【GIA】 图森展上发现了有趣的双色蓝宝石晶体

一年一度的美国图森国际珠宝宝石展览会是珠宝从业者每年的盛会，在这里可以看到各种各样的美丽的宝石，包括宝石的成品，宝石矿物晶体以及已经镶嵌成型的首饰。除了这些天然宝石以外，合成宝石其实也是这里的主角之一。在2019年美国图森国际珠宝宝石展览会上，俄罗斯一家人工晶体公司（Rusgems）展示了大量合成宝石材料，包括各种颜色的合成蓝宝石、尖晶石、绿柱石、石榴石，以及其他类型的，通过各种晶体生长方法生长的宝石晶体，他们表示，蓝色和红色的合成宝石一直是他们的畅销货。

在他们的展柜中，发现了一个非常有趣的合成蓝宝石晶体，通常情况下，合成刚玉晶体通常只具有一种颜色，可能会因为致色组分的分布不均匀会造成颜色分布的不均，但整体的颜色不会有很大的差异。但是这次见到的蓝宝石晶体却具有多种颜色，很显然这是通过一定的人为操作而形成的。

这种有趣的双色合成蓝宝石，无论是原石还是宝石成品都受到了消费者的青睐，这一点与天然蓝宝石相似。根据宝石的晶体形态特征可知，这种蓝宝石的合成方法为焰熔法，主要通过宝石在生长的过程中改变致色剂的组成，得到相应的宝石晶体，从而形成多种不同的颜色组合，包括一些常见的水鸭蓝以及紫色色调。由于焰熔法合成的宝石晶体具有一定的内应力，因此在合成之后会通过敲击的方式让晶体破裂开来，将内应力释放掉之后就可以得到性质的稳定的宝石晶体了，因此这类方法合成出来的宝石晶体原石通常为晶体的一半。

这种合成宝石的方法，其灵感主要来源于激光合成红宝石的历史工作，这种合成红宝石通常要求晶体的末端为无色的。为了达到这样的目的，研究人员先使用纯的氧化铝粉末进行晶体的生长，然后增加一定含量的Cr元素，使得晶体呈现红色形成红宝石，生长一段时间之后，再恢复到纯的氧化铝。

在实验室检测了一颗阶梯琢型的双色蓝宝石样品，所使用的仪器为LA-ICP-MS，以确定产生水鸭蓝和紫色的原因。检测结果发现水鸭蓝一端没有Be、Mg、Ti、Mn、Fe或Ni元素，但确实存在少量的Cr和Ga，其含量分别为4ppm和0.5ppm，以及一定量的Cr元素（约140ppm）；紫色的一端同样不含有Be、Mg、Ti、Mn、Fe或Ni元素，但确实含有少量的Ti（0.6ppm）和Ga（0.4ppm），同时含有一定量的Co和Cr，其含量分别为120ppm和470ppm。其中，Co元素是的晶体呈现蓝绿色，Cr元素将颜色变成了紫色。

我们使用紫外-可见光分光光谱来检测吸收峰，用来鉴定不同区域的颜色成因。在紫色一端，Cr元素的吸收峰大致位于400和460nm附近，与产生红色有关，为紫色的形成贡献了一半的力量。我们同样鉴定出在640nm附近的吸收峰，很可能与Co3+有关，是形成紫色的另一半的原因。在水鸭蓝的一端没有发现Cr元素的吸收峰，但鉴定出了Co3+元素在640nm以及440nm附近的吸收峰，以及与Co2+有关的600nm的吸收峰。

在两个颜色的界线之间，发现了亮蓝色的簇状包裹体，可能为CoAl2O4，该晶体具有尖晶石的结构特征，通常是玻璃、陶瓷或塑料产生“钴蓝色”的重要材料。在检查RusGems公司的产品时可以发现，蓝宝石可以产生任何颜色，包括颜色的分区。我们也真心的感叹，高科技对合成宝石产业的大力影响。