合成红宝石
合成宝石分类、特征与鉴定方法
合成宝石分类、特
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征和鉴定方法
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石墨的相图是一元
相图，如图所示。
这个相图表明，在
很大的压力和温度
范围内存在碳的固
态相变。它是根据
热力学原理，结合
多次实验和外推等
做出的。石墨在温
度 1400-16000C 和
4.5-6×109Kb 的 压 力
下会转变为钻石，
该图是合成钻石的
依据。
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以及化学分析方法取得的进展，使人们逐渐掌握了宝石的化学成分 及性质，加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识，人工合成宝 石才变为现实。
1892年出现了闻名的“日内瓦红宝石”，这是用氢氧火焰使品质差 的红宝石粉末及添加的致色剂铬熔融，再重结晶形成优质红宝石的 方法。随后，这种方法经改进并得以商业化。
1890年， 助熔剂法合成红宝石获得成功； 1900年助熔剂法合成祖母绿成功。合成尖晶石、蓝宝石、金红 石、钛酸锶等逐渐面市。 1953年合成工业级钻石、1960年水热法合成祖母绿及1970年宝 石级合成钻石也相继获得成功。 五十年代末，我国为了发展我国的精密仪器仪表工业，从原苏 联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术，六十年代投产后，主要用 于手表轴承材料的生产。后来发展到有20多家焰熔法合成宝石的工 厂，能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石和钛酸锶等。
合成宝石分类、 特征和鉴定方法
合成宝石分类、特征和鉴定方法
熟悉几种常见的合成宝石（如合成钻 石、合成刚玉、合成立方氧化锆、合成 祖母绿、合成欧泊、合成水晶等）的生 产方法及其特征。掌握天然宝石与合成 宝石的鉴定方法。
合成宝石分类、特
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征和鉴定方法
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宝石的合成及优化
实例1：蓝宝石的改色
蓝宝石中二价铁单独存在时，它也不呈颜色，而当它 以三价铁存在时，则呈现黄色。因此，对只存在二价铁的无 色蓝宝石，通过在氧化条件下对其进行高温热处理，可变为 黄色。
Fe+2 → Fe+3 黄色（氧化）
氧化气氛中热处理后呈黄色 实例２：红宝石消除丝光，增加透明度
不溶或难溶的物质溶解，或反应生成含有宝石分子的溶液，
通过控制高压釜内溶液的温差产生对流 ，使溶液过饱和而析
出溶质生长晶体的方法。这种方法与天然宝石在热液成矿过
程中形成的方式非常相似。
1882年人们就开始了水热法合成晶体的研究, 最早获得成功的是合成水晶。二 十世纪上叶，由于军工产品的需要，水热法合成水晶投入了大批量的生产。
当高压釜内加入原料、溶液和籽晶并密封后，用加热 器进行加温，在釜内产生温度和压力。高压釜下部由于温度 较高，原料中的SiO2逐渐向溶液中溶解。而高压釜上部的温 度较低，溶液处于过饱和状态。SiO2便析出，在籽晶上逐步 生长成晶体。经过一个周期的生长后，便可打开高压釜，取 出晶体。
水热法的生长条件最接近于自然界宝石生长的条件。因此， 用水热法合成的宝石不易与相应的天然宝石相区别。水水热法合成宝 石中可能含有的包裹体有：
表面处理的结果较易识别。用放大镜仔细观察就不 难发现各种处理的痕迹。箔衬和色衬通过观察亭部的涂层便 可识别。表面涂层容易脱落。
表面镀膜的托帕石
（二）优化处理方法—表面扩散处理
表面扩散处理是在较高的温度下,让着色的离子从宝石 的表面扩散到宝石的晶格中从而使宝石产生颜色。由于着色 离子在晶体中的扩散是很困难的，因此，扩散层只局限于宝 石表面。
合成宝石的主要方法（模拟晶体生长）
第3章 水热法合成宝石
