云南红宝石热处理研究进展

    何静瑶?刘嘉钧?吕欣怡?迟一帆

    摘 要：目前，国内外有关云南元江红宝石热处理的研究和报道较少，大部分是针对红宝石的宝石学特征及矿床成因的研究，本文通过系统梳理前人的研究，提出未来可研究的方向。

    关键词：元江红宝石;热处理;宝石学特征

    1 背景

    红宝石是世界上最珍贵的宝石之一，因其颜色艳丽而深受人们的喜爱。红宝石的基本化学成分为Al2O3，矿物名称为刚玉，一般由Cr3+离子致色。刚玉成分较纯时一般呈无色或白色，由于含有不同的杂质元素，导致红宝石的颜色深浅变化及色调上的差异。[1]云南元江是中国近年发现的最优红宝石矿，该矿的红宝石具有丰富的颜色，但大多数晶体透明度较差，且裂隙发育，内部呈现蓝紫色调的色带及色团，所以出产高品质红宝石非常少。[2]而热处理正是改善红宝石颜色最常用的方法，市面上绝大多数的红宝石都进行了热处理，以提高品质。但经过热处理的红宝石红色并未明显加深，而是减弱了紫色、黄色等杂色调，并提高了其透明度。[3]目前，对云南元江红宝石的热处理实验并未深入，只有对元江红宝石进行初步的热处理实验，因此，进一步研究云南元江红宝石的热处理条件及效果十分有必要。

    2 研究现状

    近几年，国内外对云南元江红宝石的研究和报道并不多，尤其是对系统的宝石学特征的研究较少，这不利于对红宝石资源的保护及开发和利用。根据前人研究，要想消除紫红色红宝石中的偏蓝色调，将其变为鲜艳的正红色，可通过热处理手段，在氧化的环境下，选取并添加适合的辅助材料进行反应，从而达到优化红宝石颜色和净度的目的。[4]有学者在改进与完善中发现，紫红色元江红宝石加热至1350℃时，较浅的颜色和透明度得到较好的改善，而颜色较深的则无显著变化。[5]

    云南元江红宝石的Cr2O3平均含量为0.45%，颜色的深浅跟Cr3+的含量有关。前人的研究成果表明，影响云南元江红宝石呈色的主要因素是微量元素的种类及含量变化。钱云葵[6]通过电子探针及晶体结构分析实验得出，红宝石主要致色因素为铬，Cr3+含量的变化导致红宝石呈深浅不同的红色调;而红宝石呈紫色调是因为铁钛之间的电荷转移。董琳玲[7]提出，红宝石的红色调由铬离子中电子的d-d轨道跃迁产生，而蓝色调是由于Fe2+-Ti4+之间及Fe2+-Fe3+之间的电荷转移导致。

    黄欣[8]对中国、缅甸、越南以及泰国等产地的红宝石进行成分测量及分析实验，结果表明：不同产地红宝石中同种元素的质量分数间存在很大的差异。其中，越南、缅甸及中国云南3个产地的红宝石铬元素的质量分数较高，铁元素的质量分数较低，通常颜色较鲜艳。而泰国红宝石Fe的质量分数高，Cr的质量分数偏低，颜色往往较暗沉。在红外光谱研究中，周全德等[9]发现天然红宝石具有位于1980和2110cm-1的硬水鋁石特征吸收双峰，热处理后双峰消失。吴瑞华等[10]通过紫外可见光光谱实验得出，缅甸红宝石在500～600nm有吸收带。范建良等[11]发现红宝石的特征拉曼位移在378、430、576、645和750cm-1附近，其中最强的峰值在417cm-1处显示，在710cm-1和1085cm-1处为方解石拉曼位移，这可以作为判断是否为天然的依据。

    3 结语

    云南元江是国内最好的红宝石矿区之一，出产的红宝石品质良好。其中，紫红色红宝石中常带有蓝色调，通过热处理可将其去除，并达到对宝石预期的改善目的，可稳定提升宝石的颜色和净度。此地产出的红宝石与其他产地的红宝石存在很大的差异，主要表现在致色元素质量分数的高低、颜色的鲜艳程度等。未来的研究可继续优化云南元江红宝石的热处理工艺与方法，并结合晶体场理论分析其致色机理，确定热处理的最佳温度及反应条件。

    参考文献：

    [1] 郭守国，王以群.宝玉石学[M].上海学林出版社，2005.

    [2] 云南省地矿局.云南省区域地质志[M].地质出版社，1990.

    [3] 业冬，刘学良，邹妤，赵旭刚，祖恩东.云南元江红色刚玉的热处理研究[J].桂林理工大学学报，2010，30（03）：339-342.

    [4] 刘学良.云南红宝石的宝石学特征及改善工艺研究[D].华东理工大学，2011.

    [5] 业冬.云南元江红宝石的矿物宝石学特征及热处理研究[D].昆明理工大学，2007.

    [6] 钱云葵.元江红宝石的呈色机理和改色效果[J].云南地质，2004，23（3）：337-342.

    [7] 董琳玲.红宝石的色度学研究[D].昆明理工大学，2015.

    [8] 黄欣，薛秦芳.云南哀牢山红宝石的微量元素分析[J].宝石与宝石学杂志，2008，10（2）：38-41.

    [9] 周全德，王以群.红宝石傅里叶红外光谱研究[J].宝石和宝石学杂志，2000，2（1）：23-26.

    [10] 吴瑞华，白峰.缅甸Mong Hsu红宝石的颜色成因[J].现代地质，1998，12（1）：143-148.

    [11] 范建良，郭守国，刘学良.拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究[J].应用激光，2008，28（2）：150-154.

    作者简介：何静瑶（1997—），女，广东广州人，学士，从事宝石鉴定工作。