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Apr.

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追溯尖晶石价值源泉:颜色与荧光的奥秘

作者:GUILD研究团队

近年来,尖晶石愈发受到消费市场的追捧,其价格逐年攀升,一些顶级品质尖晶石的价格甚至可以媲美红宝石。

 

尖晶石在世界各地均有开采,尤其是在亚洲和非洲(图1)。宝石级尖晶石主要产于缅甸、越南、泰国、巴基斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、坦桑尼亚、斯里兰卡、马达加斯加、莫桑比克等。

 

亚洲珠宝市场上的粉色和红色尖晶石主要产自缅甸、坦桑尼亚和越南。

 

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图 1 宝石级尖晶石在全球的主要产地 ,Andrew Lucas制作  版权所有© Guild宝石学院

 

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图 2 尖晶石颜色丰富,包括红色、橙色、蓝色、紫色、灰色和黑色(图源网络)

 

 

尖晶石的矿物学性质

 

尖晶石是由Mg、Al和O组成的氧化物,属于立方晶系,常发育八面体。尖晶石在多种岩石中作为伴生矿物存在,因此,对尖晶石的研究提供了进一步研究母岩成因的线索。尖晶石具有良好的耐久性,其硬度较高(Hm=8),不易磨损,抗酸,耐腐蚀,适合日常佩戴。

宝石级尖晶石通常具有较高的净度和透明度,颜色丰富,颜色艳丽者通常被认为具有更高的价值。表1总结了尖晶石的常规宝石学特性。

 

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表1 尖晶石的常规宝石学特性

 

 

晶体结构与微量元素

 

图片图3 尖晶石的晶体结构  绘制:孙雪莹

 

宝石级尖晶石是指镁铝尖晶石,具有正常尖晶石型结构,化学式为MgAl2O4,其中二价Mg离子占据T位,三价Al离子占据M位(图3)。这种尖晶石通常含有Cr、Zn、V、Fe、Mn等微量元素。与刚玉类似,微量元素也可参与致色。

 

综上所述,三个关键因素,即离子种类、离子价态和离子占位,决定了尖晶石颜色。例如,当Mg被Fe、Co或Zn等离子取代时,会产生不同的颜色。Co2+产生蓝色,而Zn被认为不参与致色。

 

因此,在无色或浅色尖晶石中也可检测到一定量的锌元素。下文将着重讨论不同颜色尖晶石的颜色成因。

 

 

颜色成因

 

尖晶石的颜色由其晶体结构中的微量元素所致。如上所述,尖晶石颜色丰富,包括红色、粉色、橙色、蓝色和紫色,黄色和绿色较为少见。

 

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图4 缅甸抹谷红色尖晶石  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室 

 

红色尖晶石常见于缅甸,其通常呈现高饱和度的纯正红色,低至中的明度,如图4所示。越南(图5)和坦桑尼亚(图6)也产出粉色尖晶石,然而,不同产地尖晶石的粉色具有较大差异。

 

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图5 越南的粉色尖晶石通常明度较高 ,在贸易中被称为“热粉”  拍摄:赵慧欣  版权所有© Guild宝石实验室

 

图片图6 坦桑尼亚的“热粉”尖晶石  拍摄:赵慧欣  版权所有© Guild宝石实验室  

 

当粉色伴有橙色调时,宝石的颜色将会非常迷人,类似于帕帕拉恰蓝宝石。“薰衣草”尖晶石也受到宝石商的青睐,帕米尔高原是闻名的产出这些“浪漫精灵”的故乡(图7)。

 

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图7 帕米尔以生产优质“薰衣草”尖晶石而闻名  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

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图8 从浅蓝色(左)到深蓝色(右)的蓝色尖晶石  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

 

颜色的影响因素

 

1.光源

 

红-粉色尖晶石在低色温的光源下呈现略带橙色的暖色,随着光源色温升高至7500K,紫色调逐渐加重。

 

在5000K与6500K之间观察到明显的颜色变化,橙粉色变为带有轻微紫色调的粉红色。在阳光下尖晶石呈现的颜色与在5000K到6500K色温之间的颜色相近。

 

2.荧光

 

