玻璃充填红宝石.docx

充填处理红宝石中的高铅玻璃体亓利剑 1， 曾春光 2， 袁心强 1(1.中国地质大学珠宝学院，湖北 武汉 430074；2..南洋宝石学院，新加坡)摘要：以珠宝市场上新近面市的高铅玻璃充填处理红宝石为研究对象，采用常规检测与实验室测试技术(EPMA、 UV-VIS-NIR、LRS )相结合的研究方法，对充填处理红宝石中次生玻璃的化学成分、晶相、空间分布、显微结 构及某些谱学特征进行较深入的研究测试结果表明，与传统的铝硅酸盐玻璃、磷铝玻璃、硼质钠铝玻璃高温 充填处理红宝石的表现特征明显不同，该类充填处理红宝石中次生玻璃主化学成分为W (PbO) 74-75%，次为 W(Al2O3) 13-14%及 W(SiO2) 11-12%，且结晶程度差通常，内部存在少量晶形完好的针状金红石、磷灰石 等结晶矿物包裹体依据特征的蓝色〜蓝绿色异常闪光效应、残存的扁平状气泡、UV-VIS、LRS和EPMA二 次电子像及背散射电子像特征有助于识别这种高铅玻璃充填处理红宝石分析认为，此类红宝石是在中温加热 条件下，沿红宝石原裂隙处填入高铅玻璃材料而成关键词：红宝石；高铅玻璃 ；充填处理Lead-rich Glass Substance in Filled Treated RubiesQI LI-jian1，ZENG Chun-guang2，YUAN Xin-qiang1，( 1 Gemmological Institute ，China University of Geosiences ，Wuhan 430074，China )( 2 Nan Yang Gemological Institute, Singapore )Abstract：The latest developed lead-rich glass-filled rubies， which have recently appeared in Gem markets， is researched.By using routine analysis in corporation with advanced lab analysis techniques such as EPMA, UV-VIS and LRS, the chemical composition, crystal phase, space distribution, and microstructure as well as spectrum characteristics of secondary glass for such treated rubies were investigated in depth. The results showed the main chemical composition of the glass filler is W( PbO) 74-75%, followed by W( Al2O3) 13-14% and W( SiO2) 11-12%, and the crystallization is poor. In addition, there are some crystal inclusions such as rutile and apatite are not altered or dissolved during the treatment, which normally seen in unheated corundum. All these features are quite different from the traditional rubies which are treated by aluminium silicate glass ， phosphorus aluminium glass and boron natrium-aluminium glass. Blue flash effect, residual flat gas bubbles, UV-VIS, LRS, EPMA backscattered electron imagine and secondary electron image usually give enough evidence for detection of this latest treatment. The analysis results showed that the fissures and cracks in rubies were filled with lead-rich glass at medium temperature.Key words： ruby；lead-rich glass； filling treatment.传统的高温充填处理红宝石中残存的充填物成分主要为硼质钠铝玻璃、铝硅酸盐玻璃、磷 铝玻璃等，它们是在高温（1400-1600°C）和可控气氛条件下（氧化/还原）形成的一种多组分混合 的次生熔融体，对红宝石的裂隙起到了修复、填补和愈合的作用，并不同程度地提高了红宝石 的净度和透明度。

近期，国内外珠宝市场上出现一种以高铅玻璃材料为充填物的充填处理红宝石［1］（图版I, 1〜2）这类高铅玻璃材料（PbO-Al2O3-SiO2体系）的高温粘度和软化温度偏低，具良好的流动 性，较强的浸润能力经中温加热条件下（600〜680 C）充填处理后，可使红宝石中的裂隙得 以较好的填补和愈合，并能有效地改善红宝石的净度和透明度与传统的充填处理红宝石的表现特征不同［2-6］，这类充填处理红宝石内部通常存在少量晶形 发育完好的针状金红石、磷灰石等结晶矿物包裹体（图版I, 3〜6）由于高铅玻璃体的折射率 值接近天然红宝石，故玻璃充填物的表面光泽与红宝石十分接近即便在宝石显微镜下，玻璃 充填物与红宝石裂隙面之间的接触界线有时也不易观察（图版1-7-8）因而，这类充填处理红 宝石无论在外观特征还是在内部特征上都易与未处理的天然红宝石相混1 样品与测试方法用于本文研究的 86 粒高铅玻璃充填处理红宝石（以下简称充填处理红宝石）戒面的质量为 0.8〜3c t,样品的具体产状和产地不详针对样品表现出的特征和测试目的，笔者从中遴选12 粒透明度较高且内部特征典型的充填处理红宝石样品，切磨成厚约1.5mm的双抛光片。

