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化學成分和微量元素分析

不同產地的藍寶石主要化學成分相同,但由於產地地球化學環境的差異,在微量元素、稀土元素、微量元素比值等方面存在細微差異。寶石學家試圖通過定量化學元素分析,尤其是微量元素的分析對比,找出具有產地或地質成因意義的“化學成分指紋特征”。

(1)克什米爾藍寶石

克什米爾藍寶石中的微量元素主要有鐵、鈦、鉻、釩、鎵。其中w(Fe2O3)的含量小於來自緬甸和斯裏蘭卡的藍寶石,為0.10%-0.25%。w(TiO2)的含量變化很大,從0.005%到0.07%不等。

克什米爾藍寶石中鉻和釩的含量較低,w(Cr2O3)和w(V2O3)的含量均≤0.01%。在壹些克什米爾藍寶石中可以觀察到紅色熒光,證明了Cr3+的存在,但Cr在紫外-可見區的吸收光譜不明顯。

克什米爾藍寶石中鎵的含量很低,w(Ga2O3)的含量為0.005%~0.015%。Ga-Fe圖顯示鎵含量與鐵含量呈正相關,即隨著鎵含量的增加,鐵含量也相應增加。

表5-18和圖5-138總結了克什米爾藍寶石中鐵、鈦、鎵的二維關系。

表5-18克什米爾藍寶石中鐵、鈦和鎵的含量

圖5-138克什米爾藍寶石中鐵、鈦、鎵含量範圍關系圖

㈡來自緬甸的藍寶石

莫馬迪安河谷的藍色藍寶石中微量元素的含量差異很大。這壹特征與其產生的地質環境密切相關。古牧藍寶石產於古牧藍寶石帶。

緬甸藍寶石中鐵的含量變化很大,在0.1%-0.8%之間,代表性的(w(Fe2O3)含量在0.15%-0.40%之間。通常緬甸藍寶石中w(TiO2)的含量在0.0%-0.04%之間,只有少數樣品達到0.05%。

化學分析表明,緬甸藍色藍寶石中偶有鉻和釩,可檢出w(V2O3)含量高達0.04%,W (Cr2O3)含量為0.01%。緬甸藍寶石中鉻和釩的含量沒有成因意義。w(Ga2O3)的含量為0.0%~0.025%,只有少數樣品能達到0.04%。

表5-19和圖5-139總結了緬甸藍寶石中鐵、鈦、鎵的二維關系。

表5-19緬甸藍寶石中鐵、鈦和鎵的含量

圖5-139緬甸藍寶石中鐵、鈦、鎵含量關系圖

㈢來自斯裏蘭卡的藍寶石

斯裏蘭卡藍寶石中的主要微量元素有鈦、釩、鉻、鐵、鎵等。w(TiO2)的含量通常小於0.05%,但少數藍寶石的含量可達0.07%。

斯裏蘭卡藍寶石中鐵含量的變化範圍很小,w(Fe2O3)含量在0.04% ~ 0.30%之間,少數藍寶石達到0.40%左右。w(Fe2O3)含量在0.04%~0.25%範圍內,可視為斯裏蘭卡藍寶石的產地特征。需要指出的是,斯裏蘭卡的不同礦區無法通過鐵含量來區分。

斯裏蘭卡藍寶石通常含有鉻和釩元素。w(Cr2O3)/w(V2O3)含量的上限分別為約0.01%。

斯裏蘭卡藍寶石中鎵的含量通常很低,大部分是鎢(Ga2O3)

表5-20和圖5-140總結了斯裏蘭卡藍寶石中鐵、鈦和鎵的二維關系。

表5-20斯裏蘭卡藍寶石中鐵、鈦和鎵的含量

圖5-140斯裏蘭卡藍寶石中鐵、鈦、鎵含量範圍關系圖

(4)巴西藍寶石

巴西馬托格羅索州RioCoxim地區的藍寶石是典型的“BGY”藍寶石型巖漿巖(與玄武巖有關)。其化學微量元素的特點是:鈦的含量通常低於儀器的最低檢測值;部分藍寶石中w(TiO2)含量可達0.050%。鐵的含量通常較高,w(Fe2O3)的含量壹般為0.80%~1.56%。鉻和釩壹般檢測不到,w(Ga2O3)含量為0.010%~0.025%。

米納斯吉拉斯印第安礦的藍色藍寶石形成於變質環境。藍寶石含鈦很少或不含鈦,w(TiO2)含量壹般為0.01%~0.045%,少數可達0.07%。釩含量很低[w(V2O3)含量大多在0.01%~0.05%之間];壹般w(Cr2O3)含量為0.02%~0.05%,鉻含量無地域特征。

變質成因的藍寶石中,米納斯吉拉斯印第安人產的藍寶石含鐵量相對較高,w(Fe2O3)含量為0.35% ~ 1.00%,W (Ga2O3)含量壹般為0.010% ~ 0.025%。

