抗折试块的评定:合成翡翠的相关报道

    人工合成翡翠技术的研究始于上世纪60年代。1963年，贝尔(Bell)和罗茨勃姆发现翡翠是一种低温高压矿物，必须在高压条件下才能合成，至此开始了真正意义上的翡翠合成研究工作。80年代，我国吉林大学和中科院长春应用化学所、中科院贵阳地化所等单位也进行了合成翡翠的试验。但由于实验条件和设备所限,难以实现硬玉由非晶质向晶质体的全面转化，同时，致色离子Cr3＋难以进入其晶格中，最终合成硬玉样品属非宝石级，仅为不等量的硬玉 微晶和玻璃体的混合物。上世纪八十年代，美国的通用电气公司（GE）相继开始了合成翡翠的研究。2002年，GIA首次对GE宝石级合成翡翠作了简要的报导。迄今，人们对这类宝石级合成翡翠的特征了解甚少。
    电子探针分析结果表明，GE合成翡翠化学组成相对较纯，其主化学成分为：ω（SiO2）=59.74～61.72%、ω（Al2O3）=23.90～24.97%、ω（Na2O）=13.65～14.85%，含微量ω（Cr2O3）=0.05～0.07%、ω（K2O）=0.02～0.04%、ω（CaO）=0.02～0.06%。其中，Cr3+以类质同象形式替代Al3+而占据MⅠ位；K+、Ca2+则替代Na+占据MⅡ位。与天然翡翠相比，GE合成翡翠化学成分以贫铁为特征，且钙、镁相对含量明显偏低。GE合成翡翠多为绿色～黄绿色，半透明，微晶结构为主，局部为斑状结构，玻璃光泽。折射率：1.66（点测），密度：3.31～3.37g/cm3。紫外灯下，LW 蓝白弱荧光，SW 灰绿中强荧光。
    红外吸收光谱测试结果表明，GE合成翡翠显示一组（3373、3470、3614 cm-1）与天然翡翠截然不同，且由羟基伸缩振动致红外吸收谱带。由此证实，GE合成翡翠内存在微量的水分子，是在高温高压和水的参与下结晶而成。据此可作为鉴别GE合成翡翠的重要证据。表明，GE合成翡翠中由νas（Si-O-Si）反对称伸缩振动致红外吸收强谱带主要出现在1089 cm-1处，位1154cm-1处仅显示弱肩峰。反之天然翡翠中，由于钙、镁等杂质元素不等量替代铝，易导致νas（Si-O-Si）反对称伸缩振动致红外吸收谱带漂移；由1014、946、870 cm-1组成的一组红外吸收谱带为νas（O-Si-O）反对称伸缩振动所致；由νs（Si-O-Si）对称伸缩振动致红外吸收谱带仅出现在752、670 cm-1 处；由δ（Si-O）弯曲振动致红外吸收中强谱带出现在602cm-1处；541、500 cm-1处的红外吸收谱带属ν（MCr-O）伸缩振动所致，与天然翡翠中ν（MCr，Fe-O）伸缩振动致红外吸收谱带表现出的特征存在一定的差异。整体而言，在红外光谱指纹区内，GE合成翡翠和天然翡翠的红外主吸收谱带差异特征不甚明显。
    拉曼光谱测试结果表明，在GE合成翡翠的链状硅氧骨干中，Si-O键主要以两种基本形式存在，即非桥氧（Si-Onb）和桥氧（Si-Obr）。GE合成翡翠的拉曼光谱中，由Si-Onb伸缩振动致拉曼谱峰主要出现在1039 cm-1处，988 cm-1拉曼谱峰为Obr键-键相互作用所致。由Si-Obr伸缩振动致拉曼谱峰位700 cm-1处，而O-Si-O弯曲振动通常出现在521～524cm-1处。相比之下，天然翡翠与GE合成翡翠的拉曼谱峰的差异特征不明显。
    利用光纤微光谱仪（USB2000）在室温条件下，采用反射法对GE合成翡翠的可见吸收光谱进行了测试。结果表明，GE合成翡翠的致色离子主要为Cr3+，从Cr3+的3d3电子组态导出的自由离子谱项为：基谱项 4F，激发谱项为4P、2G、2D等。八面体场中，由基谱项 4F分裂为三个能级，即4A2、4T2、4T1。在可见光区域内，出现两个强而宽的吸收带，即分别由4A2 → 4T2（630nm）；4A2 → 4T1（445nm）能级之间跃迁所致。d电子在4A2 → 4T2和 4A2 → 4T1能级间跃迁过程中，分别吸收1.97和2.79 eV能量，未被吸收的残余能量组合成GE合成翡翠的颜色。与GE合成翡翠的可见吸收光谱不同之处在于，天然翡翠中普遍存在Fe3+以类质同象形式替代Al3+的现象，因而在可见光蓝紫区内，出现由Fe3+外层d电子跃迁6A1 → 4E + 4A1 (4G) 而导致的437nm弱吸收峰，这与EPMA的分析结果相吻合。
    在电子束的激发下，GE合成翡翠多发出很强的亮红色光，同时，与晶体生长环境相关的微晶CL结构得以显示。硬玉微晶局部呈平行定向排列或卷曲～微波状构造，由此而区别于天然翡翠。
     综上，依据GE合成翡翠表现的内部结构、由其羟基伸缩振动致一组特征的红外吸收谱带、贫铁富铬的可见吸收光谱及CL发光特征，有助于鉴别之。

