刚玉

corundum

刚玉gāngy-

[aluminiumoxide；corundum]刚石

成分为铝的氧化物（Al2O3）矿物。因莫氏硬度高达9，主要用作高档磨料。晶体属三方晶系，多呈腰鼓形的六方柱状，有的呈针状或板状。集合体呈块状或柱状。通常呈白、灰、黄等色。若含少量Cr3+呈红色，名红宝石；若含少量Ti4+和Fe2+则呈蓝色，名蓝宝石；有的晶体中含有六次对称分布的针状金红石或其他包裹体，则可产生六射星芒，称星光红宝石或星光蓝宝石，都是名贵宝石。刚玉为玻璃光泽，无解理，但因常存在依底面或菱面体面形成的聚片双晶而出现裂理。比重3.98。产于相对贫硅的火成岩和变质岩中，并常见于冲积砂矿中。美国的北卡罗林纳州和乔治亚州，俄罗斯的乌拉尔山脉、南非特兰斯瓦等为主要产地。

红宝石是指所有红色调的刚玉宝石，包括红、粉红、橙红、紫红、褐红等颜色，其红色主要是由化学成分中所含微量元素——铬所造成的。

蓝宝石都是蓝色的吗？不。蓝宝石是指除了红色系列以外的所有颜色的刚玉宝石，这其中包括了蓝、天蓝、蓝绿、绿、黄、橙、褐、灰、黑及无色等多种颜色，蓝宝石的颜色多由其化学成分中所含钛、铁、钒等微量元素造成。蓝宝石通常冠以其颜色名称，如白色蓝宝石、紫罗兰色蓝宝石、黄金蓝宝石、绿色蓝宝石、黄色蓝宝石等。在各种色彩之间，以蓝色蓝宝石在世界各地最为流行。

红宝石

一、概述：

红宝石是指颜色呈红色、粉红色的刚玉，如图。化学式为Al2O3，因含微量的杂质元素Cr而呈红色

（其它品种的红色宝石不能称作红宝石）。主要物理性质为：折射率：1.762～1.770，双折率为0.008～0.010；密度：4.00g/cm3；具典型的吸收谱线；硬度与蓝宝石并排在钻石其后，

为第二大硬度9，因此只有钻石才能在其表面刻划，用它的一个棱角可以很轻松的在玻璃的表面划一道线（玻璃的硬度为6以下）；裂理较发育，常见的红宝石其内部有很多的裂纹，即所谓红宝石的“十红九裂”；具有较明显的二色性，有时肉眼从不同角度就能看出其颜色变化；加工之前的红宝石原形为桶状，板状。

二、产地及特征

红宝石的主要产地有缅甸，泰国，斯里兰卡，越南，坦桑尼亚，中国的云南、安徽、青海等省也有产出，其中以云南产红宝石质量较好。下面分别一一介绍：

1、缅甸红宝石：颜色纯正，色泽鲜艳，饱和浓烈，其“鸽血红”品种为世界上最珍贵的红宝石，如图，市面上几乎很难见到。另外在缅甸的孟索矿区新近发现的一种红宝石矿，其颜色呈暗红、褐红，中间呈不透明的乳白色、蓝色色调，通常它们都要经过热处理后，颜色变得较鲜艳，市场上有很多这样的红宝石。

2、泰国红宝石：红宝石颜色较深，透明度较低，呈暗红色调。

3、斯里兰卡红宝石：颜色品种多，包括各个系列，从浅红到红，透明度高，其中的樱桃红也很有名，它是红色中略带一点粉色调。

4、越南红宝石：颜色呈紫红色、暗粉紫色，总体颜色介于缅甸红宝石和泰国红宝石之间，是八十年代发现的。裂隙发育。

5、坦桑尼亚红宝石：颜色为红到紫红，较暗，具黄色色调。裂隙发育。

6、中国红宝石：目前发现的红宝石总体来说，质量较差，无论是颜色、粒度，还是透明度。相比较而言，云南的红宝石质量较好，颜色有紫红色，玫瑰红色，浅红色，但是其裂隙较发育，因而影响其透明度。

三、星光红宝石

星光红宝石是红宝石中的一个品种，在光线照射下，宝石表面呈现三条以60度角相交的星线，如图4。

它是由于内部有天然的三组细而直的矿物包体对光线反射而形成的，这种红宝石不透明，并且加工成素面形。

四、合成方法及处理方法

人工合成红宝石的技术已经成熟，目前主要有三种方法：焰熔法，助熔剂法，水热法。其中焰熔法红宝石较易鉴定，通过观察内部弧形生长纹和气泡而确定为合成红宝石，市面上特别是旅游商品店出售的颜色鲜红、颗粒较大的标有“红刚玉”、“刚玉”“鲁宾石”的实则就是此种红宝石。助熔剂法红宝石需要专业人员在高倍显微镜下观察其内部特征将其鉴定出来。水热法红宝石合成环境仿照天然红宝石的生长环境，内部特征极象天然红宝石，一般仪器都很难将其区分，常需借助其它大型仪器，如x射线仪。

