合成品种及其鉴定特征

一、合成刚玉：

1.合成红宝石可见极细的弯曲生长纹和拉长的气泡，有时还可见云朵状的气泡群。

2.宝石中偶尔可见未熔化的原料粉末。

3.在暗域照明和斜向照明下，偶尔可见一些细微的白色云状包体。

4.显微镜下有时可见晶体不均匀的生长条纹。

4.显微镜下有时可见晶体不均匀的生长条纹。

5.宝石晶体可能带有籽晶的痕迹。

二、合成金绿宝石的鉴别：

1.合成金绿宝石可见弯曲的生长纹和拉长的气泡。

2.宝石中偶尔可见未熔化的原料粉末。

3.在暗域照明和斜向照明下，偶尔可见板条状的杂质包体和针状包体。

4.合成金绿宝石的折射率（1.740-1.745）稍微偏低。

5.用电子探针和X射线荧光分析法，可检测宝石晶体中的铱或钼金属包体。

三、人造钇铝榴石的鉴别：

1．成分：Y 3AL5O12

2．晶系：等轴晶系

3．密度：4.58g/cm³

4．摩氏硬度：8-8.5

5．折射率：1.83

6．色散:0.028

7．内含物：弯曲生长纹和拉长气泡

8．致色元素：紫-Nd；   蓝-Co³； 绿-Ti³（+Fe）；红-Mn³；

9其他：某些绿色、蓝色钇铝榴石在强光照射下显强红色，即显示红光效应。

导模法生长宝石晶体的鉴别：

1.通常无未熔粉末,但可见金属包体和常见气体包体(大小为0.255-0.5um),且气泡分布不均匀.                     2.二者采用籽晶生长,故可见籽晶痕迹和籽晶缺陷.

3.合成变石有针状、板条状杂质包体和弯曲生长纹。

1、颜色：近无色、浅黄色、黄色和蓝色，高饱和度、“砂钟”式样的色带（辅助依据）。

2、类型及晶体形态：多为八面体，立方体组成的聚形，晶面上有树枝脉状，且晶面平坦、晶棱锐利。

3、籽晶片：立方体接种面上总是残留有垂直八面体L4方向的定向籽晶。

4、合成包裹体：呈浑圆状、棒状、板状、针状及各种不规则状。

5、籽晶幻影区：沿四方形籽晶片向下生长而形成的呈较规则的四方形轮廓,对位于钻石的中部。

6、紫外荧光：SW>LW

法中到强的黄绿色荧光，发光式样与初始生长区有关。7、阴极发光：2个生长区，具有几何对称生长特征，八面体区发光强度大于立方体生长区。

8、吸收光谱：缺失415.5nm吸收线。

CVD法鉴别：

(一)钻石的类型和颜色

1.掺氮的CVD合成钻石:多数带褐色调.氮有助与提高合成钻石的速度.2.HPHT处理的掺氮钻石:减弱褐色.3.掺硼(B2H6)的CVD钻石:属于Ⅱb型浅-深蓝4.无杂质的CVD合成钻石: 属Ⅱa型近无色。垂直晶体生长方向可见颜色呈条带分布

(二)晶体形态：大多呈板状.平行(100)面发育,底部偶尔可见小的(111)和(110)面。

(三)包裹体：少见针点状包体和小的黑色不规则颗粒.

(四)异常双折射：

通常可见格子状异常双折射,显示低的异常干涉色,局部围绕缺陷可见涉色.整体弱于天然钻石。

(五)发光性：大多数CVD钻石在LW-SW下变化大,从惰性-橙色,无鉴定意义.用Diamond View(钻石观测仪)观察,掺氮显强橙色-橙红荧光;HPHT处理后呈绿色;无色不显橙色荧光,有些显弱的蓝色荧光.掺硼显亮蓝色-绿蓝色荧光,可见磷光.

(六)谱学特征：

1.拉曼光谱:467/533为CVD特有,但HPHT无.

2.紫外可见光谱:365/520/596/625nm为掺氮特征,但HPHT无.3.红外光谱8753/7354/6856/25/55/3323/3123cm-1.

4.天然与氢相关3107cm-1在CVD经HPHT处理也可出现.