   合成翡翠是难以合成的。单晶质宝石的容易合成。例如钻石、红、蓝宝石早已被商业化大量生产。多晶质玉石是难以合成。

世界上最早合成翡翠并且成功投入市场的是美国GE公司。
      由于其结构与矿物的复杂性对其温度、压力要求非常严格技术难度不容易掌握。我要是没记错的话，中国最早是广西桂林宝石研究所做过“合成翡翠”送过我们院里当过标本但是在很短的时间里，经过氧化、脱水、长出霉斑等很多原因就失败了 如果“合成翡翠”成功的话会悄然进入市场, 将会冲击珠宝市场。
就像B货翡翠最早进入香港刚进入市场一样，在鉴定技术还没有完全掌握的情况下有一小部分人发了一笔横财！

合成步骤方法：
     高温超高压合成翡翠要分两步走：
   （1）按翡翠矿物（硬玉）分子式中的各元素含量选用合适的化学试剂，制成非晶质的翡翠玻璃料；
   （2）将玻璃料粉碎，进行预成型工艺处理后，在六面顶金刚石合成用压机上进行高温超高压条件下结构转化，即可得到晶质翡翠。
    （一）非晶质翡翠玻璃料的配方选择和合成方法
      根据翡翠的矿物分子式为NaAlSi2O6，可选用Na2O，Al2O3，SiO2，Na2SiO3，Na2CO3，Al2（SiO3）3等试剂进行组合，经过实验对比，采用硅酸钠和硅酸铝作为合成翡翠的原料配方最理想。反应式为：Na2SiO3+Al2（SiO3）3=2NaAlSi2O6

此反应式的最大优点为：（1）熔点低，1050℃以上即可被熔融成玻璃料；（2）反应后除试剂中的杂质外，没有多余离子存在。
    合成方法是称等克分子量重的硅酸钠和硅酸铝试剂 ，再按混合料总重量的重量百分含量要求称量含致色离子的试剂，一起在磨钵中混匀磨细，倒在坩埚中，盖上坩埚盖，放在马弗炉中加热到1100℃，恒温几小时后冷却，即得到带色的翡翠成分非晶质玻璃料，这些玻璃料用X射线粉晶分析鉴定时没有谱线。
    （二）晶质翡翠的高温超高压合成方法：
    由非晶质翡翠玻璃料转化成晶质翡翠，必须在高温超高压条件下，本实验是采用合成金刚石用的六面顶压机进行的。其合成方法如下：
    1、将带色的非晶质翡翠玻璃料粉碎到125目以上（即粒度小于0．125mm）
    2、将粉碎的非晶质翡翠玻璃料在600kg/cm2的嵌样机上加热预成型成Φ14X15mm圆柱体世Φ14X 6mm圆片。
    3、将预成型的非晶质翡翠玻璃料块装入特制的高纯石墨坩埚中。
    4、将石墨坩埚中放在140℃的烘箱中烘烤24小时以上。
    5、将坩埚放入六面顶压机的压腔，启动压机使六个顶锤合拢。随后加压、加电流，并保持尽量长的时间。然后断电、卸压，打开压机，取出翡翠块，即可得到Φ14X 15mm，或Φ14X 6mm的晶质翡翠，经琢磨、抛光即成为合成翡翠的成品。
    高温超高压法合成翡翠的矿物学鉴定结果，我们进行了X射线粉晶分析；红外吸收光谱分析；成份分析；硬度测定；比重测定；折射率测定；荧光测定等7个方面，结果与天然翡翠的数据基本一致。

环境条件：
    天然翡翠形成于高温高压环境；通过实验American的Bell和Roseboom得出形成硬玉的温度与压力的下限为400摄氏度、18000帕。实践还表明，在900~1500摄氏度、25~70千帕的条件下，均可将非晶质翡翠转化为晶质翡翠。
方法步骤：
    <1>制底子
    将二氧化硅59.45%,氧化钠15.34%,氧化铝25.21%......配制好然后，在1500摄氏度的高温下反复熔融，要使其分布均匀，以形成非晶质翡翠材料，非晶质翡翠属于玻璃质，无色，透明。
    <2>加入致色物质
    致色物-----------------------(0.01%~10%)引起的翡翠颜色变化
    氧化铬....................柠檬黄--黄绿--绿黄--深绿--橄榄绿
    氧化钴....................浅蓝--青莲--深钴蓝
    氧化镍....................浅藕--藕色--紫色--兰紫色--深蓝色
    氧化铜....................浅蓝--天蓝--海蓝--深墨水蓝
    硫酸锰....................浅紫丁香色--紫丁香色--深紫丁香色--紫色
    氧化铁....................白色--浅黄绿色---浅黄褐色
    氧化钛....................灰色--浅灰色----白色
    氧化钕....................日光灯下紫红色------太阳光下青紫色
    氧化镥....................鲜绿色色调
    五氧化二钒...............白中蓝色色调--白中红色色调
    氧化铈....................白色-------白色中微红色调
    二氧化锡.................白色中黄绿色调--白色中微红色调
    四氧化三铁..............白色中稍有黄绿色调
    亚硒酸盐.................白色中粉红色调

     实验还表明合成翡翠的透明度与致色元素(或离子)的浓度有关. 如:含铬0.7%以下合成翡翠往往透明,大于0.7%后呈深绿或橄榄绿不透明.
     <3>晶质翡翠的制成
     将非晶质翡翠材料注:要经过粉碎、过筛，再利用合成金刚石所用的设备“六面顶压机”，使其转化成具有天然翡翠结构的合成翡翠产品。经过X射线分析合成翡翠具有与标准数据一致的谱线。也与天然翡翠的谱线重合。硬度6.2~7.1，密度3.29~3.36克/厘米3，吸收光谱的主要峰值与天然硬玉的标准图完全吻合。