寶石為什么會有產(chǎn)地特征，其原因是什么？

由于彩色寶石的形成是地質(zhì)作用的產(chǎn)物，因此不同的地質(zhì)背景、不同的地球化學(xué)條件下形成的寶石，其物理化學(xué)性質(zhì)必定存在一定的差異，通常情況下，這些差異體現(xiàn)在寶石的光學(xué)性質(zhì)（如折射率、雙折射率、發(fā)光性等）、形態(tài)特征（如寶石的自形程度等）、內(nèi)部特征（物質(zhì)型包裹體與非物質(zhì)型包裹體）、光譜特征（紅外光譜、紫外-可見光-近紅外光譜）、地球化學(xué)特征（如微量元素、稀土元素、同位素組成）等，因此可以利用寶石的這些特征作為判斷寶石產(chǎn)地的依據(jù)。

另外，正是由于寶石的這些特征與形成環(huán)境密切相關(guān)，因此可以直接或間接的反應(yīng)寶石形成的地質(zhì)與地球化學(xué)背景，這為研究寶石的成因、進(jìn)一步的指導(dǎo)找礦有著非常重要的意義。下圖為貝爾蒙特祖母綠礦山。

為了能夠精確的判斷寶石的產(chǎn)地，需要建立一套完整的可供參考的寶石樣品以及對應(yīng)的寶石學(xué)數(shù)據(jù)庫，這其必須含有大量的來自世界各地與商業(yè)密切相關(guān)的礦區(qū)所產(chǎn)出的代表性樣品，因此，這就需要研究者親臨寶石礦區(qū)，以保證采集樣品的真實(shí)性，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)采集的有效性。

在進(jìn)行測試分析的過程中，與珠寶玉石的檢測要求基本相同，應(yīng)盡可能在無損條件下完成，當(dāng)需要采集部分高精度數(shù)據(jù)時(shí)，例如化學(xué)元素組成（主量元素、微量元素、同位素），必須在征得樣品的所有者的許可后，在樣品不顯眼的部位進(jìn)行局部微區(qū)有損測試。下圖為二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)，主要用于測試寶石的同位素組成。

通常情況下，寶石學(xué)家需要采集的數(shù)據(jù)主要包括以下幾個(gè)方面：

1、寶石的內(nèi)部特征

寶石產(chǎn)地的鑒定起源于上世紀(jì)五十年代，是由瑞士的古柏林寶石實(shí)驗(yàn)室和SSEF（瑞士寶石實(shí)驗(yàn)室）率先開展的寶石產(chǎn)地鑒定業(yè)務(wù)，當(dāng)時(shí)愛德華·古柏林博士在寶石產(chǎn)地與包體方面有著較為深入的研究，因此寶石產(chǎn)地的鑒別最初所利用的就是寶石的內(nèi)含物特征（包括物質(zhì)型與非物質(zhì)型內(nèi)含物），由于當(dāng)時(shí)寶石的礦產(chǎn)地相對較少，單純的利用寶石的內(nèi)含物特征是足以滿足當(dāng)時(shí)的市場需求。下圖藍(lán)寶石中具有細(xì)長的金紅石包裹體，是斯里蘭卡藍(lán)寶石典型的鑒定特征。

由于寶石的內(nèi)含物與寶石的生長環(huán)境密切相關(guān)，因此，詳細(xì)的研究寶石的內(nèi)含物，能夠很好的揭示寶石的生長環(huán)境，例如，礦物包裹體能夠反映母巖的礦物組成，而氣液包裹體能夠反映寶石生長的成礦溶液的組成、寶石形成的溫度、壓力、過飽和度等地球化學(xué)條件，這也就是為什么能夠利用包裹體進(jìn)行產(chǎn)地鑒別的重要原因。下圖為緬甸紅寶石中密集的金紅石針狀包裹體以及渾圓狀晶體包裹體。

需要注意的是，并不是寶石內(nèi)所有的內(nèi)含物都能夠用于產(chǎn)地的鑒定，另外，隨著新礦床的不斷發(fā)現(xiàn)，很多礦床形成于相似的地質(zhì)與地球化學(xué)環(huán)境之下，會形成較為相近的內(nèi)含物特征，因此，單純的使用寶石的包裹體特征已經(jīng)很難滿足市場的需求了，在進(jìn)行產(chǎn)地鑒定的時(shí)候，還需要結(jié)合其他更為精細(xì)的數(shù)據(jù)。下圖為藍(lán)寶石中的綠色的鎂鋅尖晶石，該類包裹體并不常見，表明樣品可能來源于斯里蘭卡，但是這些包裹體并不是斯里蘭卡藍(lán)寶石產(chǎn)地特征的診斷性證據(jù)。

除了上述講到的物質(zhì)型包裹體以外，非物質(zhì)型包裹體也可用于區(qū)分寶石的產(chǎn)地，下圖為偏光顯微鏡下的藍(lán)寶石顯示出了非常典型的雙晶紋理，指示樣品來源于緬甸；另圖中寶石極為明顯的紋理以及非常明顯的色帶，表明樣品來源于馬達(dá)加斯加。

2、化學(xué)組成

寶石的化學(xué)組成包括主量元素和微量元素，同樣與寶石形成的地質(zhì)與地球化學(xué)環(huán)境密切相關(guān)，因此是用于區(qū)分寶石產(chǎn)地的有力工具，尤其是寶石的微量元素組成常用于寶石產(chǎn)地的鑒別。但是單純的利用某一元素的組成范圍是較難判斷寶石的產(chǎn)地的，因此學(xué)者們將某些元素的組成相互結(jié)合，形成一些元素相關(guān)圖解，進(jìn)而很好的區(qū)分寶石的產(chǎn)地。目前很多學(xué)者都在嘗試?yán)貌煌膱D解來進(jìn)行產(chǎn)地區(qū)分，例如藍(lán)寶石的產(chǎn)地圖解包括Fe-Ga/Mg、Fe-100Mg-10Ti、0.1Fe-10（Cr+V）-Ti、FeO – Cr2O3 – MgO – V2O3、Fe2O3/TiO2圖解等。

