本书针对常见天然宝石的优化处理方法,分析其主要原理及优化处理后宝石的鉴定特征。主要内容包括:宝石优化处理的概念、历史及分类;优化处理宝石的鉴定仪器和鉴定要点;宝石颜色呈色理论(经典矿物学颜色成因理论、晶体场理论、分子轨道理论、能带理论、物理光学效应);宝石的优化处理方法及主要设备;常见单晶宝石、玉石及有机宝石的优化处理及鉴定方法。
本书可作高等教育宝石学、宝石鉴定与加工技术、设计学等专业学生的教材,也可供宝石加工和鉴定人员、宝石爱好者参考阅读。
宝石因具有独特魅力而深受人们的喜爱,面对市场上琳琅满目的珠宝玉石,消费者却不知如何选择。尤其是市场上存在大量的经过优化处理的宝石,人们在购买时更不敢轻易出手。如何正确区分天然宝石与优化处理宝石,常见的优化处理宝石有哪些品种,优化处理宝石具有哪些鉴定特征等问题,不仅是珠宝鉴定者所关心的,也是消费者所关心的。
宝石优化处理是宝石学研究的一个重要组成部分。珠宝玉石市场上宝石种类繁多,经过优化处理的宝石占有很大的比例。客观上来说,天然宝石经过优化处理后会提升宝石的品质,增加宝石的经济价值和使用价值。优化处理宝石是天然宝石的有益补充,能够弥补天然宝石的不足和缺陷。优化处理宝石在提升天然宝石质量的同时,也给市场带来了负面的影响,有些不法商人以优化处理宝石来冒充天然宝石,扰乱了市场,给消费者心理带来了恐慌。
随着科学技术的发展,宝石优化处理技术不断更新,宝石优化处理的种类也不断增加,从最初的热处理、染色、充填、拼合等优化处理方法,到后来出现的辐照、扩散、高温高压处理及多种处理综合应用的方法。优化处理后的宝石从外观上与天然宝石相似,利用常规的宝石学仪器及方法很难区分,因此,不断更新的优化处理方法给宝石鉴定带来了很大的困难和挑战。针对这一情况,本书在阐述宝石优化处理概念、分类及宝石颜色成因等内容的基础上,对市场上常见宝石的优化处理方法、类别及鉴定特征进行总结,将鉴定特征与图片相结合,力求读者在阅读文字的基础上,通过图片加深对优化处理宝石特征的记忆,增强理解。
本书内容共分7章,第1章和第2章主要介绍了宝石优化处理的概念、分类、历史及鉴定优化处理宝石的主要仪器;第3章主要是宝石矿物的呈色机理,如经典矿物学颜色成因理论、晶体场理论、分子轨道理论、能带理论、物理光学效应等;第4章内容主要是目前常见的宝石优化处理方法、常用的设备、处理条件及优化处理后宝石的鉴定特征;第5~第7章主要介绍常见单晶宝石、玉石及有机宝石的优化处理方法及鉴定特征。
“宝石优化处理及鉴定方法”是中国地质大学(北京)珠宝学院宝石及材料工艺学专业的专业主干课之一,为了适应教学目标及提升教学质量,作者以“宝石改善”课程讲义为基础,在总结多年教学和实践经验的基础上,参考珠宝玉石国家相关标准,收集了国内外宝石优化处理的最新研究成果编著了本书。作为教育部教研教改项目规划教材,本书适合高等院校宝石鉴定专业的在校生和宝石鉴定相关人员使用,也适合具有高中以上文化程度的读者自学。
本书在编写过程中得到很多专业人士的帮助。感谢我的导师吴瑞华教授,感谢中国地质大学(北京)珠宝学院何明跃教授、余晓艳教授、郭颖副教授、白峰副教授在专业方面的帮助和鼓励。
本书作为高等院校专业教材,内容编排和体系上侧重于教学的需要,书中图片大部分是作者在实践教学过程中拍摄的。由于时间仓促,书中难免出现疏漏,敬请读者批评指正。
卢 琪
2019年12月
