碧玺(电气石)
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发布时间：2022-04-22 23:06
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时间：2023-10-08 16:12
碧玺（Tourmaline）又称“碧硒”、“碧洗”、“碧霞玺”等，英文名称“Tourmaline”来源于古僧迦罗语Turmali，是“混合宝石”之意。碧玺以颜色艳丽、色彩丰富、质地坚硬而获得了世人的厚爱。17世纪，巴西向欧洲出口了长柱状深绿色碧玺，人们称之为“巴西祖母绿”。18世纪人们发现碧玺具有祖母绿所没有的其他特殊物理性质，如吸引或排斥轻物质（灰尘、草屑）等的能力，于是荷兰人称之为“吸灰石”。中国对碧玺的认识和利用历史久远，但迄今仍未发现古代有关开采碧玺宝石的记载，一般认为此种宝石是从缅甸、斯里兰卡等国输入的。北京故宫博物院收藏了大量的碧玺饰物，如朝珠、鸡心、耳坠、各种盆景等。
一、碧玺的基本性质
（一）矿物名称
宝石学名称为碧玺，矿物学名称电气石（Tourmaline），属于电气石族。（二）化学成分
碧玺宝石的化学式为（Na,K,Ca）（Al,Fe,Li,Mg,Mn）3（Al,Cr,Fe,V）6（BO3）3（Si6O18）（OH,F）4，是极为复杂的硼硅酸盐，以含B为特征。它的化学成分基本上由四个端点组分构成：镁电气石、黑电气石、锂电气石、钠锰电气石。
镁电气石（Dravite） NaMg3Al6B3（Si6O27）（OH）4
黑电气石（Schorl） NaFe3Al6B3（Si6O27）（OH）4
锂电气石（Elte） Na（Li,Al）Al6B3（Si6O27）（OH）4
钠锰电气石（Tsilaisit） NaMn3Al6B3（Si6O27）（OH）4
镁电气石—黑电气石之间以及黑电气石－锂电气石之间形成两个完全类质同象系列，镁电气石和锂电气石之间为不完全的类质同象。色泽鲜艳、清澈透明者可做宝石。
（三）晶系及结晶习性
碧玺属复三方单锥晶类。晶体常呈柱状，常见晶形有三方柱m{0110}，六方柱d{1120}，三方单锥r{1011}、o{0221}、z{0111}以及u{3251}等，（见图3-1-328），晶体两端晶面不同。柱面上纵纹发育，横断面呈球面三角形，（见图3-1-329）。集合体呈放射状、束状、棒状，亦呈致密块状或隐晶质块体。可作为很好的观赏石。
图3-1-328 电气石晶形
图3-1-329 碧玺晶体
（四）光学性质
1.颜色
质纯者无色，但通常呈玫瑰红或粉红、红、绿、深绿、浅蓝、蓝、深蓝、蓝灰、紫、黄、绿黄、褐、黄褐、浅褐橙、黑等色，颜色丰富多彩（见图3-1-330）。同一晶体内外或不同部位可呈双色或多色（见图3-1-331）。
图3-1-330 各种颜色碧玺刻面宝石
图3-1-331 双色碧玺晶体
碧玺颜色随成分而异，富含铁的碧玺呈暗绿、深蓝、暗褐或黑色；富含镁的碧玺为*或褐色；富含锂和锰的碧玺呈玫瑰红色，亦可呈淡蓝色；富含铬的碧玺呈深绿色。碧玺色带发育，色带可依Z轴为中心由里向外形成色环，也可垂直Z轴形成平行排列的色带。作为宝石用碧玺的颜色主要有三个系列。
红色系列 红、桃红、紫红、玫瑰红、粉红色，其颜色的产生主要是由Mn2＋所致。
蓝色系列 蓝、紫蓝色。
绿色系列 蓝绿、黄绿、绿色。
另外还有黄碧玺、紫碧玺、黑碧玺、无色碧玺等。
2.光泽及透明度
玻璃光泽；透明至不透明。
3.光性
一轴晶，负光性。
4.折射率与双折射率
