一顆罕見的四線星光錳鋁榴石(Spessartine)星光效應的成因

圖1:這顆37.78克拉的弧面錳鋁榴石顯示了四線星光。M.P.斯坦巴赫攝。

在參加2008年2月的圖森寶石展時,其中一位作者(MPS)用手電筒在坦桑尼亞洛里昂多(Loliando)的新發現中搜尋了幾千克拉的弧面錳鋁榴石,並幸運地發現了一顆顯示有四光線星光的寶石(圖1)。
石榴石後來被記錄在作者的書中(Steinbach 2016,第537頁),在這裡我們研究其不尋常的星光的成因。

橢圓形弧面寶石重37.78克拉,尺寸約為22×16×11毫米。
它的體色是橙色,這是典型的。
它顯示出一個弱四線星光,其銳角和鈍角度類似於鎂鋁榴石-鐵鋁榴石系列的四線星光石榴石(例如Guinel&Norton 2006)。

星光的兩個分支之間的夾角大約為70°和110°,對應於兩次對稱軸。
沃爾科特(Walcott,1937年,第41頁,第20頁)證明了這種石榴石應該顯示出多個對稱相等的四線星光。

事實上,在弧面的邊緣幾乎看不到另外四個非常弱的星光,而且其中一顆非常明顯,正如預期的那樣,顯示出一顆具有相同角特徵的四線星光。
所有這些星光的弱點都與石材內的線性特徵的低密度有關。

圖2:(a)大量部分癒合裂隙和“指紋”使錳鋁榴石星光呈半透明。(b) 指紋包含由不同形狀的兩相(液態-氣態)包裹體組成。J.-P.Gauthier在透射光下的顯微照片;視野(a)16×12 mm和(b)0.9×1.0 mm。

如圖2a所示,由於存在相交的部分癒合裂隙和“指紋”,寶石是半透明的而不是透明的。
指紋包含由不同形狀的兩相(液態-氣態)包裹體組成 (圖2b)。
此類次生流體包裹體通常出現在錳鋁榴石中(參見Knox&Laurs 2001,第288頁;Gübelin&Koivula 2005,第448-451頁)。

在目前的石材中,一些流體包裹體被拉長並相互平行(圖2b,頂部中心)- 顯然是根據基質晶體定向的,並且它們在某種程度上造成了星光。

圖3:(a)平行四邊形結構和(b)定向針狀特徵貫穿於整個錳鋁榴石,並導致其星光。J.-P.Gauthier在透射光下的顯微照片;視野(a)1.0×1.2 mm和(b)1.0×0.9 mm。

其他包裹體的顯微照相術具有挑戰性,但我們觀察到平行四邊形的層狀特徵。在整個寶石中都存在大量這樣的空穴(圖3a)。
它們很容易讓人想起錳鋁榴石晶體展示的料斗生長(例如gübelin&Koivula 2005,第448頁)。
那些高的長寬比(即,類似於針狀包裹體;圖3b)明顯促成了星光。

拉曼光譜和光學顯微鏡分析表明,這些層狀包裹體為薄膜狀流體。
以前在美國的錳鋁榴石中曾報告過類似的扁平流體包裹體,其幾何特徵為70°和110°互補角(Knox&Laurs 2001,p.288)。
它們的亞微米厚度由干涉色的存在來表示,如圖4的中心所示。
很可能是在這個弧面的邊緣,沿著其他晶體學方向幾乎看不見的星光,是由這些平行四邊形平行排列的不同側面反射的光產生的。

這些薄膜的透明度與這顆星光的橙色外觀一致,這顆星光的顏色來源於石榴石基質,而不是固體針狀包裹體。
這也解釋了這顆星光的弱點,與之形成對比的是由固體包裹體形成的鎂鋁榴石-鐵鋁榴石系列石榴石中的強而銳利的星光。

圖4:錳鋁榴石中的平行四邊形薄膜流體包裹體由於其亞微米厚度而顯示出干涉色。A.Delaunay在暗域照明下的顯微照片;視野1.80×1.35 mm。

目前的弧面寶石可能是迄今為止報導的唯一的四射線星光錳鋁榴石。
千禧年後不久,作者MPS首次遇到了星光錳鋁榴石,但那顆是(來自斯里蘭卡)展示出六線星光寶石(Steinbach 2016,第538-539頁)。

本文作者
唐布因 (Thanh Nhan Bui)
魯汶天主教大學
比利時新魯汶
奧瑞蓮·德勞奈(Aurélien Delaunay) 和 烏戈·亨內布瓦 (Ugo Hennebois)
法國寶石學實驗室
巴黎,法國

馬丁·斯坦巴赫 (Martin P. Steinbach)
斯坦巴赫 (Steinbach) – 伴隨一顆星光的寶石
德國. 伊達爾-奧伯施泰因 (Idar-Oberstein)
讓·皮埃爾 · 高蒂耶 (Jean-Pierre Gauthier) 教授
寶石學研究中心
南特,法國

參考資料
Gübelin,E.J.&Koivula,J.I.,2005年。寶石內包裹體攝影圖集,第二卷。Opinio出版社,瑞士巴塞爾,829頁。
Guinel,M.J.F.和Norton,M.G.,2006年。來自愛達荷州鐵鋁榴石 – 鎂鋁榴石的星光成因。材料科學雜誌,41(3),719-725,https://doi.org/10.1007/s10853-006-6500-4.。
諾克斯(Knox)和布朗(Laurs) 2001。來自加利福尼亞州聖地亞哥縣拉莫納的錳鋁榴石石榴石。寶石與寶石學,37(4),278–295,https://doi.org/10.5741/Gems.37.4.278。
斯坦巴赫 2016.星光效應 – 伴隨一顆星光的寶石。MPS出版與媒體,德國伊達爾-奧伯施泰因(Idar-Oberstein),896頁。
沃爾科特 1937年。石榴石,尖晶石,石英和藍寶石中的星光。自然史博物館地質系列,自然歷史博物館,7(3),39-57,https://archive.org/details/asterismingarnet73walc/page/n5/mode/2up。
本文最初發表於“寶石學雜誌”,第37卷,2020年第3期。

文章來源
TGI & Gem Lab 台灣寶石研究院
感謝 TGI & Gem Lab 台灣寶石研究院 文章授權