寶石顏色的多樣化–分界線在哪裡?


理論上講很簡單:寶石是通過地質過程在自然界中形成的一種礦物,因此,它擁有礦物學的命名。
該名稱是由國際礦物學協會(IMA)及新礦物命名和分類委員會(CNMNC) 定義的。
在某些情況下,這些礦物名(例如鑽石)是為貿易商和消費者所造成的,因此不需要進一步分類。
但是,對於大多數有色寶石而言,事情要復雜得多,因為消費者和交易商對大多數的寶石的認知都只限於它們的品種名稱。

一般來說,品種名稱與該礦物的本身化學成分和顏色的變化有關。
自18世紀現代礦物學問世以來,一些品種的名稱在文獻中廣為人知(例如,紅寶石、藍寶石、祖母綠),而其他品種則在過去幾十年中被引入,目的是使一種新的寶石材料在市場上更具吸引力(例如,坦桑石代表含釩黝簾石,沙弗萊石代表含釩的鈣鋁榴石)。
在某些情況下,此類品種名稱也與外觀聯繫在一起,比如單晶石英(例如,水晶)和多晶質石髓。
儘管品種名稱的分類通常看起來很簡單直接(例如,祖母綠代表含鉻的綠色的綠柱石,海藍寶石代表含鐵的淺藍色的綠柱石),但我們需要注意到的是,涉及到同一礦物的不同品種進行區分時,這些定義通常相當模糊(Hughes,1994年)。

在本文中,我們將討論有關有色寶石分類的問題,並通過一些研究示例以寶石鑑定所的角度提出我們的見解。
本文以之前關於該論題的文章的為基礎,並添加了更多示例(請參見Dr. M.S. Krzemnicki,2019年,www.ssef.ch/presentations)。

標準的製定
首先每一家寶石鑑定所都需要擁有並遵循其內部的珠寶鑑定程序標準,以便能夠多年首尾一貫地對寶石的顏色種屬進行評估與分類。
在目前缺乏全球公認的標準的情況下,鑑定所可能需要首先選擇一個適用於內部的顏色評估參考系統,例如使用選定的比色石,(基於光譜學的)顏色測量方法,或顏色對照系統(如孟塞爾Munsell色卡或ColorCodex™ 史密斯,2020年)。

這樣的內部標準以後也有可能會成為國際統一的標準,被寶石鑑定實驗室及貿易組織(如LMHC、CIBJO、ICA)所接受。

使用孟塞爾顏色卡進行顏色觀察。圖片:SSEF的A. Castillon。

對彩色寶石的顏色進行觀察是一個複雜的問題,這源於三個主要因素:
1.光源(其自身的發光特點),
2.觀察員(操作流程,工具和人員培訓),
3.被觀察的寶石本身(例如紅寶石或粉紅色藍寶石)。

為了保持顏色分級操作的一致性,必須使用具有高顯色效能的標準光源(Krzemnicki,2019年)。
此外,從頂部觀察寶石的顏色時(與光線和觀察者的距離約為25厘米),建議將寶石向各個方向輕微傾斜10°- 20°,以便更好地判斷寶石的整體顏色的明度又或者觀察到寶石某處不太理想的顏色分佈。

含鉻的剛玉的顏色範圍變化,從紅寶石到粉紅色藍寶石及紫色藍寶石。請注意,打印照片上的顏色可能與寶石本身的顏色不同。 (本文中其他圖片也是如此)。圖片:SSEF,M.S. Krzemnicki。

三個研究示例
以下研究示例中的寶石品種分類基於兩種情況:(1)基於其顏色和(2)基於其顏色及光譜學/化學特性。
這些示例均來源於作者多年工作經歷的積累以及在日常的寶石鑑定工作中常見的實際問題。

紅寶石VS粉色藍寶石
微量的鉻可以給剛玉帶來範圍從深紅色到鮮紅色和淺紅色(例如粉紅色)的飽和度不一的紅色。
傳統上,行業內將它們劃分為紅寶石和粉紅藍寶石兩個品種,雖然這兩個品種之間通常存在著極大的價格差異,區分這兩個品種對珠寶商貿其實非常的重要,但是這兩個品種之間的界限在國際上從來沒有一個明確的釐定。

雖然貌似可以定義一個鉻濃度閾值(門檻值),將這些寶石歸類為紅寶石或粉紅色藍寶石,但這種假設在現實中並不適用。
原因是,這種化學分析(通常在寶石檯面上測量)可能會受到化學分區以及切工款式和切割比例的影響,從而在使用這種簡單方法時會導致結論不一致。
更不用說鉻元素的濃度會因為不同的鑑定所使用的分析儀器的區別而導致的測量結果存在差異。

ICA在上世紀80年代搭配出的一套比色石(合成紅寶石到粉紅色藍寶石)。圖片:SSEF,V. Lanzafame。

一種更加實際的區分紅寶石和粉紅色藍寶石的方法,是僅根據視覺上的顏色對比來實現的,即將寶石與色卡或比色石進行顏色比對。
在SSEF瑞士寶石學研究院,我們有一套使用了數十年的最初由ICA在1980年代搭配出的合成剛玉比色石。
利用這樣的比色石,鑑定師們可以進行最直接的顏色評估,因為這些比色石可以最大程度的實現光在寶石內部反射的效果以及寶石本身有著多色性的特性,而這些影響顏色的光學特性果也同樣存在於受測的紅寶石或粉紅色藍寶石中。
另一種方法是使用由波紋金屬箔製成的色卡(例如 ColorCodex™;參見史密斯,2020年),它們在某種程度上可以模擬光線在刻面寶石上的反射效果。

