红宝石和钻石一样吗？如何鉴别真假？看这个就足够了

　　来源：中科院物理所

　　自古以来，红宝石都被人们视作珍宝。在欧洲神话中，7月份的生辰石，便是红宝石，它是爱情的象征，欧洲皇室的婚礼上，经常将红宝石当作婚姻的见证。与红宝石相关的浪漫传说数不胜数，《圣经》中也认为红宝石和智慧与美貌相关。那么红宝石为什么会成为那么多人的追求和向往呢？今天我们就一起来揭开红宝石神秘的面纱~


1-红宝石戒指（图片来源：百度图片）

　　红宝石指红色的刚玉，极品红宝石的颜色为“鸽血红”。刚玉分子式为Al2O3，纯净的刚玉为无色。天然刚玉晶体中常有少量Cr、Fe、Mn、Ti、Ni、Co、V等元素以类质同象方式替代Al，使晶体呈现多种颜色。含Cr的刚玉呈现红色，即红宝石；含有Fe和Ti的刚玉会呈现蓝色，含有Ni的呈现黄色，含有Co、V的呈现绿色。除红色刚玉外，其余所有颜色的刚玉均成为蓝宝石，前面可加颜色修饰，如粉色蓝宝石、黄色蓝宝石、绿色蓝宝石等。有些珠宝商会将粉色刚玉也归为红宝石序列，这在矿物学分类上其实是不严谨的。


2-天然蓝宝石单晶，为半自形晶（图片来源：百度图片）


3-天然绿色蓝宝石单晶，为自形晶（图片来源：百度图片）


4-天然粉色蓝宝石单晶，为他形晶（图片来源：百度图片）


5-天然黄色蓝宝石单晶，为他形晶（图片来源：百度图片）

　　刚玉为自然界中第二硬的矿物，其磨氏硬度为9，仅次于金刚石（磨氏硬度10），也即俗称的钻石。因刚玉硬度大且价格相对金刚石较低，常被当做金刚石的替代品，做砂纸或研磨材料。刚玉为玻璃光泽至亚金刚光泽，反射率较高。刚玉族矿物为三方晶系，晶体多呈桶状、柱状，少数呈平行于（001）面的板状（图6）。刚玉晶体无节理（图2、图3、图4），但裂理发育（图2、图5），红宝石作为刚玉的一种，也难以幸免，因此也常有“十红九裂”的说法。当矿物晶体中存在微细包体（见下文），或者收到外力时，则沿着晶体力学薄弱面出现破裂，也即裂理。裂理不是矿物的固有性质，也不严格遵守晶体晶格结构。


6-理想情况下刚玉晶体光性方位（图片来源：《结晶学与矿物学》）

　　自然界中的天然红宝石，经常含有各类包裹体，一定程度上影响了红宝石作为宝石的价值，裂理少且透明的天然红宝石极为罕见。当红宝石中含有大量微细针柱状的金红石包体，且金红石恰好分布在0001面上沿晶体晶面交点分布，相互相交成120°时，沿晶体c轴将红宝石加工为弧面（图6），便可出现星光效应（图7），常见的为六射星光，少量为十二射星光。星光效应是三方晶系的宝石级矿物所特有的。


7-六射星光红宝石（图片来源：百度图片）

　　红宝石的改良

　　天然的红宝石大多由于颜色、透明度、裂理、包裹体等的影响不能直接作为宝石的原材料，需要一定的加工改良。

　　热加工方式是红宝石处理的最常见方式，将红宝石至于1000℃温度下加热适当时间，可以去掉红宝石内的紫色或者蓝色色调。热加工为纯物理方式，不改变红宝石化学成分，经热处理的红宝石仍可被认为是纯天然红宝石。热处理也是国际珠宝协会认可的红宝石优化方法。

　　为了弥补红宝石的裂隙或内部包裹气泡（图8），增加其透明度，可以采用填充处理法，即用含铅玻璃、硼砂或者有机胶充填，叠加热处理，愈合红宝石的缺陷。经填充处理的红宝石，其化学成分会发生变化。

