放大检查
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发布时间：2022-04-23 12:05
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时间：2023-04-29 12:43
放大检查(Magnification)是人眼的进一步扩展，可以观察到肉眼无法看到的宝石内外部的某些细微特征。宝石学上使用的放大仪器为各种类型的显微镜。在实践中，“显微镜”被用来专指组合显微镜，而放大镜则指简单显微镜。放大镜和宝石显微镜是宝石鉴定工作中最常用的鉴定仪器。
一、放大镜(Loupe)
1.工作原理
由一个或一组凸透镜构成放大系统。
图1-4-1310 倍放大镜中透镜的结构
2.放大镜的结构
宝石鉴定中使用的放大镜由1个、2个或3个凸透镜加塑料或不锈钢套组成。可分为:
1)单个的双凸透镜:由一片凸透镜组成，放大倍数一般小于3倍。
2)二合镜:由两块平凸透镜组成。
3)三合镜:由两块铅玻璃凸凹透镜粘接到*一块无铅玻璃双凸透镜上而成(图1-4-13)。
通常，增大曲率可以提高放大倍数，但随着曲率的增大，会出现球面像差(也叫图像畸变)和色像差(彩色边缘效应)，二合镜可以在很大程度上纠正畸变，三合镜可以消除彩色边缘效应并防止畸变。
选购放大镜时，一般要求工作距离大、景深大(看清的范围大)、无图像畸变和无色像差。
目前宝石学上所用的放大镜倍数有10倍和20倍，其工作距离分别为25mm和12.5mm。放大倍数越大，工作距离越短。因宝石放大镜观察的对象常为首饰，如戒指要隔着戒圈观察，所以放大镜前工作距离应不小于25mm。国际上规定钻石净度分级以10倍放大镜为准，所以通常要求放大镜为10倍。
放大镜*聚焦后，放大镜边部同时也聚焦，不会出现变形的现象，称为无像差(图1-4-14)。所谓无色差就是说通过放大镜观察宝石的颜色，不会因为放大镜有色散或涂膜而影响宝石颜色的观察。
图1-4-14 图像畸变现象
3.放大镜的使用方法
1)清洁样品:用不起毛的布彻底地擦净样品和放大镜镜片。
2)双眼睁开，用右手的拇指和食指握住放大镜，将放大镜靠近眼睛(若戴眼镜，可挨着眼镜)。
3)用手或宝石镊子(爪子)握持宝石，慢慢移近放大镜(大约25mm)。拿放大镜的手的小手指作为支撑抵在握持样品的手上，调节宝石与放大镜的距离和观察位置。
4)将光线射到样品上(放大镜上不能有光)，用旁侧光并在无反射的暗背景下观察。
5)首先观察宝石的表面特征，然后观察宝石的内部特征。
4.注意事项
放大镜要贴近眼睛观察;手和头要保持平稳，以利聚焦。两手可靠在一起，坐桌边撑住桌面，以避免晃动;照明要恰当，宝石应置于光源适当位置，以免光线直射而目眩;不透明宝石仅能观察其表面。
5.放大镜在宝石鉴定中的作用
放大镜主要用于观察宝石的内外部特征，从而获得宝石的各种鉴定信息，并可进行宝石的综合评价。
(1)观察宝石的表面特征
1)拼合现象:表面光泽的差异、组成部分的接合面界限、扁平气泡的层面等。
2)刻面棱的尖锐程度:可判断硬度高低。
3)宝石表面的光滑程度:是否经过优化处理，如天然翡翠表面光滑，而B货翡翠表面不光滑等。有些宝石硬度低，在空气中较容易被划伤，表面可见很多划痕。
4)原始晶面:在钻石腰围上审慎留下的三角座原始晶面是判断钻石为天然成因的证据。
5)解理和断口:观察宝石表面的解理特征，也可根据宝石断口的类型判断宝石是集合体还是单晶。
6)观察宝石表面损伤:刻痕、凿痕、表面瑕疵。
7)观察宝石的切磨质量和抛光质量。
(2)观察宝石的内部特征
主要观察宝石的色带、生长纹，气、液、固态包裹体，有无内部瑕疵，后刻面棱的双影现象以及宝石拼合面上现象等。
二、宝石显微镜(Microscope)
1.工作原理
采用两组或几组凸透镜构成放大效果。
2.结构
