金绿宝石、变石及猫眼石的介绍，金绿宝石的变种：变石和猫眼石

金绿宝石（Chrysoberyl）的名称来自希腊文Shryso，为金黄色之意，这一名称代表了它的金黄绿色的颜色特征。变石（Alexandrite）是指具有变色性能的金绿宝石。它在日光下呈绿色，在灯光下呈红色。猫眼石（Cat's-eye）是指具有猫眼效应的金绿宝石。所以可以认为变石和猫眼石，同为金绿宝石的变种。有些晶体可同时具有变色效应与猫眼效应。说到猫眼效应，原是指所有宝石都可具备的一种光学效应，是广义所指。而有些学者认为只有金绿宝石猫眼，才堪称猫眼，故金绿宝石猫眼，又称猫眼石，是狭义的猫眼石。

人类对金绿宝石的认识和利用已久，早在古代的狮子国，也就是现代的斯里兰卡，就曾有产金绿宝石猫眼的记载。公元1830年俄国人在乌拉尔山的托卡瓦加祖母绿矿山发现了具有变彩效应的金绿宝石，是日正值沙皇21岁的生日，故又将这种具变色效应的金绿宝石命名为“亚历山大石”，如今称为“变石”，也有人称它为“翠绿宝石”。

中国人对猫眼的认识，始于元朝，当时人们认为猫眼石与猫儿死后埋于深山化为双睛有关。

一、化学组成

金绿宝石的化学式为BeAl2O4。

其化学成分中除含铍铝之外还经常含有铁、钛、铬等。

二、形态

金绿宝石属斜方晶系，晶体呈柱状、板状和假六方三连晶六边形扁锥状，如图8-4-1所示。

图8-4-1　金绿宝石的晶体及双晶

（a）金绿宝石的晶体；（b，c，d）金绿宝石的双晶

三、物理特性

金绿宝石呈棕黄色、黄绿色、绿黄色、灰绿色、黄褐色至褐色，还偶尔有浅蓝色。猫眼主要为黄色、黄绿色、褐色和褐黄色，一般情况下金绿宝石呈浅茶水色、亮的褐黄和绿黄色（图8-4-2）。金绿宝石呈透明至半透明，玻璃光泽，非均质体，二轴晶，正光性，折射率为1.746～1.755（＋0.004，-0.006），双折率为0.008～0.010，多色性为黄绿色、橙黄色、黄、绿和褐色、浅紫红色。摩氏硬度8～8.5，密度一般为3.73（±0.02）g／cm3，具贝壳状断口。

图8-4-2　金绿宝石猫眼

四、鉴别特征

将金绿宝石放大检查还可见指纹状包体、丝状包体，透明的还可见到双晶纹、阶梯状生长面等。紫外荧光长波无，短波紫外光照射下，黄色、棕色和绿黄色的金绿宝石呈惰性或呈黄绿色。从黄色、棕色和多种绿色（包括变石）宝石的特征吸收光谱图（图8-4-3）可见，金绿宝石具有445nm较强的吸收谱带，这是由于亚铁的原因所致，变石则具有680nm、678nm强吸收线，665nm、655nm、645nm弱吸收线，580nm和630nm之间有部分吸收带，476nm、473nm、468nm处有弱吸收峰，为紫光区吸收。极少数可具星光效应。金绿宝石的红外图谱如图8-4-4。

图8-4-3　金绿宝石的特征吸收光谱

图8-4-4　金绿宝石的红外图谱

猫眼石具明显猫眼效应和变色效应，变石则具明显的变色效应，也可具有猫眼效应，金绿宝石则极少见有星光效应。金绿宝石猫眼的颜色变化如图8-4-5。

图8-4-5　金绿宝石猫眼的颜色变化示意图

金绿宝石易与其他黄绿色至绿黄色的宝石相混，变石也易与合成变石、合成猫眼变石、合成变色蓝宝石以及合成变色尖晶石相混。表8-4-1为变石与相似变色宝石的物理性质对比。