卢琪,中国地质大学(北京),讲师,宝石学专业博士毕业,主要从事宝石学、矿物学的教学和科研工作。主要教学课程有《宝石改善》、《人工晶体和合成宝石》、《钻石分级》等。这些课程均为中国地质大学(北京)宝石及材料工艺学学生大三、大四的专业课,从事教学工作多年,积累了很多的教学经验和成果。
1 宝石优化处理的概念、历史及分类 / 1
1.1 宝石优化处理的概念和主要内容 / 2
1.1.1 宝石优化处理的概念 / 2
1.1.2 天然宝石、合成宝石、优化处理宝石的区别和联系 / 2
1.1.3 宝石优化处理的主要手段 / 3
1.1.4 宝石优化处理的意义 / 4
1.1.5 优化处理宝石的工艺要求 / 5
1.2 宝石优化处理的历史 / 5
1.2.1 古代宝石优化处理 / 6
1.2.2 近代(15~19世纪)宝石的改善 / 6
1.2.3 现代(20世纪和21世纪)优化处理宝石技术的新发展 / 6
1.3 优化处理方法的分类 / 8
1.3.1 按优化处理原理分类 / 8
1.3.2 按GB/T 16552—2017《珠宝玉石名称》进行分类 / 12
2 优化处理宝石的鉴定仪器和鉴定要点 / 17
2.1 优化处理宝石鉴定方法和步骤 / 18
2.2 放大镜 / 19
2.2.1 手持放大镜结构 / 19
2.2.2 放大镜的作用 / 20
2.3 宝石显微镜及其应用 / 20
2.3.1 宝石显微镜的类型和结构 / 20
2.3.2 宝石显微镜的照明 / 21
2.3.3 宝石显微镜常用的浸液 / 22
2.3.4 宝石显微镜使用注意事项 / 23
2.3.5 宝石显微镜在宝石鉴定中的作用 / 23
2.4 折射仪 / 30
2.4.1 折射仪使用前提条件及局限性 / 31
2.4.2 折射仪操作步骤 / 31
2.4.3 折射仪的用途 / 32
2.5 宝石分光镜 / 32
2.5.1 分光镜的原理 / 32
2.5.2 分光镜的类型和作用 / 33
2.5.3 分光镜的结构和特点 / 33
2.5.4 使用分光镜的注意事项 / 34
2.5.5 宝石的致色离子与适用范围 / 35
2.5.6 优化处理宝石的吸收谱线特征 / 37
2.6 宝石密度的测定 / 38
2.6.1 天平测定宝石相对密度的方法 / 38
2.6.2 重液法测定宝石相对密度 / 39
2.6.3 重液(浸油)测试优化处理宝石的特征 / 40
2.7 长波和短波紫外光鉴定 / 40
2.7.1 紫外灯工作原理 / 40
2.7.2 紫外灯使用方法 / 41
2.7.3 紫外灯在宝石鉴定中的作用 / 41
2.7.4 荧光观察注意事项 / 42
2.7.5 部分宝石长波紫外光下特征 / 42
2.7.6 部分宝石短波紫外光下特征 / 43
2.8 查尔斯滤色镜 / 44
2.8.1 查尔斯滤色镜使用方法 / 44
2.8.2 查尔斯滤色镜的应用 / 44
2.8.3 查尔斯滤色镜使用注意事项 / 45
2.9 大型仪器在宝石优化处理鉴定中的应用 / 45
2.9.1 傅立叶红外光谱分析 / 45
2.9.2 拉曼光谱分析 / 47
2.9.3 紫外-可见分光光度分析 / 50
3 宝石颜色呈色理论 / 53
3.1 颜色及宝石颜色的测量 / 54
3.1.1 研究宝石颜色的意义 / 54
3.1.2 颜色的物理学 / 55
3.1.3 表征颜色的三要素 / 58
3.1.4 宝石颜色的测量 / 59
3.1.5 测量宝石颜色的仪器 / 62
3.2 宝石矿物学颜色成因理论 / 63
