第八节　宝石的吸收光谱特征

一、宝石的吸收光谱

1.宝石的吸收光谱

宝石的吸收光谱，是指宝石中的致色元素或结构缺陷对可见光进行选择性吸收，在可见光谱中形成固定的吸收波段。因此，若用分光镜将宝石所透射或反射的可见光进行分解，就会发现可见光谱中存在着亮度不同、位置各异的暗色垂直线（即吸收线）和宽容不一的线段（即吸收带），即为宝石的吸收光谱（Absorption spectrum）。

2.宝石的吸收光谱在宝石鉴定中的意义

观察宝石的吸收光谱特征，对宝石鉴定有很大的帮助。主要表现在以下四个方面。

①有助于鉴定某些宝石品种是天然宝石，还是人工合成宝石。

②有助于鉴定宝石的颜色是天然成因的，还是优化处理成因的。

③有助于镶嵌宝石的鉴定。

④有助于鉴定宝石原料。

由于上述四个方面的作用，因此宝石的吸收光谱特征已被广泛地用于宝石学的研究与宝石鉴定中。鉴定宝石仅适用于具有典型光谱的宝石（图3-31～图3-33）。

二、呈色离子和吸收光谱特征

在部分宝石中产生的可见光吸收谱是由于其化学成分中含有某些致色元素所致。

由不同金属离子致色的宝石的特征可见光吸收谱表现各异，而由同种金属离子致色的宝石，其可见光吸收光谱主要特征基本相同。

常见宝石中呈色金属离子的可见光吸收光谱，通常具有以下特征。

1.铬（Cr）

由铬元素致色的宝石通常表现出鲜艳的红色或绿色两种完全不同的颜色。铬以类质同象的方式进入宝石晶格中，它是红宝石、红色尖晶石、变石、祖母绿、翠榴石、翡翠等宝玉石颜色的主要致色元素，铬在这些宝石中产生的吸收光谱特征基本相同，仅略有差异，大致表现为在红区有吸收线，黄绿区和紫区有较宽的吸收带。

（1）红宝石　在红区692nm，690nm有双强吸收线，668nm有弱吸收线，在黄绿区有以550nm为中心的宽吸收带，在蓝区476nm、475nm、468nm有3条吸收线，紫区全吸收。

（2）红色尖晶石　在红区685nm、675nm有明显的吸收线，黄绿区595～490nm有吸收带，紫区全吸收。

（3）变石　在红区680nm和678nm有两条强吸收线，在红橙区655nm和645nm有两条弱吸收线，在黄绿区有以580nm为中心的吸收带，在蓝区476nm、473nm和468nm有3条弱吸收线，紫区全吸收。

（4）祖母绿　在常光红区683nm、680nm、637nm有吸收线，在橙黄区625～580nm有弱吸收带（以600nm为中心），在蓝区477nm有一条弱吸收线，紫区460nm开始全吸收。在非常光线红区683nm，680nm处的一对吸收线较强，无637nm的吸收线，而在662nm、646nm处有几条分散的弱吸收线，蓝区无吸收线，紫区全吸收。

（5）翡翠　在红区690nm、660nm、630nm有3条吸收线，紫区437nm有吸收线（鲜艳绿色无杂质时可能缺失）。

2.铁（Fe）

铁元素在宝石中以Fe2+和Fe3+形式存在，Fe2+使宝石呈现红色、绿色、蓝色，如铁铝榴石、橄榄石、透辉石、符山石、顽火辉石、蓝色尖晶石等，吸收带主要分布在绿区和蓝区。Fe3+主要使宝石呈现黄色、蓝色或绿色，如黄绿色、绿色、蓝色的天然蓝宝石，金绿宝石、翡翠等，吸收光谱主要位于黄区、绿区和蓝区。

