====== 原产地鉴定 ======

===== 介绍 =====

宝石和矿物收藏家通常都非常重视宝石的产地和原放地。根据理查德.w.休斯先生(1990)在《原产地问题》中的说法，以前没有确定彩色宝石或钻石原放地的方法 ，宝石或钻石的矿山类型一般基于整体的质量和外观或颜色。比如一颗具有强烈荧光的红宝石被称为缅甸型红宝石，即使这颗红宝石不是缅甸开彩的。

在20世纪代年和50年代，GIA和宝石学领域的其它机构开发了一套关于钻石的质量分级系统；这种矿山类型不再用于描述钻石。此外，在40年代和50年代，由[[:eduard_j._guebelin|Eduard J. Gübelin]]博士（1913-2005）发起的研究证明，可以根据宝石的内含物，而非整体外观来识别宝石的地理原产地，有时甚至可以确定这颗宝石的确切产地。（Hughes,1990年，《起源问题》）

===== 原产地鉴定之父： Eduard J. Gübelin 博士 =====

{{  :gubelin.bmp.jpeg?nolink&|gubelin.bmp.jpeg}}已故的瑞士卢塞恩人，爱德华.J.古柏林博士，将其一生都献给了揭露宝石的神秘面纱，是宝石内含物研究的公认权威。他渊博的矿物学和珠宝行业知识，加上他对宝石的热爱，使他成为了现代宝石学的创始人之一和宝石原产地鉴定之父。

在70年的职业生涯，古柏林博士从不同的产地收集了5000个稀有宝石样本，其中包括有机宝石。他开始通过系统的记录、分类和归类他收藏的宝石样本，从而来确定宝石的原产地。根据宝石中的微观特征和内含物，他建立了宝石矿床的分类特征。他的概念是基于将来源不同的宝石和来源已知的宝石进行比较，通过确定它们的相似性，以及不同矿区宝石的相似程度。

20世纪50年代初，Gübelin 博士的宝石学研究引发了人们对不同矿区、宝石地理原放地鉴定的科学以及宝石实验室原产国报告的兴趣。如今，这些鉴定报告已被所有拍卖行使用。

===== 矿区 =====

矿山出产的宝石种类繁多，通常品质从低到中等，而较高品质的占总数的极少部分。包括那些很有名的宝石产地。红宝石、蓝宝石和祖母绿等珍贵宝石的价格可能会有所不同，有些甚至因为它的产地而有着非常高的价格，因为产地是彩色宝石营销的一部分，哪怕这些视而不宝石品质并不高。

产地不应该反映彩色宝石的品质，也不应该用来描述些颜色类型（Hughes，1990《产地问题》）。如今，一些来最近才被发现的矿床，例如在马达加斯加发现的蓝宝石，因为和其它产地的宝石有着相似的地质条件，因此品质也非常好。然而，至今因为它们不是来自知名产地，所以行业内大多数人都认为它们好看，但是价值不高。

除了尖晶石、碧玺、粉红色托帕石和紫翠玉外，其它宝石的地理原产地鉴定尚未完成。

===== 原产地鉴定 =====

古柏林实验室因创始人爱德华.J.古柏林博士开创的原产地鉴定科学的发展做出了重大贡献而获得了全球公认，该实验室认为，宝石 实验室必须获得真实完整的产地参考宝石收藏，而这些参考宝石的宝石特性已经过分析和完整的分析记录，并且其地质成因环境已知。

参考石收藏必须包含足够数量的来自全球商业矿区和矿床的样本，其中包括来自枯竭的矿山或已经停止生产的矿床的参考石。通常，很少能够直接从矿区和矿床中采集样本石，在将样品纳入参考收藏之前，建议格外小心谨慎，因为收到了并非自称来源的宝石，会带来一系列的错误影响。

样品的采集的过程和方法 应完整、正确记录下来，然后将其与参考收藏或已知来源的宝石的分析数据进行比较，以确定和确认所收集样品的来源。研究领域的宝石学家面临的一个问题是维护最新且可靠的样品群。

