宝石之优化
宝石的优化处理方法甚多， 目前主要的优化处理方法有
●热处理
●扩散处理(表面或体扩散)
●高温高压处理
●辐照处理(含热固或退火处理)
●裂隙充填、熔合充填处理(油、蜡、人工树脂、玻璃等) ●激光处理(含化学处理)
●染处理(含热固处理)
●涂覆、镀膜处理
一、热处理
将宝石放置在可控气氛和温度的加热设备(电阻箱、马弗炉、石墨管炉、烧结炉等)中，
添加不同的化合物或涂填物、选择不同的温度范围、气氛条件(氧化、还原、中性)、加热速 率(升温、冷却)及恒温时间对宝石进行热处理，使宝石的颜、透明度、净度、光学效应
等外观特征得到明显改善。经热处理后，宝石的颜相对稳定，它是一种将宝石的潜在美展
示出来并为人们所广泛接受的常见优化方法。热处理方法的主要机理如下：
1．改变过渡致杂质离子的价态
选择氧化气氛条件，在高温条件下对浅蓝灰、浅黄及浅粉红蓝宝石进行热处理，
通过 Fe2+→Fe3++e 价态的转化(O2-
→Fe3+电荷迁移)，使之转变为橙黄和橙红；同理，选
择还原气氛条件，在高温条件下对绿蓝绿柱石进行热处理，通过 Fe3++e→Fe2+价态的转化，
使之转变为蓝海蓝宝石。
在还原气氛条件下，对斯里兰卡乳白刚玉(存在 Fe3+、Ti
4+)进行高温热处理(1600～
1900。C)，有助于实现Fe3++e→Fe2+价态的转化，并导致 Fe2++Ti
4+→Fe3++Ti
3+间的电荷迁移，
而转变成蓝宝石(见图4-2-1)。
2．消除不稳定的心
如无黄玉经Y 射线辐照处理后，易诱生黄不稳定心和蓝稳定心(组合成褐
／棕褐)，经低温加热退火处理后，有助于消除黄不稳定心，稳固蓝心，并转变
为蓝黄玉。同理，无黄玉经带电粒子(电子加速器)辐照处理后，变为蓝绿(为棕、黄、
蓝心叠加所致)，经中温加热退火处理后，能消除棕、黄不稳定心，转变为稳定的蓝
(见图4-2-2)。
螺母
3．脱水作用
某些由褐铁矿(Fe2O3·nH2O)或氢氧化铁杂质致的宝石，如黄玉髓、褐黄翡翠(见
图 4-2-3)黄木变石猫眼等宝石经热处理后，其内的褐铁矿易发生脱水而转变成赤铁矿
(Fe2O3)，原本黄调则变为红、褐红。
4．蜕晶质结构的逆转
一些含铀、钍等放射性元素的原生晶质矿物，在放射性元素的蜕变作用下，其晶体结构
会遭受不同程度的破坏，进而向非晶质转变，这一作用过程称为蜕晶化作用(也称变生态)。
高温热处理作用有助于褐一褐红低型锆石(蜕晶化)向晶质逆转化，并变为无透明的
高型锆石。若在还原环境下加热处理，还可得到浅蓝—蓝锆石。
5．净化或老化
对一些有机宝石如象牙、琥珀等进行热
自动脱水拖把处理，会使其中的有机质发生氧化，使外观颜
变深，达到“仿古或做旧”的效果。内部含
大量微小气泡的不透明琥珀，经热处理后(真
石墨冷铁空或热油介质条件)，可“净化”为透明琥珀。
一些琥珀通过加热后，内部可诱发盘状张性裂隙
(俗称“太阳光芒”)(如图)。
6．消除带、诱生淬火裂隙
焰熔法合成红蓝宝石内部通常含有特征的弯曲生长纹，依据
弯曲生长纹可与天然红宝石区分开。高温热处理／淬火处理可消
除或减弱弯曲生长纹(见图4-2-5)，若淬火裂隙再经熔合处理后，
内部常诱发指纹状包体，有时与热处理红宝石不易区分。
7．消除丝状物和暗核心或褐斑
古书装订
高温热处理可去除红、蓝宝石的丝光(多为金红石包体或固溶
体所致，经加热至1600～1800℃，快速冷却)，改善其透明度和颜
，氧化气氛条件下，加热至 1200～1400℃，有助于消除红宝石中的暗核心或褐斑，并
有效地改善其颜。
二、表面与体扩散处理
多应用于红、蓝宝石中， 一般用以改善颜和产生颜或星光效应。 其处理方法大致为，
在磨成刻面的宝石坯料表面覆以氧化铝和致剂(如铁、钛、铬、镍氧化物)，在超高温条件
下(1800～2000℃)进行加热处理，促使致元素从表面扩散进入宝石内，而产生一个很薄
的颜层。通常，覆以铁、钛致剂可形成蓝薄层；覆以铬致剂可形成红薄层；覆以
镍、铬致剂可形成橙黄薄层。由于高温所造成的表面熔融，宝石须经再次抛光。
近年来，一类据称是铍扩散处理的橙红—橙黄蓝宝石在市场上面市。与表面扩散处理
方法不同在于，铍扩散处理(也称体扩散)在热处理过程中添加了铍化合物，处理后的渗
层厚度较大，甚至整体着。据相关实验和测试分析资料，超高温(1800～1950℃)、增氧
环境中的氧分压大于晶体中的氧分压时，外来的氧原子沿空位向晶体内扩散)和 Be活化剂
是导致橙红一橙黄蓝宝石致的主要外因条件，超高温条件下诱生的晶格缺陷(Be2+离
子等价或不等价替代Mg2+、A13+，在替位过程中易产生大量的阳离子空位)是导致橙红一橙
黄蓝宝石呈的主要内因条件。严格说来，外来的Be2+不属致离子，它不直接参与橙红
