第4章　变石和猫眼 4.1 概述 　　 金绿宝石的英文名称为Chrysoberyl。这个词来源于希腊语，是金黄色(chryso)和绿柱石(beryl)词合并而成，高度概括了金绿宝石的颜色特征。一般情况下，金绿宝石呈明亮的褐黄色和绿黄色。金绿宝石中的二种品种因显特殊的猫眼效应和变色效应而成为所有宝石著名的高档宝石品种。显猫眼效应的称猫眼石，显变色效应的称变石。 4.2 基本性质 4.2.1 结晶学性质 晶系：斜方晶系。 　　（2）结晶习性和表面特征：矿物晶体呈扁平状、板状或短柱状，晶面上常有平行条纹，晶体常形成假六方的三连晶穿插双晶（见图2-4-1）。   图2-4-1　金绿宝石常见晶形   4.2.2 化学成分 金绿宝石为铍铝氧化物，化学分子式为BeAl2O4，并含有少量微量元素Fe、Cr、Ti等，不同的微量元素使金绿宝石矿物产生不同的颜色。 4.2.3 物理性质 1、光学特征 （1）颜色：通常为浅-中等的黄色至黄绿色、灰绿色、褐色至黄褐色以及很罕见的浅蓝色。 （2）光泽和透明度：常为玻璃光泽。金绿宝石通常为透明-不透明，猫眼石呈亚透明-半透明，变石通常为透明。 （3）光性：二轴晶，正光性。 （4）折射率：1.74-1.75。 （5）双折射率：0.009。 　　（6）色散：低，为0.014。 （7）多色性：明显，优质变石为强多色性。 （8）发光性：金绿宝石因含铁一般无荧光，变石因含铬有弱荧光。 （9）吸收光谱：金绿宝石在紫光区444nm处有强吸收窄带。变石品种在红区690nm处有一双线，红橙区有两条弱线，以580nm中心有一吸收区，蓝区475nm、468nm两条吸收线。 （10）特殊的光学效应：部分金绿宝石显示特征的猫眼效应和变色效应，并因此决定金绿宝石重要宝石种，即猫眼石和变石。 　　2、力学性质 （1）解理：可出现三组解理，一组发育中等，另两组发育不完全；猫眼石和变石一般无解理。 （2）断口：金绿宝常出现贝壳状断口。 　　（3）硬度：一般为8-8.5。 （4）密度：通常为3.72g/cm3。 4.2.4 包裹体特征 金绿宝石内部主要有指纹状包裹体，也可见丝状包裹体。透明宝石可见阶梯状滑动面或双晶纹。猫眼石内部主要含大量平行排列的丝状包裹体，变石内部主要含有指纹状包裹体和丝状物。 4.3 矿床成因及产地 　　 金绿宝石与其它许多有色宝石一样，常常产自伟晶岩脉中，同时也发现在一些片麻岩、云母片岩和花岗岩中。在伟晶岩脉中，与金绿宝石共生的矿物有绿柱石、电气石和磷灰石等。在片麻岩和片岩中，它常与矽线石、石榴石和绿柱石共生。 　　由于金绿宝石的坚硬和韧性，因此，可以在伟晶岩脉附近的冲积矿床中找到它们。尽管金绿宝石是一种比较少的宝石矿物，但在世界各地仍有不少矿床被发现。当然其中质量较好的矿床的并不多。真正具宝石价值的金绿宝石大部分来自冲积砂矿中。 　　金绿宝石主要产地有：俄罗斯、斯里兰卡、巴西、缅甸、津巴布韦等。最好的变石产自俄罗斯乌拉尔地区，最好的猫眼石产自斯里兰卡。目前变石猫眼的唯一产地是斯里兰卡，尤其是在米纳斯吉拉斯(MINAS GERAES)附近。 4.4 主要宝石种 　 4.3.1 变石 变石亦称亚历山大石，英文名称为Alexandrite，是一种含微量氧化铬（Cr2O3）金绿宝石变种，正因为含微量氧化铬（Cr2O3），使得金绿宝石具有在烛光及钨丝灯光下呈红色，在日光照射下呈绿色的特殊的变色效应，因此，也被誉为是“白昼里的祖母绿，黑夜里的红宝石”，但这也正是变石的珍贵之处。 　　关于变色效应的成因前有关章节已有阐述。通过对变石吸收光谱的研究表明，变石在橙色至黄绿色的光谱范围内，有一条很宽的吸收带，而在红色及绿色区，几乎没有吸收。由于日光中的短波较强，烛光和白炽灯光中长波较强，所以，当宝石在不同光的照射不，便出现不同的颜色。 　　变石中最受人欢迎的两种颜色是祖母绿的绿色及红宝石的红色，但实际上，变石很少有达到上述两种颜色的，多数变石的颜色是在非日光下呈现深红色到紫红色，并带有褐色；在自然的日光下，宝石呈淡黄绿或蓝绿色。同样，由于有较微色调的褐色存在，宝石的亮度降低至中等程度。 