山东昌乐蓝宝石的特征研究.doc

文章编号 :1009 - 0258 (2000) 04 - 0027 - 06山东昌乐蓝宝石的特征研究张培强(山东省第七地质矿产勘查院 ,山东 临沂276006)摘要 : 我国新第三纪玄武岩中的蓝宝石往往存在颜色深暗 、透明度差 、净度低 、色调不纯正 、颜色不鲜艳等缺陷 。本文通过矿物学和宝石学研究 ,认为山东昌乐蓝宝石具有颗粒大 、净度 好 、透明度高 、色调纯正 、亮度较大 、饱和度较高等特点 ,其质量较海南文昌 、福建明溪和江苏六合蓝宝石为佳 。关键词 : 蓝宝石 ; 矿物学特征 ; 宝石学特征 ; 山东昌乐中图分类号 : P619 . 24 + 2 ; P619 . 28 + 1文献标识码 :A1蓝宝石的矿物学特征颜色山东昌乐蓝宝石颜色有深蓝色 、蓝色 、橙色 、浅蓝色 、蓝灰色 、蓝绿色 、绿色 、黄绿色 、黄 色 、棕黄色 、棕褐色等 。在蓝色色调系列中 ,蓝偏紫色者约占 70 %80 % ,其中又以深暗 色者居多 。蓝宝石着色往往呈渐变不均匀 ,但也有截然突变的 ,即两种或两种以上颜色的 条带或六边形环带呈规律性相间出现 。1 . 2 颗粒大小对一组山东蓝宝石进行粒度统计 ( 重 量百分比) : 大于 8 mm 的占 28 % ( 其中大 于 20 mm 的 占 3 % 5 %) ; 4 8 mm 的 占44 % ;24 mm 的占 28 % 。山东已出土的 蓝宝石 ,其重量大于 20g 的晶体并不少见 ,最大晶体可达到 300g 。总体来说 ,山东蓝 宝石以大于 8 mm 的巨晶为主 ,并存在有特 大巨晶蓝宝石 。而海南 、江苏 、福建所产蓝 宝石多在 4 mm ±,极少有大于 8 mm ,其粒 度级别远远不及山东蓝宝石 。1 . 3 晶形1 . 1本区所见晶形有六方双锥和板面的聚形 (图 1 - a , d) , 六方双锥 、板面和菱面体图 1 山东昌乐蓝宝石晶形Fig. 1 Crystals of t he sapp hires in Changle of Shando ng p rovince收稿日期 : 2000 - 04 - 12 ; 修订日期 : 2000 - 12 - 10 ; 编辑 :孟舞平作者简介 : 张培强 ( 1962 - ) ,男 ,山东青州人 ,高级工程师 ,主要从事地质矿产勘查及管理工作 。的聚形 (图 1 - b ,e) ,两个六方双锥和板面的聚形 (图 1 - c) ,六方柱和板面的聚形 ( 图 1 -f) ,六方柱 、板面和菱面体的聚形 (图 1 - g) ,两个六方双锥 、板面和菱面体的聚形 ( 图 1 - h) ,两个六方双锥与菱面体的聚形 (图 1 - i) 等 。其中以六方双锥和板面的聚形最为常见 , 晶体呈桶状 。本区若干个蓝宝石晶体测量结果 ,各个晶面的极距角在 5790°之间 。1 . 4化学成分蓝宝石的分子式为 Al2 O3 ,一般都含有多种微量杂质 ,主要有 Fe , Ti , Cr , Ni , M n , Si ,Mg , K ,Na ,V 等 ,现将山东昌乐蓝宝石电子探针数据与江苏六合1 、海南文昌蓝宝石对比 如下 (表 1) :表 1 山东昌乐 、海南文昌及江苏六合蓝宝石电子探针分析结果(B %) 3Ta ble 1 Chemical compositions of sapphires in Changle of Shandong province , Wenchang of Ha inan province and L iuhe of Jiangsu province(B %)3 山东昌乐 、海南文昌 、江苏六合蓝宝石化学成分分别据部矿床所 、王春生 ( 1991) 、郑子俪 ( 1987) 。(1) 山东昌乐蓝宝石 Al2 O3 含量变化范围较小 (98 . 00 %99 . 00 %) ;江苏六合蓝宝石Al2 O3 含量变化居中 ;海南文昌蓝宝石 Al2 O3 含量变化最大 。(2) 江苏蓝宝石 TFeO 含量最高 ,山东蓝宝石与海南蓝宝石较接近且略高 。(3) 山东蓝宝石 Cr2 O3 含量较高 ,江苏蓝宝石居中 ,海南蓝宝石最低 。