折射率为1.624～1.644（＋0.011,－0.009）。折射率随成分变化而变化，当其成分中富含Fe、Mn时折射率增大。黑色电气石的折射率可高达1.627～1.657。双折射率为0.018～0.040，通常0.020。
5.多色性
碧玺多色性强度变化于中—强之间，多色性颜色随体色而变化，呈现深浅不同的体色。
6.发光性
紫外荧光 一般情况下电气石无荧光，粉红色电气石在长、短波紫外光照射下有弱红到紫色的荧光。
X－射线荧光 只有粉红色的电气石有弱紫色荧光，其他无。
7.吸收光谱
红色和粉红色碧玺绿色区有一宽的吸收带，有时可见525nm窄带，451nm和458nm的吸收线（见图3-1-332）。绿色和蓝色碧玺红区普遍吸收，498nm强吸收带，蓝区有时还可有468nm吸收线（见图3-1-333）。
图3-1-332 红色和粉红色碧玺的吸收光谱
图3-1-333 绿色和蓝色碧玺的吸收光谱
（五）力学性质
1.解理
无解理；贝壳状断口。
2.硬度
摩氏硬度为7～8。
3.密度
密度3.06（＋0.20,－0.06）g/cm3，密度与成分有密切关系，当成分中Fe、Mn含量增加时密度增加。
（六）电学性质
1.压电性
碧玺宝石为无对称中心的矿物，当碧玺宝石沿特殊方向受力时，能够在垂直应力的两边表面产生数量相等符号相反的电荷，且荷电量与压力成正比。
2.热电性
碧玺宝石在温度改变时，在Z轴两端产生相反的电荷，易吸附灰尘，因此也被称为“吸灰石”。
（七）内外部显微特征
碧玺内含有典型的不规则线状、管状包体（见图3-1-334）和扁平的平行Z轴的薄层空穴，包体内可被气液所充填（见图3-1-335），还可能有少量铁质充填，部分碧玺内可见大量平行纤维，可以出现猫眼效应。常有红色、蓝色、绿色碧玺猫眼。
图3-1-334 碧玺内平行于Z轴的管状包体
图3-1-335 碧玺内气液两相包体
红色碧玺内部含有许多与晶体长轴平行的裂纹，这些裂纹常被气液包体充填，可有镜面反光现象。红色碧玺还含有发丝状的液体包体。
绿色碧玺则很少含有与晶体长轴平行的裂纹，而是以含有许多细长而不规则的丝状、“撕裂状”气液包体为特征，这些包体可以均匀地分布于整个宝石之中，亦称为“毛晶”（见图3-1-336）。
图3-1-336 碧玺中“毛晶”
（八）特殊光学效应
常见猫眼效应，变色效应稀少。
二、碧玺的品种
碧玺颜色十分丰富，宝石界按颜色及特殊光学效应将碧玺划分成不同的品种。
1.按照颜色划分
1）红色碧玺。粉红至红色碧玺的总称。
2）绿色碧玺。黄绿至深绿以及蓝绿、棕绿色碧玺的总称。
3）蓝色碧玺。浅蓝至深蓝色碧玺的总称。
4）多色碧玺。由于电气石色带十分发育，常在一个单晶体上出现红色、绿色的二色色带或三色色带（见图3-1-337）；色带也可依Z轴为中心由里向外形成色环（图3-1-338），内红外绿者称“西瓜碧玺”（见图3-1-339）。
图3-1-337 多色碧玺
图3-1-338 碧玺中的环带
图3-1-339 “西瓜碧玺”
2.按照特殊光学效应划分
1）碧玺猫眼。当电气石中含有大量平行排列的纤维状、管状包体时，磨制成弧面形宝石时可显示猫眼效应被称为碧玺猫眼。常见的碧玺猫眼为绿色，少数为蓝色、红色（见图3-1-340）。
2）变色碧玺。变色明显的碧玺，但罕见（见图3-1-341）。
图3-1-340 各种颜色的碧玺猫眼
图3-1-341 变色碧玺
三、碧玺与相似宝石的鉴别