1． 原始晶形

 焰熔法合成的宝石原始晶形都是梨形。而天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。

2． 包裹体：

合成红、蓝宝石中常可见气泡和未熔粉末出现，一般气泡小而圆，或似蝌蚪状；可单独或成群出现；合成尖晶石中气泡和未熔粉末较少出现，偶尔出现的气泡多为异形。

3．色带：                                                 

 红宝石中常常为细密的弧形生长纹，类似唱片纹；蓝宝石中色带较粗而不连续；黄色蓝宝石很少含有气泡，也难见色带。天然红宝石和蓝宝石都显示直或角状或六方色带。合成尖晶石很少显示色带。

4．吸收光谱：

合成蓝宝石的光谱见不到天然蓝宝石通常可以见到的蓝区的吸收，或450nm的吸收带十分模糊。

  合成蓝色尖晶石显示典型的钴谱（分别位于540、580、635nm的三条吸收带 ），天然蓝色尖晶石显示的是蓝区的吸收带，为铁谱。

5．荧光

合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光，天然的为惰性；合成蓝色尖晶石为强的红色荧光，而天然的也为惰性。合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明显强。

6． 帕拉图法：将刚玉浸于盛有二碘甲烷的玻璃器皿中，在显微镜下沿光轴方向，加上正交偏光片下，合成刚玉可以观察到两组夹角为1200的结构线

7． 焰熔法合成星光刚玉：合成星光刚玉

内含物，大量气泡和未熔粉末；金红石针极其微小，难以辨认；弯曲色带明显， 星带外观特征,星光浮于表面，星线直、匀、细，连续性好；中心无宝光

 8． 合成红、蓝宝石的加工质量：

天然合成红、蓝宝石的加工质量通常较为精细，尤其是高质量的宝石，其台面通常垂直光轴，以显示最好的颜色。而合成红、蓝宝石加工质量通常较差，常见火痕，更不会精确定向加工。加上，合成梨晶通常因为应力作用会沿长轴方向裂开，其长轴方向与光轴方向夹角为60度，为了充分利用原料，其台面通常会平行长轴方向切磨（图2-6）。所以合成刚玉在台面通常都可见多色性，而天然的则不然

二．合成尖晶石：

A.内含物:包体少，偶有气泡，形态狭长或异形；色带少见，仅见于红色尖晶石中;天然尖晶石：气液包体常见晶体包体：尤其是八面体形色带少见

B.RI:1.727      Fixed红色尖晶石例外用于检测折射仪；天然尖晶石：1.714-1.718,高铬的红色尖晶石: 1.74，镁锌尖晶石: 1.715-1.80，锌尖晶石: 1.80。

C.SG:3.63，红色尖晶石：3.60-3.66；仿青金岩的烧结蓝色尖晶石：3.52；天然尖晶石：3.60

D． 光谱：蓝色者：Co谱,540, 580和 635nm处有吸收带；红色：红区只有一条荧光光谱线浅黄绿色：445nm，422nm线；天然尖晶石：蓝色者：Fe谱，蓝区458nm有吸收带；红色者：红区5条—管风琴状荧光谱线（交叉滤色镜下观察）

E.荧光及滤色镜:无色者：SW下强蓝白色；蓝色者：SW：红色或蓝白色，滤色镜下变红红色：红色荧光，滤色镜下变红；天然尖晶石：无色：惰性蓝色：惰性，滤色镜下不变红，红色：红色荧光，滤色镜下变红。

F．正交偏光镜:斑纹状消；天然尖晶石：全消光。

三．钛酸锶的鉴别

1、化学成分：SrTiO3；

2、等轴晶系

3光泽：亚金刚－金刚光泽；

4透明度：透明；

5颜色：无色为主，偶见红、黄、蓝、褐色材料；

6硬度：5.5-6；

7比重：5.13；

8断口：贝壳状；

9、折射率：2.41，单折射

10色散：0.19，极强；

11内含物：气泡；

12钛酸锶作为仿钻材料，极易识别。钛酸锶极强的火彩使它明显不同于钻石。尽管标准圆多面型的钛酸锶在线试验中不透光，但它明显较低的硬度使之表面显示出明显的磨损痕迹、圆滑的刻面棱和不平整的小面。尽管反射仪上可获得与钻石相同的折射率，但热导仪检测时却无钻石反应。卡尺法或静水称重都可测出未镶品的比重，从而确认它。

四、合成金红石：

1化学成分：TiO2；

2四方晶系

3光泽：金刚光泽；

4透明度：透明；

5颜色：无色者常带浅黄色调。还可有红、橙、黄、蓝色者。

6硬度：6-6.5；

7相对密度：4.25；

8折射率：2.616-2.903；

9双折射率：0.287；

10光性：一轴晶正光性；

11色散：极强，0.28-0.30；

12光谱：紫区末端有强吸收带，使其光谱看似被截短了；

13内含物：气泡、未熔粉末；

14合成金红石具有极高的色散值使其泛出五颜六色的火彩。这种特征使之不易与其他任何材料相混淆。此外，其极高的双折射率使其刻面棱重影异常清晰。仅此二特征就足以确认它了。