藍色鈷尖晶石VS藍色尖晶石
藍色的尖晶石在行業中是頗具吸引力且備受歡迎的寶石。
其藍色可能是由於微量的鈷或鐵或由兩種元素組合所致,因此它們的顏色範圍很廣,可以從鮮豔的鈷藍色到帶綠灰的藍色和帶紫色的藍色。
其中,具有“魔力”的是“鈷”,因而交易中的關鍵問題通常是一顆藍色尖晶石是藍色鈷尖晶石還是更常見的普通藍色尖晶石。
而這只能通過對其顏色的觀察與對其吸收光譜之間進行詳盡的分析綜合而給出結論。
吸收光譜可以向我們展示特定的致色元素(例如鈷)如何對寶石的顏色做出貢獻(吸收區和透射區),最終帶來我們看到的寶石的顏色。

藍色尖晶石的顏色範圍,但其中哪些是鈷尖晶石?圖片:SSEF。

與紅寶石/粉紅色藍寶石區分類似,鈷濃度閾值(門檻值)亦不適用。
原因是有些尖晶石的藍色是由於鐵元素的吸收特性而獲得的,其中除了鐵之外,還可能同時含有鈷元素,在某些情況下,其鈷元素的濃度甚至比一些色彩濃豔的藍色鈷尖晶石中的鈷元素的濃度更高。
在此,決定性的鑑定特徵是在吸收光譜中是哪種致色元素占主導(Shigley & Stockton, 1984年;Chauviré等人 ,2015年;D’Ippolito等人,2015年)。

有趣的是,那些由鈷和鐵混合共同致色的藍色尖晶石可能會顯示出微妙而誘人的變色效應,從白熾燈下的紫藍色到日光下的藍色(Senoble, 2010年;Hanser, 2013年)。

祖母綠VS綠色綠柱石
通常,祖母綠被描述為一種含鉻的綠柱石,儘管其他過渡金屬,如釩和鐵,也為其綠色做出了貢獻。
自古以來,祖母綠就因其高飽和度的綠色和稀有性而倍受珍視,儘管某些祖母綠寶石的綠色的飽和度會相對較低。

將祖母綠從所述的淡綠色到偏藍的綠色綠柱石的化學區分的可視 化繪圖。圖片:SSEF,M.S. Krzemnicki。

祖母綠晶體通常比較小且富含包裹體;這與它們複雜的地質成因有關,包括變質作用過程以及後期的岩石形變過程(Giuliani等人,2019年)。

近年來,在我們的鑑定所中屢次遇到淺綠色到偏藍的綠色寶石,其中大多數具有超大尺寸(100克拉以上)和較高的淨度(Lind等,1986年;Hänni,1992年) 。
與已知的經典的祖母綠礦床(例如哥倫比亞,阿富汗,贊比亞,俄羅斯,巴基斯坦等)不同的是,許多此類寶石是在偉晶岩(例如在尼日利亞和馬達加斯加礦床出產的)這種非常不同的地質環境中形成的。

此外,很多這些寶石的吸收光譜主要呈現以鐵元素的吸收為主,該吸收帶以近紅外波段為中心(事實上產生瞭如海藍寶石中的淺藍色),而在可見光譜的部分只有非常小的鉻元素的吸收帶,因而,將它們的顏色略微偏淺綠色或帶綠色調的藍色(Cevallos等人,2012年)。
這與上述產自經典礦區的祖母綠的吸收光譜差異巨大,這些經典礦區的祖母綠的吸收光譜主要由鉻(和釩)元素的吸收帶組成,在近紅外波段沒有或只有一個中等強度的鐵吸收帶。

當比較這兩個不同的綠柱石品種的化學成分(鉻與鐵的比例)時,也能很好地體現這種光譜上的差異。
該圖清楚地顯示了兩個不同的數值分區,來自所有上述經典祖母綠礦區的寶石明顯含有高濃度的鉻, 與此相反,許多淺綠色至偏藍的綠色綠柱石的特徵是鉻較低,但鐵的濃度相對較高甚至非常高(鐵比鉻多約10倍至100倍)。

祖母綠的顏色範圍和含微量鉻的綠色綠柱石.圖片:SSEF,M.S. Krzemnicki。

結論
本文試圖從珠寶鑑定所的角度通過具體的示例來分析如何定義寶石的顏色和品種。
儘管珠寶鑑定所和行業已經在寶石品種和顏色的定義和適用範圍上達成了很大程度上的統一,我們仍需要重視該問題在科學理論依據上的存在的局限和挑戰。
正如在CIBJO、GILC/ICA和LMHC過去的討論中表明的設定有色寶石的品種界限是一項很複雜的工作,並且由珠寶鑑定所給出的寶石顏色或品種的結論只是珠寶學家綜合觀察及分析測試結果所得出的一種意見。
多年來,瑞士珠寶研究院(SSEF)在各個相關的行業論壇中一直處於這些討論的前沿位置(例如CIBJO,LMHC)。
這些討論的目的是為了更好地協調鑑定所和行業間使用的規範和標準,以及通過發布和共享有關這些重要議題的研究成果。
CIBJO的寶石學委員會和寶石委員會在最近的CIBJO大會上也強調了這些議題在行業發展進程中的重要性。
我們對行業內進一步協調統一的趨勢秉著歡迎和積極的態度,並認為這可以是一個多管齊下的過程。
這包括在可能的情況下統一定義和統一鑑定流程,以便在名稱和術語的使用方面為貿易和最終消費者提供更清晰和透明的信息。
*M.S. Krzemnicki 博士

文章來源 Colour varieties of gems: where to set the boundary