表8-4-1　变石与相似变色宝石的物理性质对比

合成变色蓝宝石颜色变化为在日光照射下，为带灰色的、带绿色的蓝色；在白炽光照射下，为紫色。放大镜下常显示刻痕，有时带有气泡。合成变色尖晶石肉眼看与变石很相似，但折射率较低，无多色性，且各向同性。这些具变色性的宝石皆可以依据它的折射率、双折率、光性及密度来鉴定。

五、金绿宝石的变种——变石和猫眼石

1.变石

变石为金绿宝石的含Cr变种。

〔化学成份〕变石的化学式为BeAl2O4，可含Cr、Fe、V等元素。

〔形态〕变石属晶质体、斜方晶系，晶体呈板状或短柱状。

〔物理性质〕变石的颜色在日光下一般呈黄绿、灰绿、褐绿至蓝绿色，在白炽灯下呈橙红、褐红至紫红色。变石呈玻璃光泽，断口呈油脂光泽。变石为非均质体，二轴晶，正光性，具多色性，可为较强的三色性，α—紫红色，β—橙黄色，γ—绿色。折射率为1.746～1.755（＋0.004，-0.006），双折率为0.008～0.010。在长波紫外荧光和短波紫外荧光下皆为无至中、紫红色。变石的吸收光谱较复杂，由于它多色性很强，使得透过石头光发生方向变化。其吸收谱线说明了在日光及人造白炽光灯光下所看到颜色变化的原因。变石含有一定的铬，在580～630nm处的黄绿色处吸收光谱有宽的色带。一般吸收紫色部分，在红色区域680.5nm、678.5nm具有强吸收线，665nm、655nm、645nm具有弱吸收线，580nm和630nm之间部分吸收带，及蓝色区域476.5nm，473nm、468nm为3条弱吸收线，紫光区吸收。透射光的红色和蓝绿色光谱几乎相等。金绿宝石和变石的吸收光谱如图8-4-4所示。

因为日光对蓝色、绿色相对集中，故在日光下呈黄绿、褐绿、灰绿至蓝绿色；而白炽光具有更多的长波光，故在白炽灯光下呈橙红、褐红至紫红色。摩氏硬度为8～8.5，密度为3.73（±0.02）g／cm3，具三组不完全解理。

〔鉴别特征〕变石的很多性质与金绿宝石相同。最主要的还是要靠变色效应和猫眼效应来鉴别。放大检查，可见指纹状包体和丝状包体。

变石具有自然界任何宝石无可比拟的变色性。变石与相似变色宝石的物理性质比较，如表8-4-1。对变石的评价以色美、变色效应显著者为佳。

2.猫眼石

猫眼石的矿物名称为金绿宝石，它是金绿宝石具猫眼效应的变种。(www.xing528.com)

〔化学成分〕猫眼石的化学式为：BeAl2O4，成分中可含有Cr、Fe等元素。

〔形态〕猫眼石属晶质体、斜方晶系，常呈粒状、板状假六方三连晶。

〔物理性质〕颜色黄至黄绿、灰绿、褐至褐黄。变石猫眼呈蓝绿色和紫褐色，但甚为少见。

猫眼石呈玻璃光泽，属非均质体，二轴晶，正光性。多色性为三色性，即弱的黄色、黄绿色和橙色。折射率为1.746～1.755（＋0.004，-0.006），点测法1.74±，双折率为0.008～0.010。在紫外荧光下无色，变石猫眼呈弱至中红色。吸收光谱为445nm处有强吸收带。摩氏硬度为8～8.5，密度为3.73（±0.02）g／cm3，产地不同可稍有不同，具一组不完全解理。