(4) 海南蓝宝石中 TiO2 ,MgO 及 Na2 O 含量明显高于山东蓝宝石及江苏蓝宝石 。另外 ,电子顺磁共振谱研究表明 :山东蓝宝石中含有 Fe2 + , Ti4 + ,Cr3 + , Fe3 + 等顺磁性 离子 。研究表明 , TFeO 及 TiO2 两种氧化物含量的比例 , 控制着山东蓝宝石颜色的深浅 。TFeO 含量相对较高和 TiO2 含量相对较低 ,是导致山东蓝色系列蓝宝石呈现深暗颜色的主要原因 。过去对山东蓝宝石进行改色 ,只注重减少 TFeO 含量 ,而忽略了 TiO2 含量的 变化 ,这是改色效果不甚理想的主要原因 。2蓝宝石的宝石学特征产地Al2O3 TiO2 TFeO Cr2O3 SiO2 MnO MgO CaO K2O Na2O NiO P2O5 总量山东 昌乐98 . 704 0 . 053 0 . 015 0 . 106 0 . 060 0 . 075 0 . 000 0 . 014 0 . 000 0 . 000 0 . 000 0 . 000 99 . 03298 . 090 0 . 170 1 . 040 0 . 000 0 . 020 0 . 000 0 . 000 0 . 000 0 . 030 0 . 000 0 . 000 0 . 000 100 . 25098 . 010 0 . 100 1 . 550 0 . 000 0 . 020 0 . 060 0 . 040 0 . 000 0 . 000 0 . 000 0 . 000 0 . 000 99 . 780海南 文昌97 . 916 0 . 076 0 . 723 0 . 000 0 . 000 0 . 000 0 . 624 0 . 023 0 . 002 0 . 554 0 . 000 0 . 065 99 . 98398 . 547 0 . 288 0 . 697 0 . 024 0 . 000 0 . 068 0 . 669 0 . 000 0 . 021 0 . 446 0 . 000 0 . 000 100 . 78096 . 116 0 . 053 1 . 146 0 . 039 0 . 000 0 . 015 0 . 979 0 . 060 0 . 189 0 . 869 0 . 087 0 . 000 99 . 554江苏 六合98 . 460 0 . 088 0 . 596 0 . 008 0 . 028 0 . 016 0 . 010 0 . 010 0 . 000 0 . 020 99 . 21899 . 430 0 . 027 1 . 180 0 . 000 0 . 020 0 . 010 0 . 000 0 . 000 0 . 003 0 . 000 100 . 67098 . 230 0 . 018 0 . 846 0 . 012 0 . 044 0 . 020 0 . 020 0 . 020 0 . 000 0 . 000 99 . 21098 . 380 0 . 000 1 . 090 0 . 013 0 . 027 0 . 016 0 . 030 0 . 007 0 . 010 0 . 030 99 . 6032 . 1颜色指数取各种颜色蓝宝石做颜色指数测试分析 。按 1 mm 和 5 mm 厚度 ,分别列出垂直 C 轴 的计算数值 (表 2) 。将数值与江苏六合 、海南文昌蓝宝石颜色指数进行对比 ( 表 3) ,其结果是山东蓝宝石的饱和度 、亮度 、色调都较好 。表 2 山东昌乐蓝宝石颜色指数Ta ble 2 Color indice of sapphires in Changle of Shandong provice注 :由成都地质学院非金属矿物研究所测试 ; x ,y 为色度坐标 。表 3 海南及江苏蓝宝石颜色指数Color indices of sapphires in Ha inan and Jiangsu provinceTa ble 3(1) 饱和度 (颜色鲜艳程度)从表 3 可以看出 ,山东昌乐蓝宝石厚度越大 ,其饱和度越高 。