第5章6尖晶石

制作人：刘金海材料学院第六节尖晶石（Spinel）在尖晶石大类中，用作宝石材料的是镁尖晶石，由于红色的尖晶石酷似红宝石，在历史上曾经一度被认为是红宝石，如英王冠上重170ct的“黑太子红宝石”、重361ct的“铁木尔红宝石”，后来证实都是尖晶石。制作人：刘金海材料学院一、宝石学特征二、主要品种三、成因及产地四、质量评价五、合成尖晶石及鉴别六、尖晶石与相似宝石的鉴别主要内容制作人：刘金海材料学院一、宝石学特征1.化学成分化学式为MgAl2O4，其中Mg2+可被Fe2+、Zn2+、Co2+、Mn2+等类质同像替代，而Al3+可被Fe3+和Cr3+等类质同像替代。2.晶系及结晶习性等轴晶系，晶体常呈八面体，有时呈八面体与菱形十二体的聚形。砂矿中的尖晶石常呈磨圆度较好的卵形。制作人：刘金海材料学院尖晶石单晶和双晶形态示意图天然尖晶石晶体左：八面体右：砂矿型制作人：刘金海材料学院制作人：刘金海材料学院3.光学性质（1）颜色：红、粉红、紫红、黄、橙、褐、蓝、绿、紫和无色等多种。（2）强玻璃光泽，透明至半透明。（3）光性特征：均质体。（4）折射率：1.718(+0.017,-0.008)。富铬的红尖晶石可高达1.74，镁尖晶石可高达1.77-1.80，镁锌尖晶石在1.725-1.753之间或更高。无双折射率。（5）无多色性。（6）LW：弱至强；SW无至弱。制作人：刘金海材料学院（7）吸收光谱红色、粉红色尖晶石：Cr致色，其红区具685nm、684nm双线，另见656nm弱吸收线，在黄～绿区595-490nm普遍吸收，蓝区无吸收线。蓝色尖晶石：Fe和Zn致色（钴致色极罕见），橙、黄和绿区有三条吸收线，蓝区有两条吸收带。制作人：刘金海材料学院4.力学性质：无解理；摩氏硬度为8；相对密度：3.60(+0.10,-0.03)。5.包裹体常见小八面体尖晶石、八面体负晶等包体，呈点线状式或曲线排列。有时还能见到锆石、磷灰石、榍石等。另可见呈星云状分布的气液包体。6.特殊的光学效应尖晶石可显星光效应（四射星光、六射星光）和变色效应。制作人：刘金海材料学院制作人：刘金海材料学院二、主要品种常以颜色及特殊光学效应来划分：1.红色尖晶石主要含微量Cr3+而呈各种色调的红色。其中纯正红色的是尖晶石中最珍贵的宝石品种。制作人：刘金海材料学院2.橙色尖晶石：橙红色至橙色3.蓝色尖晶石：含有Fe2+和Zn2+而呈蓝色。多数蓝色尖晶石都是从灰暗蓝到紫蓝，或带绿的蓝色。4.绿色尖晶石：一般是含Fe2＋所致，颜色发暗，有的基本呈黑色。橙色、蓝色和绿色的尖晶石制作人：刘金海材料学院5.无色尖晶石很稀少，多数天然无色尖晶石或多或少带有粉色色调。6.变色尖晶石非常稀少，在日光下，呈蓝色，在人工光源下，呈紫色。7.星光尖晶石一般呈暗紫色到黑色，数量很少。可呈四射或六射星光，主要发现于斯里兰卡。制作人：刘金海材料学院三、成因及产地1、成因尖晶石矿床主要为接触交代型(矽卡岩系)矿床，矿体赋存于镁质矽卡岩带中，与之有关的砂矿是最重要的矿床类型。2、产地尖晶石主要产地有缅甸抹谷、斯里兰卡、泰国、肯尼亚、尼日利亚、坦桑尼亚、巴基斯坦、越南、美国和阿富汗等。制作人：刘金海材料学院四、质量评价1.颜色：尖晶石最好的颜色是深红色，其次是紫红、橙红、浅红和蓝色。要求色泽纯正、鲜艳。2.透明度：越透明，价值越高。3.净度：内部瑕疵越少，越干净，价值越高。4.