合成祖母绿

祖母绿,矿物学及宝石学常识

祖母绿是一种宝石,是一系列被微量元素铬和钒(有时)染成绿色矿物绿柱石(Be3Al2(SiO3)6)。在莫氏硬度计上,绿柱石的硬度为7.5-8。大部分祖母绿都有包裹体,因此它们的韧性(抗破碎性)一般都很差。祖母绿是一种环状硅酸盐。

祖母绿晶体
祖母绿六方柱和石英共生By Parent GéryOwn work, CC BY-SA 3.0, Link

性质决定价值

与所有有色宝石一样,祖母绿的分级标准包括四个基本参数:颜色、净度、切割度和克拉重量。通常,在有色宝石的分级中,颜色是最重要的标准。然而,在祖母绿的分级中,清晰度紧随其后。一颗好的祖母绿不仅要具有下面所描述的绿色色调,还要具有很高的透明度,才能被认为是好的宝石。

20世纪60年代,美国珠宝行业改变了祖母绿的定义,将绿色的含钒绿柱石(beryl)包括在内。因此,在美国购买的祖母绿在英国和欧洲是不被认可的。在美国,传统祖母绿和新型钒祖母绿的区别常常体现在“哥伦比亚祖母绿”等词的使用上。

颜色

在宝石学中,[7]颜色分为三部分:色相、饱和度和色调。祖母绿的色调从黄绿色到蓝绿色,基本色调必然是绿色。黄色和蓝色是祖母绿中常见的第二色调。只有在色调中到暗的宝石才被认为是祖母绿;浅色的宝石被称为绿色绿柱石。最好的祖母绿大约是75%的色调,其中0%的色调是无色的,100%是不透明的黑色。此外,一个好的祖母绿是饱和的,有一个色彩是明亮的(生动的)。灰色是翡翠中常见的饱和修饰剂或掩模;灰绿色调是一种暗绿色调。

净度

绿宝石往往有许多包裹体和裂开表面的裂缝。与钻石不同的是,祖母绿是根据眼睛来分级的,而钻石的放大率是10倍。因此,如果祖母绿没有肉眼可见的杂质(假设视力正常),那么就认为是完美的。缺乏表面断裂裂缝的石头是极其罕见的,因此几乎所有的祖母绿都经过处理,以提高表面的净度。 [9]每一颗祖母绿的缺陷都是独一无二的,因此恰好可以利用这点来确定特定的祖母绿。鲜亮的原绿(如上所述)宝石,加上不超过15%的中暗色调的二次色调或组合(蓝色或黄色),价格最高。相对的不均匀性促使将祖母绿切割成凸圆形(或弧面型)形式,而不是多面型。最常见的是椭圆形切割,或矩形切割与周围的切面结合。

处理

涂油是大多数祖母绿宝石加工后的一个步骤,以填补表面的裂缝,从而提高透明度和稳定性。雪松油,具有类似的折射率而被广泛采用。其他液体,包括合成油和折射率接近祖母绿的聚合物,如Opticon,也有使用。这些处理通常是在温和的温度下的真空室中进行的,目的是打开石头的孔隙,让裂缝填充剂更有效地被吸收。[10]美国联邦贸易委员会要求在出售经过油处理的祖母绿时标注这种处理方法。油的使用是传统方法,基本上被宝石贸易所接受,尽管油处理过的祖母绿比未经处理的同等质量的祖母绿价值要低得多。其他的处理方法,例如在贸易中使用绿色的油,是不被接受的。[12]宝石分级为四级;无,轻度,中度和高度增强。这些类别反映的是增强的程度,而不是清晰度。未分级为增强级的宝石仍可能有可见的夹杂物。实验室以不同的方式应用这些标准。一些宝石学家认为,只要有油或聚合物就构成了增强。如果这种材料的存在并不能改善宝石的外观,其他人可能会忽略油的痕迹。

