水晶的人工合成和优化处理
一、合成水晶
    大约在1905年世界上{dy}颗水热法合成水晶诞生，70年代原苏联合成了黄晶和紫晶，至今全世界每年约有20吨彩色水晶被用于珠宝业，主要品种有合成无色水晶，合成紫晶、合成黄晶、另有少量 粉红色、绿色、蓝色及黄绿双色的合成水晶。
    1.合成水晶的鉴别特征
    （1）颜色
     xx水晶没有蓝色和黄绿双色，极少见绿色，没有透明的粉红色。
   （2）平行的管状二相包裹体
    合成水晶中的管状二相包裹体常常成群出现，并且大致地平行排列，尤其是管状体的头尾常常相当的整齐，往往是从种晶片上开始形成的并向外生长。
   （3）面包渣状的包裹体
    面包渣状的包裹体也是合成水晶的典型特征，呈白色、粉末状，是微晶集合体，面包渣状包裹体一般较小，即使放大到80倍以上也难观察清楚其细节特征。
   （3）较为一致的光轴方向
    这一特征是合成水晶磨制的珠链可能具有的特点。由于合成水晶是板状的晶体，在取材时易于形成按统一方向切割下料的情况。所以，如果在正交偏光镜下发现一条水晶 珠链有相当数量的珠子具有相同的光轴方向，那么是合成水晶的可能性就极大。
    （4）红外光谱特征
    如果找不到上述的一些特征，就得借助于红外光谱仪，合成水晶的红外光谱与xx水晶有微小的差异。xx水晶：3595cm-1和3484cm-1为特征吸收，合成水晶：3585cm-1和5200cm-1吸收明显为特征。
    2.合成紫晶的鉴定特征
    水热法合成紫晶始于70年代，目前已大量地进入宝石市场。合成紫晶是在合成水晶的溶液中加Fe2O3 和Fe(OH)3，使Fe进入石英晶格，合成出的晶体开始是无色，经过γ-射线的辐照处理后形成紫色。与xx紫晶比较，合成紫晶有下列的特点。
    （1）聚片双晶不发育
    xx紫晶的聚片双晶比较发育，在正交偏光镜下常出现螺旋浆状的光轴图，而合成紫晶则很少出现这种情况，常见正常的牛眼状光轴图。
    （2）三角形的色斑
    合成紫晶由于三角锥状的巴西双晶发育区能富集更多的Fe，故颜色较深，形成三角锥状的色区，即使在切磨后的宝石中也能够观察到。但如果合成紫晶的生长条件，控制得很好，能够xx这种现象。
    （3）面包屑状的包裹体和长管状的包裹体
    合成紫晶有时也出现合成水晶中出现的这两种典型的包裹体。
    （4）红外光谱特征
    xx紫晶：3545cm-1弱，合成紫晶：3545cm-1强。
     3.合成绿水晶和双色水晶
    绿水晶是一种非常罕见的淡绿至苹果绿色的水晶，是紫晶经加热形成，这种紫晶最早于1950年发现于巴西Minas Gerais洲，后来在津巴布韦也发现了这种类型的紫晶。而在美国加洲发现了xx绿晶，在这个产地围绕{yl}纹岩体出现黄晶和绿晶到紫晶的分带，认为是流纹岩的热量使最靠近岩体的紫晶转变成黄晶和绿晶。据报导我国在90年代，在江苏东海也发现过绿水晶。
    绿水晶的颜色归因于所含有的Fe2+，合成水晶的试验也证实了这一点。并且，由于水晶晶格的不同方向对Fe2+和Fe3+具有选择性，故用特殊定向的种晶可合成出具有黄色与绿色分区的合成黄—绿水晶，这在自然界尚未见到。

    二、水晶的优化处理
    水晶的优化处理主要有热处理和辐照处理、染色处理。
    1.热处理
    某些颜色不好的紫晶加热400—500℃可变成黄水晶或者过渡产品绿晶。加热处理的黄水晶可具色带（加热过程色带保留），没有多色性。这种热处理已被人们所接受。
    另一种加热处理的产品是紫黄晶。紫色和黄色形成各自的色斑或色块，往往没有明显的界线，有时也形成明显的与菱面体生长区相关的色区。xx的紫黄晶只产于玻利维亚，但这种颜色特征可用紫晶（或合成紫晶），经过加热处理来实现，处理紫黄晶与xx的尚无法加以区别。
    2.辐照处理
    用于无色水晶变成烟晶，无色水晶辐射变成深棕色、黑色，再经过热处理减色，形成烟晶。这种处理很难鉴别。
    3.染色处理
    水晶加加热后，快速冷却，产生很多裂纹，再放到有染料中染色。染色水晶有明显的碎裂纹和集中在裂隙中的颜色。
    4.镀膜处理
    在表面上用真空镀膜工艺镀上彩色的薄膜，这种处理品有典型的晕彩效应。