切工和大小：尖晶石在切割时，不必过多考虑方向性，尽可能切磨得越大越好，并需要精细抛光。对于大小，超过10ct以上的尖晶石是较少的。因此，每克拉价格也比一般尖晶石高一些。制作人：刘金海材料学院五、合成尖晶石及鉴别合成尖晶石最初是用焰熔法合成蓝宝石过程中偶然获得的。合成尖晶石一般用作其他宝石的仿制品，但随着天然红色、蓝色尖晶石的价格不断升高，合成尖晶石也用来冒充天然的尖晶石。目前市场主要有焰熔法和助熔剂法合成尖晶石。制作人：刘金海材料学院1.焰熔法合成尖晶石颜色有红、粉、黄绿、绿、浅至深蓝、无色等。也可合成具有变色效应的尖晶石。主要特征：（1）折射率：比天然略高，为1.728（＋0.012，-0.008），合成红色尖晶石为1.722～1.725，合成变色尖晶石为1.73。（2）相对密度：一般3.52～3.66，比天然的3.60略高。合成红色尖晶石为3.60～3.66。（3）异常双折射：由于加入过多的氧化铝，使其晶格多发生扭曲，而产生异常消光现象。偏光镜下常呈栅格状或者斑纹状异常消光图，天然的则没有。制作人：刘金海材料学院焰熔法合成尖晶石栅格状、斑纹状异常消光制作人：刘金海材料学院（4）紫外荧光：长短波下均有荧光，且短波下常呈白垩状荧光，天然没有这种现象。浅粉色合成尖晶石呈绿白色荧光，红色尖晶石呈红色荧光，浅蓝色尖晶石呈橙红色荧光。（5）吸收光谱：除红色外，合成尖晶石大多具特征谱。①钴蓝色：在红区和蓝区全透过，在544、575、595和622nm有宽吸收带，而缺失天然蓝色尖晶石中的458nm吸收线；②绿色（带黄色荧光）：425nm为强吸收线，445nm为模糊带；③绿蓝色：有425nm强吸收线，443nm模糊带，及复杂的544nm、575nm、595nm、622nm极弱的钴吸收；④合成变色尖晶石：400～480nm宽吸收带、580nm为中心的宽吸收带及685nm窄线。制作人：刘金海材料学院合成尖晶石中的气泡（6）内部特征：内部常洁净，偶见气泡、弧形生长纹或弧形色带、未融的氧化铝残余。制作人：刘金海材料学院2.助熔剂法合成尖晶石助熔剂法合成尖晶石于20世纪80年代进入市场，常见红色和蓝色，其次有浅褐黄色、粉、绿等色。化学成分与天然尖晶石相近，MgO：Al2O3比例接近1：1，折射率、相对密度等一些物理性质常数也与天然尖晶石接近。主要区别表现在：（1）内部特征：助熔剂法合成尖晶石常见橙褐色至黑色助熔剂残余，单独或者呈指纹状分布。（2）红外光谱：天然尖晶石含水，助熔剂法合成尖晶石不含水。橙褐色至黑色助熔剂残余制作人：刘金海材料学院六、尖晶石与相似宝石的鉴别1．红宝石及蓝色、橙色、绿色的蓝宝石与尖晶石外观相似，关键区分点：a.刚玉具有双折射、多色性明显，正交偏光下为四明四暗；尖晶石则为单折射宝石。b.刚玉的折射率1.76-1.78,DR=0.008,一轴负光性。c.吸收光谱特征各异，特殊是红宝石中红区荧光线的位置不同及蓝区有吸收线。d.刚玉SG＝3.99～4.01,尖晶石SG=3.60。e.可能存在的典型包裹体特征。刚玉中可见金红石针状包体和生长色带、双晶纹等。制作人：刘金海材料学院2．紫红色、红色的镁铝榴石、铁铝榴石外观与尖晶石相似。关键区分点有：a.石榴石折射率较高，红尖晶石一般小于1.73。而镁铝榴石一般大于1.74。b.铁铝榴石吸收光谱不同，镁铝榴石吸收谱易相混。c.荧光及查尔斯滤色镜下反应不同。石榴石无荧光，滤色镜下无反应。d.石榴石相对密度较大。e.典型的包裹体各异。