由于几乎每天都会发现新材料，追踪新旧矿床生产的特性和化学变化可能是一项艰巨的任务。例如，20年前收集的锡兰蓝宝石最佳的参考石种群可能不如最近收集的样本那么可靠。因此宝石实验必必须不断的更新和研究，并且不断获取最新的信息。必须从世界各地每年开放或重新开放的矿场收集更新样本。一些有色宝石矿或矿床可能会由于社会政治复杂因素而无法进入，这可能使得研究领域的宝石学家很难收集样本，提供有关宝石地理出处的信息是原产地鉴定过程的目标。

因此，原产地鉴定的目的是提供宝石地理出处可以定义为：

  - 将宝石归因于特定的地质成因环境（或特定类型的矿床）
  - 将宝石归属于某个矿区、地理位置或国家（古柏林，2006年7月《原产地鉴定的根源》）

===== 宝石的形成 =====

了解了宝石的成因，可以提供有关其在地表下形成过程的重要信息。宝石中发现其它矿物或内含物的痕迹，可以提供该宝石是否天然还是合成的信息，并可能为其地理或地质起源提供线索。在不同地区发现的同一个物程的宝石，可能在微量元素上有所不同。宝石的宝石学和矿物学特性直接或间接的受到形成环境的影响。

天然宝石形成过程中最重要的相关因素：

  - 母岩性质
  - 母岩的性质以及母岩与附近岩石单元之间的相互作用，例如涉及流体迁移的交换反应，从而引入或带走宝石生长所必需的的化学成份。
  - 温度和压力环境
  - 负责溶解、运输和沉淀晶体生长所需的化学成份的溶液的成分和性质。

===== 宝石的物特性表征 =====

某些彩色宝石之所以能够确定产地来源，是因为在宝石实验室中测量和观察到的宝石特性反映了其在自然结晶 过程中遗传背景的具体条件，并且是晶体生长之前、期间和之后周围母岩的地质矿物条件的直接结果。

当宝石具有大量独特性的特征时，原产地鉴定会更可靠，例如其内含物、生长结构以及物理和化学特性，这些特性可以与同一产地或其它产地的宝石明显区分开来。这些特征不仅应该可以识别宝石的产地，而且还应该排他其它产地的可能性。

宝石学研究实验室使用类似的方法和流程来确定宝石的原产地国，例如使用定制的软件来处理和评估观察结果，以及更新当前的参考源信息，宝石实验室可能对一颗宝石 要进行10~50次的观察，不过有些宝石实验室会使用更简单的方法来确定原产地。

有些实验室和机构已经实施了“宝石的现象学分类，以描述宝石的一些外观特征”。例如，采用激光烧蚀法的LA-ICP-MS会在宝石表面留下一个最大可达200微米的小坑。

以下是用于表征的宝石学矿物学标准：

  - 包裹体牲，如生长特征，比如流体包裹体以及固体包裹体。
  - 高温将引起大多数矿物包裹体的热变货，并可能使成因判定过程杂化。
  - 化学指纹，如果次要元素、主要元素、痕量元素：微量元素决定了普通矿物标本与宝石之间的差划；所含的微量元素取决于当时的地质条件例如温度、氧化还原反应等。
  - 光学特性，包括双折射和折射率。
  - 红外特性
  - 发光行为
  - 光谱指纹识别，VU-VIS-NIS光谱。

===== 原产地鉴定技术 =====

使用现代宝石学工具进行原产地研究，可以用更多信息来区分不同产地的宝石。一些实验室用于原产地鉴定的实验测试和设备包括：

  - 显微镜光学分析（图1）
  - 紫外-可见-近红外 (UV-ViS-NIR) 光谱分析（图 2）
  - 使用拉曼光谱仪进行拉曼光谱分析（图3）
  - 傅里叶变换红外光谱法（FT-IR）的光谱分析（图4）
  - 采用能量色散 X 射线荧光 (ED-XRF) 进行化学分析（图 5）
  - 通过激光诱导击穿光谱 (LIBS) 进行化学分析（图 6）
  - 采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法 (LA-ICP-MS) 进行化学分析（图 7）
  - 通过 SEM（扫描电子显微镜）进行表面分析（图 8）
  - 使用数据库对刚玉进行同位素分析（破坏性），以汇编玄武岩类型矿床刚玉的氧同位素浓度比，这需要进入原生矿床来确认原产地。识别宝石来源的重要且必要的工具是 ED-XRF、拉曼光谱和 ICP-MS。