5、水热法生长宝石晶体的优缺点
（1）优点 a、能够生长存在相变(如a石英等)和在接 近熔点时蒸汽压高的材料 (如ZnO)或要分解的 材料(如V02)。 b、能够生长出较完美的优质大晶体，并且 能够很好地控制材料的成分。 c、用此法生长晶体时，由于与自然界生长 晶体的条件很相似，因此生长出的宝石晶体与 天然宝石晶体最接近。
一、水热法生长宝石晶体概述
1、定义 水热法也称热液法，是在密封的高压容器 内，从水溶液中生长出晶体的方法，在一定程 度上再现了地下热液矿床矿物结晶的过程。 2、原理 是利用高温高压的水溶液使那些在大气条 件下不溶或难溶的物质溶解，或反应生成该物 质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差 使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体 的方法。
3、水热法合成水晶的工作条件和工艺参数
(1)温度和压力（Tg=330-3500C，Td=360-3800C， Δ≤500C ，P=1.1-1.6*108Pa,） (2)高压釜（43CrNi2MoV钢材） (3)矿化剂（NaCO3，NaOH，NaCO3+NaOH） 填加剂（LiF、LiNO3、Li2CO3） 充填度——80%-86% (4)种晶（⊥Z轴，//Y轴，X+50，VO.A=700,YZ，厚度 1.5~2.0mm) (5)培养料 （熔炼石英，粒度2cm左右，质地均匀） (6)生长速率（//Z轴≈0.6-1.2mm/day,受种晶取向、充填 度、温差、结晶温度、溶液浓度、种晶面积等因素影响)
3、水热法宝石晶体生长的分类
（1）等温法
等温法主要利用物质 的溶解度差异来生产晶体。 所用原料为亚稳定相物质， 籽晶为稳定相物质。高压 釜内上、下无温差，是这 一方法的特色。此法的缺 点是无法生长出晶形完整 的大晶体。
人工合成宝石的发展概况
人工合成宝石的发展概况人工合成宝石是利用人工方法模拟自然界中宝石的形成过程而制造出来的宝石。
其发展始于19世纪末，至今已经取得了长足的进展。
人工合成宝石最早出现在1880年代，由法国化学家梅尔圭尔·雷杜林首次合成成功。
他使用热液方法将铝矾土中的铝溶解在碱性液体中，然后在高温高压的条件下，使溶液中的铝结晶形成人工蓝宝石。
随后，人们又相继合成了红宝石、绿宝石等宝石。
20世纪，人工合成宝石的研究发展迅速。
在1902年，奥地利物理学家维尔纳·费舍尔首次采用溶液法合成出石英。
随后，又出现了佩尔沃斯钻石（俗称合成钻石）、锆石、尖晶石、蓝宝石、红宝石等多种合成宝石。
这些合成宝石不仅具备了天然宝石的外观和物理性质，而且成本更低，制造过程更为简单，因此在珠宝行业中得到了广泛应用。
20世纪中叶以后，人工合成宝石的发展更加迅速。
合成钻石的研究成果最为显著。
1960年，瑞典物理学家Nils Barricourt 博士首次使用高温高压法合成出钻石。
随后，用微波法合成钻石的成果又相继问世。
这些钻石的品质逐渐趋于完美，与天然钻石几乎无法区分。
还成功合成了人造蓝宝石、红宝石、祖母绿等多种宝石。
随着科技的进步，人工合成宝石的制造过程不断完善，合成宝石的质量也逐渐提高。
利用熔融法合成宝石的纯度高达99.99%，接近天然宝石的纯度。
还发展出了其他制造方法，如化学气相沉积法、结晶生长法等，这些方法可以在短时间内合成出大尺寸的宝石。
人工合成宝石的应用领域也不断拓宽。
除了传统的珠宝行业，人工合成宝石还广泛应用于光学、电子、化学等领域。
红宝石和蓝宝石被用于制造激光器，而一些人造宝石被用于制造电子元器件。
人工合成宝石还被用于科研实验和教育培训。
尽管人工合成宝石取得了长足的发展，但其市场与天然宝石市场仍存在一定差距。
天然宝石因其稀有性、独特性和历史文化价值，一直备受珍视。
而人工合成宝石虽然在外观和物理性质上与天然宝石相似，但在市场认可度和价值上仍与天然宝石存在差距。
红宝石
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五、合成红宝石及鉴别
GIC
④ 紫外荧光 在LW下，桂林水热 合成红宝石显中至 弱带橙色调的红色 荧光部分样品没有 荧光。
