二、填空题1. CVD法又称______,用此方法可合成______、______、______。
化学气相沉淀法 多晶金刚石薄膜 大颗粒钻石 碳硅石单晶材料
2. 刚玉热处理的主要目的是______、______。
3. 高温高压处理经常用于对______的颜色处理。
4. 合成蓝宝石在浸油中和正交偏光下,沿光轴方向观察,可出现呈60°角相交的两组直线,这种鉴定焰熔法合成宝石的方法称为______。
5. 合成钻石的方法可分为______、______和______。
6. 常见的宝石优化方法有______、______、______、______、______。
热处理 浸无色油 有机宝石的漂白 除绿松石外的浸蜡 玉髓的染色
7. 五种有种晶的合成宝石的方法是______、______、______、______、______。
8. 常见的经充填处理的宝石有______、______、______、______、______、______等。
9. 紫晶______可变成黄水晶或绿水晶,无色水晶经______可变成烟晶。
11. 常用的人工合成宝石方法有______、______、______、______、______、______、______。
焰熔法 水热法 助溶剂法 晶体提拉和导模法 冷坩埚法 化学沉淀法 高温超高压法
12. 加热处理可使海蓝宝石去除______色成分保留蓝色成分,可使摩根石去除______,产生更纯的粉红色,这些处理通常______指明。
13. 化学沉淀法主要包括化学______沉淀法和化学______沉淀法。
五、问答题1. 举例说明常见的宝石优化处理方法有哪些?
宝石常见的优化处理方法有:热处理、扩散处理、辐照处理、裂隙充填、染色、漂白、激光钻孔等。
(1)热处理:琥珀、海蓝宝石、肉红色玉髓、刚玉、石英、黄玉、碧玺、锆石、坦桑石。
(2)扩散处理:刚玉、黄玉。
(3)辐照处理:黄玉、钻石、绿柱石、水晶。
(4)裂隙充填:祖母绿、钻石、欧泊、碧玺、各种有表面空洞或大型裂隙的宝石。
(5)染色:祖母绿、红宝石、水晶、玉髓、翡翠、青金石、欧泊。
(6)漂白:珍珠、象牙、翡翠、虎睛石、珊瑚。
(7)激光钻孔:钻石。
2. 阐述常用于集合体类宝石的优化处理的方法,说明经过这些处理的翡翠的鉴定特征。
常用于集合体类宝石的优化处理方法及经过这些处理的翡翠的鉴定特征如下表:
处理方法 |
作用 |
成因 |
优化处理翡翠鉴定特征 |
上蜡增光 |
增强光泽,如绿松石、翡翠 |
充填表面微孔隙 |
凹坑处有蜡的残余,有弱蓝白荧光。 |
加热处理 |
改变颜色,如玛瑙,红翡 |
改变Fe的价态,形成Fe3+ |
透明度较差,颜色较深。 |
充填处理 |
提高透明度、光泽,如翡翠 浸蜡 |
充填表面和内部的微孔隙 |
较强的蓝白荧光,较强的2850、2920、 2980波数的红外吸收。 |
染色处理 |
改变颜色,如玛瑙、翡翠 |
颜色渗入各种孔隙 |
颜色呈丝网状分布,色带边缘模糊,染绿 色的缺少Cr3+的阶梯状光谱。 |
酸洗充 填处理 |
提高透明度,如翡翠 |
溶蚀次生矿物,充填各种孔 隙 |
表面有酸蚀网纹,充胶裂隙,底色干净,颗 粒界限模糊,蓝白色荧光,较强的2850、 2920、2980、3050波数的红外吸收。 |
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3. 给出下列宝石的一种处理方法,并给出鉴定特征。
处理方法及鉴定特征如下表:
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方法 |
鉴定特征 |
无色蓝宝石→ 深蓝色蓝宝石 |
