宝石的致色因子？
致色元素：使宝石致色的化学元素,可以是成分中的主要元素或次要元素.化学上属于过渡族的金属元素如钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜等8种金属元素.
1）自色性宝石：由化学成分中的主要元素所致色的宝石.宝石的颜色由于宝石内在的原因所引起,颜色稳定且少有变化.如铁铝榴石、橄榄石等.
2）他色性宝石：由化学成分中的微量元素所致色.这类宝石的颜色当成分纯净时,往往无色,而当含有微量的致色元素时,才能使宝石产生颜色.由于致色元素不同而导致一种宝石出现多种颜色,使其宝石的颜色丰富多彩.各类颜色的产生及颜色浓度的深浅均取决于微量元素的变化.
宝石中的致色元素
自色宝石 他色宝石
致色元素 宝石名称 颜色 致色元素 宝石名称 颜色
钛（Ti） 蓝锥矿 蓝色 钒（V） 钒绿柱石 绿色
钙铝榴石 绿色
黝帘石 淡紫/蓝
铬（Cr） 钙铝榴石 绿色
锰（Mn） 菱锰矿 粉红色 铬（Cr） 红宝石 红色
蔷薇辉石 粉红色 红尖晶石 红色
锰铝榴石 橙色 祖母绿 绿色
翡翠 绿色
变石 红/绿
镁铝榴石 红色
铁（Fe） 铁铝榴石 褐红色 锰（Mn） 红绿柱石 红色
橄榄石 黄绿色 铁（Fe） 金绿宝石 黄色
海蓝宝石 绿色、蓝色
碧玺 绿色、褐色
蓝尖晶石 蓝色
软玉 绿色
铜（Cu） 绿松石 绿-天蓝色 钴（Co） 蓝色尖晶石（极纯） 蓝色
孔雀石 绿色 合成蓝色尖晶石 蓝色
硅孔雀石 蓝绿色 镍（Ni） 绿玉髓 绿色
绿欧泊 绿色
颜色及其成因
(一)蓝宝石颜色蓝宝石主要有无色、蓝色、绿色、黄色、橙色、棕色、粉红色、紫色、灰色、黑色等多种颜色。国际珠宝界依据颜色将刚玉宝石划分为红宝石、蓝宝石两大品种。传统划分中,中到深红色刚玉宝石统称为红宝石,除去红宝石以外的其他所有颜色的刚玉宝石统称为蓝宝石。浅红色刚玉宝石被划归在蓝宝石品种中,因此出现了浅红色蓝宝石、粉红色蓝宝石的名称。在实际应用中粉红色蓝宝石与红宝石的界限是很难准确划分的。1989年在曼谷召开的国际有色宝石协会(简称ICA)年会上对红、蓝宝石界限提出了一个新的原则,即把所有具红色色彩的刚玉宝石划归为红宝石,其他颜色的刚玉宝石划归为蓝宝石。蓝宝石的颜色十分丰富,它几乎包括了可见光光谱中的橙、黄、绿、青、蓝、紫所有颜色(图5-7)。刚玉属他色矿物,纯净蓝宝石的颜色是无色,但是绝大多数蓝宝石中含有一定量的微量元素。这些微量元素直接影响到蓝宝石的颜色。蓝色蓝宝石的颜色主要是因为含有微量的铁和钛元素。铁和铬两种元素同时存在于蓝宝石中可以使蓝宝石呈现金色或橙色,如果其中只有铬元素则形成粉红色蓝宝石和红色红宝石。微量元素的不同组合方式成就了蓝宝石的非凡色彩,通常称为彩色蓝宝石。刚玉中不同微量元素与颜色的对应关系见表5-2。图5-7 各种颜色的彩色蓝宝石表5-2 蓝宝石中不同致色元素与颜色的对应关系表不同产地产出蓝宝石的颜色也有一定的规律性可循。下面将按照颜色系列对不同产地产出的蓝宝石进行描述。1.蓝色系列蓝色系列是蓝宝石中分布最广泛的颜色系列(图5-8)。