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五、合成红宝石及鉴别
GIC
⑤ 面包屑状包裹体：在暗域下呈白色，形态 上与面包屑相似的包裹体，较小而且通常数 量不多。 ⑥ 尘埃状包裹体和种晶残余：尘埃状包裹体 成片地分布在无色种晶片与橙红色部分的交 界面上。
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GIC （6）双晶：大多数没有双晶，但是在Chatham和 Kashan助溶剂法合成红宝石中，也存在双晶。 （7）发光性 ：助溶剂红宝石有较强的红色荧光， Ramaura红宝石加入了某些稀土元素 ，具特殊的 橙红色荧光。 （8）微量元素：有Pb, Bi, Na, Mo和Pt等天然没 有的化学成分。
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二、宝石学性质
GIC
5. 多色性：红色/橙红色。 6. 折射率：Ne:1.760-1.762, No:1.768-1.771,。 7. 双折率: 0.008—0.009。 8. 光性: 一轴晶负光性符号。 9.滤色镜: 鲜艳的水红色，泰国红宝石暗红 色。
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二、宝石学性质
GIC
10.红色荧光，同一样品的长波紫外荧光强 度大于短波发光性: 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紫 外荧光强度。 11. 吸收光谱：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。
四、红宝石的产地特征
5. 坦桑尼亚（Umba）红宝石
GIC
（１）颜色 ：常见紫红色、橙红色， （２）色带（生长带） ：Umba红宝石 粉红和红色则较少，与红宝石含 的生长带平行柱面，由含有尘埃状包体 较高的Fe、 Ti和相对低的Cr有关。 （３）双晶： 双晶发育，通常有二组或 的区域与不含这种包体的区域交替组成， 三组平行菱面体｛1011｝方向的聚片 生长带之间通常没有清晰的界线 。 （４）金红石针： 双晶，多组双晶面的交线构成框架图案， 双晶面的交线通常为水铝矿微晶所占据 金红石针长短不一， 形成管状体 ，与泰国红宝石极为相似。 并且数量较少，类似于泰国红宝石。
桂林水热法合成红宝石的宝石学特征及呈色
收稿日期:2001-08-18 基金项目:国家科技部重点攻关项目资助(96-9201502) 作者简介:余海陵,女,1971年生,工程师,宝石学专业,主要从事人工晶体生长工艺研究。
桂林水热法合成红宝石的宝石学特征及呈色余海陵 张昌龙 曾骥良(广西矿产地质研究院,广西桂林,541004)摘 要:采用传统的宝石学研究方法,并配合I R ,U V -V I 和EP M A 测试分析方法,对新近生长的桂林水热法合成红宝石的宝石学特征及呈色进行了初步研究。
结果表明,该类合成红宝石中普遍存在A l —O H 伸缩振动致弱谱带(3307,3231,3184,3013cm —1)和KHCO 3中O —H 伸缩振动致弱谱带(2365,2348cm —1),它们是鉴别该类合成红宝石的重要依据。
关键词:水热法合成红宝石;吸收光谱;呈色;桂林中图分类号:P 619.28 文献标识码:A 文章编号:1008-214X(2001)03-0021-04 继俄罗斯水热法合成红宝石之后,桂林矿产地质研究院宝石研究所(现改为国家特种矿物材料工程技术研究中心)采用反应腔为 36mm ×600m m 和 38m m ×700m m 、内衬为贵金属的高压釜及其匹配的温差井式电阻炉,在水热条件下研制水热法合成红宝石,1999年获成功。
目前,新一代的水热法合成红宝石将批量投放国内外珠宝市场。
由于水热法合成红宝石生长技术的保密性和晶体生长过程的复杂性,目前国内外对水热法合成红宝石的研究仍限于宝石学的鉴定特性上。
Peretti A.(1997)[1]对T air us 和Russia 水热法合成红宝石的内含物进行了研究,发现内部存在三相流体包裹体和铜合金包裹体等。