目前市面上的红宝石大都经过了热处理的方法，经过这样的处理后原本不透明并且色泽灰暗的红宝石变得透明、颜色鲜艳。这种方法处理后不再发生改变，并且已被人们广泛接收，在国家标准中称作“优化”，在宝石命名时可以不标注。而另外的处理方法如扩散法、染色法在命名时则需要注明“处理”。所谓扩散法是指用化学方法在颜色浅的红宝石表面渗入微米级的铬元素，使颜色加深，或者产生星光效果。染色是指直接将红色染料浸入红宝石裂隙中，戴一段时间后，颜色会发生变化。

五、质量评价

对红宝石的质量评价，主要从颜色、净度、切工三个方面。

1、颜色：首先，颜色要纯正，红宝石的颜色有多种，红色、橙红色、粉红色、紫红色、暗红色，其中以纯红色为最好，鸽血红就是一种纯正的红色，不含有任何的杂色。另外颜色要均匀，特别是有色带的红宝石肉眼观察时最好看不到色带。

2、净度:红宝石的净度是指红宝石在形成过程中，内部生成的一些矿物包体，气液包体，主要影响其出火、透明度，裂纹还影响其安全性，因此一颗好的红宝石其包体越少越好，特别是台面下的包体越少越好。

3、切工：红宝石的切工主要从琢型、比例、对称性和修饰度等方面去考虑，琢型是指宝石切磨的形状，常见有椭圆形、圆多面形、祖母绿形等。比例是指琢形的腰宽相对于全深的比，一般可接受的比例是60％～80％。对称性是指腰圆是否对称，底尖是否偏心，台面是否倾斜。修饰度是指刻面排列的整齐度，及抛光质量等。

目前在我国标准中，尚未有红宝石切工评价的标准。

蓝宝石

蓝宝石的英文名称为Sapphire，源于拉丁文Spphins，意思是蓝色。蓝宝石的矿物名称为刚玉，属刚玉族矿物。目前宝石界将红宝石之外，其余各色宝石级刚玉统称为蓝宝石。

蓝宝石的化学成分为三氧化二铝（Al2O3），因含微量元素钛（Ti4+）或铁（Fe2+）而呈蓝色。属三方晶系。晶体形态常呈筒状、短柱状、板状等，几何体多为粒状或致密块状。透明至半透明，玻璃光泽。折光率1.76—1.77，双折射率0.008，二色性强。非均质体。有时具有特殊的光学效应—星光效应。硬度为9，密度3.95—4.1克/立方厘米。无解理，裂理发育。在一定的条件下，可以产生美丽的六射星光，被称为“星光蓝宝石”。

蓝宝石可以分为蓝色蓝宝石和艳色（非蓝色）蓝宝石。颜色以印度产“矢车菊蓝”为最佳。据说蓝宝石能保护国王和君主免受伤害，有“帝王石”之称。国际宝石界把蓝宝石定为“九月诞生石”，象征慈爱、忠诚和坚贞。蓝宝石是世界五大珍贵高档宝石之一。

蓝宝石与相似蓝色宝石、合成蓝色宝石的区别。与其相似的蓝色宝石有蓝色尖晶石、蓝色碧玺、蓝锆石、蓝锥矿、蓝晶石、堇青石等。与其相似的合成宝石有合成蓝宝石、合成尖晶石、含钴蓝玻璃。蓝色尖晶石：颜色均一，微带灰色，晶体呈八面体，均质体，无二色性。蓝色碧玺：颜色为带绿蓝色，晶体为复三方柱状，硬度、密度、折光率都较蓝宝石低，二色性极明显，双折射率大。蓝锆石：经加热处理的锆石，颜色鲜艳，色散强，双折射率高。合成蓝宝石：颜色均一，洁净，包裹体稀少，有圆气泡，均质体。

蓝宝石的评价与选购。蓝宝石的评价与选购因素是颜色、重量、透明度和净度。蓝宝石的最大特点是颜色不均匀，聚片双晶不发育，二色性强。缅甸地区产的蓝宝石，呈鲜艳的蓝色（含钛致色），因含包裹体，可产生六射或十二射星光。印度克什米尔蓝宝石，呈矢车菊蓝色，是微带紫的靛蓝色，颜色鲜艳，属优质蓝宝石。斯里兰卡、泰国、中国、澳大利亚产的蓝宝石也各具特色。蓝宝石具有脆性，佩带时应避免摔打、磕碰。

