宝玉石的优化和处理

第11章宝玉石优化自然界产出的各种宝石中，优质品的数量都很少，其中大多数在颜色、透明度、净度、韧性等方面都或多或少存在缺陷。

因此，人类一直在不断尝试采取不同的手段和方法对这些宝石进行优化处理，以改善它们的外观和耐久性，提高这一部分宝石的档次和品级；而且，一些质量较差、原本不能作为宝石的材料，经优化处理后，可以作为宝石材料。

9.1宝玉石优化的含义和分类9.1.1优化的含义和目的宝石优化就是通过改变宝玉石的颜色、净度、光学效应或韧性，以改善宝玉石的外观和耐久性的过程。

目的：使之更有商业价值。

9.1.2优化的分类⑴能为商业和公众所接受，在宝石交易中一般不需要特别指出。

例如热处理、无色油处理、无色蜡处理等。

⑵能为商业和公众所接受，但是在宝石交易中必须指出，如染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。

⑶优化被认为是不能接受的。

如带有残余放射性的黄玉等。

近年来，随着优质珍贵宝石资源的日益短缺，改善宝石品级、丰富宝石市场越来越重要，宝石优化处理工作成为宝石科研的重要课题。

常用的宝石优化处理方法有表面处理、染色处理、热处理、辐射处理等。

9.2宝石的优化处理方法9.2.1热处理热处理是利用加热的过程使宝石的颜色、透明度或光学效应得到改善。

热处理可以看成是天然过程的继续，处理后的产品稳定性好，对单晶宝石和有机宝石使用广泛,其中对刚玉宝石的使用最多。

据调查，目前国际市场的红、蓝宝石中，有90%以上经过热处理或表面扩散处理。

但是对玉石使用较少。

9.2.1.1热处理的机理、效果和实例⑴氧化还原反应在高温氧化或还原条件下，通过改变宝石中致色元素的氧化态来改善宝石的颜色。

这种处理方法最常用于含有铁离子的宝石：因为 Fe2+在氧化条件下转变为Fe3+，可以产生或加强黄色，消除或减弱蓝色；Fe3+在还原条件下转变为Fe2+可以产生或加强蓝色，减弱或消除黄色。

在高温氧化环境下煅烧，含Fe2+的无色蓝宝石可以变为金黄色蓝宝石，深蓝色的蓝宝石可以减弱蓝色；在氧化环境下加热到1600℃，可以除去紫红色的泰国红宝石颜色中的蓝色调，获得纯正红色。

由于处理温度高，会在刚玉宝石表面或内部留下热损伤的证据。

蓝绿色的海蓝宝石在还原环境下热处理，能够消除黄色调，得到纯正鲜艳的蓝色。

由于处理的温度低，没有留下热损伤，因此很难发现海蓝宝石中经过热处理的证据。

现代琥珀一般为黄色，年代久远的琥珀为橙色或深金黄色，黄色琥珀在加热和氧化环境下，其中的Fe2+变为Fe3+，使琥珀变为Aged琥珀。

⑵TiO2出溶或金红石包裹体混溶对于含有较高TiO2的刚玉，在氧化条件下加热到1300℃，然后缓慢降温，可以使金红石晶体出溶，并在与晶轴平行的三个方向上定向排列，从而产生星光。