全球所有刚玉产地几乎都有蓝色蓝宝石的产出。虽然阿富汗瓦尔达克、坦桑尼亚温扎等矿区以产出红宝石为主,但也有少量的蓝色蓝宝石产出。蓝色蓝宝石是整个刚玉族宝石中分布最广的颜色品种。图5-8 蓝色蓝宝石2.黄色系列斯里兰卡黄色蓝宝石具有浅黄到中等色调的黄色,并且没有任何褐色色调。其中有些较深的色调经过热处理后可以产生天然黄色蓝宝石中非常少见的深黄色、金色和橙色。非常罕见的粉橙色帕德玛蓝宝石主要产自斯里兰卡和越南。坦桑尼亚翁巴矿区偶尔也可出现类似帕德玛蓝宝石颜色的棕橙色蓝宝石。泰国产的优质黄色蓝宝石可以达到金黄色到橙色。澳大利亚昆士兰黄色蓝宝石颜色发绿。斯里兰卡、泰国和澳大利亚是深黄色蓝宝石的主要产地(图5-9)。图5-9 黄色蓝宝石3.绿色系列虽然最优质的绿色蓝宝石来自斯里兰卡,但是非常稀少。斯里兰卡绿色蓝宝的颜色比泰国、澳大利亚、中国山东产出的绿色蓝宝石的颜色浅。泰国、澳大利亚、中国山东绿色蓝宝石的颜色趋于蓝绿色或黄绿色,灰度较重。克拉质量超过10ct,颜色和净度都很好的绿色蓝宝石非常稀缺,但市场需求也并不大(图5-10)。图5-10 绿色蓝宝石4.紫色系列该系列主要包括紫罗兰色和紫色蓝宝石,其主要产地是缅甸抹谷、斯里兰卡和越南。紫红色蓝宝石的价格甚至可以与红宝石相当。5.BGY型蓝宝石来自澳大利亚东部、泰国—柬埔寨拜林地区、中国山东昌乐地区(图5-11)、马达加斯加北部安齐拉纳纳地区的蓝宝石,均属于玄武岩型岩浆岩成因。这些矿区产出的蓝宝石颜色以蓝/蓝紫色—蓝绿/黄绿—黄色三种颜色为主,因此被称为BGY型蓝宝石,即蓝—绿—黄色蓝宝石。图5-11 山东昌乐BGY型蓝宝石(二)蓝宝石致色原因蓝色蓝宝石致色原因主要是异核原子价态之间的电荷转移。蓝色蓝宝石中Fe2+与Ti4+分别位于相邻的以面相连的八面体中,Fe、Ti离子的距离为0.265nm,二者的d轨道沿结晶轴重叠,当电子从Fe2+中迁移至Ti4+中时,Fe2+转变为Fe3+,而Ti4+转变为Ti3+,即Fe2++Ti4+→Fe3++Ti3+。在电荷转移过程中,伴随着光谱吸收能量为2.1eV,吸收带的中心位于588nm,其结果是在蓝宝石的c轴方向只透过蓝色,呈现蓝色(图5-12)。当两个八面体在垂直c轴方向上以棱相连接时,电荷转移吸收带略向长波方向位移,使蓝宝石在非常光方向上呈现蓝绿色。图5-12 蓝色蓝宝石颜色成因黄色和橙色蓝宝石致色原因有两种主要解释:一是同核原子间的电荷迁移致色,二是色心致色。泰国和澳大利亚黄色和橙色蓝宝石光谱中铁吸收带的存在,证明这些黄色蓝宝石的致色机理可能与铁离子有关。Fe2+转变为Fe3+过程伴随着光谱吸收,从而产生黄色或橙色。不同的致色解释出现在斯里兰卡蓝宝石中,该产地的黄色或橙色蓝宝石的致色原因主要是因为空穴中心致色。二价阳离子替代刚玉晶格中的三价铝离子,在晶格位置形成正电荷不足的位置——正电荷陷阱。为了维持电中性,二价阳离子周围必须有相应的一价阳离子存在或产生电子空位。氧化条件下加热蓝宝石时,电子空位形成并释放出一价阳离子用于平衡所缺失的一价阳离子。因此,二价杂质离子和电子空位共同对可见光吸收产生黄色或橙色。