用 1 mm 厚度的山东昌 乐蓝宝石与海南 、江苏蓝宝石进行饱和度对比 ,山东蓝宝石中蓝色及蓝偏紫色的饱和度接地区三刺激值色度坐标波长饱和度亮度色调( nm) ( %) ( %)备注X Y Zx y海 南 蓝 宝 石6 . 22 6 . 63 9 . 735 . 32 5 . 36 7 . 386 . 97 7 . 01 11 . 3910 . 46 10 . 43 13 . 108 . 13 8 . 23 13 . 496 . 59 6 . 91 7 . 0816 . 75 18 . 36 14 . 110 . 288 0 . 2890 . 295 0 . 2970 . 275 0 . 2760 . 269 0 . 2620 . 272 0 . 2760 . 320 0 . 3360 . 351 0 . 353471 . 8 11 . 3 6 . 63 深蓝色471 . 3 7 . 9 5 . 36 蓝色471 . 0 17 . 5 7 . 01 浅蓝色473 . 4 20 . 9 10 . 43 浅蓝色475 . 2 18 . 3 8 . 23 绿蓝色568 . 6 7 . 9 6 . 91 蓝绿色578 . 9 20 . 9 18 . 36 淡黄色据王春生( 1991)江苏 蓝宝石6 . 77 7 . 04 9 . 4018 . 26 20 . 00 10 . 420 . 291 0 . 3030 . 375 0 . 411481 . 4 8 . 3 7 . 04 蓝色572 . 4 42 . 7 20 . 00 黄绿色据郑子俪( 1987)编号d = 5mmd = 1mmx y 波长 ( nm) 色调饱和度 ( %) 亮度 ( %)饱和度 ( %) 亮度 ( %)1234567890 . 6008 0 . 3062 622 . 12 红色75 . 420 74 . 9400 . 1493 0 . 0776 467 . 26 蓝偏紫色88 . 890 53 . 5700 . 1524 0 . 1060 471 . 76 蓝偏紫色83 . 620 52 . 4900 . 1900 0 . 2203 481 . 86 蓝色55 . 060 38 . 4100 . 1625 0 . 2073 481 . 34 蓝色64 . 530 44 . 2000 . 1886 0 . 1931 477 . 76 蓝色58 . 700 33 . 3700 . 4912 0 . 4298 584 . 88 橙偏黄色78 . 580 83 . 2100 . 3878 0 . 4254 573 . 98 浅黄偏绿色50 . 430 62 . 4900 . 3728 0 . 4085 572 . 58 浅黄绿色41 . 640 54 . 72029 . 990 36 . 41031 . 910 11 . 32026 . 100 11 . 16012 . 010 7 . 14015 . 490 7 . 89013 . 120 6 . 99023 . 420 33 . 23013 . 480 21 . 13010 . 520 16 . 770近或大于 18 % ,颜色鲜艳 。江苏 、海南蓝色及深蓝色蓝宝石饱和度在 10 % ±,颜色不鲜艳 。带绿色色调的山东蓝宝石饱和度较江苏低 ,但较海南高 ,在 10 %13 %之间 ,颜色亦 不鲜艳 。(2) 亮度 (直视透射率)山东蓝宝石的亮度同饱和度一样 ,随厚度的增大而增大 。其中蓝色 、蓝偏紫色 、黄色 及绿色色调蓝宝石的亮度均高于江苏 、海南蓝宝石 。(3) 色调将山东蓝宝石色度坐标值 及波 长 值 投 入 色 度 图 中 ( 图2) ,可以准确的定出蓝宝石颜色 。如肉眼观察为深蓝色 、橙 色的蓝宝石 , 在色度图中标准 颜色分别为蓝偏紫色和橙偏黄 色 。8 和 9 号 样 品 颜 色 偏 浅 , 投在靠近各色区的白色区内 ,分别 为 浅 黄 偏 绿 色 和 浅 黄 绿 色 。总之 , 山东蓝色色调蓝宝 石以波长为 467472 nm 的蓝 偏紫色 ( 深蓝色) 和波长为 477482 nm 的蓝色为主 , 其饱和度较 高 , 亮 度 较 大 , 颜 色 较 纯 正 、明亮 、鲜艳 ,比江苏 、海南蓝 色色调蓝宝石颜色要好 。