(5)泰國藍寶石

作為泰國藍寶石的三個重要產地,Bankacha地區、白皮富和Chien Chu的柏林,微量元素的化學特征如下:

1.建築文賦地區的藍寶石

該地區藍寶石中w(TiO2)的含量為0.005%~0.025%。鐵含量在泰國所有藍寶石礦區中最高,w(Fe2O3)的範圍為1.25%~2.10%。鉻和釩檢測不到,但鎵的含量很固定,與典型的“巖漿型”藍寶石壹致,w(Ga2O3)含量為0.020%~0.025%。

2.北碧府藍寶石

貝碧富藍寶石中鈦的含量較低,w(TiO2)的含量通常在0.005%~0.015%範圍內,有時低於檢測限。鐵含量明顯低於班卡藍寶石,w(Fe2O3)含量為0.30%~0.80%。鎵含量低於班卡藍寶石;W(Ga2O3)含量為0.010% ~ 0.020%;貝碧福的藍寶石通常不含鉻和釩。

3.柏林藍寶石

柏林藍寶石中鈦的含量差異很大。在大多數情況下,w(TiO2)的含量範圍為0.01%至0.04%。有時高達0.07%;鉻和釩的含量接近檢測下限;鐵的含量低於普通“巖漿”藍寶石,w(Fe2O3)的含量為0.35%~0.70%。與泰國其他產區不同,來自柏林的藍寶石中鎵的含量通常很高,w(Ga2O3)的含量為0.02%~0.04%。

(6)美國藍寶石

由於顏色不同,產於蒙大拿州顏夕的藍寶石相應的微量元素也有細微的變化。

蒙大拿州顏夕礦藍色藍寶石中鐵含量變化範圍很小,w(Fe2O3)含量較高,在0.6% ~ 1.4%之間,且大多集中在0.7% ~ 1.1%之間。w(TiO2)的含量略低於檢測限,約為0.005%。大多數藍寶石中W (TiO _ 2)的含量在0.01%-0.025%之間,少數藍寶石中W (TiO _ 2)的含量在0.03%-0.05%之間。釩的含量通常很低,大部分藍寶石中w(V2O3)的含量都在檢出限以下,最高值只有0.01%左右。壹般來說,蒙大拿藍寶石中w(Cr2O3)的含量小於0.01%。鎵的含量非常穩定,幾乎所有研究的藍寶石樣品中w(Ga2O3)的含量都在0.005%-0.01.5%之間。

蒙大拿州顏夕礦的黃色藍寶石中w(Fe2O3)含量為0.3%~0.8%,少數藍寶石會低至0.1%。壹般來說,w(TiO2)的含量在0.01~0.02%之間;黃色藍寶石中釩的含量很低,w(V2O3)的含量大多低於檢出限。最高只有w(V2O3)的含量約為0.01%。蒙大拿藍寶石中w(Cr2O3)的含量通常低於0.01%,但黃橙色藍寶石中w(Cr2O3)的含量可能略高,達到0.035%。鎵的含量非常穩定,幾乎所有研究的藍寶石樣品的w(Ga2O3)含量都在0.005%-0.01%之間。

Yogo礦的藍寶石w(TiO2)含量在0.025%-0.040%之間。w(V2O3)的含量通常低於檢測值,少數情況下可達0.010%左右。W(Cr2O3)含量也很低,少數情況下約為0.030%;w(Fe2O3)含量穩定,範圍為0.37% ~ 0.57%。w(Ga2O3)的含量穩定在0.005%和0.010%之間。

(7)坦桑尼亞藍寶石

1.松蓋亞藍寶石

松蓋亞藍寶石的化學成分以含鐵量高為特征,w(Fe2O3)含量為0.9%~1.8%。鈦的含量壹般很低(0.03%以下),甚至大部分鈦含量低於X射線熒光光譜儀(EDXRF)的檢出限。該地區藍寶石中釩的含量也很低。大多數樣品的w(V2O3)含量在0.02%左右以下,很少有藍寶石的w(V2O3)含量在0.05%左右以上。許多藍寶石的W (V2O3)含量低於檢測極限。鉻的含量變化很大。大多數藍色藍寶石中鉻的含量都在檢出限以下,紫藍色藍寶石中w(Cr2O3)的含量可達0.15%左右。松蓋藍寶石除了含鐵量高,還有壹個特點就是w(Ga2O3)的含量非常穩定。90%以上的松鈣剛玉含w(Ga2O3)在0.005%~0.020%範圍內,極少數松鈣剛玉含w(Ga2O3)超過0.05%。

