共焦显微拉曼助力红蓝宝石价值鉴定 |前沿应用

2020-12-11 16:16:26, HORIBA HORIBA（中国）

供稿：文军

编辑：chen

红蓝宝石，与钻石、祖母绿、金绿猫眼石被列为世界五大名贵宝石，其珍贵价值毋庸置疑。

很多人认为宝石好不好主要看品质（重量、颜色、切工等），其实宝石产地也很重要。贵重宝石像红蓝宝石、祖母绿，对产地的要求都很高，那代表的是宝石的血统。

比如高级的蓝宝石，公认都是克什米尔蓝宝石。克什米尔产的蓝宝石呈微带紫的靛蓝色，知名的矢车菊蓝宝石就产于此。其次是斯里兰卡的皇家蓝价值最高，而斯里兰卡还有cat blue以及俗称卡兰的蓝宝石。

红宝石产地质地最好的产地之一是缅甸，它的鸽血红就像动脉的血色，很艳，又浓又亮，特别漂亮，但是颗粒小、杂质多，产量比较少，经常只出现在拍卖会上。莫桑比克红宝石颗粒也不是很大，但净度比较好，颜色也比较纯正。

追根溯源——红蓝宝石产地鉴定

在天然红蓝宝石生长过程中，由于外来物种的侵入或者环境条件的变化,宝石内部会形成包裹体。红蓝宝石因外在形成环境地质条件的不同, 它的包裹体也会呈现不同特征。通过这些特征我们就可以判断某一红宝石或蓝宝石的来源，做出产地鉴定啦~

知名的星光红蓝宝石，就是因为含针状或纤维状金红石包裹体，而产生美丽的六射星光。

共焦显微拉曼助力宝石包裹体鉴别

常规宝石鉴别，主要利用显微镜观察其内部细小包裹体、裂隙、色带以及宝石的表面特征等，结果带有主观性，不可靠、信息量少。

近年来，人们多用共焦显微拉曼来研究红蓝宝石包裹体。显微拉曼光谱仪把拉曼光谱仪和光学显微镜耦合在一起，利用显微镜观察包裹体中微小特征的同时，还可以测量观察区域（直径约1微米）的拉曼光谱信号，从而对包裹体的内含物物种做出鉴别。此外也可以利用拉曼成像技术，描绘出一定范围内的样品成分分布。

Valentina Palanza等人就利用共焦显微拉曼分析了一系列不同产地蓝宝石的包裹体，以下是一些典型案例：

产自变质岩环境的蓝宝石

a 是斯里兰卡出产的蓝宝石（P1标记处的圆形区域内部为其包裹体）；

b 是包裹体局部放大；c-5 为包裹体的拉曼光谱；

位于157, 335, 450, 667, 795, 1195 cm^-1 处的特征峰归属于包裹体中的水铝石矿物；而1285, 1387 cm^-1处的特征峰归属于包裹体中的二氧化碳气体；其他几条分别是越南锐钛矿、斯里兰卡的金红石和硫、马达加斯加金红石、马达加斯加方解石。

产自岩浆岩和碱性玄武岩环境的蓝宝石

其拉曼光谱结果如下图所示，分别是澳大利亚蓝宝石中的赤铁矿包裹体、坦桑尼亚的金红石和石墨、碱性玄武岩锆石。

产自坦桑尼亚的蓝宝石

显微镜下可见蓝宝石表面下几个微米深处的红色包裹体，根据拉曼光谱特征峰可以确认包裹体的成分是赤铁矿(hematite, Fe₂O₃)。

研究这些包裹体,不仅可以帮助鉴别天然红蓝宝石的产地，区分天然宝石与人造宝石，同时还能揭示宝石形成时的物理化学条件、介质成分和性质以及后期成矿活动的特征，从而指导宝石矿的寻找及宝石的合成和优化工作。

更多信息请参考：Valentina Palanza, et al. J. Raman Spectrosc. 2008; 39: 1007.

看完本篇文章，相信大家已经对拉曼光谱在宝石的产地和包裹体表征方面的优势，有了更多的了解。那么问题来了，在实际的研究过程中，研究人员们都是如何操作的呢？有哪些因素会影响我们上述拉曼谱图的质量呢？

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