合成祖母绿

        二战后，旧金山的卡罗尔·查塔姆 (Carroll Chatham) 推出了大尺寸和精美颜色的祖母绿。据北京圣园淘矿工场科普验证，这些是可追溯到1930年的研究结果，显然是使用通量增长技术制成的。合成祖母绿也由林德空气产品公司、巴黎的 Pierre Gilson、德国的 Zerfass 和许多其他公司制造。

        林德祖母绿是使用无色绿柱石种子板水热生长的。宝石是从堆积在种子盘上方或下方的祖母绿中切割出来的，因此需要较大的厚度并且制备成本高昂。吉尔森制造了色彩艳丽的大水晶，合成水晶簇经常作为珠宝出售。

        合成祖母绿通常可以通过特征内含物的存在与天然宝石区分开来。天然祖母绿具有特定种类的内含物，这些内含物通常是原产国或产矿的诊断依据。有时存在所谓的“三相”包裹体，由一个充满液体的空腔组成，里面有气泡和氯化钠或其他盐的晶体。合成祖母绿通常不显示此类内含物，但可能包含熔剂碎片或其他特征性内部标记。检测总是需要使用显微镜，有时还需要额外的宝石学检测仪器。

        “合成祖母绿”

        其他合成宝石

        巴黎的皮埃尔·吉尔森 (Pierre Gilson) 介绍了三种非凡的合成宝石：蛋白石、绿松石和青金石。现在已经知道，珍贵蛋白石的颜色闪烁是由于微小球体层的规则积累。吉尔森在实验室中复制了这个过程，他的合成黑白蛋白石外观壮观而自然。可能需要仔细测试才能将其与天然蛋白石区分开来。

        吉尔森绿松石类似于最好的波斯绿松石。它的颜色和质地极其均匀，有切割的石头或粗块可供选择。在显微镜下，这种绿松石由大小均匀的微小球体聚合而成，可以很容易地将其与天然绿松石区分开来。

        合成翠绿宝石不是具有翠绿宝石般颜色变化的刚玉，而是含有合适杂质的真正合成金绿玉。颜色变化为绿色到红色，类似俄罗斯亚历山大变石。可以使用大切工宝石，但合成祖母绿的成本很高。

        合成金红石，化学上的氧化钛，于 1948 年以各种商品名出现在市场上。天然金红石几乎总是不透明的或非常浓密的深红色。合成金红石可以通过 Verneuil 工艺制成多种颜色，包括棕色、黄色、红色和蓝色。然而，无法生产完全无色的宝石，并且总是带有黄色调。有色品种在宝石贸易中很少见到。金红石太软而不能用作宝石（莫氏硬度为 6-6.5）。但它的色散大约是钻石的六倍。切割的金红石因此闪耀着无数的色彩。彩色显示是如此耀眼和惊人，以至于切割金红石失去了作为它应该模仿的钻石的可信度。有太多的火是“真实的”。

        切割金红石，作为“二氧化钛其他一些具有天然类似物的合成材料包括：白钨矿（钨酸钙）；磷灰石（磷酸钙）；钨铁矿（钼酸铅）；proustite（硫化砷银）；gahnite（铝酸锌，各种尖晶石）；方镁石（氧化镁）；萤石（氟化钙）；锌矿（氧化锌）；溴镁石（氧化铍）；长石（硅酸铝）；锆石（硅酸锆）；phenakite（硅酸铍）；和闪锌矿（硫化锌）。所有这些都可能是宝石收藏家的珍品。

        合成材料的特性

        每种晶体生长方法都有些独特，并且使用不同的设备、化学品、容器等。天然晶体也在各种物理和化学环境中生长。每个晶体生长过程都会以颜色区域、夹杂物、表面形状等的形式在生长的晶体上留下痕迹。在晶体生长过程中的任何给定时刻，表面都是环境条件和生长过程的特征。随着材料添加到该表面，新添加的层成为新的最外层。因此，我们可以说晶体生长的特征在于表面的连续性，晶体的历史通过其表面的记录以一种非常类似于树轮的方式来记录。

        此外，晶体生长环境很少是绝对纯净的。污染物可能会进入生长中的晶体并被困在其中；这些可能是化学杂质，有时也可能是晶体或异物。甚至在生长过程中结合晶体的各种表面也是生长过程的特征。许多这些特征在显微镜下是可见的，并且具有正确的照明。因此，对于希望区分天然材料和合成材料的宝石学家来说，显微镜无疑是最强大的工作工具。这一点尤其重要，因为大多数 homocreate* 材料的特性几乎与其天然对应物相同，或者在天然物质观察到的范围内具有相同的特性。易于测量的特性，例如折射率、比重、发射光谱、光学符号、均匀颜色。