4.3.2 猫眼石 猫眼石英文名称Cat's eye，是金绿宝石中最著名的品种，是世界公认的五种珍贵的宝石之一。猫眼石之所以产生猫眼效应，主要在于金绿宝石矿物内部存在大量细小、密集和平行排列的丝状金红石矿物包裹体，丝状物的排列方向平行于金绿宝石的矿物晶体c轴方向。由于金绿宝石本身与金红石包裹体在折射率上的较大差别，使入射到宝石内的光线经金红石反射出来。当金绿宝石被定向切磨成弧面型宝石时，反射出来的光集中成一条光带而形成猫眼现象（图2-4-2）。金绿宝石中丝状包裹体含量越高，宝石越不透明，猫眼效应越明显。   图2-4-2　猫眼石的成因   当猫眼石放在聚光光源下，并在正确的角度下，宝石的向光一半呈其体色，背光一半则呈现乳白色。猫眼可呈现多种颜色，按质地颜色好坏依次为密黄、黄绿、褐绿、黄褐、褐色等，一般猫眼石的本色是蜂密色，在光照下展现出的是一种“乳白密黄”状的颜色。 猫眼石具有的一种更有趣现象是：当把猫眼石放在两个聚光灯束下，随着宝石的转动，眼线将会出现张开与合上的现象，当张开时，会有清楚的区域隔开，当合上时，会形成细细的一条线。 4.3.3 其它品种 1、变石猫眼宝石(Alexandrite Cat's-eye) 变石猫眼宝石是极其罕见的金绿宝石品种，它不仅可以呈现变色效应，还同时有明显的猫眼效应，它是最有价值的收藏品之一。金绿宝石既要显示变色效应，又要显示获猫眼效应，这就要求宝石既要含有产生变色效应的铬元素，内部又要含有丝状包裹体。 2、星光金绿宝石 这是一种更为罕见的品种，它具有四射星光效应的金绿宝石。其星光产生的原因之一是在金绿宝石中同时存在两组互相近于垂直排列的包裹体，其中一组为金红石丝状包裹体，而另一组为细密的气液管状包裹体。这种星光金绿宝石的存在同时证明金绿宝石猫眼效应的形成有两种原因，即猫眼效应既可由金红石包裹体形成，也可由气液包裹体引起。 3、一般的金绿宝石 不具上述特征的金绿宝石，只要质量达到宝石要求时，也可作用宝石。这种宝石由于含铁量的不同，颜色可呈淡黄、葵花黄、金黄和黄绿色，其中以葵花黄色为最好。 4.5 鉴定与评价 4.5.1 鉴定 　　1、猫眼石 　　（1）鉴定特征：清晰的褐黄色猫眼是猫眼石的主要识别特征。猫眼石的绢丝状包体有的是金红石，有的是气液包裹体。由于这些管状包体细长而且密集分布，所以猫眼效应特别明显，就是在漫射光下亦十分清楚。这是具猫眼效应的其它宝石所不能比拟的，从左侧照射密黄色的猫眼石，左侧呈密黄色，而右侧呈乳白色。从右侧照射，右侧呈密黄色，左侧呈乳白色。 　　要准确确定猫眼石，还需借助于仪器测猫眼石的相对密度、折射率、光性和硬度等。另一重要的鉴定特征是：猫眼石由Fe致色，能提供特殊的光谱特征，即在444nm有一宽的特征的吸收光谱，495nm、515nm有时亦见到弱吸收线。 （2）猫眼石与具猫眼效应的其它宝石的区别：猫眼石的显著特征是具猫眼效应，但这种效应并非猫眼石才有。其它具猫眼石的宝石还有石英(包括虎睛石)、电气石、绿柱石、磷灰石等。宝石学规定，不应将这些宝石称为“猫眼石”，而应描述成“石英猫眼”、“电气石猫眼”等。但在商业上，乃存在将这些宝石冒充的猫眼石现象，但这些宝石的物理性质与猫眼石存在较大差别（表2-4-1），通过仪器鉴定，较易将它们区分开来。 表2-4-1 猫眼石与其它具猫眼效应宝石的区别 宝石 相对密度 硬度 折射率 双折射率 光性  猫眼石 4.72 8.5 1.74-1.75 0.009 B+  石英猫眼 2.56 7 1.544-1.554 0.009 U+  电气石猫眼 4.0－4.11 7-7.5 1.62-1.66 0.018 U-  绿柱石猫眼 2.7-2.9 7.25-7.75 1.56-1.59 0.004-0.009 U-  磷灰石猫眼 4.16－4.20 5 1.62-1.65 0.002-0.006 U-  　　 （3）猫眼石与人造猫眼石之区别：目前市场上销售一种由玻璃纤维制成的猫眼石，有红色、蓝色和褐黄色，其中褐黄石品种有些类似于天然猫眼石。