撰寫作者：林嵩暉

中華民國珠寶鑑定協會理事長

大漢技術學院珠寶技術系助理教授(Assistant Professor)

GIC寶石學博士班

GIC寶石學專任講師

 

2020.04.15  本文參考GIA 2020報告

圖1.一對克什米爾藍寶石，總計約7克拉。由Amba Gem Corporation提供。

 

一、前言

藍寶石產地鑑定是現代寶石實驗室面臨的最緊迫問題之一，可靠的原產地鑑定需要仔細分析寶石的內含物和微量化學成分以及光譜數據等。若寶石具有特徵的內含物或微量元素成分，就可輕鬆確定其來源，但許多情況下，來自不同地理位置的藍色藍寶石存在明顯的重疊現象。例如:最常見的包裹體是金紅石針和微粒狀雲霧體，在某些寶石中，其針狀或雲霧體具有明顯的外觀，可準確鑑定其來源，但很多情況下這些內含物提供的證據卻是模棱兩可的。

二十世紀由於世界範圍內藍色藍寶石礦床大量發現，再加上寶石貿易量同步增加，確定原產地已成為買賣藍寶石的主要考慮因素之一，因為寶石的價值很大程度上取決於其原產地，例如圖1中所示的克什米爾藍寶石就是明顯例子。而且，要確定原產地常常取決於信譽卓著的寶石學實驗室和大量樣品的比對，以及可靠的實驗數據，才能取信於大眾。

 

二、鑑定技術

近年來，在台灣使用大型儀器鑑定已是常態，舉世界先進的美國GIA常用設備為例，GIA常使用兩種不同的激光燒蝕-電感耦合等離子體質譜儀（LA-ICP-MS）來收集寶石的痕量化學元素。GIA所使用的ICP-MS為Thermo Fisher X-Series II 和 iCAP Qc system系統，並具有五倍頻數的Nd：YAG激光器（213 nm波長，4 ns脈衝寬度）的Elemental Scientific Lasers NWR 213激光燒蝕耦合系統。燒蝕的光斑大小為55μm，另外，使用帶有Renishaw inVia拉曼顯微鏡系統的拉曼光譜儀鑑定內含物，拉曼光譜儀由Modu-Laser Stellar-REN Ar-ion離子激光器激發514 nm高極化光進行拉曼光譜檢測。

以及，使用日立U-2910光譜儀和PerkinElmer Lambda 950光譜儀在190-1100 nm波長範圍內記錄UV-Vis光譜，光譜分辨率為1 nm，掃描速度為400 nm / min。

 

三、鑑定原產地方法

通常，確定原產地的方法是盡可能排除其它不可能的產地，僅留下最有可能的幾個產地來進行最後判定。

根據形成的地質條件，藍寶石大致分為兩類:“變質岩的”藍寶石和“玄武岩相關的”藍寶石。

與玄武岩相關的: 例如澳大利亞、泰國、柬埔寨，以及重要的新礦區尼日利亞和埃塞俄比亞等。屬於變質岩的: 變質岩藍寶石通常與大理石，片麻岩，鋁質頁岩或正長岩狀岩石相關，例如斯里蘭卡、緬甸、克什米爾，以及現代的馬達加斯加產地等。

做產地鑑定主要著重於鑑定出斯里蘭卡、緬甸、克什米爾和馬達加斯加等變質岩型藍寶，以及鑑定來自澳大利亞、泰國、柬埔寨、尼日利亞和埃塞俄比亞等的玄武岩型藍寶。

 

圖2.來自世界主要礦床的變質岩和玄武岩型藍寶石的痕量元素化學代表圖，顯示了Fe與Ga的值。儘管有重疊痕量元素，但兩組有各自的痕量元素特徵。(LA-ICP-MS)

 

變質岩藍寶石比玄武岩型的藍寶石具有較低的鐵和鎵，可這個方法將兩類寶石分開。但是，它們也存在一些重疊區，若是落在重疊區位置則無法完全分開。

 

圖3.來自斯里蘭卡變質型藍寶石（左）和來自澳大利亞玄武岩型藍寶石（右）的UV-Vis-NIR吸收光譜。

 

使用紫外/可見/近紅外（UV-Vis-NIR）光譜也可以分離變質岩型和玄武岩型。圖3比較了斯里蘭卡變質藍寶石與澳大利亞玄武岩型藍寶石的UV-Vis-NIR光譜。這兩個樣品的光譜具有許多相似之處，包括在580 nm處有一個寬吸收帶（Fe-Ti間隔電荷轉移帶）和一系列與Fe有關的380-390 nm和450 nm附近的窄帶。主要區別在於玄武岩相關的藍寶石中有880 nm的寬帶存在，該寬帶比580 nm的吸收帶更強。普遍認為880 nm波段產生的原因與Fe ²⁺ -Fe ³⁺間電荷轉移機制有關，但也可能與Fe ²⁺ -Fe ³⁺ -Ti ⁺⁴的參與有關。獲得UV-Vis-NIR吸收光譜是藍寶石產地鑑定的第一步，因為它可將未知寶石引導到這兩個類別中的一個，每個類別都有自己獨特的一組數據。有報導說熱處理後，藍寶石的變質岩型UV-Vis光譜變成了玄武岩相關型UV-Vis光譜（例如，Emmett和Douthit，1993年）。但是，根據多年加熱藍寶石的測試檢驗，這種現象並不常見，只要通過顯微鏡觀察就可以清楚地確定其為變質岩型。

