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

GIC寶石學專任講師

本文依據Gems & Gemology 2020 winter內容做報告

前言

最近研究馬達加斯加粉紅色剛玉樣品，對馬達加斯加粉紅色藍寶石進行低溫熱處理並進行檢測，發現九成五以上的粉紅色藍寶石在 800^oC 溫度下熱處理，可去除藍色色調，使顏色轉變成純正粉紅色。在低溫加熱後，僅裂縫中獨居石內含物和鐵污漬有輕微變化。其它常見的夾雜物，如針狀、顆粒、蝕刻管以及雲母和鋯石晶體都不受影響。而獨居石晶體包裹體在熱處理後顏色則從橙棕色變為近無色。用拉曼光譜檢測鋯石和獨居石晶體後發現，鋯石的拉曼光譜保持不變;獨居石晶體不出現明顯變化，除了在1000°C 加熱後的拉曼峰1000 cm^–1有隨著溫度的升高而變得更加尖銳。所有退火步驟之後在 ~976 cm^-1（ν_1 1，與 獨居石PO₄ 基團相關）處測量出半高全寬。結果表明，溫度在 1000°C 加熱後，寬度才減少了約 5 cm^-1。此外，傅里葉變換紅外 (FTIR) 光譜，特別是 3232 cm^-1處的峰是檢測粉紅藍寶石低溫熱處理的有用技術。

圖 1. 這些產自馬達加斯加伊拉卡卡的粉紅色藍寶石經過800度C低溫熱處理。從上到下，它們的重量分別為 1.16 克拉、1.17 克拉和 1.06 克拉。羅伯特·韋爾登/GIA 攝； Jeff Hapeman 提供。

現象討論

1.低溫下加熱粉紅色剛玉:低於 700°C，只會微弱地影響其內部夾雜物，當加熱至 900°C 時才會顯示出輕微的內含物變化，才能在熱處理後形成清晰的 FTIR 特徵峰。

2.顏色外觀和寶石學特性:在加熱之前，大部分樣品呈紫粉色。在熱處理過程之後，它們變成了更純的粉紅色。粉紅色藍寶石在 800°C 下加熱 160 分鐘後，藍色成分顯著減少，這在馬達加斯加和莫桑比克的紅寶石中也有同樣效果。剛玉的寶石學特性是一致的，在加熱實驗期間沒有發現不同。無論是處理前還是處理後，長波紫外光下的熒光為強至中紅色，短波紫外光下的熒光為中至弱。有時會在加熱的藍寶石中觀察到粉白色熒光，這是由 O 和 Ti之間的離子電荷轉移引起的。然而，實驗樣品均未在處理後顯示白堊熒光。

3.紅外光譜:所有樣品均顯示在3309 cm^-1處具有單峰的樣品才可能形成 3309 系列峰（3309、3232 和/或 3185 cm^-1)，這個特徵可作為熱處理的指標。但需注意，該標準只適用於非玄武岩型藍寶石。

圖 2. 三顆來自馬達加斯加粉紅色藍寶石在加熱到 200°、400°、600°、800° 和 1000°C 的顏色變化。

4.小型樣本可能不顯示出3232 cm^-11峰:因為光穿過石頭的路徑較短。這表示3232 cm^-11峰在較大的寶石中可檢測到，但較小顆的熱處理寶石不易檢測到，所以這種情況下根據 FTIR 光譜判斷，會顯示出“沒有熱處理跡象”的誤差現象。

5.達加斯加未加熱粉紅色藍寶石的 FTIR 光譜:這些樣品中沒有一個顯示 3309 cm^-1系列峰。

6.FTIR需確保光譜是垂直於 c 軸採集的、在多個方向採集的，或者使用漫反射 (DRIFT) 附件採集的，才能獲得高靈敏度的3232 cm^-1峰。

7.加熱後的內部特徵:馬達加斯加粉紅色藍寶石通常含有大量鋯石晶體（圖 3A）。鋯石晶體通常具有米粒形狀，可以以簇狀或單晶形式出現（圖 3B），有時帶有張力暈，類似於熱處理後在晶體周圍形成的盤狀斷裂（圖 3C）。還可以觀察到針、顆粒、薄膜、蝕刻管和孿晶（圖 3D 和 3E），以及雲母晶體（圖 3F）和獨居石（圖 3G）。獨居石晶體通常呈橙色；這是由於鈾和釷等放射性元素的相對富集造成的自然輻射損害。在少數寶石的內含物中，鋯石晶體會嵌入獨居石或雲母晶體中（圖 3F）。