2 . 2透明度不同厚度的蓝宝石透明度 数据列于表 4 ,从对比结果看 ,蓝宝石的透明度随着厚度的增图 2 山东昌乐蓝宝石色度图Fig. 2 Sketch showing chro maticity of sapp hires inChangle of Shando ng p rovince加而迅速减少 。山东昌乐蓝宝石的颗粒一般较大 ,大颗粒的蓝宝石厚度大 ,透明度相应就较差 。但小颗粒的蓝宝石透明度还是很高的 ,一般大于 20 % ,有些大于 80 % 。表 4 山东昌乐蓝宝石透明度 ( %)Ta ble 4 Dia phaneity( %) of sapphires in Changle of Shandong province注 :由成都地质学院非金属矿物研究所测试 , ( 1) ( 9) 为样品编号 。2 . 3净度厚度( mm)红色深蓝色 深蓝色蓝色蓝色蓝色橙偏黄色浅黄偏绿色浅黄绿色( 1) ( 2) ( 3) ( 4) ( 5) ( 6) ( 7) ( 8) ( 9)1533 . 23 19 . 05 37 . 37 50 . 15 20 . 35 24 . 57 40 . 01 87 . 03 85 . 822 . 14 5 . 95 1 . 31 3 . 75 5 . 29 10 . 7 1 . 12 50 . 82 41 . 98蓝宝石晶体内偶可见平行板面0001的聚片双晶 ,极少见到平行菱面体 1121 的聚片双晶 。晶体中除见到铁黑色呈不规则粒状 、柱状 、板状的铌铁矿和黑色金红石外 ,尚可见云 雾状 、指纹状铌铁矿 ,偶见无色自形刚玉 。在黄棕色 、棕色 、棕褐色 、浅绿蓝色蓝宝石中 ,多见褐红色针状金红石包裹体 ,其是产 生星光效应的主要原因 。这些针状金红石包体在三个或六个方向上定向排列 ,与 C 轴垂 直并分别与 a ,b ,i 轴垂直或平行 。大量定向排列的针状金红石包体使蓝宝石具有明显的珍珠光泽 。如将其琢磨成垂直 C 轴为底面的素身宝石时 ,光便从包裹体的垂直方向反射 出三条相交成 60°角的六射星光或六条相交成 30°角的十二射星光来 ,这就是人们通常所 说的星光蓝宝石 。2 . 4 多色性山东昌乐蓝宝石的多色性非常明显 。对几种颜色的蓝宝石按不同厚度分别在垂直和 平行 C 轴方向上测量颜色波长 (表 5) ,结果这两个方向上的颜色波长差别很大 。另外 ,同一蓝宝石 ,不同的厚度 ,颜色也有差别 。表 5 山东昌乐蓝宝石多色性Ta ble 5 Polychroism of sapphires in Changle of Shandong province颜色及样号颜色及样号颜色及样号颜色及样号颜色及样号注 :由成都地质学院非金属矿物研究所测试 。2 . 5切割加工对蓝宝石进行切割加工 ,一般情况下 ,必须是主翻面垂直 C 轴 。选择 16 粒山东蓝宝 石原石 ,根据各自的特点 ,分别加工成 10 粒刻面宝石和 6 粒素面宝石 ,其中刻面宝石出成率为 15 . 03 %29 . 05 % ,素面宝石出成率为 36 . 26 %53 . 51 % 。3结论从总体上看 ,山东昌乐蓝宝石颜色深 ,颗粒大 ,包裹体 、裂隙 、劈理少 ,净度好 ,透明度高 ,色调纯正 ,亮度较大 ,饱和度较高 。其质量较海南文昌 、江苏六合 、福建明溪蓝宝石为 好 ,是玄武岩成因蓝宝石中的佳品 。本文在撰写过程中 ,得到了路风香教授 、李荣锡高级工程师 、李守才译审的指导和帮 助 。谨在此一并表示衷心的感谢 。厚度( mm)方向波长波长波长波长波长( nm)( nm)( nm)( nm)( nm)1垂直 C 轴 平行 C 轴橙色 1589. 82蓝色 2475 . 00蓝色 3477 . 97 蓝偏绿色 4 483 . 53蓝色 5481. 59黄色 1578. 07绿色 2500 . 62 绿偏黄色 3 533 . 97 绿偏黄色 4 559 . 52 绿偏黄色 5 553. 145垂直 C 轴 平行 C 轴红色 1622. 12蓝色 2467 . 