3.2.1 经典矿物学颜色成因理论分类 / 63
3.2.2 宝石矿物的致色离子 / 65
3.2.3 稀土元素致色 / 68
3.3 晶体缺陷及色心产生的颜色 / 69
3.3.1 晶体缺陷及类型 / 69
3.3.2 色心致色的宝石 / 71
3.4 晶体场理论 / 74
3.4.1 晶体场理论基本概念 / 74
3.4.2 过渡金属离子致色特征 / 76
3.4.3 有关宝石矿物的颜色 / 79
3.5 分子轨道理论 / 80
3.5.1 分子轨道理论基本概念 / 80
3.5.2 电荷转移致色特征 / 81
3.6 能带理论 / 84
3.6.1 能带理论基本概念 / 84
3.6.2 能带跃迁致色的特征 / 85
3.6.3 能带跃迁致色的宝石矿物 / 86
3.7 物理光学效应 / 87
3.7.1 与物理光学效应有关的宝石矿物 / 87
3.7.2 干涉与衍射效应 / 88
3.7.3 散射与包裹体 / 89
3.7.4 色散 / 91
4 宝石的优化处理方法及主要设备 / 93
4.1 宝石化学处理法 / 94
4.1.1 染色和着色 / 95
4.1.2 漂白 / 97
4.1.3 注入填充 / 98
4.2 宝石物理处理法 / 99
4.2.1 表面涂层 / 99
4.2.2 表面镀膜 / 99
4.2.3 附生 / 100
4.2.4 夹层和衬底 / 100
4.2.5 拼合 / 100
4.3 热处理法 / 101
4.3.1 热处理的设备 / 101
4.3.2 热处理改善宝石原理 / 106
4.3.3 热处理的条件 / 108
4.3.4 热处理中的热效应 / 109
4.3.5 氧化还原和气体扩散 / 110
4.3.6 热处理法的分类 / 111
4.3.7 常见热处理法改善宝石的条件 / 112
4.4 放射性辐照法 / 113
4.4.1 辐照射线的类型和辐射源 / 113
4.4.2 辐照宝石的常用设备 / 114
4.4.3 辐照技术 / 115
4.4.4 辐照中色心的形成与消除 / 116
4.4.5 辐照引起宝石颜色变化 / 118
4.4.6 辐照处理对宝石的影响 / 119
4.5 高温高压处理法 / 119
4.5.1 高温高压改色发展历史 / 120
4.5.2 高温高压主要改善类型 / 120
5 常见单晶宝石的优化处理及鉴定方法 / 121
5.1 刚玉蓝(红)宝石 / 122
5.1.1 刚玉宝石的宝石学特征 / 122
5.1.2 刚玉宝石的优化处理及鉴定方法 / 123
5.2 绿柱石族宝石 / 135
5.2.1 绿柱石族宝石的宝石学特征 / 135
5.2.2 绿柱石族宝石的优化处理及鉴定方法 / 136
5.3 钻石 / 142
5.3.1 钻石的宝石学特征 / 142
5.3.2 钻石的优化处理及鉴定方法 / 143
5.4 黄玉 / 150
5.4.1 黄玉的宝石学特征 / 150
5.4.2 黄玉改善前后颜色的变化 / 150
5.4.3 黄玉常用的优化处理方法 / 151
5.4.4 优化处理后的黄玉鉴定特征 / 153
5.5 碧玺 / 154
5.5.1 碧玺的宝石学特征 / 154
5.5.2 碧玺优化处理及鉴定方法 / 155
5.6 锆石 / 158
5.6.1 锆石的宝石学特征 / 158
5.6.2 锆石与钻石的区别特征 / 159
