澳大利亚蓝宝石的宝石学特征和热处理改色工艺研究

发布时间：2020-11-13 22:03

　　 蓝宝石的产出地遍布世界各地,最有名的是克什米尔的“矢车菊”蓝宝石,在老挝、缅甸、泰国、马达加斯加、美国、越南、中国、柬埔寨等国家也发现了宝石级的蓝宝石。澳大利亚蓝宝石也早在十九世纪中期就出现在大家的视野里,地质学家们对澳大利亚蓝宝石的地质产出已做了详细的研究,而国内有关澳大利亚蓝宝石的宝石学特征研究较少。澳大利亚蓝宝石的颜色偏深,其颜色主要为深蓝色、墨绿色、深蓝绿色以及不同深浅的褐色,不像缅甸、斯里兰卡和泰国等国家的蓝宝石那样颜色明亮、艳丽,因此十分影响其商业价值和美学价值。本文的研究主题是澳大利亚蓝宝石的宝石学特征和热处理改色工艺,首先针对近代蓝宝石的矿物学和宝石学特征、颜色成因及热处理改色工艺研究现状等背景知识进行了阐述,明确本次的研究目的是描述澳大利亚蓝宝石详细的宝石学特征并提供一套针对澳大利亚深蓝色蓝宝石的热处理工艺方案。针对澳大利亚蓝宝石的宝石学特征研究主要是通过常规宝石学仪器、紫外-可见-近红外光谱仪、傅里叶红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、激光剥蚀等离子体质谱仪等现代宝石仪器完成,获得其常规宝石学参数、地质成因、颜色成因等方面的信息。澳大利亚蓝宝石包裹体丰富,含负晶、锆石、角闪石、刚玉、金红石、单质硫、铌铁矿、硬水铝石、透锂长石等,其中铌铁矿表明蓝宝石在生长后期经历了热液交代作用;3310 cm~(-1)的红外吸收峰及微量元素的特征均显示其产自于碱性玄武岩中,随着蓝宝石蓝色调的增加,3310 cm~(-1)的红外吸收峰强度也有所增加;蓝宝石的致色成因与Fe~(3+)d-d跃迁、Fe~(2+)-Ti~(4+)和Fe~(2+)-Fe~(3+)离子对电荷转移直接相关,与Fe~(2+)-Fe~(3+)离子对电荷转移有关的700-1100 nm强吸收带是导致蓝宝石深蓝色调的主要原因,蓝宝石的二色性则与Fe~(2+)-Ti~(4+)和Fe~(2+)-Fe~(3+)两类离子对在垂直和平行C轴方向上的数量和重叠程度有关。针对澳大利亚深蓝色调蓝宝石的热处理改色工艺研究主要是通过改变恒温温度、热处理气氛以及添加剂等热处理参数条件,改变蓝宝石晶格中微量元素离子的价态、数量或占位,从而探索出最佳的热处理工艺方案。热处理实验研究表明,在还原环境下600℃-800℃恒温12小时不利于改善蓝宝石的深蓝色调;在添加碳粉或开放环境下600-1300℃恒温12小时可以不同程度地改善蓝宝石的深蓝色调,当热处理温度高于1400℃时蓝宝石深蓝色调增强,但碳粉创造的气氛环境难以掌控;在开放环境下添加Al(OH)_3和TiO_2粉末以1300℃恒温12小时后的改善效果最为明显,蓝宝石的深蓝色调明显减弱且颜色变得更加明亮。
【学位单位】：中国地质大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS933
【部分图文】：

娅芬：澳大利亚蓝宝石的宝石学特征和热处理改色工艺研究章 澳大利亚蓝宝石的矿床概况和宝石学矿床类型可分为内生矿床类和外生矿床类，其中内生矿床和变质型矿床，外生矿床则包括各类砂矿。2.1 澳大利亚蓝宝石矿床地质概况

期和新生代早期的玄武岩分布范围高达 100 km2[42]；中西部的 Wellington–Cudgegong 地区同时存在蓝宝石和红宝石，这一地区的刚玉与潜在的主玄武岩之间的联系不大[43]。2.2 澳大利亚蓝宝石的基础宝石学参数澳大利亚蓝宝石颜色整体偏深，多见深蓝色、深蓝绿色，也可见黄色、绿色粉色等颜色。该部分内容主要是通过对所有样品进行宝石学常规仪器的测试，从而获得其形态、光学性质以及包裹体等方面的特征，为接下来的热处理改色工艺提供理论基础。该节内容均在中国地质大学（武汉）珠宝学院宝石实验室完成。本文研究对象为 160 颗澳大利亚蓝宝石样品，见图 2.2，其颜色主要是深蓝色深蓝绿色以及黄蓝双色，宝石晶体较小，大部分样品被磨圆或呈碎裂状产出，如不完整柱状、腰鼓状、六方双锥状形态。

呈黄色调的生长色带
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本文编号：2882703