宝石显微镜的主要类型有单筒显微镜、双筒显微镜、双筒-变焦显微镜、双筒-立体显微镜、双筒立体-变焦显微镜等几种基本类型。以双筒-立体显微镜为例，其结构主要由镜座、镜臂、照明系统、显微镜放大系统、调节螺旋等部分组成(图1-4-15)。
图1-4-15 宝石显微镜的结构
显微镜有两个透镜系统:目镜和物镜。每个系统都由一组透镜组成构成放大效果。目镜中通常有一个能单独调节焦距，以适应观测者不同视力的变化。目镜是可装卸的，其上部的镜筒可装配各种附件，如微米测尺、摄像管等;分光镜、二色镜也可装在目镜镜筒上进行观察。通过转动变焦圈或旋钮使放大倍数可在一定范围内(10～40倍或10～75倍)连续变化。
显微镜中两眼距离、焦距、放大倍数、光源大小和强弱均可调节。光源控制旋钮、锁光圈、挡板的调节，可改变不同的照明方式，获得最佳的观察效果。用宝石镊子可方便地转动宝石，在检测过程中为确保宝石的所有部分都可以被观察到，必须不止一次地改变宝石在镊子上的位置。
3.显微镜的操作步骤
1)用不起毛的布清洗样品，并固定宝石于载物台上。
2)在低倍下聚焦宝石，寻找宝石的影像，以获得宝石的整体印象。
3)根据实际情况，改变放大倍数，再聚焦观察。
4)改变照明方式，用反射光观察宝石的表面特征，用透射光观察宝石的内部特征。特殊情况下，可附加散射白板、油浸等方法，观察内部生长纹、颜色分布特征等现象。
5)转动宝石，从各个角度观察并记录观察现象，作为判断依据。
4.显微镜的照明方式
通常，宝石显微镜观察可使用3种基本的照明方式:亮域照明、暗域照明和顶光照明。亮域照明和暗域照明均用透射光照明;顶光照明则属于反射光照明。为了获得最佳的观察效果，显微镜的照明方式可细分为如下9种(图1-4-16):
图1-4-16 显微镜的9种照明方式
1)亮域照明:打开挡光板，使宝石由底部的溴钨丝灯光源直接从正下方照明，使包体在明亮的背景下呈黑色影像醒目的显示，适合于观察弯曲生长线或低突起的包体。可调节缩小锁光圈，防止光从宝石四周泄漏。
2)暗域照明(最常用):用底光照明，上面加上挡板，使光从显微镜物台下一个碗状反射器内反射的侧光照亮宝石。宝石在其下方暗色屏蔽造成的黑暗背景上观察，包裹体显得明亮而醒目，这种照明方式在宝石学中最常用。观察时，需要经常改换照明方式，交替使用亮域和暗域照明，能揭示某些用单一方式照明时被忽略的细节。
3)垂直照明:采用顶光(反射光)垂直照射宝石表面，可观察宝石的表面特征。
4)散射照明:利用底光照明，在光源之上放置散射板、面巾纸或透明材料，适合观察色带和生长纹。
5)水平照明:在宝石的侧面用细光束照射(反射光照射)，适合观察宝石的针点状包裹体和气泡。
6)点光照明:打开底光源，用锁光圈使光源缩成小点，透射宝石，适合观察宝石的弯曲条纹和内部结构特征。
7)斜向照明:细光束从顶部某一斜向角度照射宝石，适合观察宝石液态包裹体及小解理面等产生的薄膜效应。
8)偏光照明:在两块偏光片之间观察宝石，用底光照明。适合观察宝石的多色性、干涉图和应变干涉色等现象。
9)遮掩法照明:采用底光照明，但在视域中插入挡板，挡住一半的光线。能增加包裹体的立体感，有助于观察宝石的生长结构，如弯曲条纹和双晶纹等。
5.油浸显微镜
如图1-4-17所示，当把宝石浸没在与宝石折射率相近的液体中时，减少了宝石表面的反射和漫反射，因此，宝石的表面特征变得不可见，而内部的细节更清晰。通常用水平显微镜观察，可避免不小心溅出的浸液导致的显微镜损伤，且更易于操纵待测的宝石。通常用于油浸法的浸油见表1-4-5。
图1-4-17 油浸显微镜及其光线示意
表1-4-5 几种常见的浸油折射率
观察用的玻璃浸油槽应为无色、透明、且不含包裹体，否则可能混淆观察结果。观测完毕后，宝石要彻底清洗。如果是镶嵌宝石，清洗将较困难。大多数串珠和底部密闭镶嵌的宝石不应浸没在包括水在内的任何液体中，因为可能导致宝石、金属镶座或串珠的线受损。某些多孔的宝石，如欧泊和绿松石等渗透性材料，不适合浸泡，浸液有可能使宝石受损;有些拼合宝石、经优化处理的宝石以及有机宝石(包括人造树脂和塑料)应在确认不会发生溶解或反应的情况下才能浸泡。另外，某些液体将会危及观察者的健康，因此，应在通风的环境下观察，以防止气体被吸入体内。