锆石
一、概述
    锆石是xx无色透明的宝石中折射率仅低于钻石，色散值很高的宝石，光学效果酷似钻石，是钻石{zh0}的xx替代品。锆石作为12月份的生辰石，象征着成功。

二、宝石学特征
    1.化学成分
    锆石的化学成分为ZrSiO4。可含微量的Fe、Mn、Ca、U、Th等成分。由于U、Th等放射性元素的存在，可使锆石的结晶程度有不同程度的降低，而分成高型、中型和低型锆石。
    2.晶系及结晶习性
    四方晶系，晶体常呈四方柱、四方双锥状及板柱状。有时可见膝状双晶，也有磨圆或水蚀卵石。锆石的常见晶体习性。
    3.光学性质
    （1）颜色：它的颜色种类很多，常见的有无色、蓝色、黄色、绿色、棕色、橙色、红色等，其中无色、蓝色、金黄色常由热处理产生的。绿色、蓝色锆石。
    （2）透明度：透明-半透明-不透明。
    （3）光泽：强玻璃-亚金刚光泽。
    （4）折射率和双折射率：高型锆石折射率1.925-1.984（±0.040），双折射率0.059；低型锆石折射率1.810-1.815（±0.030），无双折射。
    （5）光性特征：非均质体，一轴晶，正光性。
    （6）色散：高，0.039。
    （7）多色性：主要限于高型锆石，一般不明显，但热处理产生的蓝色锆石多色性较强，为蓝和棕黄至无色。
    （8）紫外荧光性：无－强，不同颜色品种有差异，且荧光色常带有不同程度的黄色。绿色锆石一般无荧光、蓝色锆石有无至中等浅蓝色荧光、橙至褐色锆石有弱至中能强度的棕黄色荧光、红色锆石具中等紫红到紫褐色荧光。
    （9）吸收光谱：除红区653.5nm特征诊断线外，还伴有不同色区多达40条清晰的黑色吸收线。
（10）特殊的光学效应：可具猫眼效应和星光效应。
    4.力学性质
    （1）解理和断口：无解理。断口呈贝壳状。锆石性脆，棱线处较容易磨损，甚至较硬的包装纸也会使它产生破损（纸蚀现象）。
    （2）硬度：摩氏硬度变化于6-7.5之间，其中高型7-7.5；低型可少到6。
    （3）相对密度：变化于3.90-4.80g/cm3之间，其中高型为4.60-4.80g/cm3，低型为3.90-4.10g/cm3。
    5.内含物特征
    锆石可含愈合裂隙及矿物包物体，如磁铁矿、黄铁矿、磷灰石等。

三、主要品种

    由于锆石晶体中含有放射性元素U、Th，在其衰变过程中会使晶体结构遭到破坏，根据结晶程度的好坏将锆石划分为高型、中型、低型三种类型。
    1.高型锆石
    锆石中的最重要品种。颜色多呈深黄色、褐色、深红褐色，经热处理变成无色、蓝色或金黄色的锆石。该类锆石受辐射少，晶格完整，具有较高的折射率、双折射率，能看到明显的后刻面棱重影现象，相对密度、硬度也较高。
    2.中型锆石
    介于高型和低型之间的锆石，是两者的过渡产物。颜色多为带褐的绿色、黄绿色及深红色。在加热至1450℃时，可向高型锆石转化。
    3.低型锆石
    由氧化硅和氧化锆的非晶质混合物组成，其结晶程度低，几乎呈非晶态。该类锆石折射率、双折射率、相对密度和硬度均较低，后刻面棱重影也极不明显。该类锆石常见颜色为绿色、橙色、褐色等。低型锆石经加热后可重新转变为高型锆石。