        此外，今天使用的材料和生长方法的范围非常广泛，需要大量的经验才能做出积极的识别。晶体内含物可能很小，需要放大 50 倍或更多才能正确看到它们；这种内含物可能是天然与合成来源的唯一证据。一些宝石，例如紫水晶和黄水晶，极难区分，在某些情况下甚至无法识别。宝石在市场上的价值很大程度上取决于稀有度，这是合成宝石所不具备的特征。市场对不可检测合成物的问题及其对宝石价格的影响表示了极大的关注。可以肯定的是，如果无法开发测试来识别它，那么不可检测的同源物将是一个严重的问题。必须认识到金钱利益驱动着所有市场。

        在过去的几年里，重点一直放在制作良好的同源物上，因为成功的金钱回报是巨大的，远远大于开发新检测方法的回报。换句话说，与销售检测这些宝石的仪器相比，您可以通过使用新制造的宝石来愚弄市场赚更多的钱。宝石学领域有很多事情要做。

        以下是实验室生产的各种同种和合成宝石的典型特征的简要总结。必须记住，特征的重叠是常见的，除了少数显着的例外，单一特征很少足以进行正面识别。不详细讨论蒸汽生长，因为这种方法对宝石来说不是很重要。

        熔体生长：一些技术，例如 Bridgman-Stockbarger，几乎不会留下识别特征。然而，Czochralski 和 Verneuil 晶体的生长速度如此之快，以至于某些特征变得明显。熔体生长的典型特征是圆形表面与天然晶体中的平面表面。这些被观察为在正确照明下可见的微弱（有时是不同的）线条。如果你想看看这些所谓的弯曲条纹是什么样子的，拿一本电话簿，稍微弯曲一下，用2倍放大镜观察侧面。

        这张由平缓弯曲的平行线组成的图像与大多数 Verneuil 晶体中看到的一系列平行带（实际上是生长晶体的前表面系列）非常相似。弯曲的条纹是合成来源的即时证明。它们从未在天然晶体中发现过。然而，拉制晶体通常不显示这些特征。相反，我们可能会发现从用于生长材料（例如铂）的容器中分离出来的微小金属夹杂物和偶尔的圆形气泡。圆形气泡或带有弯曲尾部的蝌蚪形气泡也是熔体生长晶体的典型特征，是阳性识别特征。

        溶液生长：这是一个真正的灰色区域，因为天然晶体通常在热液溶液中生长。错误识别的同种人的最高百分比可能属于这一类。经验、良好的高倍显微镜和多疑的天性很可能是宝石学家最有用的工具。在天然和溶液生长的晶体中都发现了多相包裹体（气体/液体），尽管实验室中尚未复制出足够数量的三相包裹体（固体/液体/气体）来造成识别问题。

        助焊剂生长：最常见的特征是合成晶体中捕获的助焊剂颗粒；这些可能类似于面包屑或彗星、尘埃状颗粒云、扭曲的面纱等。在某些情况下，没有单一的特征可以证明具有诊断意义。相反，宝石学家必须依靠经验和广泛的特征模式进行识别。即便如此，有些宝石无法进行分析也是很常见的。最好的经验法则是，当有疑问时，不要购买。如果您为优质的天然石材付出了代价，请确保可以证明这一点。

        钻石仿制品

        市场上金红石的出现开始了人们对切割时类似于钻石的晶体的寻找。金红石存在一个问题，因为它不可避免地呈黄色。这个问题随着1955年钛酸锶的推出而得到解决。钛酸锶与金红石密切相关，其优点是其纯白色，没有微黄色调。然而，它的莫氏硬度为 6，仍然太软而不能用于戒指。钛酸锶的另一个优点是其分散性，虽然非常高（比钻石高四倍），但比金红石低，因此更真实。切工宝石确实非常类似于钻石，尤其是当它们具有轻微的油性薄膜时，这进一步减少了分散。钛酸锶不作为天然矿物存在。