6.观察宝石时应注意的事项
1)清洗宝石，防止将表面灰尘等误作内部特征。
2)在最低放大倍数下从多个方向观察宝石。高倍放大时虽可看清很多细微特征，但却会出现工作距离短、视域小而短及照明度不够等情况。
3)将感兴趣的内外部特征调至视域*，不断增加放大倍数，仔细观察。此时要分清哪些是灰尘或油污，哪些是内部包裹体。
4)采用浸油观察时应使宝石全部浸入浸油，可在油槽下放置白色或蓝色半透明塑料板(或面巾纸)使观察环境更为有利(蓝色板有利于观察*宝石)。
5)观察后刻面重影时应采用10×放大条件，视线应穿过同一刻面，以免刻面棱的影像产生虚假双影。不断转动宝石，以避开光轴方向。
6)观察解理、裂理和断口时用顶光源照明，观察宝石表面，检查腰棱底尖等易破损处。分清解理、裂理和断口等不同类型并观察其光泽，如不能确定内部破裂面是解理还是裂理，则称羽状体。
7.显微镜的保养
宝石显微镜是十分精密的光学仪器，影像的清晰程度与镜头的状况有关，因此要注意以下事项:
1)不能用手触摸镜头，若需清洁镜头，则用镜头纸或特制的镜头布擦拭。
2)下降镜头时不可用力太猛，防止物镜碰着样品，损坏镜头。
3)不用时应将显微镜灯光亮度调至最低，立即关掉显微镜灯，以延长照明灯使用寿命。
4)使用完毕，将物镜调至最低点，以延长调焦旋钮的使用寿命。
5)显微镜要注意防尘、防震、防止污染，不用时要用塑料盖或显微镜罩盖住显微镜。
8.显微镜的用途
1)观察宝石的表面特征:宝石原石的表面特征包括表面擦痕、蚀痕、三角座、双晶，成品宝石则观察其切磨质量、抛光质量、快速抛光留下的“颤痕”、小面的状态、解理、裂理和断口特征等，并要注意是否是拼合宝石。
2)观察宝石内部特征:包括宝石内部的气、液、固相包裹体，生长线，颜色分布特征，刻面棱重影现象等。
3)其他用途:在显微镜上配上偏振二色镜，可观察多色性;将偏光片一个放在物台下，另一个放在宝石或目镜上方，调节至正交位置，可作偏光镜使用，检测宝石的偏光效应，观察宝石的干涉图;在目镜处加上分光镜可检测宝石的吸收光谱;用显微镜上的微标尺附件可直接测量宝石的视高度和实际高度，测宝石的近似折射率;可用目镜分度镜(十字线)测宝石的比例和内部角度，还可在目镜上加上照相机进行显微照相。
三、宝石中的包裹体(Inclusions)
(一)包裹体的概念
包裹体，简称为包体。宝石学中包裹体的概念分广义和狭义两种。
狭义概念的包裹体来源于矿物学，指宝石矿物中由一相或多相物质组成并与主晶宝石矿物具有相的界限的封闭系统。包裹体的物质来源可以是与主晶矿物无关的外来物质或是相同于主晶矿物的成岩、成矿介质。包裹体的成分多样，形状和大小各异，既有固相，也有液相和气相，还有这3种相态的不同组合。
广义概念的包裹体是:在宝石中与主体宝石存在成分、结构、光性方位和物性差异的内含物、生长现象及与内部结构有关的表面特征，统称为包裹体。
(二)包裹体的分类
1.成因分类
(1)原生包裹体(Protogenetic Inclusions)
指先于主晶宝石形成而后被主晶宝石包裹的矿物颗粒。原生包裹体总是固相的，如红宝石中的锆石、磷灰石、尖晶石等，在榴辉岩成因的石榴石中常见金刚石、阳起石、透闪石包裹体。
(2)同生包裹体(Syngenetic Inclusions)
在主晶宝石矿物结晶过程中与主晶宝石同时生长形成的包裹体。它们的存在是因为宝石生成时环境的变化使宝石内部形成晶体缺陷，熔体或流体在缺陷中被捕获，其后随着宝石的结晶和冷却，它们也结晶和冷凝成各种相态。包括同生固态包裹体、含有呈各种组合关系的固态、液态和气体的孔洞和裂隙(流体包裹体)以及双晶(如刚玉和长石)、色带(常见于某些产地的蓝宝石和紫晶)等。合成宝石中的包裹体大多数都是同生包裹体。
