[珠宝知识]红蓝宝--刚玉族一家亲

刚玉族宝石的主要化学成分为Al2O3，常含微量杂质，主要有Cr、Ti、Fe、Mn、V等，呈类质同像代替Al，或以机械混入物形式存在。常见金红石、赤铁矿、钛铁矿包裹体。

晶体结构：三方晶系，结构特点是O2-作六方最紧密堆积，Al3+填充2/3的八面体空隙。[AlO6]八面体共棱联结成垂直三次轴的层；在∥c轴方向二实心八面体与一个空心八面体交互排列。

刚玉-Z轴投影

刚玉族宝石

刚玉晶胞

复三方偏三角面体晶类，D3d-3m(L33L23PC)。晶体呈桶状、柱状，少数呈板状或叶片状。主要单形：六方柱a，六方双锥z、n、w，菱面体r{1011}，平行双面c{0001}。在{0001}晶面上，通常具有∥{0001}与{1011}交棱的花纹及三角形或六边形天然蚀像；在{1011}晶面上有∥{1011}与交棱的花纹。依(1011)成聚片双晶，少数依(0001)成双晶，从而在柱面、底面和锥面上显示聚片双晶纹。刚玉能与金红石、钛铁矿、赤铁矿、尖晶石、云母、夕线石等形成规则连生。金红石的[001]平行刚玉的[1011]或规则连生，使刚玉晶体的（0001）面上出现六射星光图案，形成星光红宝石和星光蓝宝石。

刚玉

晶体形态与形成条件有关。沿c轴延长的六方双锥、六方柱及菱面体的刚玉生长于贫SiO2、富碱的岩石中；而底面发育的板状刚玉则生成于富SiO2而贫碱的岩石中。

不透明或半透明的刚玉通常呈蓝灰、黄灰或带不同色调的黄色；透明的刚玉除无色、白色(白宝石)外，常因含色素离子而呈现各种颜色，如红(含铬，红宝石)、蓝(含铁和钛，蓝宝石)、绿(含钴、镍、钒，绿宝石)、黄(含镍，黄宝石)、黑(含Fe2+和Fe3+，铁刚玉)等。黑色而具有星光的刚玉宝石称“黑星石”，其黑色系由细散分布的碳质所引起。玻璃－金刚光泽，在(0001)面上可显珍珠光泽或星光。

力学性质：相对密度4.016。∥{0001}或{1011}聚片双晶方向有裂开。硬度9，仅次于金刚石；显微硬度：∥光轴面20986MPa，⊥光轴面18437MPa。但人工合成的刚玉，由于晶体生长时的巨大热应力导致晶格畸变，致使与晶轴成一定角度的方向硬度最大，达22065MPa；研磨硬度833，为石英的8.33倍。耐磨性能好，并有明显的各向异性，平行光轴的平面较易磨损。抗折强度以白宝石为例，∥光轴66636MPa，⊥光轴34078MPa。

刚玉族宝石

颜色：刚玉族宝石的颜色多样，各种以红色为主色调的称为红宝石，而其他的颜色通常称为蓝宝石，常见的颜色有蓝色、绿色、黄色、橙色和紫色。红、蓝宝石的颜色与杂质元素的种类，含量和组合有关：

（1）鸽血红（纯红色）红宝石含1wt%左右的Cr3+，如果红宝石中同时含有Fe2+/Ti4+离子对，则会使红宝石带紫色调；同时含有Fe3+则使红宝石带橙色调。

（2）粉红色红宝石的Cr3+含量多小于0.3wt%，当Cr3+的含量达到0.4wt%时，可形成漂亮的玫瑰红色。

（3）蓝色蓝宝石中的Fe和Ti成Fe2+/Ti4+离子对替代两相邻的两个Al3+离子，是蓝宝石显蓝色的主要原因。Fe和Ti的含量只要达到0.1wt%，就能够产生漂亮的蓝色。而Fe含量过高，超过与Ti离子1:1的比例，多余的Fe会形成Fe2+和Fe3+离子对，也产生蓝色，使颜色过深，玄武岩成因的蓝宝石通常Fe的含量较高，因而显深蓝色。