Schm etzer K.和Peretti A .(1999)[2]对俄罗斯水热法合成红宝石的特征进行了初步研究,证实这些合成红宝石主要是由Cr 致色,其内部常形成锯齿状或镶嵌状色带。
宝石包裹体
钻石一、钻石中的包裹体1. 结晶质包体(1)常见类：橄榄石、辉石(透辉石、玩辉石、绿辉石)、石榴石、尖晶石类矿物(铬铁矿、铬尖晶石)(2)罕见类：金红石、钻石、柯石英等。
(3)裂隙中可有：石墨、硫化物等目前为止，尚未在金刚石中发现有气或液相包裹体综上：金刚石中有两类固体包裹体超镁铁橄榄岩型(二辉橄榄岩或榴橄岩)：镁铝榴石、橄榄石、玩火辉石、透辉石、铬尖晶石类榴辉岩型：镁铝-铁铝榴石、绿辉石、金红石这两类包裹体反映所处地幔属性不同，榴辉岩为富集型地幔(E-mantle)，橄榄岩为正常或亏损型地幔(N-Mantle or D-Mantle)。
2. 云状包体或雾状包体呈朦胧状、乳状、无清晰边界的一类包体。
3. 点状、点群状包体也称为针点，是极细小的包体，一般为细小的矿物颗粒。
用10倍放大镜观察不到清晰边界的包体，可视为点状包体。
4. 羽状纹钻石内部似羽毛状的一类裂隙的统称。
可以是封闭的，也可以是与表面相连通的。
结疤：包裹体或双晶附近经常可见应力纹存在，似须状，蝴蝶状或昆虫状，称为结疤或微裂纹，属羽状纹的一种。
5. 内部生长纹生长线、生长结构、内部纹理、幻晶等。
6. 裂理沿双晶面和解理面裂开（与羽状纹的区别：裂理一般平直）7. 内凹原始晶面凹入钻石内的原始晶面，晶面上常保留有阶梯状、三角锥状生长纹；多出现在钻石的腰部。
8. 空洞在钻石表面有开口大而深的破口，形状不规则。
9. 激光孔用激光束和化学品去除钻石内部的深色包裹体留下的孔洞，形似白色的漏斗或管道。
二、合成钻石的鉴定三、合成碳硅石、立方氧化锆与钻石的区别四、玻璃充填钻石的鉴定1.显微镜下的特征(1)闪光效应：暗域照明为暖色调闪光：橙黄、紫红、粉、粉橙等；亮域照明为冷色调闪光：蓝绿色、绿、绿黄、黄等。
(2)流动构造裂隙内常保留充填物充填过程中的流动构造。
(3)捕获气泡类似指纹状包体，或是小亮点。
(4)絮状结构充填物过厚产生的网状龟裂——热胀泠缩所致。
珠宝知识培训之人工合成宝石.
一、概述
(一) 合成宝石与人造宝石 1. 合成宝石的定义
合成宝石是全部或部分由人工生产的无机产物,且它 们的物理性质,化学成分和晶体结构和所对应的天然宝石 基本相同。 A．原料：半人工材料；如天然去皮水晶作为合成水晶 的原料；
人工分离出的原料Al2O3 作为合成红宝石的原料； B．有天然对应物：天然红宝石---合成红宝石
维尔纳叶法合成装置
（3）维尔纳叶法合成装置
A． 供料系统 原料：成分因合成品的不同而变化。原料的粉末经过
充分拌匀，放入料筒。 料筒（筛状底）：圆筒，用来装原料，底部有筛孔；
料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性 地自动释放。
震荡器：使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔 中释放出来。
如果合成红宝石，则需要Al2O3 和 Cr2 O3，三氧化二 铝可由铝铵矾加热获得；致色剂为Cr2 O3 1-3%， B． 燃烧系统
它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同； C．可以有小的差异：
天然尖晶石：MgO：Al2O3==1：1， RI 1.718， SG 3.60
合成尖晶石：MgO：Al2O3==1：1.5—3.5；RI 1.727， SG 3.63
正是这微小的差异，使我们能够区分它们。
2人造宝石 指人工生产的非天然形成的无机材料。 狭义的人造宝石：具有独特的化学成分、原子结构和
由此得出晶体生长过程应该是：先长一条行列，再长 相邻的行列，长满一层面网，然后开始长第二层面网，晶 面(晶体上最外层面网)是逐层向外平行推移的。这便是科 塞尔一斯特兰斯基所得出的晶体生长理论。
B.非完整光滑界面生长模型