祖母绿矿

古代的祖母绿早在公元前1500年就在埃及的斯玛拉杜斯山被开采,至少从公元14世纪起就在印度和奥地利开采。[14]埃及的矿藏被罗马帝国和拜占庭帝国以及后来的伊斯兰征服者大规模地开采。随着哥伦比亚矿床的发现,采矿停止了;只留下一片废墟。[15]

哥伦比亚是目前世界上最大的祖母绿生产国,占世界产量的50-95%,其数量取决于年份、产地和等级。在哥伦比亚,[16][17][18][19][19]翡翠的产量在过去的十年中急剧增长,从2000年到2010年增长了78%。哥伦比亚的三个主要的祖母绿矿区是Muzo、Coscuez和Chivor。[21]稀有的“trapiche”祖母绿产于哥伦比亚,以类似射线的黑色杂质辐条为特点。

放射状祖母绿
trapiche祖母绿。By Luciana Barbosa, CC BY-SA 3.0, Link

赞比亚是世界第二大宝石生产国,在基特韦西南约45公里(28英里)的卡富布河(Kafubu River)地区拥有Kagem矿,2004年占世界宝石产量的20%。2011年上半年,Kagem矿山生产了3.74吨绿宝石。

祖母绿分布在世界各地,如阿富汗、澳大利亚、奥地利、巴西、保加利亚、柬埔寨、加拿大、中国、埃及、埃塞俄比亚、法国、德国、印度、意大利、哈萨克斯坦、马达加斯加、莫桑比克、纳米比亚、尼日利亚、挪威、巴基斯坦、俄罗斯、索马里、南非、西班牙、瑞士、坦桑尼亚、美国、赞比亚和津巴布韦。在美国,在康涅狄格、蒙大拿、内华达、北卡罗莱纳和南卡罗莱纳都发现了祖母绿。1997年,加拿大Yukon地区发现了祖母绿。

来源确定

自人们开始关注钻石的来源以来,就对是否可以确定已在流通的祖母绿的开采地点进行了相应的研究。传统的研究使用定性的指导方针,如祖母绿的颜色、切割的风格和质量、裂缝的类型以及文物的人类学来源等来确定祖母绿的矿址。最近利用能量色散x射线光谱学方法进行的研究揭示了绿宝石之间的微量化学元素的差异,其中包括开采地点相近的祖母绿。美国宝石学家David Cronin和他的同事们大量研究了祖母绿由流体动力学和微妙的降水机制造成的化学特征,并且他们的研究证明了祖母绿在相同的采矿位置上的化学均匀性以及不同采矿地点祖母绿之间存在统计学差异。研究对象包括:Muzo, Coscuez, Chivor等南美洲哥伦比亚的不同采矿点。[25]

合成祖母绿

热液法和熔剂生长合成法都已经被被提出,并且已经发展出一种方法来在无色绿柱石上的增生祖母绿。第一个商业上成功的祖母绿合成工艺归功于Carroll Chatham,大概涉及到钒酸锂熔剂法,因Carroll Chatham的祖母绿不含水,含有微量的钒酸盐、钼和钒。熔剂绿宝石的另一个大生产商是Pierre Gilson Sr.,他的产品自1964年以来一直在市场上销售。Gilson的祖母绿通常生长在天然的无色的绿柱石种上,种石的两面都被包裹着。生长速度为每月1毫米,一般7个月可生长为7mm厚的祖母绿晶体。