(3)后生包裹体(Epigenetic Inclusions)
指宝石形成以后，由于环境的变化，如受应力产生裂隙，宝石周围的一些物质沿裂隙“灌入”到宝石中形成的包裹体。后生包裹体形成的原因有裂隙结晶化、出溶作用及放射性元素的破坏作用等。
2.宝石鉴定中分类
在宝石鉴定中，常常并不可能总是能够确定包裹体是原生的、同生的还是次生的，因此更具有实践意义的描述性分类如下:
(1)固相包裹体(Solid Inclusions)
指宝石中呈固态相存在的包裹体。天然宝石中最常见结晶质包裹体。岩浆、热液、变质反应等形成的早期结晶物被宝石捕获，这类物质一般为自形晶，晶形完好，也有被熔蚀的，其形状为纤维状、针状、长柱状、柱状、板状、片状、球状及规则晶体形状等，如锆石、磷灰石、金红石、角闪石等(图1-4-18，图1-4-19)。包裹体成分可以与主晶相同也可以不同。同一结晶包裹体在不同宝石中的表现不同，同种宝石不同成因、不同产状包裹体也可以不同。
图1-4-18 水晶中的固态金红石包裹体
图1-4-19 莫桑比克含铜电气石中罕见的斜长石包裹体
在合成宝石中也可见到固态包裹体，但与天然宝石具有明显的差异，合成宝石中的包裹体与其合成的方法密切相关。如焰熔法合成宝石中未融化的原料粉末，助熔剂合成宝石中的助熔剂残余、Pt晶片等，水热法合成祖母绿中的硅铍石晶体包裹体等，都是固态包裹体。
(2)流体包裹体(Fluid Inclusions)
流体包裹体是指包裹体以流体为主的单相、二相或多相包裹体。其形态多种多样，部分地受主晶宝石矿物结晶习性的控制。通常设气液比为(V):V=［V气/(V气+V液)］×100%，若V>50%为气态包裹体;V=30%～50%为气液包裹体;V<30%为液态包裹体;液体一般为含盐或碳酸的水或碳氢化合物;气体由水蒸气、二氧化碳或甲烷组成;固体主要是Na/K/Ca/Mg的氟化物、氯化物、碳酸盐或硫酸盐等。图1-4-20为哥伦比亚祖母绿中常见的三相流体包裹体示意图。
有时因受晶体结构的影响，晶体生长时晶格缺陷产生的空洞被高温溶液充填后又继续按原晶格方向生长，形成与主晶宝石晶形相似的空洞，这种由气液充填的形态与主晶宝石晶形相似的空洞称为负晶。如尖晶石中的负晶一般都是八面体，图1-4-21为石英中的负晶包裹体并伴有气泡。
图1-4-20 天然宝石中的三相流体包裹体
图1-4-21 石英中的负晶包裹体
很多气液包裹体混合在一起并充填裂隙或愈合裂隙时被称为“指纹状包裹体”。
有时宝石中的空洞和裂隙的形状在愈合过程中可能有改变。一些地方发生溶解，另一些地方又在生长并使通道缩小，出现“颈缩”或“卡脖子”现象。图1-4-22为石英中的卡脖子包裹体，一个空洞中为气泡，另一个空洞中为石盐晶体。
合成宝石中也可见到两相或三相流体包裹体，如水热法合成祖母绿由于在生长过程中有水的参与，内部可见到由硅铍石和空洞组成的二相和三相特征的钉状包裹体，较大的钉状包体中心存在深色的液态充填物(图1-4-23)。
图1-4-22 石英中的卡脖子包裹体
图1-4-23 水热法合成祖母绿中的流体“钉状”包裹体
(3)气态包裹体(Gaseous Inclusions)
指主要由气体组成的包裹体。合成宝石中常见单相的气态包裹体(即气泡)，在天然宝石中也可出现，如天然玻璃及琥珀中有大量气泡。合成宝石中的气泡常呈圆形、椭圆、异形，突起极高，与主晶界线非常明显。在从熔体结晶的合成宝石中最常见。从熔体中结晶的合成宝石生长方法有3种:焰熔法、晶体提拉法和壳熔法。这3种方法合成的宝石中都可出现气泡。玻璃和塑料等也常常见到气泡。
(4)结构特征(Structural Characteristics)
各种结构特征包括生长纹、色带、双晶、解理、应力裂隙、与内部结构有关的表面特征等。
