(一)颜色及其成因
祖母绿具有特征的由铬、钒元素致色的翠绿色,有时略带黄或蓝色调,其颜色柔和且鲜亮,具丝绒质感,如雨后嫩绿的草坪一般。
图3-10 祖母绿的呈色机理
祖母绿的呈色机理如下(图3-10):由于铬离子的离子半径与铝离子的离子半径类似,可以进行类质同像替代,从而铬可以替代铝进入祖母绿的晶格。在祖母绿中,包围铬离子和钒离子的力和限制电子运动状态的力都较弱,因此当可见光照射时,它们外层的电子在配位体晶体场的作用下容易发生分裂,产生d-d电子跃迁,电子跃迁所需要的能量与紫光及红光相当,因此这两部分颜色的光被吸收,而其他未被吸收的残余光混合就产生了祖母绿的绿色。
(二)基础宝石学数据
1.光泽与透明度
抛光表面为玻璃光泽,断口表面为玻璃光泽至树脂光泽;透明至半透明。
2.折射率
为1.577~1.583(±0.017),随着碱金属含量的增大而增大。
双折射率:变化范围为0.005~0.009。
3.多色性
中等到强,蓝绿—黄绿。
4.发光性
紫外荧光:一般无荧光。有时在长波紫外线下,呈无或弱绿色荧光,弱橙红至带紫的红色荧光;短波紫外线下,少数呈红色荧光。
X荧光:呈很弱至弱的红色荧光。可见到短时间与体色相近的磷光。所有祖母绿在X射线下均呈透明。
5.查尔斯滤色镜检查
绝大多数的祖母绿在强光照射下,透过滤色镜观察,呈红色或粉红色。基于以上特点,以往将查尔斯滤色镜下的反应作为鉴别祖母绿的主要依据,曾造成一些天然的祖母绿被误认为是仿品的后果。例如,南非和印度所产的祖母绿,因含铁而在滤色镜下呈现绿色。现在滤色镜仅作为观察祖母绿的一个现象而不再作为鉴别祖母绿的依据。
6.解理
平行{0001}方向具一组不完全解理;断口呈贝壳状至参差状。
7.硬度
摩氏硬度为7.5~8.0。
8.密度
为2.67~2.9g/cm3,通常为2.72g/cm3。祖母绿密度的大小受碱金属含量影响,碱金属含量越高,密度越大。产地不同,密度也略有差异。
9.品种
(1)祖母绿猫眼。
(2)星光祖母绿。
(3)达碧兹。
达碧兹是一种特殊类型的祖母绿,产于哥伦比亚木佐矿区和契沃尔矿区,它具有特殊的生长特征。木佐产出的达碧兹在绿色的祖母绿中间有暗色核心和放射状的黑臂。契沃尔产出的达碧兹在祖母绿中心有绿色的六边形核心,由六边形的核心向外伸出六条黑臂(图3-11)。
图3-11 哥伦比亚木佐(a)和契沃尔(b)矿区产出的达碧兹祖母绿
(三)祖母绿的内部特征
祖母绿的内部特征一般分为四类:矿物包体;负晶或空洞中的两相或三相包体;愈合裂隙或部分愈合裂隙;色带和生长带。
(四)祖母绿的化学成分
祖母绿是铍铝硅酸盐,化学式为Be3Al2(Si2O6)3,含有铬、铁和钒等微量元素。铬的质量分数在0.3%~1%之间。
祖母绿结构中[Si6O18]组成六方柱状空管,[Si6O18]与铍原子以四面体的形式结合,又与铝原子以八面体结合,六方柱状的空管内可含水分子和碱性离子,如钠、钾、铯元素。六方柱状空管内所含的水分子有两种形式:当空管中没有碱性离子时,水分子沿六方柱长轴排列,称为Ⅰ型水;当空管中有碱性离子时,水分子垂直于六方柱长轴排列,称为Ⅱ型水。