合成祖母绿
合成祖母绿晶体。By U.Name.MeOwn work, CC BY-SA 4.0, Link

热液合成祖母绿归功于IG Farben、Nacken、Tairus以及其他生产商,但第一个令人满意的祖母绿商业产品由奥地利因斯布鲁克的Johann Lechleitner合成,它出现在20世纪60年代的市场上。这些宝石最初以“祖母绿”和“绿宝石”的名义出售,在天然无色的绿柱石上生长成一层薄薄的绿宝石。后来,从1965年到1970年,联合碳化物公司林德分公司通过热液法合成了完整的合成祖母绿。根据他们的专利(所有者E.M. Flanigen),[28]酸性条件对于防止铬(作为着色剂)沉淀至关重要。此外,重要的是保持含硅营养液远离其他成分,以防止成核和限制生长的种子晶体。在对流的辅助下,通过扩散-反应过程发生生长。今天最大的热液祖母绿生产商是Tairus,他们成功地合成了祖母绿,其化学成分与哥伦比亚碱性矿床中的祖母绿相似,因此其产品被称为“哥伦比亚制造的祖母绿”或“Tairus制造的祖母绿”。[29]紫外线下的发光测试决定祖母绿为天然的还是合成的的一项补充测试,但不是决定性的,天然祖母绿对紫外线表现出惰性,而许多合成物也具有紫外线惰性。

人造祖母绿通常被称为“人造的”,因为它们的化学成分和宝石学成分与天然的相同。美国联邦贸易委员会(FTC)对什么可以、什么不能称为“合成”宝石有非常严格的规定。联邦贸易委员会说:“§23.23 (c) 使用“实验室-培育”、“实验室-生成”、“(制造商名称)-生成” 或“合成”+任何天然石的名称来描述任何行业产品,这些词是不公平的或具有欺骗性的,除非这些行业产品本质上具有与所命名的宝石具有相同的光学、物理、化学属性。 [11]

文化

传统上祖母绿被认为是五月生的辰石,也是巨蟹座星象的宝石。

16世纪的历史学家Brantôme讲述了关于祖母绿的奇闻异事之一,他提到了许多令人印象深刻的祖母绿,这些祖母绿在科尔特兹统治时期由西班牙人从拉丁美洲带回了欧洲。在Cortez最著名的祖母绿之一上,他刻了这样的文字:“在女人所生的人中,没有一个比他更伟大的了,”马太福音11:11,指施洗者圣约翰。Brantôme认为雕刻如此美丽和简单自然产物是亵渎神明,认为这种行为正是Cortez损失了大量极其宝贵的珍珠原因(他专注于的一项工作,一颗美丽且无可比拟的珍珠),甚至是导致法国国王查理九世的去世的祸根。[32]

著名的祖母绿

祖母绿 来源 尺寸(克拉重量) 位置(目前)
Patricia Emerald[40] Colombia, 1920 632 carats uncut, dihexagonal (12 sided) American Museum of Natural History, New York
Mogul Mughal Emerald Colombia, 1107 A.H. (1695–1696 AD) 217.80 carats cut Museum of Islamic Art, Doha, Qatar
Mim Emerald[41] Colombia, 2014 1,390 carats uncut, dihexagonal (12 sided) Mim Museum, Beirut
Gachalá Emerald[39] Colombia, 1967 858 carats uncut National Museum of Natural History, Washington
Emerald of Saint Louis[38] Austria, probably Habachtal 51.60 carats cut National Museum of Natural History, Paris
Duke of Devonshire Emerald Colombia, before 1831 1,383.93 carats uncut Natural History Museum, London
Chalk Emerald Colombia 38.40 carats cut, then recut to 37.82 carats National Museum of Natural History, Washington
Carolina Emperor[36][37] United States, 2009 310 carats uncut, 64.8 carats cut North Carolina Museum of Natural Sciences, Raleigh
Bahia Emerald[34] Brazil, 2001 180,000 carats, crystals in host rock Los Angeles County Sheriff’s Department[35]
Gachalá祖母绿
Gachalá 祖母绿, 世界上最大的祖母绿宝石之一,重858克拉(171.6g),于1967年在哥伦比亚Gachalá的 La Vega de San Juan矿中被发现,目前收藏于华盛顿国家自然历史博物馆中。 By thisisbossi – https://www.flickr.com/photos/thisisbossi/3526711557/in/photostream/, CC BY-SA 2.0, Link

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来源: https://en.wikipedia.org/wiki/Emerald

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