　　另一种具有欺骗性的处理方式为扩散处理，即将外部色素导入宝石表层，增加红宝石色彩的鲜艳度，或者制造浮于表面的星光效应。


8-红宝石的气泡包裹体，经填充处理可愈合（图片来源：搜狐网）

　　红宝石的鉴别

　　红宝石由于其特殊的颜色和优越的性能，具有极高的观赏价值和经济价值，深受人们喜爱。但随着优质红宝石矿产资源的大量开发，天然高质量红宝石越来越稀少。这就一方面导致红宝石改良日益普遍，另一方面也会使有些商家用红色锆石、尖晶石、电气石、石榴石等来冒充红宝石出售。在工业用红宝石中，人工合成也成为天然红宝石的替代生产方式。这就给红宝石鉴定带来一些难题。

　　紫外线照射是一种行之有效的鉴别方式，且工具容易获得，验钞机上一般都带有紫外线。红宝石具有荧光性，在长波和短波紫外线照射下，均会产生弱的红色荧光（图9）。锆石和石榴石在紫外线下一般无荧光。红色电气石在紫外线下为浅粉色。尖晶石在紫外线照射下的颜色类似中国红。


9-紫外线下红宝石的荧光色（图片来源：搜狐网）

　　激光拉曼是另一种高效、无损、精确的鉴定方法，不仅可以鉴定出红宝石的真假，还可以鉴定出红宝石是天然的还是人工的、红宝石是否经热处理和填充。


10-红宝石拉曼光谱（图片来源：《拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究》）

　　刚玉族矿物拉曼光谱特征类似，其峰值分别为378、417、430、447、576、645、750cm-1，不同矿物拉曼峰值相对强弱不同，同一种矿物激光入射角度不同，特征峰值也会发生变化。对于红宝石而言，当入射光平行于c轴时（图6），除417cm-1外，645cm-1为最强峰值（图10a）。当入射光垂直于c轴时，645cm-1峰值消失，取而代之的是576和750cm-1（图10b）。激光入射角度不同，拉曼特征峰发生变化，是红宝石晶体各相异性导致的。

　　合成红宝石常在拉曼光谱中出现一组强且对称的荧光背景，这在天然红宝石中是不会出现的。此外合成红宝石会出现785cm-1的特征峰，该峰值与过渡族或稀土元素的存在有关，在天然红宝石中不会出现。在合成红宝石时，常在原料中加入Mo、Bi、W的氧化物做助熔剂，这些元素成为合成红宝石晶体的组成部分。此外，合成红宝石还可通过弯曲生长纹、拉长的气泡（图11）、未熔解的原材料颗粒等来辨别。


11-具有弯曲生长纹和拉长气泡的人工合成红宝石（图片来源：搜狐网）

　　除以上特征峰外，在800-2000cm-1区域，红宝石在1353cm-1存在一个强度不大且较宽泛的特征峰，如果红宝石中充填玻璃质，则会在1356cm-1处出现特征峰（图12）。若红宝石中填充有机胶，则在2300-3500cm-1范围内出现特征峰。经过热加工的红宝石的激光拉曼方法鉴别，具有一定的偶然性。如红宝石中出现710和1085cm-1的特征峰，表明红宝石内含有方解石包裹体，且此红宝石未经热处理。因为方解石熔点为825℃，红宝石热处理的温度为1000℃，经过热处理的红宝石中方解石包裹体发生熔融，不会以晶体形式存在。但这种鉴定方式具有局限性，因为只能判定含有方解石包裹体的红宝石未经热处理，而不能判别不含方解石包裹体的都经过了热处理。


12 a-红宝石1353 cm-1及1501 cm-1特征峰；b-充填的玻璃制品的1356 cm-1特征峰（图片来源：《拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究》）

　　因此，大家在购买红宝石时，请一定注意分辨商家对所出售宝石的夸大赞誉。若个人缺少鉴定的专业知识和专业设备，最可靠的方式是索要鉴定证书。红宝石在世界范围通用的具有权威性的是瑞典的GRS证书。国内最具权威性的则是国检证书，即NFTC证书。两种证书标准和描述内容稍有差异，但均可作为红宝石品级的官方认证。