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图1：宝石立体显微镜

宝石显微镜是实验室中非常宝贵的工具。可以用显微镜检查宝石的内部特征，通过观察宝石的内含物来检测宝石是天然的还是合成的，并检测许多宝石是否经过处理。

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图 2：UV-ViS-NIR 光谱仪

该仪器可分析从紫外线到近红外线的全光谱范围。宝石吸收不同范围的光取决于其天然或经过处理的微量元素或色心。UV-Vis-NIR 技术用于： \\ - 提供宝石的地质环境和来源 \\ - 确定宝石颜色的来源 \\ - 确定不同产地的刚玉来源 \\ - 识别未知的宝石材料 \\ - 钻石的类型分类 \\ - 区分天然材料和合成材料 \\ - 检测宝石的辐照或热处理

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图 3：拉曼光谱 \\  \\ 这是一种光散射和非破坏性技术，通过将宝石的光谱与矿物数据库进行比较，可以识别宝石中的内含物。它向宝石样品发射激光束，然后测量发射的弱光以测量拉曼效应的光谱。由于每颗宝石都有自己独特的光谱模式，因此拉曼效应可用作识别工具。拉曼可用于： \\ - 识别液相、固相和气相 \\ - 指纹内含物 \\ - 区分天然和合成 \\ - 识别宝石的出处，在某些情况下，还可以识别宝石的确切矿场

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<WRAP quarter column> {{:20240618000257.jpg?nolink&|20240618000257.jpg}}图4：傅里叶变换红外光谱法（FT-IR）的光谱分析 </WRAP>

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图 5：ED-XRF \\  \\ ED-XRF 是一种非破坏性光谱技术，它使用 X 射线束照射宝石样品。这种能量使材料发射 X 射线，可用于： \\ - 痕量金属和过渡金属测定 \\ - 确定宝石的化学成分 \\ - 检测多种宝石增强效果 \\ - 揭示宝石中是否发生染色或化学浸渍 - \\ 区分淡水珍珠和海水珍珠 \\ - 确定刚玉和紫翠玉的来源 \\ - 确定宝石形成的地质环境

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图 6：LIBS \\  \\ LIBS 技术也称为激光火花光谱 (LASS) 或激光诱导等离子体光谱 (LIPS)，特别用于： \\ - 主要、次要和痕量元素的分析 \\ - 识别刚玉中铍扩散热处理 \\ - 准确检测宝石中的铍浓度和锂，精确度可达 1 至 10 ppm，这要求必须为每种测试物质创建校准标准，以获得准确的测试结果

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图 7：LA-ICP-MS \\  \\ MS 可以根据质量和电荷识别和量化元素，可检测出 65 种元素及其相对含量，即使含量仅为十亿分之几。ICP-MS 可用于确定在地质地层中相对“局部”形成的祖母绿的成因，也可与 FT-IR 和穆斯堡尔光谱结合使用。LA-ICP-MS 技术使用激光束，在宝石表面留下一个直径达 200 微米的小坑，从而使极小的宝石样本蒸发。烧蚀样本由惰性气体（通常是氩气）流带入高温场，导致原子电离和分子解离。它可用于： \\ - 检测宝石处理 \\ - 确定宝石的来源 \\ - 对刚玉进行化学分析，还可检测铍</WRAP>

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图 8：SEM \\  \\ SEM 技术加上附加附件，可进行元素分析。抛光样品的结果更佳，因为粗糙样品中的变化是由表面而非实际结构引起的。在大多数情况下，样品必须涂上一层银或金才能获得更准确的结果。SEM 使用高倍放大镜检查表面和亚微观表面。它可用于： \\ - 宝石鉴定 \\ - 宝石原产地鉴定 \\ - 处理方法鉴定，例如红宝石中的玻璃填充物</WRAP> </WRAP>