一般来讲，只要仔细观察和测试，碧玺是不太容易与其他宝石相混的。碧玺可以有浓郁的颜色，明显的多色性，高双折射率值（导致刻面碧玺棱线重影现象明显），典型的包体等特点与其他宝石相区别。特别值得一提的是碧玺具有热电性，在受热或太阳的辐照下其表面可带有电荷，这些电荷对空气中的异性电荷具有相吸性，也就是说这些电荷对空气中的带异性电荷的灰尘具有吸附作用。因此在商店的陈列品中碧玺表面往往比其他宝石吸附着更多的灰尘，有经验的珠宝商可从这一现象上对碧玺作初步判断。
不同颜色的碧玺其相似宝石也不同。红色碧玺主要易与粉红色黄玉、红色尖晶石、红柱石等相混，此时只要有一瓶密度为3.06g/cm3的重液，便可将碧玺挑选出来。在密度为3.06g/cm3的重液中，红色碧玺悬浮或慢慢下沉，而红色黄玉、红色尖晶石则迅速下沉，红柱石也表现为下沉，下沉速度略小于黄玉和尖晶石。
绿碧玺主要易与绿色蓝宝石、绿色透辉石等相混。绿碧玺与绿色蓝宝石相比较，前者有大的双折射率，在折射仪中二条阴影界线明显分离。而与透辉石相比，二者都有较大的双折射率和较清晰的后刻面棱重影，在这两点上二者很难区分，但是在折射仪上仔细观察阴影界线可以发现，电气石中仅有较低折射率值的阴影界线上下移动，另一条不动，为一轴晶宝石的特点；而在透辉石中两条阴暗界线可上下移动，是典型二轴晶宝石特点。另外，透辉石具有高于电气石的折射率值。
祖母绿在外观上与绿色、翠绿色碧玺很相似。但是，祖母绿的折射率和双折射率均明显低于碧玺，宝石后刻面棱线重影不明显，而碧玺则可见明显重影。祖母绿二色性弱，而碧玺二色性很强。据此，即可将二者区分开。祖母绿的密度明显地低于碧玺。祖母绿含有特征的三相或两相包体，而碧玺的包体为不规则线状和扁平的薄层空穴，其内常被液体充填，根据这点亦可将二者区分。
四、合成碧玺及其鉴别特征
根据目前资料，合成碧玺已经出现于国外市场。合成碧玺采用水热法，压力200Pa，温度控制在300～700℃温度，在富镁富钙的环境中生成。
合成碧玺具有水热法合成宝石的普遍特征，它与天然碧玺的特性极为相似，但它颜色均匀、纯净，给人以完美无缺的感觉。另外合成碧玺具有较低的密度值，为2.9～3.0g/cm3，而天然碧玺的密度一般在3.06～3.1g/cm3之间。
五、碧玺的优化处理
当天然碧玺宝石质量欠佳或不好时，常常要运用人工方法以改善其质量。碧玺优化处理后的表面或表层总会留下处理的痕迹，不仅如此，随着时间推移，经处理产生的颜色经常会逐渐消失。常用的方法有以下几种：
1.热处理
热处理是指对那些颜色较深（如深蓝、深绿、深黄绿、深紫红色等）的碧玺进行加热处理，使其颜色变浅，从而增强其透明度和提高其宝石档次。其方法较多，如真空热处理、密封热处理、氧化－还原热处理等。保护气体在热处理过程中起着重要作用，着色在氧化环境中进行，褪色在还原环境中进行。操作时可以将深色碧玺宝石置于低温环境中加热，然后在氧化－还原条件下，置于密封容器中填充保护气体（Ne或He），保护介质用Al2O3、石英砂等。再选择不同的温度对宝石进行缓慢的升、降温度处理，就可以获得满意的颜色。例如，经热处理的新疆深蓝色、深绿色、深黄绿色碧玺分别变成了蓝（浅蓝色）、绿（浅绿色）、黄绿（浅黄绿色）碧玺，且其透明度亦大大提高。
2.辐照处理法
指对那些无色或色淡、多色的碧玺运用高能射线进行辐照处理，辐照的时间、射线剂量等不同，可以使其呈现出不同的颜色（如红、粉红、紫红、红紫、红绿色等）。高能射线的种类较多，常用的为Y射线（如Co60），一般辐照累积计量在106crem以上就可以导致其颜色发生变化。曾经对新疆产的碧玺进行辐照处理，处理后浅粉红色碧玺变成了红、深红色；浅绿色碧玺变成了粉红、红、深红色；双色碧玺变成了红绿、红紫色；无色碧玺变成了粉红、红、深红色。
电子轰击亦可使无色或粉红色的电气石变成更好的红色，但在颜色改变的同时会产生大量裂纹。绿碧玺在电子轰击下颜色不会发生改变。