3、紫外-可見光-近紅外吸收光譜：

該類型的光譜多用來研究寶石的顏色成因，通常使用的波長范圍為190-1100nm，能夠精確的將寶石在該波段范圍內(nèi)的吸收情況，并以圖譜的形式展示出來。由于寶石的光譜特征與寶石的化學(xué)元素組成密切相關(guān)，因此可以作為判斷寶石產(chǎn)地的依據(jù)，例如，玄武巖中產(chǎn)出的藍(lán)寶石通常具有高Fe的性質(zhì)，因此吸收光譜中常見到Fe2+/Fe3+元素引起的吸收峰，但是變質(zhì)巖型的藍(lán)寶石中則相對少見。

4、寶石的折射率與雙折射率

利用寶石的光學(xué)特征進(jìn)行產(chǎn)地的判斷僅僅是一個(gè)輔助性的方法，并且僅在某些寶石中才可以使用，其應(yīng)用的原理就是不同產(chǎn)地的生長的寶石在光學(xué)特征中有微小的差異。例如，祖母綠的折射率和雙折射率會隨著微量元素組成的升高逐漸增大，尤其是在微量元素達(dá)到7%時(shí)，折射率和雙折射率均相對較高，借此可以利用寶石的該性質(zhì)輔助的進(jìn)行產(chǎn)地判斷，產(chǎn)于奧地利哈巴赫托礦區(qū)、巴基斯坦瓦特山谷礦區(qū)、馬達(dá)加斯加等礦區(qū)產(chǎn)出的祖母綠由于較多的微量元素，因此具有較高的折射率和雙折射率；而產(chǎn)于哥倫比亞、澳大利亞和挪威產(chǎn)的祖母綠相對較純凈，微量元素含量低，折射率、雙折射率偏低。

5、紅外吸收光譜：

寶石的紅外光譜主要與寶石的晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，對于區(qū)分寶石的種屬、天然與合成寶石的區(qū)分、寶石優(yōu)化處理的鑒別，是一種較為成熟的技術(shù)手段，但在產(chǎn)地鑒別中應(yīng)用并不是很廣泛，僅有部分寶石的紅外光譜中含有產(chǎn)地指紋信息。

6、拉曼散射光譜：

激光拉曼光譜與紅外光譜相同，都屬于分子振動光譜，是研究寶石分子結(jié)構(gòu)的重要手段，但是寶石的激光拉曼光譜并不能直接進(jìn)行產(chǎn)地的判斷，但是它卻是測試寶石包裹體的重要數(shù)據(jù)，結(jié)合包裹體的顯微觀察，從而進(jìn)一步反映出產(chǎn)地的地球化學(xué)信息。

7、寶石發(fā)光性：

寶石的發(fā)光性是寶石光學(xué)性質(zhì)的一種，通常是指寶石礦物在外界能量的激發(fā)下發(fā)出可見光的性質(zhì)，寶石的發(fā)光性與寶石的微量元素以及結(jié)構(gòu)缺陷密切相關(guān)，因此有些發(fā)光特征可以很好的顯示的寶石的結(jié)構(gòu)特征，例如陰極發(fā)光圖像等，而這些特征恰好與寶石的產(chǎn)地密切相關(guān)。下圖為斯里蘭卡藍(lán)寶石中Cr3+元素的發(fā)光強(qiáng)度圖像，能夠很好的揭示寶石的結(jié)構(gòu)特征。

能夠引起寶石發(fā)光的外界激發(fā)源的種類較多，包括紫外線、高能電子束、X射線、放射性輻照等。曾經(jīng)寶石學(xué)家就利用寶石寶石的發(fā)光性來判斷寶石的產(chǎn)地，例如藍(lán)寶石的橙色熒光曾經(jīng)被認(rèn)為是產(chǎn)自斯里蘭卡的診斷性特征，但是目前該方法已經(jīng)失效了。目前，利用寶石的發(fā)光性仍屬于一種輔助性的手段，其應(yīng)用仍在不斷的探索當(dāng)中。

8、同位素組成：

同位素的測試主要是地球化學(xué)中經(jīng)常應(yīng)用的技術(shù)手段，它可以很好的反應(yīng)寶石礦床形成的年代、成礦流體的性質(zhì)等，主要包括放射性同位素和穩(wěn)定同位素兩大類，對于寶石產(chǎn)地的同位素組成，主要應(yīng)用的是穩(wěn)定同位素，目前在寶石的O同位素的組成中具有較多的探索。另外，O同位素的不僅僅對產(chǎn)地的判別有效，而且對于判斷寶石成礦流體的性質(zhì)、來源等判斷同樣有效，并且能夠?yàn)樾碌V床的尋找提供有力的幫助。但是需要注意的是，同位素組成的測試屬于有損測試。

好了，今天的內(nèi)容就分享到這里，希望對大家有所幫助。我是艾昊，珠寶培訓(xùn)師，十余年從業(yè)經(jīng)歷，用扎實(shí)的理論知識和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為大家分享專業(yè)的珠寶知識，如果你有珠寶方面的問題，歡迎私信、留言或關(guān)注。本人原創(chuàng)作品，轉(zhuǎn)載請注明出處【艾昊講珠寶】。