（4）黄色蓝宝石或是含有Fe3+,或者是因色心致色。Fe3+成色的会有450nm的窄吸收带，而色心致色的黄色蓝宝石没有450nm的吸收。

（5）绿色蓝宝石则可视为黄色致色剂（Fe3+或者色心）与蓝色致色剂（如Fe2+/Ti4+）共存而造成的，绿色蓝宝石多会出现450nm的吸收带。

（6）紫色蓝宝石的颜色是因Cr3+和Fe2+/Ti4+或者Fe2+/Fe3+所致。

（7）帕德马蓝宝石（padparadscha）的橙－橙红色由产生黄色的色心与产生红色的Cr3+（斯里兰卡）或者Cr3+与Fe3+（坦桑尼尼亚）组合造成的。

（8）变色蓝宝石的变色效应则取决于所含的Fe/Ti离子对和Cr的比例。

刚玉成分

光泽：亮玻璃至亚金刚光泽。

透明度：透明至不透明，高档刻面宝石为透明，具星光效应的多为半透明。

折射率和双折射率：Ne:1.760-1.762,No:1.768-1.771,双折率:0.008—0.009。

光性：一轴晶负光性符号。

多色性：

（1）红宝石：红色/橙红色；

（2）蓝宝石：蓝色/蓝绿色；

（3）黄色蓝宝石：黄色/浅黄色；

（4）绿色蓝宝石：绿色/黄绿色；

（5）橙色蓝宝石：橙色/无色；

（6）褐橙色蓝宝石：黄褐色/无色；

（7）紫色蓝宝石：紫色/橙色。

发光性：

（1）红宝石在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红色荧光，随微量元素含量的不同而变化，但同一样品的长波紫外荧光强度大于短波紫外荧光强度。

（2）蓝宝石的紫外荧光因颜色和产地的变化而异，缅甸、斯里兰卡、克什米尔的蓝宝石具有橙至橙红色的长波和短波紫外荧光。斯里兰卡的一些黄色蓝宝石具有橙黄或橙色的紫外荧光。

查尔斯滤色镜反应：红宝石可呈现不同的红色。

吸收光谱

（1）红宝石的典型光谱特征是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。由于分光镜中分辨率的原因,698与694、476和475常合并成一条吸收线。

（2）蓝色和绿色蓝宝石以及由Fe3+致色的黄色蓝宝石典型光谱是470、460、450nm吸收线，当颜色较深时连成一起形成一较宽的吸收带。浅灰色蓝宝石仅可在450nm处见一条模糊的吸收线。

解理和裂理：解理不发育，但可发育平行底面｛0001｝和平行菱面体｛1011｝的聚片双晶，并产生裂理。

硬度：摩氏硬度为9，硬度略具方向性，平行柱面的硬度略大于垂直柱面的硬度。

相对密度常为：3.95-4.05，随宝石内杂质元素的不同，相对密度值会有变化，如山东蓝宝石相对密度可达4.17。

特殊光性

（1）星光效应：许多产地的刚玉宝石含有丰富的定向排列的金红石针状包裹体，它们在垂直光轴的平面内呈现出120°角度相交，构成三组不同的包裹体方向，当加工成弧面形宝石后可显示六射星光。偶尔可见十二射星光现象，据报道是由于三组金红石针和三组赤铁矿针状体互呈30°角交叉构成的。

据有人研究指出，山东蓝宝石的星光效应是由于三组聚片双晶引起的。

（2）变色效应：少数蓝宝石具变色效应，它们在日光下呈蓝紫色、灰蓝色，在灯光下呈红紫色，颜色变化不明显，颜色通常也不鲜艳。