3.镀膜碧玺
无色或近无色的碧玺，经镀膜处理后可以形成各种颜色，颜色鲜艳（见图3-1-342）。镀膜碧玺的折射率变化范围较大，无特征的吸收光谱，特征包体为无色透明晶体、针点状包体、指纹状包体及裂隙。镀膜碧玺光泽大大增强强，可达亚金属光泽，大部分镀膜碧玺宝石在折射仪上只有一个折射率，并且折射率范围变化较大，甚至超过1.70。
图3-1-342 镀膜碧玺
六、碧玺的质量评价
对于碧玺的评价可从重量、颜色、净度、切工几个方面来进行，其中透明度好、块度大者是碧玺中的上品，在评价中颜色是最重要的因素。另外，碧玺的特殊光学效应亦可提高它的价值。
1.颜色
宝石中要求碧玺颜色鲜艳、纯正、分布均匀，有色带和色环者颜色要求纯正均匀，色带、色环分界清晰。优质碧玺的颜色为玫瑰红、紫红色，它们价格很昂贵，粉红的价值较低。绿色碧玺以祖母绿色最好，黄绿色次之。因纯蓝色和深蓝色碧玺少见，因此它们的价值亦很高。好的红色碧玺的价格可比相同大小的绿色碧玺高出2/3。所有颜色碧玺都是以色泽亮，纯正者价值为高。
2.净度
要求内部包体尽量少，晶莹无瑕的碧玺价格较高，含有许多裂隙和气液包体的碧玺通常用作玉雕材料。
3.切工
切工应规整，比例对称，抛光好。碧玺可切磨成各种形状：祖母绿型、椭圆型、标准圆钻型和混合型。其中祖母绿型最能体现碧玺美丽的颜色，是最佳切工，相对价格亦较高。碧玺垂直于Z轴方向的切面颜色较深，平行于Z轴方向颜色浅，易出现二色性，加工时应该根据实际情况进行加工取向。
七、碧玺的成因及产地简介
碧玺成分中富含挥发组分B及H2O，多产于花岗伟晶岩及气成热液矿床中。一般黑色碧玺形成于较高的温度，绿色、粉红色一般形成于较低的温度，此外变质矿床中也有碧玺产出。碧玺作为花岗伟晶岩的矿物组成成分，因此碧玺成矿也应该在花岗伟晶岩分布最广泛的地区。
世界上许多国家都盛产碧玺，如巴西、斯里兰卡、缅甸、原苏联、意大利、肯尼亚、美国等。其中巴西的米纳斯克拉斯州所产的彩色碧玺就占世界总产量的50%～70%，而在巴西的帕拉伊巴州还发现了罕见的紫罗兰色、蓝色碧玺，巴西产出的优质蓝色的透明碧玺被誉为“巴西蓝宝石”。巴西以产红、绿色碧玺和碧玺猫眼而闻名于世；美国则以产优质的粉红色碧玺而著称；俄罗斯乌拉尔出产的优质红碧玺有“西伯利亚红宝石”（Siberian-ruby）之称；意大利则以产无色碧玺而闻名。
我国碧玺的主要产地是新疆阿尔泰、云南哀牢山和内蒙古，颜色品种十分丰富，而且质量好。
新疆是中国碧玺最为重要的产地，绝大多数产于阿勒泰、富蕴等地的花岗伟晶岩型矿床中，其次为昆仑山地区和南天山腹地。新疆碧玺色泽鲜艳，红色、绿色、蓝色、多色碧玺均有产出，晶体较大，质量比较好。新疆也产出“西瓜碧玺”，颜色成环状分布，外环为墨绿、核心为红色，或外环为黑色、内部为桃红色。
内蒙古是中国碧玺的重要产地之一，分布于乌拉特中旗角力格太等地。质纯者无色，透明。通常呈绿、翠绿、蓝绿、浅绿、黄绿、草绿、天蓝、深蓝、黑、桃红、玫瑰红、浅黄、橘黄、棕黄以及多色碧玺。晶体的透明度与其大小有关，一般晶体越小，透明度越高。研究和加工表明，本区所产碧玺质地优良，尤以绿色碧玺为最。
云南碧玺大多以单晶体的形式产出，部分碧玺呈棒状、放射状、块状集合体出现。红色碧玺呈粉红、玫瑰红、桃红色，透明到半透明，福贡、元阳等地产出。绿碧玺呈绿、翠绿、墨绿、黄绿、篮绿、草绿、浅绿、苹果绿等色，透明到半透明，其晶体多为自形、半自形的长柱状，外形一般比较完整，质地较好，贡山、福贡、保山等地产出。蓝色碧玺呈蓝、绿蓝、海蓝等色，透明至半透明，贡山、保山等地产出。多色碧玺晶体裂隙较多，透明度较差，福贡地区产出。