四、成因及产地
    宝石级锆石主要作为副矿物产于玄武岩和变质岩中，而真正有开采价值的是砂矿型锆石矿床。
    主要锆石矿产地有：柬埔寨、泰国、缅甸、斯里兰卡、法国、澳大利亚、美国等。中国主要产自福建明溪、海南文昌、山东，与蓝宝石共生于砂矿中。

五、质量评价
    锆石的质量一般从颜色、透明度、净度、切工和重量四个方面进行评价。
    1.颜色：锆石{zlx}的是无色和蓝色，其中蓝色价值高。优质的锆石在颜色上要求纯正、均匀、色调亮丽。
    2.透明度：锆石的质量对透明度的要求较高，优质的锆石要求具较好的透明度。
    3.净度：由于无瑕的锆石供应量较大，所以对锆石的内部净度的要求也较高。无色和蓝色的锆石评价要求是：肉眼观察样品无瑕。特别要观察样品刻面棱线有无磨损，有磨损的锆石需要重新抛光，价值将下降较多。
    4.切工：在评价锆石质量时，切工质量较为重要。一般而言，锆石的切工应重点考虑切磨的比例、方向和抛光程度。锆石之美主要基于锆石具有高折射率、高色散和较强的光泽等，但为了充分体现锆石的美，必须按照锆石的质量，进行精心的设计，并严格按照比例切磨，并进行精心的抛光，否则就会严重地影响其质量。
    由于锆石（特别是蓝色锆石）具有明显的多色性，切磨方向对锆石色调影响较大，因此，切磨时应使台面垂直C轴，才能获得{zj0}的效果；另外由于锆石具有较大的双折率，因而较容易出现后刻面棱重影现象，为获得{zj0}的亮度，切割时也{zh0}使台面垂直C轴。
    5.重量：市场上供应的蓝色和无色锆石，常见从几分到数克拉，超过10ct的不多见，特别是颜色好的大颗粒不多见，因此，大于10ct的优质锆石应为锆石中的珍品。

六、锆石的优化处理
    锆石常用热处理以提高其质量，或改变颜色或改变锆石的类型。
    1.改变颜色
    在氧化条件下对锆石进行加热，可产生金黄色、无色的锆石，有些可产生红色；在还原条件下对锆石进行加热，可产生天蓝色和无色的锆石，其中最重要的是越南红褐色的锆石原料，红热处理后产生无色、蓝色和金黄色。
    2.改变类型
    持续长时间的加热处理可引起硅和锆重结晶，将低型锆石转向高型。相应可提高相对密度、硬度、折射率、透明度等。同时，热处理引起重结晶可产生纤维状微晶，形成猫眼。

石英--石英质玉石

    石英矿物在地壳中分布广泛，以石英为主的玉石种类繁多。根据结晶程度（或可辨度）分为隐晶质石英质玉石（玉髓、玛瑙）和显晶质石英质玉石（石英岩、木变石等）。石英质玉石的应用历史悠久，早在50万年前周口店北京人文化遗址中就发现有用玉髓制作的石器。

