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多元素扩散、焰熔法合成蓝宝石

日期:2018/1/10
来源:GEMS & GEMOLOGY

  GIA的卡尔斯巴德实验室检测了一个4.21克拉椭圆刻面形蓝色宝石样品。常规宝石测试显示样品为一轴晶负光性,折射率为nε= 1.759,nω=1.769,双折射率为0.010;静水力学法测定比重为4.00。样品在长波紫外灯下呈惰性,短波紫外表现出中等强度的蓝色白垩状荧光。这些特征与热处理蓝宝石一致。在放大透射照明条件下,观察到样品的亭部和冠部刻面上都有蓝色富集的现象,并且在台面上有几个处大的蓝色晕圈(图1),这些都表明样品经过了钛Ti扩散处理。在暗场照明下,可以观察到单独的球形气泡(图2)。样品中可以观察到类似天然的云状雾包体,其中有些组形成类似天然的指纹样包体(图3)。样品宝石内部特征表明其成因“焰融法”合成蓝宝石。然而,当在正交偏光下浸入二碘甲烷并观察时,没有观察到Plato生长纹。没有Plato生长纹不代表其不是焰融法合成的,因为扩散处理的热量可以消除Plato生长纹的可见度。需要更先进的测试手段来检测它的物理化学性质。

  

图1、样品的亭部观察到的刻面棱效应(颜色在刻面棱富集),视野:9.61毫米

图1、样品的亭部观察到的刻面棱效应(颜色在刻面棱富集),视野:9.61毫米

  

图2、样品中观察到的球形气泡,视野:1.25毫米

图2、样品中观察到的球形气泡,视野:1.25毫米

  

图3、样品中多处云雾状包体,部分形成指纹状包体,视野:2.9毫米

图3、样品中多处云雾状包体,部分形成指纹状包体,视野:2.9毫米

  

图4、在DiamondView下,在样品蓝色富集的区域不显示蓝色荧光,视野:8.58毫米

图4、在DiamondView下,在样品蓝色富集的区域不显示蓝色荧光,视野:8.58毫米

  在钻石观测仪DiamondView(225nm)下,样品显示出强烈的蓝白色荧光。 Hughes和Emmett(2005)得出结论,蓝白色荧光是由于分离的Ti4 +离子或Ti-Al空位对。白垩荧光的强度取决于相对于其他杂质的生长温度和Ti4 +浓度。在熔焰法生长的刚玉中,高生长温度允许Ti4 +与其他电荷补偿离子更容易与Al空位配对;这产生了白垩荧光。相比之下,配对Ti4 +与其他离子(通常是Fe2 +或Mg2 +)和Fe3 +离子的存在可以防止荧光。这可以解释为什么扩散蓝色富集的区域没有白垩荧光,如图4。

  

图5、样品浓度与深度分布表明,当激光烧蚀点深入到宝石中时,镁Mg、钛Ti、铁Fe和镓Ga的浓度显著降低。
  图5、样品浓度与深度分布表明,当激光烧蚀点深入到宝石中时,镁Mg、钛Ti、铁Fe和镓Ga的浓度显著降低。

  在样品的腰部上进行激光烧蚀 - 电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析。将三个激光烧蚀点在样品上六次钻入。浓度与深度分布如图5所示。从样品表面到180μm深度,铍Be的浓度从76.8降低到13.9 ppma,镁Mg从7.8降低到0.8 ppma,钛Ti从580降低到391 ppma,铁Fe从390至83.4 ppma,镓Ga从6.12至1.36 ppma。结果证实了扩散处理的存在,不仅有钛Ti和铁Fe,而且有铍Be、镁Mg和镓Ga。而钼Mo元素的存在提供了部分合成的证据。在GIA鉴定报告中,样品被描述为钛Ti和铍Be扩散处理。这是GIA首次研究的多元素扩散和焰熔生长的合成蓝宝石。

关键字:蓝宝石
[责任编辑:sing]
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