(1) 红色

粉-红色尖晶石因其红色荧光而闻名(图9)。相比之下,鲜为人知的是紫色和蓝色尖晶石的绿色荧光(图10)。

 

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图9 产自缅甸的霓虹粉尖晶石的强红色荧光  拍摄:邓恺茵。版权所有© Guild宝石实验室

 

(2) 绿色

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图10 紫色和蓝色尖晶石的绿色荧光 ,两者均检测到微量的Mn含量  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

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图11 具有绿色荧光的尖晶石的荧光光谱 ,在510nm处可见一条明显的吸收带  这主要归因于微量的Mn

 

在极少数情况下,尖晶石会同时呈现红色和绿色荧光,然而,由于绿色荧光的强度较弱,绿色通常被红色覆盖。当这两种荧光颜色的强度相近时,根据我们观察到的部分标本,我们猜测荧光颜色将呈现绿色和红色的混合,即橙色(图12)。

 

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图12 尖晶石的橙色荧光  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

3.切工

 

尖晶石具有八面体的结晶习性。发育完好的晶体和扁平的晶体需要设计不同的切割方案。经验丰富的切割师知道如何最好地定位宝石,并最大限度地实现重量与美感之间的平衡。

 

多数情况下较扁的原石适合切割成具有较大台面和较小深度的宝石,如图13所示。由于比例失调,通常会看到“开窗”,即漏底。

 

如果人们青睐理想切割的宝石,那么宝石的重量将会大大降低。例如,一颗明显漏底的7克拉尖晶石按照理想比例重新切割,最终成品将小于5克拉。

 

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图13 不同形状原石的切割  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

 

蓝色尖晶石

 

与粉-红色尖晶石相比,蓝色尖晶石产量较低。目前,蓝色尖晶石主要产自缅甸、越南和斯里兰卡(图14)。

 

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图14 斯里兰卡、缅甸和越南(依次从左至右)的蓝色尖晶石  拍摄:邓恺茵

 

诸多学者对蓝色尖晶石颜色成因的研究表明Fe和Co均可致蓝色。在蓝尖晶的晶体结构中,Fe和Co相互竞争,影响致色。然而,Fe和Co的致色能力天壤之别,微量Co就可以产生非常迷人、色调明亮的蓝色,而至少10倍以上含量的Fe才能产生相似饱和度的蓝色(图15)。

 

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图15 Fe和Co均可致蓝色 ,左:Fe致色蓝色尖晶石;右:Co致色蓝色尖晶石  拍摄:邓恺茵

 

在高温下使Co2+扩散进入尖晶石的结构,同样可以产生漂亮的蓝色(图16)。蓝色钴尖晶的市场需求促使Co扩散处理技术的出现。Co扩散与天然钴尖晶石的致色原理相似,但Co的来源不同。

 

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图16 Co扩散尖晶石呈现均匀的蓝色  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室 

 

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图17 不同颜色成因的蓝色尖晶石的紫外-可见光光谱 ,从左到右依次为Fe致色、Co 致色(天然)及Co 致色(扩散)

 

 

尖晶石的商业名称

 

1.“绝地武士”Jedi Spinel

 

2019年11月GUILD宝石实验室综合市场需求及多年的尖晶石研究,正式推出“尖晶石鉴定分级和产地判定服务”,并同时推出尖晶石“绝地武士”商业名称,成为全球首家对尖晶石系统性研究和检测的国际宝石实验室,为红色-粉色系尖晶石在国内外宝石消费市场的持续火热推波助澜。

 

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图18 “绝地武士”尖晶石  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

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图19: 左一和左二:Jedi spinel; 右一和右二:Exceptional Jedi Spinel  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

2.“热粉” Hot Pink

 

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图20 “热粉”尖晶石  拍摄:赵慧欣  版权所有© Guild宝石实验室

 

3.“莲花色” Lotus Color

 

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图21 “莲花色”尖晶石同时具有粉色和橙色,如帕帕拉恰蓝宝石般  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

4.“薰衣草” Lavender Color

 

“薰衣草”色象征爱情和浪漫,是指紫红色至紫色。幸运的是,尖晶石可呈现这种美丽迷人的颜色,如图22所示。紫红色并非光谱色,通常被认为是紫色和红色的混合色。

 