此模型又称为螺旋生长理论模型，或BCF理论模型。该 模 型 于 1949 年 由 弗 朗 克 首 先 提 出 ， 后 由 弗 朗 克 等 人 （Buston、Cabresa、Frank）进一步发展并提出一系列与 此相关的动力学规律，总称BCF理论模型。该理论模型认 为，晶面上存在的螺旋位错露头点可以作为晶体生长的台 阶源（下图），促进光滑界面的生长。这种台阶源永不消 失，因此不需要形成二维核。这一理论成功的解释了晶体 在很低的饱和度下仍能生长，而且生长出光滑的晶体界面 的现象。
我的世界血族合成表
我的世界血族合成表我的世界血族合成表随着《我的世界》这款游戏的火爆，血族合成表成为玩家们追逐的目标之一。
作为一名资深玩家，我将在这里分享我的经验，为大家详细介绍一下我的世界血族合成表。
1. 毒液合成- 材料：蜘蛛眼+蛇眼+草粉- 说明：将蜘蛛眼、蛇眼和草粉放入合成界面，便可以得到强力的毒液。
毒液能为玩家提供攻击加成，并可以在战斗中使敌人中毒。
2. 血魔合成- 材料：野猪头+岩浆膏+血石- 说明：将野猪头、岩浆膏和血石放入合成界面，合成出令人畏惧的血魔。
血魔拥有强大的攻击力和防御力，是一名出色的战士。
3. 血红宝石合成- 材料：原始血石+红石粉- 说明：将原始血石和红石粉放入合成界面，可以得到血红宝石。
血红宝石是一种稀有的宝石，可以用来制作血族装备和血族工具。
4. 血族刀合成- 材料：血红宝石+铁剑- 说明：将血红宝石和铁剑放入合成界面，合成出威力巨大的血族刀。
血族刀是一把强力的近战武器，能够对敌人造成极高的伤害。
5. 飞翼合成- 材料：羽毛+血红宝石- 说明：将羽毛和血红宝石放入合成界面，合成出独特的飞翼。
飞翼可以让玩家在空中飞行一段时间，是探索和逃脱的好帮手。
6. 眼镜蛇护腿合成- 材料：绿宝石+蛇皮- 说明：将绿宝石和蛇皮放入合成界面，可以得到强化的眼镜蛇护腿。
眼镜蛇护腿具有良好的物理防御性能，并提供一定程度的移动速度加成。
7. 血藤杖合成- 材料：骨髓+木棒+纹理血红宝石- 说明：将骨髓、木棒和纹理血红宝石放入合成界面，可以得到神奇的血藤杖。
血藤杖可以释放出强力的血藤攻击，对敌人造成致命伤害。
8. 魔法血盾合成- 材料：钻石+血魔+血红宝石- 说明：将钻石、血魔和血红宝石放入合成界面，合成出坚固强大的魔法血盾。
魔法血盾可以为玩家提供强大的防御力，并具备吸取敌人生命值的能力。
通过以上合成表，玩家们可以创造出各种强大的血族装备和工具。
血族合成表的研究和实践，是《我的世界》这款游戏中非常有趣和具有挑战性的一部分。
合成宝石方法之焰熔法
雷米的助手法国的化学家维尔纳叶（Verneuil）
改进并发展这一技术使之能进行商业化生产。因
此，这种方法又被称为 维尔纳叶法。
1． 基本原理
焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。其原料
的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在
下落过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成
面有合宜的温度逐层生长。
焰熔法的特点
边转动边晶出的人工宝石具有如同唱片纹
的弧线生长纹或色带，以及珠形、蝌蚪状 气泡等特征；
不用坩埚。
焰熔法的发展史
最早是1885年由弗雷米（E. Fremy）、弗尔
（E. Feil）和乌泽（Wyse）一起，利用氢氧火焰
熔化天然的红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时
选种子宝石
检验
成品进库
焰熔法合成蓝宝石
焰熔法合成红宝石
焰熔法合 成的星光 石
合成星光刚玉与天然星光刚玉的区别
合成星光刚玉 天然星光刚玉 内含 大量气泡和未熔粉末； 各种晶体包体、气液包体、 物 金红石针极其微小，难 指纹状包体；金红石针较 以辨认；弯曲色带明显 粗，易识别；直角状或六 方色带 星光发自内部深处； 星带 星光浮于表面，星线直、 外观 匀、细，连续性好；中 星线中间粗，两端细，可 特征 心无宝光 以不连续；中心有宝光
定)，氧气流量100 l/hr。
其工艺参数主要包括:
①氢氧比例，也就是气氛。
②生长速率就是设定好的下降速率。
③敲击速率就是下粉的速率，速率越高，下 粉越快。
④籽晶生长中籽晶的取向。
4．人造钛酸锶