1、合成立方氧化锆的生长特征由于冷坩埚法生长合成立方氧化锆晶体时不使用金属坩埚，因此合成立方氧化锆晶体中不含金属固体包体，也没有矿物包体。生长过程中没有晶体的旋转，也没有弧形生长纹。一般来说，合成立方氧化锆的大多数晶体内部洁净。只有少数晶体可能会因冷却速度过快而产生气体包体或裂纹。还有些靠近熔壳的合成立方氧化锆晶体内有未完全熔化的面包屑状的氧化锆粉末。偶见旋涡状内部特征。

2、合成立方氧化锆的物理化学特征

晶体结构：立方结构。

硬度：8-8.5。用维氏显微硬度计测量平均值为1384kg/mm。

密度：

5.6-6.0g/cm3。

断口：贝壳状断口。

折射率：2.15-2.18，略低于钻石(2.417)。

色散：0.060-0.065，略高于钻石(0.044)。

光泽：亚金刚-金刚光泽。

吸收光谱：无色透明者在可见光区有良好的透过率；彩色者可有吸收峰，对紫外光均有强烈的吸收。可显稀土光谱。

荧光：多数晶体在长波紫外线照射下发出黄橙色荧光，在短波下发出黄色荧光。而有些晶体只在短波下有荧光反应，有些甚至不发光。

化学性质：非常稳定，耐酸、耐碱、抗化学腐蚀性良好。

A.固相包体

（1）助熔剂残余包体：助熔剂包体的形成与晶体的非稳定生长有关。最严重的包体发生在自发成核过程中枝蔓状生长阶段，快速生长使枝蔓间的助熔剂在随后的稳定生长中被包裹起来。

（2）结晶物质包体：晶体在生长过程中，温度降到其它晶相可以存在的范围，或者由于组份过冷，成分分布时高时低，其它晶相在局部区域形成较高的过饱和度，新相便可以在晶体界面上发生非均匀成核，晶芽牢固地附着于晶体表面上，并随着晶体的生长，被包裹在晶体内部，如祖母绿晶体内的硅铍石包体。

（3）坩埚金属材料包体：助熔剂生长的晶体或多或少要受到坩埚材料的污染。

（4）未熔化熔质包体：原料熔化不完全，有时会存在未熔化的溶质原料包体。 

（5）种晶包体：助熔剂法加种晶生长时，晶体有时还可见种晶包体。 

B.气相包体

 助熔剂具挥发性，熔体粘滞性较大，由于熔体搅拌不均匀，有时助熔剂未蒸发完全以气相包裹在晶体中。由于助熔剂冷凝收缩也会产生收缩泡。

C.气固两相包体 

 当气相收缩泡和固相助熔剂残余包体同时存在时，还可构成气-固两相包体。

D.生长条纹 

 助熔剂法生长的晶体有时可观察到平直的生长条纹，它是由组成成分的相对浓度或杂质浓度的周期性变化引起的。生长条纹的出现也与晶体中存在着很细的包裹体有关，另外，温度波动和对流引起的振荡，也是造成生长条纹的因素。 

E.生长丘

助熔剂生长的晶体多含有螺旋位错，螺旋位错在晶面上终止时，表面会形成生长丘或卷线。它是由大量晶层堆叠而成，生长位错中心可由自发成核形成，或由包裹体产生。紧挨生长丘的下面常常联结着小的包体中心。

F.相对密度，助熔剂法合成祖母绿的相对密度略小于天然祖母绿的相对密度。这可以作为助熔剂法合成祖母绿辅助性的鉴定特征。

G.折射率

 天然及不同方法合成的祖母绿的折射率及双折率也存在一定的差异，助熔剂法合成祖母绿的折射率和双折率略小于天然祖母绿

H.查尔斯滤色镜

 一些天然及合成祖母绿在查尔斯镜下可显红色，粉红色，甚至绿色。有些类型的合成祖母绿查尔斯镜下显强红色——这可以是一个有用的标志。但某些哥伦比亚祖母绿在查尔斯滤色镜也可能显示很强的红色。

I.发光性

紫外光下助溶剂法合成红宝石呈中一强的红色荧光，可以对红宝石的鉴定起到指示作用，而拉姆拉红宝石加入了某些稀土元素，在紫外光下橙红色荧光。少数样品可能显示蓝白色荧光。天然及合成祖母绿都可以显示红色，绿色荧光，也可能不显荧光。合成祖母绿在长波紫外光中发出强红色荧光，其发光强度比天然的要大的多。

J、红外光谱特征：助熔剂法合成的祖母绿中不含水，因此使用红外光谱测试，5000—6000 CM-1处无任何水的吸收峰。而天然祖母绿的红外光谱中有I型水和Ⅱ型水的吸收峰。