〔鉴别特征〕猫眼石含丝状包体、指纹包体、负晶，具猫眼效应及变色效应是其最大特点。在鉴别时需注意以下几点。

（1）猫眼石的丝绢状包体有的是金红石，有的是空管。由于这些管状包体细长而密集，所以猫眼效应特别明显，在漫射光源下也特别清晰，为其他猫眼所不能比拟的。另外，如用单光源从猫眼石侧面照射，可见其颜色有所不同，左侧呈蜜黄色，右侧呈乳白色；如果左侧呈乳白色，则右侧呈蜜黄色（图8-4-6）。精确测定需要测其密度、折射率、硬度等。

图8-4-6　变石猫眼在单点照射下的颜色变化示意图

（2）猫眼石与人造猫眼石的区别在于：人造猫眼石的弧形顶端同时出现2～3条亮带，用放大镜看其两侧有六边形蜂窝状结构，硬度为5左右，相对密度为2.16g／cm3，而天然猫眼石在弧形顶端仅出现一条亮带，放大镜下亦不见蜂窝状结构，而且硬度、密度皆较大。

〔优化处理〕有的猫眼石经辐照处理，可改善颜色和猫眼效应，不易检测。

〔评价〕猫眼石的经济评价标准为：棕黄色为佳品，其次为淡黄绿色、白黄色、白绿色、灰色为最差。亮线应在弧面中央，亮线要细、窄而清楚、灵活，琢磨形状要按正确比例琢磨，这样猫眼效果将更好。

〔产状及产地〕金绿宝石产于花岗岩、伟晶岩及云母结晶片岩中，与其他宝石矿物伴生于冲积砂矿床中。变石是在1833年发现于乌拉尔山脉的Takovaya，而且最优质的变石在历史上也是产于该处。斯里兰卡的宝石砂矿中产生了一些优良猫眼，以及一些优质的变石。巴西是黄色至绿色的金绿宝石、猫眼和变石的产地。

缅甸、津巴布韦和赞比亚也有变石资源。在美国的缅因、康奈狄克、纽约及科罗拉多也发现不够宝石级的金绿宝石。

中国的金绿宝石主要见于新疆和内蒙等地。新疆的金绿宝石产于阿勒泰花岗伟晶岩的石英云母集合体带内，与石英、白云母、绿柱石、电气石、钠长石等共生。内蒙的金绿宝石发现于乌拉特前旗的稀有金属花岗伟晶岩中，与绿柱石等共生。其他如四川、湖南、河南、福建等地也均有发现。

六、金绿宝石、变石、猫眼的合成品种

1.合成金绿宝石（Synthetic Chrysoberyl）

〔化学成分〕合成金绿宝石化学式为BeAl2O4，可含有Fe、Cr等元素。

〔形态〕合成金绿宝石属晶质体，斜方晶系，晶体多呈板状。

〔物理性质〕颜色多为较浅的黄色、黄绿色、灰绿色、黄褐色到褐色。玻璃光泽。光性为非均质体、二轴晶、正光性，具黄色、绿色和褐红色多色性。折射率为1.746～1.755（＋0.004，-0.006），双折率为0.008～0.010。在紫外荧光下长波呈无色，短波下呈黄色、绿黄色，宝石为无至黄绿色。黄色和绿黄色宝石吸收光谱为具445nm吸收带。无解理，摩氏硬度为8～9，密度为3.73（±0.02）g／cm3。

〔鉴别特征〕放大检查可见有三角形、六边形的铂金属片助熔剂包体。合成金绿宝石系由助熔剂法合成。

2.合成变石（Synthetic Alexandrite）

合成变石，其材料名称为合成金绿宝石，在1973年由美国加里福尼亚的Danvile合成。

合成变石工业上采用助熔剂法、丘克拉斯基法区域熔炼法，目前用熔体导模法可生长出合成金绿猫眼石等宝石晶体。合成品与天然品性质极为相似。在白炽光下其颜色为带紫色的红色，在日光下为带蓝色的绿色，这种颜色变化与天然材料是一致的。尽管合成品的折射率、密度和双折率比天然材料稍低，但差异甚微。最有效的测试方法是根据紫外荧光和包裹体检测。