圖 3. 馬達加斯加粉紅色藍寶石中的典型內含物在 800°C 下（左）和（右）熱處理 160 分鐘之前（左）和之後（右）的情況。大量鋯石晶體 (A) 和鋯石晶體簇 (B)。C：具有張力光暈的鋯石；加熱後斷口略有擴大。D：微小顆粒、針狀物。E：蝕刻具有自然裂縫的管。F：大雲母晶體和較小的孤立鋯石晶體。G：獨居石晶體從橙棕色變為近無色，熱處理後出現一些拉伸斷裂（見箭頭）。H：鋯石和鐵鏽斷裂。

大部分內含物，包括鋯石，在 800°C 下加熱 160 分鐘時沒有顯示出變化。處理後，由於鐵礦物質在較高溫度下氧化和脫水，到達表面的裂縫中的橙色表現鐵污漬變深（圖 3H）。通常，橙色鐵漬由褐鐵礦組成，並在熱處理過程中轉化為棕紅色赤鐵礦。另一種觀察到的變化是在獨居石晶體中觀察到的，熱處理後其顏色從橙棕色變為接近無色，某些情況下，還會形成拉伸斷裂（圖 3G）。

8.內含物獨居石晶體加熱實驗中的顏色變化:實驗方式是溫度以 200°C做間隔，從溫度從200°C 升至1000°C，加熱時間為兩小時。結果表明，獨居石晶體的顏色在 200°C 和 400°C 加熱時沒有變化，但在 600°C 以上加熱後開始褪色（圖 4D），在 1000°C 加熱後出現拉伸斷裂（圖 4F）。

圖 4. 獨居石晶體在加熱前和加熱到 200°、400°、600°、800° 和 1000°C (A–F) 後的反應。加熱至 600°C (D) 後晶體的橙棕色消失，並在 1000°C (F) 下產生拉伸裂紋。獨居石內部可見的小晶體通過拉曼光譜鑑定為鋯石。Charuwan Khowpong 的顯微照片；視野 1.05 毫米。

9.在較高溫度1400°C 以上加熱時，內含物的拉曼光譜會發生顯著變化:當加熱到 1400°C 以上時，這些包裹體的拉曼光譜開始顯示斜鋯石峰，表明鋯石在這些條件下變得不穩定並分解成氧化物

結論

眾所周知，低溫熱處理有助於改善粉紅色藍寶石的顏色。但檢測這種熱處理仍具有挑戰性，因為鋯石、針狀和顆粒等夾雜物通常不受低溫熱處理的影響。使用 FTIR 光譜儀等先進的分析儀器可助寶石學家找到熱處理證據。在馬達加斯加粉紅藍寶石的低溫加熱顯示 3232 cm^-1的存在與熱處理有關。雖然這個峰只出現在加熱的寶石，但它的缺失並不代表寶石未加熱。只有當最初的 3309 cm^-1夠強時，才會出現該峰。這與在莫桑比克蒙特普埃茲的紅寶石中觀察到的行為完全相同。

熱處理的另一個可能指標是觀察獨居石晶體，它們在粉紅色藍寶石中不如鋯石晶體常見。獨居石通常呈橙棕色，在相對較低的溫度下熱處理後會褪色至接近無色。這種變化可以通過由於溫度升高對獨居石包裹體的退火輻射損傷來解釋。這也會導致拉曼光譜中的峰變窄。近乎無色獨居石內含物的存在表示寶石已被加熱，但其顏色有時會被寄主的體色所掩蓋。

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