一、隐晶质石英质玉石

    1.基本特征
    （1）矿物组成：主要是隐晶质石英矿物集合体，另可有少量云母、绿泥石、粘土矿物、褐铁矿等杂质。

    （2）化学成分：主要是SiO2，另有少量的Ca、Mg、Fe、Ni 等元素存在。
    （3）形态：致密块状、结核状、钟乳状或脉状， 有外皮或无皮壳。 颜色：纯净时无色，当含不同的杂质元素，如Fe、Ni等或混入不同的有色矿物时，可呈现不同的颜色。
    （4）光泽：抛光平面玻璃光泽，断口一般呈油脂光泽。
    （5）透明度：微透明-半透明。
    （6）光性：表现为集合消光，正交偏光镜下全亮。
    （7）折射率：一般仅能用点测法测出一个折射率值,范围为1.53-1.54,个别可测到1.55。
    （8）相对密度: 2.60-2.65。
    （9）摩氏硬度:6.5－7,性脆。
    （10）构造特点：玛瑙具纹带构造。 有层带状、同心圆状、隐现冰凌纹状、有实心的或空心状。产状：隐晶质石英质玉的主要品种为玉髓和玛瑙，为二氧化硅胶体溶液沉淀而成。在火山岩的空洞或裂隙中二氧化硅溶液按层或同心圆状依次沉淀而形成玛瑙。由于每一层所含的微量杂质不同，则呈现不同的颜色，使玛瑙有着极多的颜色种类。玉髓主要产地表的次生氧化带，碧玉产于沉积岩中。隐晶质石英质玉也可以形成砂矿，例如我国xx的南京雨花石。
    （11）产地：玛瑙和碧玉的产地很多，巴西的玛瑙产量{zg}。玉髓的产地较少，有商业意义绿玉髓产于澳大利亚。我国的台湾有蓝玉髓产出。
    2.主要品种
    （1）隐晶质石英质玉的分类依据
    根据玉石的地质成因、外观特征分为玛瑙、玉髓、碧玉三个品种。
    ① 玛瑙：火山热液成因，具有同心条带状构造的纤维状的隐晶集合体。
    ② 玉髓: 无条带构造、粒状的微晶集合体称为玉髓，玉髓为表生作用的产物。商业上通常把没有条带状构造的玛瑙，也称作玉髓。
    ③ 碧玉：不透明的无条带构造、粒状的微晶集合体称为碧玉，碧玉为沉积成因，含杂质多而影响透明度。
    （2）玛瑙的品种
    ① 颜色命名的品种
    玛瑙按颜色分成红玛瑙、蓝玛瑙、绿玛瑙、紫玛瑙和黑玛瑙，实际上，xx的玛瑙的颜色很淡，具有鲜艳颜色的玛瑙都是经过各种处理的，如染色和加热。
    ② 图案命名的品种
    玛瑙具有条带构造，根据条带构造的特点有很多名称，例如：
    缟玛瑙：由较宽的黑白条带状花纹构成，纹带具平行层状结构。
    缠丝玛瑙：以红白两色呈丝带状的称之，因色带随玛瑙结构变化，所以表现出流畅和规律的特点。缠丝玛瑙的色带以细如游丝，变化丰富者为好。其中缠丝玛瑙中最珍贵的主体色为红色，价值较高。被誉为“幸福之石”。
    苔藓玛瑙：又称藻草玛瑙，“台藓”或“藻草”多为绿色，实际上是绿泥石或氧化锰沿着裂隙渗入，出现树枝状，羊齿植物状的花纹。
    ③水胆玛瑙
    玛瑙中含水者称之。二氧化硅在有气水的情况下，有条件生成晶体时，二氧化硅呈晶体出现，常常在玛瑙的外层或内层成晶体层，余下的水溶液被封闭在玛瑙中心空洞部位，而成为水胆玛瑙。
    ④火玛瑙
    玛瑙的条带层中含有氧化铁板片状矿物晶体，闪灼火红的光泽，形成的条纹结构形态呈火焰状，火焰条纹可由各种颜色组成，火焰越大越美观，其经济价值也越高。
   （3）玉髓的品种
    ①红玉髓：颜色为淡红、深红、褐红色等。由微量氧化铁致色,产于印度、巴西、日本，我国甘肃、宁夏也有产出。
    ②绿玉髓：也称澳州玉，由镍（Ni）致色，常呈不规则板状、块状产出。xx产地为澳大利亚。
    ③蓝玉髓：为蓝色、颜色鲜明美观、半透明状，我国台湾东部有产出。
    （4）碧玉
    碧玉系指由半透明到不透明的玉髓组成，因含杂质太多而影响透明度。它有各种颜色，如红色碧玉(图12-8-4)、绿色碧玉等。当以不同颜色混合产出时，给人一种自然景观的印象，又称为风景碧玉。带红点的碧玉也称“血滴石”。

二、多晶质石英岩玉
    1.基本性质
    该类玉石其实质是石英含量大于85％的变质岩。由石英砂岩或硅质岩经区域变质作用或接触热变质作用而成。由于原岩所含杂质和变质条件的不同，矿物成分除石英外，可含有少量的绢云母、绿泥石、白云母、黑云母等有色的矿物，并造成了石英岩的颜色。所以纯的石英岩为无色透明或者半透明状的白色，含有色次要矿物的石英岩可形成绿色、蓝绿色、粉红色和黑色等。
    2.品种
    (1)东陵石
    含有色片状铬云母的绿色石英岩称为东陵石，由于片状矿物对光的反射形成砂金效应。产地为非洲、巴西等地。东陵石也可使其他的颜色，已知的品种有：含蓝线石的蓝色-黑色东陵石、含铬云母绿色石英岩、含红帘石粉红色石英岩等。
   （2）密玉
    我国河南密县产出的一种次生石英岩，颜色有绿色、粉红色等。颜色由绿泥石、铁锂云母等引起。密玉的颗粒比较细，但是胶结不好，不好抛光。
    （3）石英岩
    不含有色次要矿物的石英岩，通常为白色半透明，用作软玉的仿制品，或者作为染色后仿制翡翠等其他宝玉石的原料。