由于包含红色调,紫红色被归为暖色,由Cr与Fe元素共同致色。相比之下,紫色是一种经典的光谱颜色,其波长在400nm左右,与蓝色相邻,属于冷色。

 

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图22 “薰衣草”尖晶石呈紫红色至紫色  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

5.“金属灰”Metal Gray

 

传统上,灰色从来不是珠宝消费者的首选,但近年来,它逐渐兴起,受到部分消费者的青睐。

 

据 Palke 在2019年发表的文章中所述,“在2019年图森矿物展上很容易找到灰色尖晶石,且其交易频繁。”类似的情况也发生在中国市场。

 

微信、直播等社交媒体掀起了推崇尖晶石这种与众不同、突破传统的颜色的热潮。通常而言,大多数灰色尖晶石都带有蓝色或紫色调,纯灰色较为罕见,如图23所示。

 

与此同时,这类宝石通常具有较高的净度和透明度,没有明显的包裹体和较大的裂隙。如果切割得当,可以展现出高闪耀度。宝石冠部反射出的强光泽和内部亭部刻面产生的全部反射光给人以金属的外观视觉效果,并被称为“金属灰”。

 

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图23 灰色尖晶石常具有蓝色调(左)或紫色调(中),而纯灰色尖晶石较为罕见  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

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图24 具有不同商业名称的尖晶石的紫外-可见光光谱,从左到右,从上到下:依次为“绝地”、“热粉”、“莲花色”、“薰衣草”和“金属灰”

 

 

闪耀Vibrant-brilliance

 

亮度是指宝石表面反射光和宝石内部反射光的总量。Vibrant 是一个术语,常用于形容由于适当切割、良好净度和高透明度的理想组合而显示闪耀度的宝石。

 

在行业中,充满闪耀度的尖晶石可能会比其他颜色较闷的宝石更具价格优势,因此,对宝石的亮度进行分级至关重要。

 

 

天鹅绒效应Velvety Effect

 

与此同时,几十年来,另一种重要的光学现象长期被忽视。众所周知,宝石通常包含各种包裹体。微粒状包裹体非常常见,通常尺寸极小,并仅分布于宝石中的小部分区域。这些微粒的孤立存在可能会对宝石的价值产生一定负面影响。

 

然而,事物往往具有两面性!当大量的微粒散布在整个石头中时,情况则大有不同。这些微粒确实会降低主晶的透明度,并使宝石的闪耀度降低。

 

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图25 坦桑尼亚尖晶石呈现柔和的天鹅绒效应

 

与此同时,这些均匀分布的微粒赋予主晶一种特殊的结构,产生柔和的视觉外观,类似于我们看到的天鹅绒般的光泽。这种独特的效应被称为“天鹅绒”效应。

 

在天然宝石中,观察到其中均匀分布的颗粒是很难得的。类似的效应最早发现于克什米尔蓝色蓝宝石中,并以一个传奇的名称——“矢车菊蓝”命名具有此效应的蓝宝石。

 

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图26 宝石内部均匀分散的细小包体对光进行漫反射,形成了柔和的类似天鹅绒般的视觉效果

 

因此,宝石具有“天鹅绒”效应是非常特殊的,这种效应也应作为贸易中的附加值因素加以考量。例如,坦桑尼亚尖晶石中可见柔和的天鹅绒效应。

 

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图27 具有Velvety Effect的尖晶石报告Sample

 

 

结  语

 

我们通过探讨尖晶石的晶体结构、微量元素,及光源、荧光、切工和颜色改善等颜色考量因素,揭开了尖晶石颜色神秘的面纱。光谱和化学元素有助于我们进一步解读尖晶石的颜色。

 

基于颜色科学和现代宝石学,我们提出了系统性的粉色-红色尖晶石的颜色分级体系,这也可作为其他颜色尖晶石颜色分级的参考。对尖晶石探究的愈深入全面,我们就愈发珍视这些来之不易的珍宝。

 

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图28 一颗紫色尖晶石戒指,其绿色的荧光与配石的红色荧光形成强烈对比  拍摄:邓恺茵  版权所有© Guild宝石实验室

 

 

文章:郜玉杰、孙雪莹、甄翠玲

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