采用常规测试方法与实验室测试技术（ EPMA、 UV-VIS、 LRS ）相结合的综合研究方法，重 点对充填处理红宝石中高铅玻璃的化学成分、晶态、空间分布与表现形式及某些谱学特征进行 较深入的研究，旨在揭示该类处理红宝石中次生玻璃体的成因类型、化学成分、形成机理及鉴 定依据激光拉曼（MR1-1000）测试条件：氩离子激光源（久：514.5nm）,物镜50 X，扫宽200〜 1600cm-i；电子探针（JCX-8800）测试条件：将高铅玻璃体抛磨至露出样品表面，采用能谱分析 方法，加速电压15kv，束流20mA，对玻璃充填物的二次电子像、背散射电子像和化学成分进行 分析；双光束分光光度计（日，UV-1601）测试条件：光谱测试波长范围为300〜800nm，狭缝 2.0nm，采用双抛光片透射法测试2 测试结果与讨论2.1 化学成分特征EPMA 二次电子像（图 1）分析显示，充填处理红宝石的表面形貌特征十分典型，即高铅玻 璃充填物呈不规则网脉状、斑块状沿红宝石原裂隙处连续分布高铅玻璃充填物与红宝石基体 的边界清晰，未出现玻璃充填物与主晶裂隙面局部熔合现象，且整体充填度较高EPMA背散射电子像（图2）分析结果表明，玻璃充填物的化学成分主要为PbO，次为Al2O3 及SiO2,且化学配比相对均匀。

类比传统的硼质钠铝、铝硅酸盐、磷铝玻璃充填物的化学成分 特征［3£,即在高温条件下（1400-1600C）,红宝石裂隙两侧与化学涂填物局部熔合而形成的一种多组分混合的次生玻璃体，其化学成分以富磷、硼、钠等元素为特征（表1）图1充填处理红宝石中高铅玻璃充填物的EPMA二次电子像Fig.1 EPMA secondary electron image of lead-rich glass substance in filled treated ruby图中标识Pb的亮色部位为高铅玻璃，45X厂|SiKa, 55||PbMa1,88AIKa, 168|SiKa. 36PbMal, 90图 2 充填处理红宝石中高铅玻璃充填物的 EPMA 背散射电子像Fig.2 EPMA backscattered electron image of lead-rich glass substance in filled treated ruby图中 SE 为二次电子像，其于分别为 Al、Si、Pb 的背散射电子像图 3 处理红宝石中高铅玻璃充填物的 EPMA EDS 分折Fig.3 EDS analysis of lead-rich glass substance in filled treated rubyEPMA 能谱分析结果(图3，表1)进一步证实，该类处理红宝石中玻璃充填物的化学成分 以富铅相对贫硅、铝为特征，即W (PbO)为74-75%,次为W (A12O3)13-14%及W (SiO2) 11-12% (注：按铅玻璃工业分级标准，W (PbO)含量为24%时，即为高铅玻璃)。

表 1 处理红宝石中次生玻璃充填物的化学成分Table 2 Chemical compositions of secondary glass filling substance in treated rubies WB / %分析项目次生玻璃体磷铝玻璃[4 ]硼质钠铝玻璃[4 ]铝硅酸盐玻璃[4 ]高铅玻璃*高铅玻璃*SiO2.322.1845.4511.3612.25TiO1.581.251.20Al 0一46.7664.2238.4013.1113.722 3FeO0.030.054.32——V O0.011.15———2 3MgO0.170.05CaO0.130.161.23NaO2.0817.045.652KO0.010.39P O34.070.012 5BO6.802 3PbO———75.5374.03注：1高铅玻璃充填物采用EPMA能谱分折；其它玻璃充填物采用EPMA波谱分析2 B2°3采用EPMA无窗口能谱分析，未经校正3部分玻璃充填物总量偏低的原因与其中含有EPMA无法测定的某些轻元素2.2 宝石学特征常规测试结果表明，充填处理红宝石的折射率未超出正常值范围，即 Ne 1.762-1.763， No1.770-1.771。

密度值在4.00〜4.05g/cm3范围内变化，多色性明显，Ne橙红色，No紫红色 长波(365nm)紫外光下发中强红色荧光，短波紫外光下(254nm)发暗红色弱荧光镜下观察，充填处理红宝石内部通常存在部分晶形发育完好的针状金红石、磷灰石等结晶 矿物包裹体及部分热相变的长针状硬水铝石包裹体(图版I, 3〜6)类比传统的高温热充填处 理红宝石的包裹体。