱處理方法產生的效果一般很穩定。 熱處理的寶石一般難以識別，因此被廣泛應用。熱處理的寶石一般難以識別，因此被廣泛應用。第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化寶石的優化、輻照處理、輻照處理方法與目的：方法與目的： 用高能射線或粒子對寶石進行照射，使寶石產用高能射線或粒子對寶石進行照射，使寶石產生顏色。生顏色。輻照源：輻照源：射線、中子束、高能電子束射線、中子束、高能電子束實例：實例：無色黃玉無色黃玉藍色黃玉藍色黃玉黃水晶黃水晶紫晶紫晶無色鉆石無色鉆石各種顏色的鉆石各種顏色的鉆石無色藍寶石無色藍寶石黃色藍寶石黃色藍寶石第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化、輻照處理、輻照處理識別：識別：輻照處理的寶石顏色輻照處理的寶石顏色幾幾乎無法識別乎無法識別注意：注意：輻照處理的寶石顏色有的不穩定輻照處理的寶石顏色有的不穩定有的情況下含有放射性有的情況下含有放射性第四章 寶石的合成與優化 4.2 寶石的優化、染色處理、染色處理方法與目的：方法與目的：把寶石放入染