A.生长纹和色带(Growth Structures and Color Zoning)
图1-4-24 天然蓝宝石中的色带
晶体生长过程中生长环境如压力、温度、流体化学成分的变化(包括杂质和致色离子浓度)可导致宽窄不等的生长带和生长条纹。若为颜色深浅的变化，则称为色带或颜色条纹。色带表现为与主体宝石颜色有明显差异的色带及色团、色晕。如直线状或角状的分带对水晶、蓝宝石是典型的(图1-4-24)。颜色分带也可呈斑状，如在钙铝榴石、红宝石中可见。如果均匀分布，很可能是合成品或处理品。
合成宝石中也可见到特征的生长色带，如焰熔法合成蓝宝石中常见到弧形生长纹。平直的色带过去曾认为是天然宝石成因的证据，但现在在助熔剂合成宝石中也可见到。
某些人工改色的宝石有自己独特的颜色分带，如染色宝石的颜色多集中在裂隙和晶粒的边界处;加热处理的刚玉可显示明显的十字交叉的色带;扩散处理的蓝宝石的颜色仅在表层。用回旋加速器处理的钻石由亭部轰击的，可见到围绕底面呈伞状分布的颜色标志。
合成宝石中还可见到一些特殊的生长纹。如水热法合成祖母绿中常见到水波纹等生长现象。玻璃和塑料仿制品中可见漩涡纹。
生长纹还可表现为包裹体分带。包裹体分带是因为主晶生长的暂时停顿，使外来物质集结在主晶表面，若主晶重新生长，便可形成呈面状分布的薄层包裹体。
图1-4-25 月光石中的“蜈蚣状”包裹体
在水热法合成水晶中可见到“面包渣”状的包裹体，可作为合成水晶的证据。
B.双晶结构(TwinningStructures)
早期双晶被认为是天然成因的证据，但目前在合成宝石中也可见。通常天然水晶中可见复杂的双晶，而合成水晶中无双晶或双晶很简单。
C.解理结构(CleavageStructures)
解理在宝石内部出现，一般为平直的裂隙，可以观察其解理特征，对宝石进行鉴定。如月光石中常见“蜈蚣状”包体(图1-4-25)，就是因为两组解理垂直相交显示的特殊结构。
D.与内部结构有关的表面特征(Surface Characteristics)
与内部结构有关的一些表面特征，如天河石中的条带状或斑状结构、钙质珊瑚表面平行排列的具蜡状光泽的生长纹，可作为宝石的鉴定特征。天然欧泊和合成欧泊均可见到变彩效应，但天然欧泊的色斑为二维，合成欧泊为三维，两者有明显的区别。玻璃猫眼还可见到“蜂窝状”结构(图1-4-26)。
图1-4-26 玻璃猫眼中的“蜂窝状”结构
(三)包裹体研究的意义
1.指示宝石的晶系所属
宝石包裹体的形态特点与宝石晶体结构有密切关系。宝石中的负晶形态与宝石的形态是一致的，如石英、蓝宝石中的负晶形态为六方柱状，尖晶石中的负晶呈八面体形态。
2.确定宝石的种属
不同宝石有不同的包裹体，某些包裹体只在特殊的宝石中出现。如电气石中复杂的头发样包裹体俗称“蝉翼”，钙铁榴石中“马尾状包裹体”等，都可有助于鉴定宝石品种。
3.区别天然和合成宝石，并能确定具体的合成方法
天然宝石形成时间漫长、地质环境复杂，其包裹体与生长环境有关;合成宝石由于生产条件的局限性，与天然宝石在包裹体方面有差异，因此天然宝石和合成宝石中包裹体的差异为鉴定提供了依据。
4.检测宝石是否经过人工处理
天然宝石经过人工改善后，其物理常数往往变化不大，但包裹体会有明显的变化，为判断宝石是否经人工优化处理提供了证据。
5.了解宝石的成因、生成环境，确定宝石的产地
宝石中的包裹体和组合特征能提供宝石生成环境的成因信息。如火成岩中一般为固相包裹体;伟晶岩、热液作用形成的宝石，气液包裹体比较多;某些宝石的包裹体仅在特定的产地出现，如氟碳钙铈矿包裹体为哥伦比亚木佐矿区产出的祖母绿所独有等。
但是，大多数情况下，靠单一的包裹体矿物种的存在不可能得出正确的结论，还必须掌握特征包裹体的组合特征及丰富的知识，从而进行综合判断。
6.确定宝石的质量和分级
宝石中的包裹体是宝石鉴定、分级的重要证据。评价宝石的净度时要考虑包裹体的大小、数量、位置、颜色以及包裹体成像的数量等对宝石质量的影响。