2.通杜魯藍寶石

坦桑尼亞另壹個重要的藍寶石產地是銅都魯,其微量元素特征如下:鈦的含量變化很大,w(iTO2)大多集中在0.01%-0.10%之間,粉棕色、灰棕色或紫灰色藍寶石中w(TiO2)含量較高(高達0.40%左右),通常表現為。大多數銅都魯藍寶石中釩的含量低於檢出限,w(V2O3)的含量小於0.02%,但部分紫藍色藍寶石中w(V2O3)的含量可能達到0.10%左右。銅都路藍寶石中鉻的含量往往低於檢出限,但少數w(Cr2O3)可達0.10%,紫藍色藍寶石中w(Cr2O3)的含量可達0.20%。大部分銅都魯崗玉中w(Fe2O3)的含量小於0.40%,藍色到紫藍色的藍寶石中w(Fe2O3)的數值會達到0.60%左右。w(Ga2O3)的含量大多在0.005%-0.04%之間,部分樣品中鎵的含量低於檢出限,大部分在0.005%左右。

㈧產自馬達加斯加的藍寶石

馬達加斯加有兩種類型的藍寶石礦床,即矽卡巖型和玄武巖型。兩種藍寶石礦床的主要區別在於鐵含量的不同。玄武巖藍寶石含鐵量很高。Andranudanbu藍寶石中鐵、鈦、鎵含量高於緬甸、斯裏蘭卡典型變質巖礦床。其中,緬甸和斯裏蘭卡藍寶石中w(Fe2O3)含量高於0.61%,W (TiO2)含量為0.10%,W (Ga2O3)含量為0.04%。來自Andranudanbu的藍寶石的鐵含量與來自其他玄武巖礦床的藍寶石的鐵含量重疊。與克什米爾、緬甸和斯裏蘭卡變質巖礦床的藍寶石相比,安德拉努丹布的“矽卡巖藍寶石”具有類似的Fe2O3+TiO2和V2O3+Cr2O3+MnO+Ga2O3的成分。

馬達加斯加北部巖漿藍寶石中釩和鉻低於X射線熒光檢測值,只有少部分樣品略高於檢測值。所有樣品的鐵和鎵含量都屬於典型的巖漿藍寶石含量值。純黃色藍寶石的鈦含量通常低於檢測值,鈦含量高的樣品都有藍色色域或藍色成分。除黃色外,透明小面樣品(通常未經熱處理)的鈦含量始終較低,w(TiO2)的平均值為0.02%。對於具有乳狀外觀的樣品,典型熱處理材料中w(TiO2)的平均含量為0.08%,遠高於透明藍寶石。

星光藍寶石中微量元素的測量需要確定測量位置,裸露表面的微細金紅石、鈦鐵礦等包裹體可能會影響過渡金屬元素的含量。在所有六星光的弧形藍寶石中都可以檢測到大量的鈦。乳白色和灰色至淺藍色星光藍寶石中的鐵含量明顯低於深藍色星光藍寶石。深藍色星光藍寶石壹般具有無色至灰色的透明核心,缺乏星光效果,鈦含量較低。鈦與鐵或鎵無地球化學關系,其他元素含量變化相對獨立。通常,鐵含量與鎵含量成正比。

伊拉卡卡藍寶石中W (TiO _ 2)的含量變化很大。通常W (TiO _ 2)的值小於0.04%,少量藍寶石中W (TiO _ 2)的含量在0.04%-0.07%之間。鐵含量的變化範圍也很大,通常w(Fe2O3)含量的變化範圍為0.10%~0.40%。w(Fe2O3)含量在0.60%以上的藍寶石很少。鎵的含量相對穩定,w(Ga2O3)的範圍在0.005%-0.035%之間。Cr/V元素通常低於檢出限,但壹些稀有藍寶石中Cr/V的含量也能達到高值,w(Cr2O3)達到0.045%,W (V2O3)達到0.03%。

來自Irakaka礦區的粉色/紫色藍寶石的化學分析表明,鈦含量w(TiO2)通常在0.01%至0.04%之間變化。但釩含量壹般很低,甚至低於EDXRF檢測的下限(EDXRF檢測約為0.005% w(v2 O3));最高w(V2O3)含量在0.025%左右變化。鉻和鐵的含量變化很大:w(Cr2O3)在0.03%-0.10%之間,w(Cr2O3)高達0.2%的藍寶石很少見;w(Fe2O3)的含量在0.05%至0.7%之間變化,在大多數情況下在0.3%至0.5%之間變化。w(Ga2O3)的典型含量範圍為0.005%-0.010%,而高達0.020%的含量則很少見。

馬達加斯加有很多藍寶石礦,分布在不同地區的藍寶石礦的地質成因與世界上其他產區相似。在分析微量元素時,不僅要考慮具體產地和同壹地質產地,相似產地之間微量元素含量分析對比數據的結論對產地鑒定也具有鑒定意義。目前的研究現狀是部分礦區微量元素組合重疊差異不大,微量元素分析只能鑒別部分產區。