一百多年前變質岩藍寶石的主要來源是克什米爾、緬甸和斯里蘭卡，處理的問題較簡單，因為這些藍寶石具有可鑑定的外觀和特徵內含物。但過去25年來，由於馬達加斯加大量產出，它與這三種經典變質岩藍寶石鑑定特徵有重疊，這使得鑑定藍寶石產地出現重大障礙（Kiefert等人，1996； Schwarz等人，1996; Gübelin和Peretti，1997； Schwarz等，2000）。縱然沒有馬達加斯加藍寶石的加入，也不能百分之一百與這三種經典藍寶石分開。更複雜的是，傳統克什米爾藍寶石（圖4）的價格是馬達加斯加藍寶石（圖5）的數倍，在這種情況下，確定變質岩藍寶石的產地就要特別小心。

圖4.克什米爾藍寶石重15克拉，由Amba Gem Corporation提供。

圖5.馬達加斯加產的7.04克拉藍色藍寶石，由Mayer＆Watt提供。

克什米爾藍寶石: 克什米爾藍寶石中的電氣石晶體，是其典型的鑑定特徵，但此類包裹體卻很少見到。大多數情況，只見到變質岩型藍寶石中的絲狀體和雲霧狀體，但這些特徵通常大家都有，所以不能依此鑑定出結果。

圖6.一顆斯里蘭卡33.16克拉藍寶石，由B＆B Fine Gems提供。

斯里蘭卡藍寶石: 斯里蘭卡藍寶石的特徵是長且細的金紅石針（圖8）。在斯里蘭卡的藍寶石中，這種長的金紅石針通常稀疏且均勻，但是，斯里蘭卡藍寶石中的絲狀物也可能以薄片狀，不規則的小板形狀出現（圖9），與其它來源的藍寶石相比，部分癒合裂隙更為常見（圖10），這些鋸齒狀指紋說明其產自斯里蘭卡。二氧化碳填充的負晶體也常與斯里蘭卡產地聯想在一起（圖11）。斯里蘭卡藍寶石通常將這些負晶體排列在類似指紋包裹體的平面中。同樣，也有人認為綠色的gahnospinel(鎂鋅尖晶石)可鑑定為產自斯里蘭卡藍寶石。斯里蘭卡藍寶石通常顯示出藍色、無色區域的直帶、交替帶等，通常帶有清晰的邊界。

圖7.來自斯里蘭卡的雙錐型藍寶石晶體，重10.4克（51.70克拉），由Pala International的William Larson提供。

圖8.藍寶石中細長的金紅石針表明其產自斯里蘭卡。GIA顯微照片；視場4.79毫米。

圖9.斯里蘭卡藍寶石有時顯示出不規則的小板狀，Ungkhana Atikarnsakul的顯微照片；視場1.73毫米

圖10.直線鋸齒形指紋體通常在使用光纖照明時呈現虹彩，通常表明產自斯里蘭卡。Nathan Renfro的顯微照片；視場1.38毫米（左）和1.36毫米（右）。

圖11. 充滿CO 2的負晶體表明該藍寶石產自斯里蘭卡。喬納森·穆亞（Jonathan Muyal）攝 視場2.90毫米。

圖12.很少見的綠色gahnospinel(鎂鋅尖晶石)內含物提示其產自斯里蘭卡，內森·倫弗羅（Nathan Renfro）的顯微照片；視場1.87毫米。

圖13. Glenn Preuss切割的枕形切工藍寶石，1.85克拉。由Glenn Preuss提供。

緬甸藍寶石的內部世界: 緬甸是藍寶石的另一個經典產地，而實際上緬甸生產了許多鮮豔明亮的藍色色調特殊石材，可與其它經典來源的寶石顏色相媲美（圖13和 14）。斯里蘭卡的藍寶石纖長而細，而緬甸的藍寶石則以短而反光強的金紅石針為特徵，有時會以箭頭形狀出現（圖15）。儘管存在這些一般差異，但斯里蘭卡、緬甸和其它產地的寶石中，絲狀物的特性還是有很大的重疊。此外，許多寶石的絲狀或其它內含物並沒有沉積物的特徵。