46蓝色 3471 . 76蓝色 4481 . 86蓝色 5481. 34橙偏红色 1 601. 86绿色 2500 . 10绿色 3527 . 29 绿偏黄色 4 555 . 31 绿偏黄色 5 547. 741垂直 C 轴 平行 C 轴蓝色 6481. 98黄色 7576 . 15 黄偏绿色 8 571 . 67 黄绿色 9 569 . 93 绿偏黄色 6 534. 14 黄偏绿色 7 570 . 22 黄偏绿色 8 571 . 57 黄偏绿色 9 571 . 735垂直 C 轴 平行 C 轴蓝色 6477. 76 橙偏黄色 7 584 . 88 黄偏绿色 8 571 . 48 黄绿色 9 568 . 35 绿色 6526. 33 黄偏绿色 7 571 . 38 黄偏绿色 8 573 . 98 黄偏绿色 9 572 . 58参考文献 :郑子俪 ,等. 江苏六合蓝宝石矿物学特征及宝石学鉴定J . 江苏地质 ,1987 ,11 ( 2) .1Study on the Characteristics of Sa pphiresin Changle of Shandong ProvinceZHAN G Pei - qiang(No . 7 Explo ratio n Instit ute of Geology and Mineral Reso urces , Shando ng , Linyi 276006 , China)Abstract : Sapp hires occurring in Neogene basalt mainly dist ribute in Changle of Shando ngp rovince , Wenchang of Hainan p rovince , Mingxi of Fujian p rovince and Liuhe of J iangsu p rovince . The sapp hires fo r med by t his genesis always have so me defect s , such as : dar k col2 o r , bad diap haneit y , low p urit y , unp ure colo r to ne and unbright colo r . Thro ugh t he st udy o n mineralogy and gemology of t he sapp hires in Changle of Shando ng p rovince and co nt rast wit h ot hers , it is co nsidered t hat t he sappp hires in Changle of Shando ng p rovince have char2 acteristics of large grain , goo d p urit y , high diap haneit y , dar k colo r ( but p ure colo r) to ne) ,high bright ness , higher sat urabilit y ( but bright colo r) . The sapp hiresqualit y is bet ter t hanot hersin Wenchang of hainan , Mingxi of Fujian and Liuhe of J iangsu.Key words :Sapp hires ; characteristics of mineralogy ; charact reristics of gemology ; Changle of Shando ng p rovince本刊编辑部启事经向山东省科技厅申请 ,并经国家科技部批准 , 山东地质自 2001 年起由季刊 改为双月刊 。本刊已在山东省新闻出版局办理刊期变更手续 。本刊定价每期 5 元 ,全年 30 元 ,欢迎订阅 。与本刊签有交换协议的单位 ,请继续 保持交换关系 。山东地质编辑部