〔化学成分〕合成变石的化学式为BeAl2O4

〔形态〕合成变石属晶质体、斜方晶系，呈短柱状。

〔物理性质〕合成变石在日光下呈蓝绿色，白炽灯光下呈褐红色至紫红色。玻璃光泽至亚金刚光泽。光性为非均质体，二轴晶，正光性。多色性强，为绿色、橙色、紫红色。折射率为1.746～1.755（＋0.004，-0.006），双折率为0.008～0.010。色散为0.018。紫外荧光下长波、短波皆为中等至强红色荧光。吸收光谱在680nm、678nm处有强吸收线；665nm、655nm和645nm处有弱吸收线；580nm、630nm之间部分吸收；476nm，473nm，468nm三处具3条弱吸收线，紫光区吸收。合成变石无解理，硬度为8.5，密度为3.73（±0.02）g／cm3。合成变石具变色效应和猫眼效应。不同方法生产的合成变石，往往有细微的性质差异。天然和合成变石的性质对照，如表8-4-2。

表8-4-2　天然变石和合成变石的性质对比

〔鉴别特征〕放大观察可见，助熔剂法生产的合成变石具纱幔状包体、残余助熔剂（常呈带红的褐色），或留有铂金坩锅容器而残留下坩锅里的金属铂片，呈三角形或小块状、微粒等。还可有平行生长纹。提拉法生产的则有针状包体、弯曲的生长纹。区域熔炼法生产的则往往有气泡或旋涡结构。

天然变石对长波、短波紫外光一般呈弱红色荧光；助熔剂法合成变石呈中至强红色荧光；而丘克拉斯基法和区域熔炼法生产的则呈强红色荧光。在检测时最好对比测试。

无论是合成变石还是合成猫眼变石都已大量投入生产，合成变石用Grochralsk拉伸法生产，其折射率和双折射率均较低。比自然光相对较强的紫外荧光，也有极少见的束状，在放大情况下可见夹层。助熔剂法合成变石也有较低的折射率和密度以及比自然光强的紫外荧光，放大可呈现出原生和次生的助熔剂残骸及铂包裹体。合成猫眼变石在放大时有“波长超前”波动图形及在表面有种弱的、黄白的短波紫外光荧光，下层有弱的橘黄色的荧光。

对变石的评价以色美、变色效应显著者为佳。

3.合成猫眼石（Synthetic Alexandrite Cat's-eye）

早在20世纪60年代开始发展起来的熔体导模法生长晶体技术，目前已经可生产出合成变石猫眼石。它是既有变色效应，又具猫眼效应的金绿宝石。

〔化学成分形态及物理性质〕合成猫眼石的化学式为BeAl2O4。这种合成品的原料中掺入了铬和钒，属斜方晶系，晶质体，半透明，折射率为1.745～1.755，双折率为0.007～0.009，色散为0.018。摩氏硬度为8.5，密度为3.70～3.72g／cm3。

长波光照射时，合成品发中红色荧光；短波光照射时，合成品在表面附近发弱的、白垩般的黄色荧光，下部发橙红色荧光。放大观察可见到不平整间隔极小的起伏、平行的色区生长特征，也可以观察到极小的白色颗粒。导模法生长的晶体常呈半透明，长波和短波紫外光皆呈强红色，可见较多的气态包体和未熔的材料包体，偶见生长条纹和坩锅材料、绝缘材料等杂质包体。

合成品的猫眼，亮线往往清晰而平直，在戒面上可贯通两端到底（到戒面边缘）分布，易于观察鉴别。

玻璃仿金绿宝石猫眼在20世纪80年代后期由美国Calhag公司研制成功，我国在90年代初期研制成功。目前我国玻璃质仿猫眼的产量约为1 200t，已是世界首位。