对于含有较多的金红石，透明度较低的红宝石，加热到1600℃后使金红石熔融，然后很快降温，使TiO2混溶于刚玉晶格中，达到消除丝光，增加透明度的目的。

⑶消除色心对于由色心致色的宝石，加热可以消除色心，改善颜色。

如褐色黄玉或锆石加热变为无色，紫晶加热变为黄色等。

⑷脱水将含有细分散状褐铁矿Fe2O3.nH2O的褐色、黄褐色的玉髓、玛瑙加热，使褐铁矿脱去吸附水，转变为红色的赤铁矿（Fe2O3），即可得到红色的玉髓和玛瑙。

通常没有宝石学证据证明玉髓、玛瑙是否经过热处理。

9.2.1.2热处理宝石的鉴定特征⑴颜色：宝石具有天然罕见或没有的颜色，如蓝色黄玉。

⑵表面特征：表面有麻点、凹坑，重新抛光后有多面腰棱。

⑶内部特征：内部包裹体融化，晶体轮廓变圆、金红石针熔断成尘点状；晶体包体周围有裂隙；色带变得模糊不清。

⑷吸收光谱：大多数热处理的黄色、蓝色蓝宝石缺失450nm铁线。

⑸荧光：热处理的蓝宝石在长波紫外线下发蓝色或绿色荧光。

9.2.2表面扩散处理9.2.2.1机理与方法表面扩散处理是一种高温增色的优化处理方法，目前仅应用于刚玉宝石。

在这种处理过程中，不仅需要对宝石进行加热，而且在磨成刻面型的宝石表面还要覆以氧化铝和致色元素氧化物的粉末，以构成一种杂质环境。

如果要产生蓝色，则覆以铁或钛的氧化物；如果要产生红色，则使用铬的氧化物；产生黄色，则需要覆以镍的氧化物。

在杂质环境下，刚玉被加热到近于熔点的温度，然后在某一特定的温度下持续一定时间，使致色元素经过扩散进入宝石内部，形成很薄的颜色表层。

由于高温造成的表面熔融，宝石需重新抛光。

如果抛光过度，颜色层会部分或全部被抛掉。

9.2.2.2扩散处理红、蓝宝石的鉴别⑴颜色分布：斑驳不均匀，尖角的颜色比棱深，棱的颜色比刻面深；开放裂隙中和晶体包裹体周围的颜色深；⑵表面特征：表面有麻点、凹坑；⑶内部特征：内部包体熔融、轮廓变圆，晶体包裹体周围有裂隙，金红石针呈尘点状；⑷二碘甲烷浸泡：宝石浸在二碘甲烷中轮廓清楚。

9.2.3辐照处理利用原子微粒辐射或高能射线辐射，通过在宝石中产生色心来加深或者改变宝石的颜色。

辐射处理是争议最多的一种改善宝石颜色的方法。

因为有些辐射处理宝石的颜色在温度和光线的作用下很不稳定，有些辐射甚至会在宝石中留下残余放射性，可能会对身体造成一定伤害。

而且，有些辐射处理的宝石可以不留下任何可以检测的痕迹。

所以，辐射处理的宝石常让人望而生畏。

9.2.3.1原子微粒或射线的类型在宝石的辐射处理中常用的有辐射源有α粒子（缺失电子的高速氦原子）、β粒子（高速电子）、中子以及γ射线。

在商业上使用三种装置对宝石进行辐射处理：用钴60产生γ射线，用线性加速器产生高能电子，用核反应堆产生高能中子。

其中γ射线和中子辐射产生的颜色均匀，而电子辐射产生的颜色分布不均匀。

9.2.3.2某些宝石受辐射后的颜色变化绿柱石：无色→金黄色；海蓝宝石：蓝绿色→蓝色；刚玉：无色→金黄色；粉红色→橙色（帕德马刚玉）；钻石：浅色、无色→绿色、蓝绿色；水晶：无色→紫色、黄色；褐色；黄玉：无色→黄、橙、蓝色。

9.2.3.3辐射处理的钻石的鉴定特征⑴颜色分布：不均匀，与生长特征无关，与刻面外部形态有关。

例如，用加速电子轰击已经抛光的钻石，颜色仅限于表面，而且可以显示特征的颜色分布图形：从亭部打，颜色亭部深、冠部浅似伞状；从冠部打，腰棱颜色深；从侧面打，靠近轰击源一侧的颜色深。

⑵浸油观察：将表面辐射着色的钻石放在油中，可以更清楚地观察到颜色分布特征。

⑶吸收光谱：辐射处理的钻石594 nm有强吸收线，如果再热处理，随温度的升高，594nm吸收线将逐渐减弱并消失；但是同时出现另外两个特征吸收带—1936nm和2024nm 的吸收带。