（1）蓝宝石　在蓝区470nm、460nm、450nm有3条吸收线。

（2）橄榄石　在蓝区493nm、473nm、453nm有3条吸收线。

（3）金绿宝石　在蓝区444nm有1条强吸收窄带。

（4）铁铝榴石　在黄绿区576nm、527nm、505nm有3条强的吸收窄带，蓝区和橙黄区有吸收弱带。

（5）顽火辉石　在绿区506nm有明显的吸收线，为诊断线。

3.钴（Co）

含钴宝石的吸收光谱特征表现为除了在紫光和黄绿色光波长范围内有两条较宽的吸收带外，另在蓝绿～黄橙色光波长范围内有3～4条强的吸收线。如合成的蓝色尖晶石和蓝色玻璃。

（1）合成蓝色尖晶石　在630nm、580nm、543nm有3条强的吸收带，其中间580nm的带最宽。

（2）蓝色钴玻璃　在656nm、590nm、538nm有3条强的吸收带，其中间590nm的带最窄。

4.铜（Cu）

含铜宝石的吸收光谱特征分别在紫光和蓝-紫色光及黄-红色光范围区内均有一个宽的吸收带。如天蓝色、蓝绿色、绿蓝色的绿松石由铜元素致色，吸收光谱特征是在蓝区460nm处有弱的吸收带，在紫区432nm有1条强的吸收带，此带为绿松石具有诊断意义的吸收谱线。

5.锰（Mn）

含锰宝石的吸收光谱特征在蓝区和紫区有较宽的吸收带，以及红光区内有吸收线。如菱锰矿、蔷薇辉石、锰铝榴石、红碧玺的红色主要由锰致色。

6.钒（V）

含钒宝石的吸收光谱特征在蓝区范围内见有特征的吸收谱线。合成变色刚玉由钒致色，其吸收光谱特征是在蓝区475nm有明显的吸收线，此吸收线是合成变色刚玉具有诊断意义的吸收谱线。

7.稀土元素

由稀土元素致色的宝石的吸收光谱主要表现在紫区和蓝区有较宽的吸收谱带，另外在黄区和绿区有3～4条明显的吸收线。如黄色磷灰石。

思考题

一、名词解释

均质性和非均质性、单折射和双折射、猫眼效应和星光效应、多色性、变色效应、砂金效应、荧光和磷光、光泽和透明度、色散

二、问答题

1.宝石的致色元素有哪些？什么是自色宝石？什么是他色宝石？什么是宝石的假色？

2.何为宝石的色散？

3.什么是宝石的特殊光学效应？

4.吸收光谱在宝石鉴定中的意义有哪些？

三、选择题

1.宝石中最常见的致色元素有几种？

（A）七种

（B）八种

（C）九种

（D）十种

2.致色元素在宝石中可以是主要成分，也可以作为微量元素出现，宝石学中将此称为：

（A）自色和他色

（B）自色和假色

（C）他色和次生色

（D）假色和次生色

3.致色元素中只有一种元素在他色宝石中极少出现，它是：

（A）Fe元素

（B）Cu元素

（C）Mn元素

（D）Cr元素

4.光泽是指宝石表面对光的反射能力，宝石中最常见的光泽为：

（A）油脂光泽

（B）金刚光泽

（C）玻璃光泽

（D）蜡状光泽

5.透明度是宝石对光透射强弱的一种度量，宝石鉴定中，透明度分为：

（A）三个级别

（B）四个级别

（C）五个级别

（D）六个级别

6.天然宝石中能产生猫眼效应的宝石较多，其中猫眼效应最佳、价值最昂贵的宝石品种为：

（A）矽线石

（B）碧玺

（C）金绿宝石

（D）绿柱石

7.宝石的变色效应是由哪种微量元素造成？

（A）Fe元素

（B）Cu元素

（C）Mn元素

（D）Cr元素

8.具有猫眼效应和星光效应的宝石品种，其琢型款式应为：

（A）弧面型

（B）凸凹型

（C）刻面型

（D）弯曲的表面

四、判断题

1.六射星光是由宝石六组平行排列的针状或管状包体所致。（　）

2.可见光的振动方向永远垂直于其传播方向。（　）

3.自然光进入非均质体必定产生双折射。（　）

4.当光线沿光轴的方向入射到一轴晶的宝石时不会分解成两条光线。（　）

5.二轴晶的宝石会把入射的光线分解成三条振动方向互相垂直的偏振光。（　）

6.自然光是单色光。（　）

7.宝石的折射率越高，其色散率也往往较大。（　）

8.不具变色效应的宝石不论在怎样的光源照明下都呈同样的颜色。（　）

9.宝石有多色性的原因是由于该宝石是有颜色的非均质体。（　）

10.宝石的变色效应越明显，多色性也越明显。（　）