一颗正红色的石头嵌在旧戒指上,颜色饱和,火彩不输红宝石。送到检测机构,结果是尖晶石。红色尖晶石与红宝石在外观上极为接近,能把它们分开的,是二色镜下的那一点颜色变化,以及比重上那一成的差距,两条都不依赖颜色。
二色镜下会变色的是红宝石,不变的是尖晶石
红宝石属三方晶系,双折射,有二色性:转动样品,颜色在红色与橙红之间来回。尖晶石属等轴晶系,单折射,任何角度只有一个颜色,二色镜下看不到变化,两个窗口亮度也一致。
这一步不需要贵重设备。二色镜是最便宜的宝石仪器,对着自然光或手电,把样品转到最亮的位置,观察视场里的两个窗口。两个窗口颜色不同是红宝石,完全相同是尖晶石,前提是样品颜色够深,浅色样品两个窗口几乎一样。
比重 3.60 与 4.00,同体积差一成
尖晶石比重 3.58–3.61,红宝石 4.00 上下。同样 5 毫米直径的圆钻形裸石,尖晶石约 0.7 克,红宝石约 0.78 克,差距不大,用克拉秤就能读出,靠手掂则要 1 厘米以上才明显。
折射率也分得开。尖晶石 1.712–1.762,常见 1.718;红宝石 1.762–1.770。两者的读数在 1.76 附近重叠,所以折射率不能单独用,要配合单折射与双折射的判断,先定光学性质再读数,顺序颠倒容易在读数的重叠区里出错。
包裹体:八面体空腔对金红石针
尖晶石内部常见八面体形状的负晶,单个或成串排列,边长 0.02–0.2 毫米,边界平直。也常看到细小的锆石晶体,周围一圈棕色晕,那是放射性损伤造成的,晕的直径约为晶体的三倍。
红宝石的招牌包裹体是金红石针,细如发丝,三组相交成 60 度与 120 度,穿过整个晶体。八面体空腔指向尖晶石,交角 60 度的针状体指向红宝石,两条都成立时结论就很稳。
混进来的是红石榴子石与红色玻璃
红石榴子石折射率 1.73 以上,比重 3.6–4.3,也是单折射,二色镜下同样不变色。它与尖晶石的区别在折射率与光谱:石榴子石常有明显吸收带,尖晶石的红色由铬致色,红区有窄带。
红色玻璃比重 2.4–2.5,手感轻,内部有气泡,硬度 5.5,棱线圆钝。本文判断,先用比重排除玻璃,再用二色镜分尖晶石与红宝石,最后用折射率排石榴子石,三步可以收敛。
关键数据
红尖晶与红宝石的常数在 1.76 附近交叠,需多条判据并用,任何单条都可能给出错误归属。比重一栏的差距最稳定。
- 尖晶石:硬度 8,比重 3.58–3.61,折射率 1.712–1.762
- 红宝石:硬度 9,比重 4.00,折射率 1.762–1.770
- 红石榴子石:比重 3.6–4.3,折射率 1.73 以上
- 红色玻璃:硬度 5.5,比重 2.4–2.5
- 八面体负晶边长 0.02–0.2 毫米
- 金红石针三组交角 60 度与 120 度
边界:浅色样品与合成品会让判据松动
二色镜对浅色样品不灵。粉红尖晶石与浅红宝石的二色性都弱,视场里两个窗口的差别不到一个色阶,肉眼难分。这时要退回折射率与比重,或者看紫外荧光,弱二色性不能当作否证。
合成尖晶石与天然尖晶石的常数完全一致。比重、折射率、二色性都相同,只能靠内部特征分开:合成品洁净无包裹体,或有弧形生长纹。常数判据在这一层失效,需要放大镜,必要时借助紫外荧光与生长纹。
参考文献
- 张蓓莉 主编.《系统宝石学》(第二版). 地质出版社, 2006. —— 尖晶石与红宝石各论。
- Klein C., Dutrow B. Manual of Mineral Science. 23rd ed. Wiley, 2007.
- GB/T 16553-2017《珠宝玉石 鉴定》. 中国标准出版社, 2017.