蓝宝石呈，而是起到一种类似活化剂或拓展空位的作用(见图 4-2-6)。
要产生星光效应，则需选择某一温度段进行恒温，使 TiO，与 A12O3结合形成 Ti—A1
化合物，并以微针丝状的形式析出(见图 4-2-7)。事实上，表面扩散处理机理亦十分复杂，
它与宝石的晶格扩张、热缺陷、空位密切相关，并明显受控于致离子的性质和浓度、扩散
处理温度等诸多因素。
三、高温高压处理
地球上地幔高温高压环境中结晶出的金刚石晶体，被寄主岩浆(金伯利岩岩浆或钾镁煌
斑岩浆)快速携带到近地表的过程中，由于巨大的压力降、所处温度压力条件的迅速改变和
晶体与围岩物质的相互碰撞，侵位金刚石晶体的
结构局部发生改变，并诱发晶格缺陷(指钻
石晶体结构中的局部范围内，质点的排列偏离其
格子状构造规律的现象)，使一部分原本无的金
刚石的颜发生改变，从而形成褐黄、棕黄及
硅胶假乳
粉红金刚石。
实验室高温高压条件下得到的人工合成钻石
为褐、褐黄、棕，金刚石晶体中的原子及
杂质原子提供了足够的均向压力和势能，人为调
控所处的温度、压力及介质条件，有助于改善或改变钻石中的晶格缺陷，提高其级或改变
其颜(见图4-2-8)。
高温高压处理，有助于Ⅱa 型褐黄金刚石晶体克服其所处的势垒，促使金刚石晶体中
的晶格缺陷在高温高压条件下发生重组、湮灭，使之修复至塑性变形前的初始稳定状态，并
最大限度地恢复其原本无的面貌； Ia 型褐黄金刚石晶体内由于存在致杂质氮原子和空
位，在现有高温高压处理技术条件下，尚无法消除其褐黄而提高其级。因此，只有在金
刚石晶体原本存在的晶格缺陷基础上，通过高温高压处理并进一步加剧其塑性变形强度，
促
进晶体内晶格缺陷的增殖，从而达到改(褐黄转变为黄绿、金黄，少见粉红及蓝
)之目的。
四、辐照处理
刚构
(一) 基本原理
利用辐照源的带电粒子(加速电子、质子)、中子或 γ射线辐照宝石，通过带电粒子、中
子或γ射线与宝石中离子、原子或电子的相互作用，最终在宝石中形成电子—空穴心或离子
缺陷心。辐照的本质是提供激活电子、格位离子或原子发生位移的能量，从而在被辐照的宝
石中诱生辐照损伤心，进而产生颜或改变颜。
1．带电粒子与宝石相互作用
一般说来， 带电粒子与宝石相互作用主要引起核外电子的
激发和电离。 当带电粒子接近宝石原子时就会与原子核外电子
发生静电作用，而使电子获得能量，如果电子获得的能量足够大，则电子可以从原子中跑出来而使原子电离。被电离的电子
仍具有足够大的动能，还可以进一步引起另一个原子核外的电
子的激发和电离，引起宝石中原子的位移和相应的化学变化。
图4-2-9 为电子加速器辐照处理黄绿柱石。
2．快中子与宝石的相互作用
由于快中子不带电荷，不能与被辐照宝石的原子核外的电子发生作用，因此不能直接对
宝石分子产生电离和激发。但快中子可以与其原子核直接发生弹性碰撞、非弹性碰撞、核
反
应、俘获反应等，产生新的带电粒子或引起离子位移，这些粒子或离子将引起另外的原子或
离子电离或激发，产生被电离的位移原子。这些被电离的位移原子实际上是重的荷电粒子，
它可以引起进一步的电离和原子位移。
五、裂隙充填、熔合充填处理
(一) 裂隙、孔洞充填处理
采用各种充填材料(有或无油、人造树脂、蜡、玻璃等)，在一定的条件下(如真空、
加压、加热等)，对宝石中开放的裂隙、孔洞和玉石中的孔隙、晶粒间隙直接进行充填处理，
旨在掩盖裂隙或强化结构。
1．热充填处理
采用钠铝硅酸盐或铝硅酸盐玻璃等材料，在高温(1400～1600℃)条件下，对天然红宝
石原料或戒面的开放裂隙或孔洞进行直接充填处理， 旨在填补裂隙、 提高净度、 增强耐久性。
这类充填处理红宝石，次生玻璃体沿红宝石原裂隙面呈不规则细、网脉状连续分布，裂隙面
平整，未见熔蚀。该类次生玻璃体以单相态形式存在，偶见气泡。露出红宝石裂隙表面的次
生玻璃体光泽相对较弱(玻璃光泽)，与红宝石基体相比(强玻璃光泽)，二者光泽差异特征
十分明显，在普通宝石显微镜下(顶光照明条件)易于识别(见图 4-2-11)。
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。这
类高铅玻璃材料属PbO—Al2O3—SiO2体系。其特点是：黏度和软化温度偏低，具良好的流
动性、较强的浸润能力。经中温加热条件下
(600～680℃)充填处理后，可使红宝石中的裂隙
或孔洞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。
与传统的高温充填处理的红宝石表现特征
不同，这类充填处理的红宝石内部通常存在少
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