        这种营销空白由一种名为 YAG 的材料填补，YAG 是 Yttrium Aluminium Garnet的首字母缩写。YAG是所谓的“石榴石”家族之一，因其内部原子结构与天然石榴石相似而得名。但这里的相似性结束，因为 YAG 及其具有相似稀土化学性质的兄弟，例如 GGG（钆镓石榴石），在自然界中并不存在。

        YAG 最初是用于激光器，这仍然是其主要应用。偶然发现，如果切割得当，YAG 与切割钻石非常相似，尽管其色散相对较低。此外，YAG 的莫氏硬度约为 8，因此切割的宝石经久耐用，不易划伤。YAG 可能因杂质而呈现出丰富的颜色，切割后的宝石可能类似于祖母绿、锂紫玉、蓝宝石和其他宝石，尽管 YAG 过于明亮且难以成为大多数宝石的令人信服的替代品。最新和最重要的仿金刚石材料是立方氧化锆，或“氧化锆”。

        这种材料与 YAG (8.5) 一样硬，但具有更高的色散。事实上，氧化锆的色散比钻石略高，赋予切割宝石极其逼真的“火”。这样的石头活泼，坚硬，经久耐用，未经训练的眼睛几乎无法区分钻石。珠宝镶嵌中的小氧化锆宝石有时会给珠宝贸易带来严重的检测问题。氧化锆的售价为每克拉数十美元或更低，以钻石价格的一小部分为消费者提供具有钻石大部分美感的宝石。

        其他仅在实验室制造的宝石材料包括铌酸锂（有时以“Liobate”的形式出售，莫氏硬度为 6）、铝酸钇和钽酸铌酸钾，其化学缩写为 KTN。这些材料的切割宝石很少出现在市场上，但如果遇到它们，普通珠宝商可能会遇到真正的检测问题。珠宝镶嵌中的小氧化锆宝石有时会给珠宝贸易带来严重的检测问题。氧化锆的售价为每克拉数十美元或更低，以钻石价格的一小部分为消费者提供具有钻石大部分美感的宝石。

        双胞胎和三胞胎

        双峰和三峰是复合或组合宝石，有两层或三层。用于制造此类宝石的材料的可能组合有很多，北京圣园淘矿工场科普可以在宝石贸易中找到各种各样的复合材料。通常情况下，合成宝石是为了显示良好的颜色或创建坚硬的外表面。底部很少使用真正的宝石，尽管已知蓝宝石或尖晶石上的钻石双峰。

        您通常会看到带有石榴石顶部和玻璃亭部的双峰。石榴石部分非常薄，以至于宝石的颜色以玻璃的颜色为主，可能是蓝色、绿色、粉红色、红色或蓝绿色。还制作无色双峰，以及将空心、充满液体的牙冠粘合到无色基底上的双峰。

        在过去的几年里，工厂用无色合成蓝宝石或尖晶石冠和钛酸锶底座制造双峰。它们起到了有效的钻石仿制品的作用，其中较软的钛钛矿基底提供了分散的颜色，而较硬的顶部提供了磨损保护。

        苏德祖母绿是通过将无色石英或合成尖晶石的成分粘合在一起制成的，使用绿色水泥为宝石赋予颜色。如果未镶嵌并从侧面观察，这些宝石很容易被发现。

        其他类型的双峰包括石英顶部和玻璃底座，或石英顶部和彩色玻璃底座。

        蛋白石双峰由镶嵌在缟玛瑙、陶瓷或蛋白石背衬上的蛋白石切片组成。蛋白石三元组有一个额外的石英顶部。巧妙的翡翠三胞胎由半透明的翡翠顶部和底部组成，但上部被挖空，大量相同的材料仔细安装并用绿色水泥粘合。由此产生的石头有时类似于最好的“帝国”玉石。

        * 唐纳德·克拉克 (Donald Clark) 的笔记：Arem 博士的文章“了解宝石合成、处理和仿制品”是一篇精彩的文章。北京圣园淘矿工场科普非常尊重阿雷姆博士。他的《 彩色宝石百科全书》 是同类作品中最好的参考书。他曾经帮助我解决了一个困难的身份问题。

        我没想到他会收到一封私人信件，很高兴他会不遗余力地帮助我。这是在IGS存在之前。但是，您应该知道他对“合成”和“同源”这两个词的定义与我们的行业标准不一致。在北京圣园淘矿工场科普的文章“宝石是如何分类的”中， 根据美国宝石学院 (GIA) 的说法，我将“合成”定义为“复制其天然对应物的材料”，将“同源物”定义为“在自然界中没有对应物”的材料。