水热法合成刚玉技术及宝石学特征研究

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1、水热法合成刚玉技术及宝石学特征研究矿物学、岩石学、矿床学陈珊丘志力副教授陈振强教授摘要刚玉是一种重要的宝石矿物，分为蓝宝石(sappllire)和红宝石(ruby)两大类别，具有重要的欣赏价值和很高的收藏价值。此外，由于刚玉晶体良好的物理化学和光学性质，被广泛应用到多个工业和民用领域。正是由于优质天然刚玉晶体产出稀少，而其在珠宝首饰业、功能晶体材料领域用途广泛，吸引着世界上许多宝石学家、材料学家、化学家采用多种方法进行刚玉人工宝石晶体的合成与性能的研究。本文在对天然刚玉矿床成因、与刚玉有关的多元组份相图及前人合成刚玉宝石资料分析的基础上，通过系统的试验研究取得了以

2、下主要进展和结论：1．分析了与刚玉有关的相图、颜色成因机制及前人多种方法合成蓝宝石的生长工艺技术资料，进行了多个浓度溶液的水热反应试验，确定了以碱性碳酸盐复杂溶液为水热生长溶剂和适合生长刚玉宝石的矿化剂浓度、温度、压力等因素的变化范围，后者分别为：溶液浓度1～2N，温度为530。C≤T一<590。C、压力1300aim≤P≤1800arm。2．系统地研究了刚玉宝石晶面的发育顺序和生长速率，选择提拉法生长的无色蓝宝石晶体作为籽晶，指出籽晶最佳切向为平行于(2243)晶面方向(20～25。)；合成出晶形与天然刚玉相似、多种颜色的优质刚玉晶体。3．从矿物学、宝石学角度对

3、合成样品进行了系统研究，指出合成晶体最发水热法合成刚玉技术及宝石学特征研究育的单形是六方双锥面n{2243}，其次为平行双面c{0001}和菱面体r(10ll}；晶体表面可见多种生长纹，其中常见的为阶梯状生长纹和极细的平直生长纹或斜纹；通过对晶体结构、电子探针成分分析、可见光吸收谱、红外吸收谱及其它宝石学特征(折光率、双折率、密度、荧光分析等)的研究，认为桂林水热生长的刚玉宝石在晶体质量及宝石学特征上和宝石级天然刚玉非常相似，已达到了合成宝石商业品级的要求。4．和其它特征相比，包裹体特征是桂林水热刚玉宝石最重要的鉴定特征，在实际鉴定工作中必须结合包裹体特征和其他分

4、析进行综合判断才能得到确定的结果。主题词：水热法，碱金属碳酸盐溶液，合成刚玉，宝石学特征，鉴定11水热法合成刚玉技术及宝石学特征研究AStudyoftheTechnologyandtheGemologicalCharacterizationofHydrothermalSyntheticCorundumMineralogy,Petrology,OreDepositChenShanAssociateProfessorQiuZhili，ProfessorChenZhenqiangAbstractCorundumisallimportantgemmineral，categ

5、orizedassapphireandruby；andhasasignificantvalueofappreciationandcollection．Moreover,duetoitsphysicalchemistrycharactersandopticalcharacters．corundumcrystaliswidelyappliedtomanyindustrialandcivilianareas．Thehigh-qualitynaturalcorundumcrystalisscarcity．TheArtificialcorundumcrystaliswide

6、rangeusefulinthejewelryandfunctionalcrystalmaterialsindustry．Therefore，thesynthesizationandtheperformanceofartificialcorundumcrystalhavebeenresearchedbytheworld’sgemologists，materialscientists，andchemistswithavarietyofmethods．Basedontheanalysisofthemetallogenicfactorsofnaturalcorundum

7、depositsandthemulticomponentphasediagramsrelevanttocorundumandthegemologicalinformationofformersyntheticcorundumcrystals，aswellassystematicallytestingresearch，mainprogressofhydrothermalsynthesizationandtestingresultshasconcludedasthefollowing：1．Thephasicfiguresrelevanttocorundumandthe

8、techn