刚玉（Croundum）

α—Al2O3

Al2O3具有多种变体。加热氧化铝水化物和铝酸盐可获得不同变体：α(三方)、β(六方)、γ(四方)、η(等轴)、ρ(晶系未定)、χ(六方)、κ(六方)、δ(四方)、θ(单斜)—Al2O3等变体。稳定的天然α—Al2O3变体称为刚玉。

[晶体化学]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。

[结构与形态]α—Al2O3，三方晶系，arh=0.514nm，α=55。16’，Z=2；或ah=0.477nm，ch=1.304nm；Z=6。Cr3代替Al3导致晶格常数增大。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。

β—Al2O3，六方晶系。α—Al2O3可在1500~1800℃变为β—Al2O3。Al2O3熔体只有在极缓慢冷却时才可形成这一变体，且经常含有碱质。

γ—Al2O3，四方晶系，具有缺席的尖晶石型结构。软水铝石（γ—AlOOH）加热至950℃时可获得此变体。更高温度下变为α—Al2O3。

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(图4—2—2)。主要单形：六方柱a，六方双锥z、n、w，菱面体r，平行双面c。在晶面上，通常具有∥与交棱的花纹及三角形或六边形天然蚀像；在晶面上有∥与交棱的花纹。依(1011)成聚片双晶(图4—2—2d)，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。

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。

[理化性能]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彩。

白色刚玉有良好的透光性质，在0.2~5.5μm波段的透光率达80~90%。对红外波段的透光率几乎不随温度而变化。

红宝石中部分Al3被Cr3替代。在普通光照下发荧光，且荧光寿命较长。在光的照射下，Cr3的能量由基态跃迁至u带（25000cm—1）和y带（17000cm—1）。这要吸收光能，对应于红宝石吸收光谱中两个吸收带：u带（410nm）和y带（550nm）。处于激发态的粒子又通过非辐射跃迁（即不发射出光子）至R能级上，然后从R能级回到基态（感应跃迁），发出荧光。荧光光谱有两个峰值，即R1线(693nm)和R2线(694.5nm)。含Cr约0.05%的红宝石，用氙灯泵浦，造成粒子数反转，即高能态粒子数大于基态粒子数。处于高能态的粒子经非辐射跃迁至R线，然后发生感应跃迁，粒子以“雪崩”方式返回到基态，发出强的单色光。因此，红宝石是重要的激光材料。

力学性质：相对密度4.016。∥或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。

热学性质：熔点高达2030~2050℃。热膨胀系数∥光轴为6.2&#61620；10—6/℃，⊥光轴为5.4&#61620；10—6/℃。导热性能良好，室温下热导率为41.84W/m&#61655；K，接近于金属材料。

电学性质：绝缘性良好。500℃时，电导率为2.7&#61620；10—10Ω—1.cm—1，介电常数ε=9.8。

化学性质：常温下不受酸碱腐蚀；300℃以上才能被氢氟酸、氢氧化钾、磷酸侵蚀。

[产状与组合]形成于高温和富铝贫硅的条件下。

[鉴定特征]短柱状、桶状、板状，硬度9，和面有裂开。刚玉（红宝石）与尖晶石相似，晶形完好时易于区分，偏光镜下刚玉属非均质体。粒状蓝色刚玉与蓝晶石相似，但刚玉硬度大、无解理、具裂开；而蓝晶石硬度小且有明显的异向性。

[工业应用]主要用作宝石原料、磨料及耐磨材料、激光材料和红外窗口材料等。

一般的刚玉或刚玉砂（刚玉和磁铁矿的天然混合物），均用作高档磨料。红宝石和蓝宝石都是名贵的宝石，若具有星彩尤为珍贵。此外，红宝石（大多是人工培养的晶体）还用作激光发射材料和精密仪器、钟表的轴承。刚玉产于相对贫硅的火成岩和变质岩中，并常见于冲积砂矿中。世界著名的宝石级刚玉产地有缅甸、泰国、斯里兰卡、澳大利亚等。中国新疆、海南、福建等地也有产出。由于人工合成方法的改进，现在人造的红宝石及蓝宝石已较普遍，甚至还有人造的星彩宝石。其他的刚玉主要产地分布于美国、俄罗斯乌拉尔、南非等地。希腊的纳克索斯则为刚玉砂的著名产地。