区别在于：人造猫眼石在弧顶端同时出现2-3条亮带(天然者仅一条)；用放大镜观察人造猫眼的两侧可见六边形蜂窝状结构；人造猫眼硬度低，5左右，相对密度，为2.64左右。 　　2 变石 　　变石是含铬的金绿宝石，在透明的晶体中可同时通过红光和绿光，由于变石颜色的平衡偏移而产生变色效应。当光源中红光多就呈红色，当光源中绿光成分多它就呈绿色。由于日光中的绿色成分多，白炽灯中红色成分多，所以在日光照射下呈绿色，白炽灯照射下呈红色。一般来讲，变石这种特征的变色效应可以与自然界其它任何宝石相区别。 与变石相似的宝石仅有人造刚玉变石和人造尖晶石变石。区别的方法是： （1）多色性：天然变石具三色性，刚玉变石只具二色性，人造尖晶石无多色性。 （2）包裹体：变石具不规则分布的气液包裹体；人造刚玉变石和人造尖晶石变石具气泡包体和弧形包体或色带。 （3）密度、折射率等具较大差别（见表1-4-2）。 表1-4-2 变石与相似变石宝石的区别 宝石名称 硬度 比重 折射率 多色性  变石 8.5 4.74 1.74-1.75 三色性  人造刚玉变石 9 4.99 1.76-1.78 二色性  人造尖晶石 8 4.6 1.727 无  红柱石 7.5 4.14 1.64-1.65 三色性  　　 （4）吸收光谱：变石是典型的Cr光谱，表现在红区有双线，黄绿区有宽的吸收带，蓝区有二个窄带，其它仿制宝石不具变石的吸收光谱。 4.5.2 评价 　　1、猫眼石 猫眼石的质量评价可通过颜色、眼线的效果、匀称程度、重量等几方面进行。 （1）颜色：较强的淡黄绿色、棕黄色(蜜黄色)是猫眼石的最佳颜色，绿色与蜜黄绿相比，绿色的价值略低一级，略深的棕色体色如显得突出，其价值将比绿色还低一级，很白的黄色和很白的绿色，价值就更低一些。绿色的品种可以与亮棕色卖到同一价格水准，最差的颜色是灰色。 （2）眼线：最好的猫眼线，应该是狭窄的，界线清晰，并显活光，并且位于宝石的正中央。关于眼线的颜色，有人喜欢银白的颜色，而有人则偏爱金黄色的线，而绿色和蓝白色的线，较为受冷背景形成鲜明对照，要显得干净利落。眼要能张得大，越大越好，合起来要锐利。此外，乳与蜜的效果必须存在。 （3）匀称程度：匀称程度也是评价猫眼石的重要因素，为了充分利用原石，宝石工匠常常把猫眼石的底部留的很厚，以致难以合理地镶嵌。有时保持适当厚度，会提高宝石的整体美观性。但过分的大厚底，则明显是为了增加重量，多卖钱，这样做的结果往往适得其反，使宝石失去完整的美观性，加工镶嵌也较困难，因此得不到消费者认同。 （4）重量：在合理加工的前提下，重量越大，价值越高。 2、变石 变石的质量评价主要从变色效应的完美程度、透度明、净度、重量和切工等方面进行。 （1）变色效应：在日光下，颜色越接近祖母绿色越好；而在非自然光下，颜色是越接近红宝石的红色越好。有这种颜色变化的宝石，它的价值最高，但实际上，有上述颜色效果的变石非常稀少，多数颜色只是红得似石榴子石，绿的似绿色电气石。 （2）透明度和净度：透明度和净度越高，价值越高。 （3）重量：变石大的晶体不多见，在一般的情况下，破裂得比较厉害，所以小粒的宝石多，大粒的宝石少。因此，重量对宝石价值的影响极大，重量越大，价值越高。 （4）切工：变石往往被切磨成刻面型。加工质量越高，宝石价值越高。 学习指导 金绿宝石中的猫眼石和变石都是著名的高档宝石，因此，有关金绿宝石的基本性质必须熟记。在此基础上，要掌握变石颜色的成因和猫眼石猫眼效应的成因；掌握猫眼石和变石的鉴别和评价方法。除此之外，要了解其它显示猫眼效应和变石效应宝石的基本情况，了解这些显示猫眼效应和变石效应宝石名称的正确叫法；要了解其它金绿宝石品种；要了解金绿宝石矿床的成因及主要产地。 复习思考题 1、何谓猫眼石？何谓变石？简述产生猫眼效应和变石效应的原因。 2、阐述金绿宝石的基本性质。 3、金绿宝石的主要的宝石种？划分的依据是什么？ 4、简述猫眼石的鉴别和评价方法。 5、简述变石的鉴别和评价方法。 6、说明能显示猫眼效应宝石的名称，尽你所知简述将它们区别开来的最简便有效的方法。