热处理 |
A.放大:低熔点包体发生部分熔解,晶棱边缘变圆滑;金红石针变 得不连续;原生流体包体发生胀裂。 B.表面:表面局部熔融,出现凹凸不平的麻坑。再次抛光,会形成双 腰棱或多面腰棱现象。 C.缺失450nm吸收带。 |
浅绿色祖母绿→深绿祖母绿 |
注有色油 |
放大可见绿色油沿裂隙分布,油干涸后会在裂隙中留下绿色染料。 |
无色珊瑚→粉红色珊瑚 |
染色处理 |
颜色不均匀,外深内浅,可见染料集中在孔洞或裂隙中。用丙酮擦 拭,掉色。 |
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4. 画图说明焰熔法合成蓝宝石的工艺流程,解释不同颜色和不同特殊光学效应的产生原理。
合成刚玉所使用的主要原料为γ-Al
2O
3粉末,根据不同颜色或不同用途掺入不同的金属离子,合成蓝宝石添加着色剂为Fe
2O
3和TiO
2。
(1)工艺流程:
①将原料放入料筒中,震荡器不停振动,使原料粉末通过筛孔均匀等量地落入氧气流内。
②落下的粉末经氢氧火焰熔融,并落在旋转平台上的籽晶棒上,旋转平台均匀下降,使晶体不断长大,逐渐长成一个晶棒。
③旋转平台周围是用耐火砖围砌成的保温炉,保持燃烧温度及晶体生长温度,近上部有一个观察孔,可了解晶体生长情况。
(2)产生颜色原理:
刚玉是一种他色宝石,其不同颜色与所含的致色元素有关,不同的致色元素可以使刚玉产生不同的颜色。在合成刚玉时,根据需要合成的颜色添加着色剂,着色剂提供致色元素,见下表:
合成刚玉宝石颜色 |
着色剂 |
红 |
Cr2O3 |
黄 |
Nio Cr2O3 |
紫 |
TiO2 Fe3O4 Cr2O3 |
蓝 |
TiO2 Fe2O3 |
绿 |
CO3O4 V3O5 NiO |
变色 |
V2O3 |
(3)刚玉中可能存在的特殊光学效应有:
①星光效应:刚玉六方柱晶体内部存在细小的针状包裹体,并且这针状包裹体呈三组互成60。的线条状分布。将此刚玉晶体垂直C轴磨成素面凸圆形,在光线照射下,晶体内部的三组针状包裹体可聚合成六射星状亮线,即具有星光效应。常见星光红宝石和星光蓝宝石晶体内部的针状包裹体为金红石(Ti02),所以也称Ti02为星化剂。在合成星光红、蓝宝石时,原料应由γ- Al
2O
3、着色剂和星化剂组成。
②变色效应:主要是宝石中同一致色元素对不同波长可见光的选择性吸收不同,导致宝石的颜色随入射波长的改变而改变的现象,即变色效应。合成变色刚玉中,主要是添加了V
2O
5,V对不同波长可光的选择性吸收不同,导致了刚玉出现变色效应。
5. 简述焰熔法合成宝石的鉴定特征。
焰熔法合成宝石的鉴定特征有:
(1)可见气相包体,这些气泡大小不一,或单个出现或成群出现。
(2)可见弧形生长纹或色带,常伴有与条纹方向垂直的拉长气泡。
(3)晶体生长过程中未熔融的粉料有时被包裹在晶体中,形成“面包屑”状包体。
(4)生长的梨晶易从中间裂开,并易产生位错而使晶体出现镶嵌结构、晶向扭曲等严重缺陷。
(5)生长出来的晶体个体较大,颜色均匀而鲜艳。
6. 画图并简述水热法合成祖母绿的原理和流程。
(1)原理:水热法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,或反应生长该物质的溶解产物,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。
(2)流程:将石英碎块用铂金网桶挂于高压釜顶部,氧化铬、氧化铝和氧化铍烧结成块放在高压釜底部,高压釜内充填矿化剂。电炉在高压釜的底部加热,溶解的原料在溶液中对流扩散,在中部相遇并发生反应,形成祖母绿溶液。当祖母绿溶液达到过饱和状态时,便在种晶上析出,结晶成祖母绿晶体。