⑷导电性：天然蓝色钻石导电，辐射加热处理的蓝色钻石不导电。

⑸残余放射性： 用闪烁计数器可以测出残余放射性。

9.2.4染色处理染色是一种被广泛使用的、传统的、古老的优化处理方法，适用于多孔的或含有较多裂隙的宝石。

9.2.4.1染色方法根据使用的染剂不同，可以分为溶剂法和沉淀法两种。

⑴溶剂法使用有机染料的浆料直接浸泡宝石，使染料进入宝石内部的孔隙或裂隙中，从而使宝石着色。

优点：不需要加热，易分解的宝石也可以使用。

缺点：有机染料易于退色，易被有机物分解或被酸腐蚀，颜色的稳定性差。

⑵沉淀法使用无机颜料，通过化学反应使着色物质在宝石的孔隙或裂隙中沉淀，使宝石呈色。

优点：颜色稳定，不易退色。

缺点：大多数情况下需要有热和酸、碱参与，易被酸、碱腐蚀、受热易于分解的宝石不宜使用。

9.2.4.2染色宝石的鉴别⑴颜色分布特点：颜色在裂隙或多晶宝石的颗粒边界处集中，呈丝瓜瓤状或网脉状；⑵吸收光谱：有一些染剂有自己的吸收光谱。

如使用铬盐染色的翡翠在650nm 有一强吸收带，马玉也有此吸收带。

⑶紫外荧光：可以看见天然宝石没有的荧光效应。

例如，天然翡翠在紫外线下不发荧光，染色翡翠可以有不同的荧光反映。

⑷大部分有机染剂可以使沾有丙酮的棉球染色。

9.2.5充填处理将无色或浅色物质渗透进入宝石的裂隙或孔隙中，以增加强度，掩盖裂隙，提高净度级别。

充填物质的折射率与宝石的折射率越接近，宝石中的裂隙越不易于被观察到。

常见的处理方法有9.2.5.1注油处理如果宝石中开口的裂隙很多，注无色油可以掩盖裂隙，增加透明度；注有色油同时改善颜色。

浸油有加拿大树脂、杉木油、矿物油、橄榄油、食用油等。

祖母绿中常常含有很多的开放裂隙，常用有色或无色油处理，在提供祖母绿的检测报告时，一定要对注油处理进行检查。

注油处理宝石的鉴别⑴宝石常为弧面型，外观有油感，透明度高；⑵透射光下宝石裂隙非常发育；注油的裂隙颜色深、在反射光下有晕彩；可见油干的痕迹，油未注满的痕迹；⑶用热针可以吸出油珠来；缓慢加热油会往外渗；⑷包装纸上有油迹。

9.2.5.2表面涂蜡处理表面涂蜡处理可以防止含水宝石脱水开裂，同时可以掩盖宝石表面的小凹坑、划痕、抛光痕等缺陷，经过涂蜡处理后，不仅可以保护宝石，而且宝石的抛光效果、光泽、颜色的亮度都会得到改善。

欧泊、绿松石、翡翠、软玉等含有吸附水的宝石或多晶质宝石均需进行表面涂蜡处理。

9.2.5.2注塑处理多孔疏松的宝石，如绿松石、欧泊、漂白处理的翡翠、裂隙发育的红宝石等，常使用塑料、树脂、硅胶等灌注，以增加强度。

9.2.6其它处理方法9.2.6.1漂白有机宝石如象牙、珍珠等，常使用氯化物或过氧化氢进行漂白。

9.2.6.2涂色在宝石表面涂上一层颜色以改善宝石的外观。

颜料只能涂在刻面宝石的亭部、腰围以及弧面宝石的底面。

例如，淡色的绿柱石或者祖母绿常用这种方法处理，在亭部涂上一层绿色颜料或塑料。

在钻石的亭部或腰部涂以少量蓝色，可以抵消原本不理想的黄色。

检测：涂色处理的涂层不耐磨，颜色常因刻划、摩擦脱落，出现浅色的线条或斑块。

9.2.6.3贴箔在宝石的底面或亭部贴一层有色箔，然后采用封闭式镶嵌。

检测：贴箔与亭部小面结合不紧密，可以见到褶皱。

9.2.6.4激光处理用于除去钻石中的黑色的石墨包裹体。

检测：显微镜下可以看见白色高突起的激光孔；充填物内有气泡。

9.2.6.5拼合石两个或更多部分组合在一起，并给人留下无间断的单体印象的任何宝石，称为拼合石。

欧泊二层石、三层石、石榴石为顶的二层石、焊接祖母绿、翡翠二层石、红蓝宝石二层石。

目的：利用宝石原料；改善颜色、光泽；增加硬度。

拼合石的识别：⑴层状构造：把宝石浸在水中，在白色背景下观察，可以见到成层构造；⑵在宝石显微镜下观察，结合层内有气泡；⑶各部分的颜色、光泽、折射率可能不同；⑷各部分的包裹体可能不一样；⑸拼合石不具有所模仿的宝石的吸收光谱；⑹石榴石为顶的二层石的红圈效应。

9.2.6.6结构重组与净化在一定的温度下将琥珀的碎屑软化，然后压制成大块，或将有裂隙的琥珀加热，然后缓慢降温，可以消除裂隙，提高透明度。