圖14.緬甸的藍寶石，約8克拉，由Amba Gem Corporation提供。

緬甸藍寶石中的絲狀物可以密集包裹在一些離散的帶中（圖16和17），許多緬甸藍寶石中混合了長短絲狀物（圖18）。絲狀物通常具有稻草狀的嵌套圖案，其中絲狀物的格子緊密地相互交織在一起（圖19）。緬甸藍寶石中的金紅石針往往有些扁平。僅從直角使用強烈的光纖燈照射時，由於薄膜效應，通常顯示出狂野的顏色光譜（圖15和17）。孿生晶體通常在緬甸藍寶石中觀察到，有時是在相交的小管中充滿水鋁石或其它氫氧化鋁礦時，也可以用來當做原產地的證據（圖20）。緬甸藍寶石通常具有均勻的顏色，觀察時，顏色是彌散的或“模糊的”，沒有其它沉積變質岩藍寶石中看到的清晰邊界（圖21）。緬甸藍寶石中有方解石，雲母和鋯石，但這些都不被認為是緬甸起源的鑑定特徵。

圖15.緬甸藍寶石包含彩虹色箭頭形絲狀的典型內含物。Charuwan Khowpong提供顯微照片；視場1.75毫米。

圖16.短而緻密的針狀物和較長、反射性強、小板形絲狀物是緬甸藍寶的典型。Ungkhana Atikarnsakul的顯微照片；視場2.89毫米。

圖17.藍寶石中呈虹彩的小板絲狀物表明其產自緬甸。顯微照片由Victoria Liliane Raynaud-Flattot提供；視場0.97毫米。

圖18.由短到長的彩虹狀絲狀包裹體，被視為是緬甸藍寶特徵。Ungkhana Atikarnsakul提供照片；視場2.89毫米。

圖19.稻草狀、巢狀的絲狀物是緬甸Mogok的藍寶石特徵，但長的金紅石針，可能會誤認為是斯里蘭卡產的。GIA顯微照片。

圖20.孿生晶體是許多緬甸藍寶石的一個突出特徵，可以當做原產地的證據。但是，僅靠孿生並不能完全斷定，仍應尋求其它佐證證據。Charuwan Khowpong的顯微照片；視場8.20毫米。

圖21.緬甸藍寶石中很少觀察到顏色分區，它通常是漸變的和彌散的（左），以及，緬甸藍寶石還顯示出短、密集和強反射性的金紅石針典型內含物（右）。Ungkhana Atikarnsakul的顯微照片；視場7.34毫米。

圖22.藍色的克什米爾藍寶石3.08克拉墊形混合切割，由RareSource的Edward Boehm提供。

 

案例舉例: 藍寶石產地鑑定

圖CS 1-1。一顆4.81克拉未加熱的藍寶石，Diego Sanchez攝。

在本案例中，是一顆未加熱的4.81克拉混合切割的橢圓形藍寶石（圖CS 1-1）。UV-Vis-NIR吸收光譜中沒有880 nm波段，表明其屬於變質岩型，可能是來自斯里蘭卡，馬達加斯加，緬甸或克什米爾的變質藍寶石（圖CS 1-2）。但仔細觀察內含物後，發現長而細的金紅石針（圖CS 1-3）和金雲母雲母晶體（圖CS 1-4），給人以斯里蘭卡產地的獨特印象。為了確定產地，需要進行痕量元素分析（圖CS 1-5）。最初的結果認為這顆藍寶石位於斯里蘭卡、馬達加斯加和緬甸之間重疊的區域。但考慮到痕量元素的分佈與斯里蘭卡藍寶石的參考數據一致，產自斯里蘭卡的可能性最大。使用本文的選擇性繪圖方法，也可以看出，痕量元素的總體輪廓與斯里蘭卡參考數據的匹配度比其它產地都高，因此認定其產自斯里蘭卡。

圖CS 1-2。UV-Vis-NIR吸收光譜表明它是變質岩起源，可將寶石出處的選擇範圍縮小。

圖CS 1-3。長而細的金紅石針讓人有產自斯里蘭卡的印象。Nathan D. Renfro的顯微照片；視場2.85毫米。

圖CS 1-4。細的、長的絲狀物和金雲母雲母包裹體暗示其為斯里蘭卡起源。Aaron C. Palke的顯微照片；視場1.49毫米。

圖CS 1-5。痕量元素化學成分表明該寶石產自斯里蘭卡，LA-ICP-MS檢測結果。

 

 

參考文獻:

Emmett J.L., Douthit T.R. (1993) Heat treating the sapphires of Rock Creek, Montana. G&G, Vol. 29, No. 4, pp. 250–272, http://dx.doi.org/10.5741/GEMS.29.4.250

Kiefert L., Schmetzer K., Krzemnicki M.S., Bernhardt H.-J., Hänni H.A. (1996) Sapphires from Andranondambo area, Madagascar. Journal of Gemmology, Vol. 25, No. 3, pp. 185–210.