5.6.3 锆石的优化处理及鉴定方法 / 160
5.7 水晶 / 161
5.7.1 水晶的主要品种及鉴定特征 / 161
5.7.2 水晶的优化处理及鉴定方法 / 163
5.8 尖晶石 / 164
5.8.1 尖晶石的宝石学特征 / 164
5.8.2 尖晶石的优化处理及鉴定方法 / 165
5.9 石榴石 / 166
5.9.1 石榴石族宝石学特征 / 166
5.9.2 石榴石的优化处理及鉴定方法 / 169
5.10 坦桑石 / 170
5.10.1 坦桑石的宝石学特征 / 170
5.10.2 坦桑石的优化处理及鉴定方法 / 170
5.11 长石 / 172
5.11.1 常见长石族宝石品种及其宝石学特征 / 172
5.11.2 长石族宝石的优化处理及鉴定方法 / 174
6 常见玉石的优化处理及鉴定方法 / 175
6.1 翡翠 / 176
6.1.1 翡翠的宝石学特征及品种划分 / 176
6.1.2 翡翠的优化处理及鉴定方法 / 177
6.2 软玉 / 185
6.2.1 软玉的宝石学特征及品种划分 / 185
6.2.2 软玉的优化处理及鉴定方法 / 186
6.3 石英质玉石 / 188
6.3.1 石英质玉石的宝石学特征及品种划分 / 188
6.3.2 石英质玉石的优化处理及鉴定方法 / 189
6.4 欧泊 / 193
6.4.1 欧泊的宝石学特征 / 194
6.4.2 欧泊的主要优化处理方法 / 194
6.4.3 优化处理欧泊的鉴定 / 195
6.5 蛇纹石玉 / 198
6.5.1 蛇纹石玉的宝石学特征 / 198
6.5.2 蛇纹石玉的优化处理及鉴定方法 / 198
6.6 绿松石 / 199
6.6.1 绿松石的宝石学特征 / 199
6.6.2 绿松石品种分类 / 200
6.6.3 绿松石的优化处理及鉴别方法 / 200
6.6.4 绿松石与相似玉石的鉴别 / 202
6.7 青金石 / 203
6.7.1 青金石的宝石学特征 / 204
6.7.2 青金石的优化处理及鉴定方法 / 204
6.7.3 青金石与常见仿制品的鉴定特征 / 205
6.8 萤石 / 205
6.8.1 萤石的宝石学特征 / 205
6.8.2 萤石的优化处理及鉴定方法 / 206
7 珍珠及其他有机宝石的优化处理及鉴定方法 / 207
7.1 珍珠 / 208
7.1.1 天然珍珠和养殖珍珠的鉴定特征 / 208
7.1.2 珍珠优化处理的方法及鉴定特征 / 210
7.1.3 处理珍珠的鉴定方法 / 213
7.1.4 珍珠与仿制品的鉴别 / 214
7.2 琥珀 / 215
7.2.1 琥珀的优化及其鉴定特征 / 216
7.2.2 琥珀的处理及其鉴定特征 / 217
7.2.3 琥珀与相似品的鉴别 / 219
7.3 珊瑚 / 221
7.3.1 珊瑚的内外部特征 / 221
7.3.2 珊瑚的优化处理及其鉴定特征 / 222
7.3.3 珊瑚与相似品的鉴别 / 223
7.4 象牙 / 225
7.4.1 象牙分类及结构 / 225
7.4.2 象牙的优化处理及鉴定特征 / 226
7.4.3 常见的仿制品与鉴定特征 / 226
附录 / 227
附录1 宝石优化处理实习课程 / 228
附录2 常见宝石的优化处理方法及典型特征 / 229
附录3 常见天然宝石的鉴定特征 / 235
附录4 常见合成宝石的鉴定特征 / 240
参考文献 / 242