K.替代性杂质及成分不均匀性 

经电子探针及X射线荧光分析测定，助熔剂法生长的晶体往往含有助熔剂的金属阳离子，如合成祖母绿晶体中含有Mo和V，合成红宝石含有Pb、B等。

二、助熔剂法合成红宝石的鉴别

A、助溶剂残余包裹体

B、气固两相包体：

C、铂金片

D、特殊的色带或色域

助熔剂合成宝石中可见直线状、角状生长环带，这些特征与天然红、蓝宝石中的色带，在外观上是一致的。但在拉姆拉合成红宝石中可出现一种搅动状的颜色现象和纺锤形色域，在多罗斯（Douros）合成红宝石中可出现浅红、无色色带和蓝色三角色块。

F、种晶

早期生产的产品采用了很大的种晶，例如Leichleitner公司仅在种晶上生长薄薄的一层合成红宝石。目前，绝大多数的助溶剂法合成红、蓝宝石中很难看到种晶及其相关的特征。

G、发光性

紫外光下助溶剂法合成红宝石呈中一强的红色荧光，可以对红宝石的鉴定起到指示作用，而拉姆拉红宝石加入了某些稀土元素，在紫外光下橙红色荧光。少数样品可能显示蓝白色荧光。

H、可见光谱

助熔剂法合成红宝石的吸收光谱与天然的一样，只是比天然红宝石更清晰、更明显。

I、微量元素

用电子探针分析暴露到宝石表面的助溶剂残余包裹可以检验出包裹的化学组成，用X-荧光能谱仪，可以无损分析出宝石所含的微量化学元素。最常用的助溶剂是一些重金属的氧化物，如PbO、PbF2、BiO2、MoO2，以外还可有B2O5，Li2O，有时也用冰晶石（Na3AlF6）。

1． 特征性包裹体有来自坩埚的贵金属的包体，如铂金片或枝。

2． 合成绿柱石中钉状包裹体和硅铍石晶体包体；天然绿柱石常常含有大量各种矿物的晶体包体和三相包体。

3． 合成绿柱石常常显示锯齿状纹理、波状纹理等；

4． 表面增生裂纹以切磨好的天然浅色绿柱石为种晶生长一层薄的合成祖母绿的来改善宝石颜色外观的方法称为水热表面增生或水热镀层。在这种表面增生的祖母绿表面可见明显的龟裂纹

5． 种晶片及多层结构

6． 吸收光谱：合成红色绿柱石与天然红色绿柱石明显不同，为典型的钴（Co2+）谱，即530-590之间几个模糊到清晰的吸收带（400nm以下宽的吸收，以530nm为中心的中等强度的较窄的吸收带。545nm和560处2个强的窄带，570nm和590nm处2个弱的窄带）。而天然红色绿柱石450以下和540-580之间的宽的吸收。

7．红外光谱:红外光谱自1967年起就开始用于天然及合成祖母绿的鉴别了，尤其对那些内部十分干净、找不到特征生长痕迹的宝石是十分有效且无损的鉴定手段。一般说来这种方法是基于祖母绿中两种类型水分子( I 型水， II 型水)的有无来进行鉴别的。

二、合成水晶

1． 合成水晶中常见面包渣状包裹体，合成水晶中的面包渣状包裹体实际是锥辉石的细小雏晶。

2． 合成彩色石英的色带：合成彩色水晶常常显示不同与天然品种的色带。合成彩色水晶的色带总是平行种晶板，而合成紫晶时种晶板通常平行于菱面体面方向；合成黄水晶的种晶板平行于底轴面。所以利用偏光镜可以帮助确定。

3.干涉图：合成水晶中一般没有复杂的双晶结构，所以通常在正交偏光下显示“牛眼干涉图”（即中空黑十字），看不到“螺旋浆状干涉图。而天然的水晶常常出现巴西双晶，所以常常见到“螺旋浆状干涉图”。

4．红外光谱:水晶中含有水，H2O在红外光谱中3200cm-1—3600cm-1的区间内显示伸缩振动谱带，在1500cm-1—1700cm-1的区间内显示弯曲振动的谱带，以及在5200cm-1的伸缩振动与弯曲振动的合频谱带。天然无色水晶以3595 cm-1和3484 cm-1为特征吸收，而合成水晶则缺失这两个吸收带，而以3585 cm-1或5200 cm-1为特征吸收。合成紫晶具有明显的3545谱带，而天然紫晶中这一谱大明显较弱。与天然烟晶相比，合成烟晶缺失3595 cm-1和3484 cm-1的吸收。