三、二氧化硅置换宝石
    由于SiO2交代作用而形成，但宝石材料仍保留了原矿物晶形的特点，如木变石的石棉的纤维状结构和硅化木的木质细胞结构，有时也称为假晶石英岩玉。
    1.基本性质
    （1）矿物组成：主要矿物为石英。
    （2）化学成分：SiO2。
    （3）结晶状态：：晶质集合体，常呈纤维状结构。虎晶石可具波状纤维结构。
    （4）常见颜色：棕黄、黄、褐黄色、灰蓝色、暗灰蓝色。
    （5）光泽：玻璃至丝娟光泽。
    （6）解理：无。
    （7）摩氏硬度：7。
    （8）相对密度：2.64-2.71。
    （9）光性特征：非均质集合体。
    （10）折射率：1.54-1.55（常为点测）。
    （11）特殊光学效应：猫眼效应。
    （12）产状和产地：木变石为石棉和青石棉的硅化产物，我国木变石原料除从巴西进口外，河南淅川也有产出。
    （13）质量评价：木变石要致密，有较强的丝绢光泽，石料有一定的厚度。
    2.主要品种
    （1）木变石（硅化石棉)
    ①虎睛石：黄色或褐黄色的硅化石棉，当琢磨成凸面型宝石时，因有游彩，似“虎眼”而得名。
    ②鹰睛石：蓝色、蓝绿色、蓝灰色的硅化石棉，当琢磨成凸面型宝石时，因有游彩，颜色和游彩似“鹰眼”而得名。
    ③斑马虎睛石：褐黄色与蓝色相间，呈条带状的木变石。
   （2）硅化木
    硅化木是植物化石，埋入地下的植物树干被二氧化硅置换，仍保留树木乃至树木的细胞结构，化学成分以SiO2为主，常含有Fe、Ca等杂质产生颜色。硅化木一般不用作首饰，而是作为陈设饰品。硅化木可以根据硬度、年轮条带和木质细胞结构来鉴定。

四、石英质玉石的优化处理及其鉴别

    1.加热处理
    黄到褐色的玛瑙或玉髓、虎睛石含有大量铁，加热处理后形成深红褐色。这种处理后的颜色稳定，商业上不用声明，市场上大多数红玛瑙是经加热处理而成的。
    2.染色处理
    玛瑙用染料染色或者糖水处理，形成各种鲜艳的红色、绿色、蓝色和黑色。市场上的玛瑙（玉髓）基本上多是经过染色处理的，但是在定名是不必指出。
    3.染色碧玉
    染成蓝色用来仿青金石，市场上称为“瑞士青金”。染色碧玉缺少青金石的粒状结构，没有黄铁矿包体，用醮有丙桐的棉签擦试会褪色。    4.染色石英岩
    白色石英岩可以染成各种颜色，最常见的是染成绿色。作为翡翠的仿制品，现在也染成灰绿色，模仿翡翠的油青种。放大观察绿色染料呈网脉状分布于颗粒间隙处，分光镜下红光区650nm处有一吸收窄带。

五、石英质玉石的质量评价
    石英质玉石主要用于制作小挂件、手镯、手链、项链、雕件，很少一部分做成戒面。因此石英质玉石的质量要求和评价着重以下几点:
    1.颜色
    应有一定的颜色或形成一定的图案,如缠丝玛瑙、风景碧玉等。
    2.特殊的包裹体
    包裹体较大或形成一定的图案,价值较高,如水胆玛瑙、苔藓玛瑙。
    3.质地
    要求颗粒均匀,粒度相对细腻,结构致密，裂隙少。
    4.透明度和块度
    要求有一定的透明度和块度。
    5、加工工艺
    石英质玉石原料价值一般都较低,但在加工中如果构思巧妙、俏色新颖，加工精细，同样可具有很高的价值。