【摘 要】
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缅甸抹谷Baw-mar矿区是目前抹谷宝石产量最大的矿场之一,开采的蓝宝石约20%能直接加工成首饰,80%要经过热处理才能投入市场。由于矿区常年封禁且热处理技术涉及商业机密,相关参数很少公开,因此对其进行针对性的颜色成因分析和热处理研究很有必要。本文对Baw-mar蓝宝石进行扩散热处理,并利用电子探针、扫描电镜、X射线粉晶衍射仪（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、紫外-可见-近红外光谱仪、傅里叶
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缅甸抹谷Baw-mar矿区是目前抹谷宝石产量最大的矿场之一,开采的蓝宝石约20%能直接加工成首饰,80%要经过热处理才能投入市场。由于矿区常年封禁且热处理技术涉及商业机密,相关参数很少公开,因此对其进行针对性的颜色成因分析和热处理研究很有必要。本文对Baw-mar蓝宝石进行扩散热处理,并利用电子探针、扫描电镜、X射线粉晶衍射仪（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、紫外-可见-近红外光谱仪、傅里叶红外光谱仪和激光拉曼光谱仪对其宝石学性质、成分特征、颜色成因以及热处理前后的谱学特征进行研究。结果表明:1、Baw-mar蓝宝石原石以浅蓝色和灰蓝色为主且颜色分布不均匀,裂隙发育,表面具褐黄色铁质污染和灰白色高岭石矿物。切磨后的弧面样品呈深浅不一的蓝色,折射率1.760-1.769（点测）,相对密度3.97-3.99g/cm~3,半透明-微透明、具弱-中等二色性,无荧光。宝石显微镜下可见其内部平直生长色带、长方形空晶、大量定向排列的流体包裹体和平行排列的管状包裹体。扫描电镜显示样品纯度高,结构紧密,新鲜断面具层状构造,内部具较多间隙。2、XRD分析表明Baw-mar蓝宝石主要成分为Al2O3且结晶度较好,含少量硬水铝石。XRF分析表明其内部含有少量Fe、Ti、V和Ni等杂质元素。红外光谱中出现485cm-1、519cm-1、633cm-1、729cm-1、803cm-1Al2O3红外吸收峰,与其他产地蓝宝石相比,Baw-mar蓝宝石原石还在930 cm-1、1025 cm-1和1110 cm-1附近出现高岭石特征红外峰位。拉曼光谱显示369cm-1、410cm-1、437cm-1、565cm-1、633cm-1、739cm-1刚玉特征拉曼位移。紫外-可见-近红外光谱中出现418nm V3+离子d-d跃迁特征谱峰,946nm紫外吸收峰的强度变化表明Ni2+离子的存在会加剧蓝宝石的灰色调并降低透明度。红外光谱和紫外-可见-近红外光谱可用于鉴别Baw-mar矿区蓝宝石。3、热处理实验表明,1300℃氧化气氛下保温8h热处理可使颜色偏深的样品变浅,但易引起Ti4+的流失,应适当添加TiO2。使用Al（OH）3和TiO2辅助剂体系在1300℃还原气氛下保温12h对颜色偏浅的样品增色效果较好,样品鲜艳度明显提高。随热处理温度升高样品出现1324cm-1拉曼谱峰并逐渐增强,其与高温下熔融硼砂和Al2O3反应形成玻璃态物质有关,故高温下裂隙多的样品不宜使用硼砂或应严格控制其用量。4、热处理后样品紫外-可见-近红外光谱中454nm吸收峰红移到475nm;585nm吸收带增强;746nm、764nm吸收峰和近红外区吸收减弱。红外光谱中硬水铝石和高岭石完全脱水,1988cm-1、2123cm-1硬水铝石羟基倍频振动吸收峰和3619cm-1、3696cm-1高岭石外羟内羟振动吸收峰消失。1300℃热处理后所有样品2θ＜60°的XRD衍射峰向低角度方向偏移,晶胞参数c/a比值随热处理温度升高而降低,推测与其晶体结构在高温下发生畸变有关。
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