应用各种处理方法来提高宝石的质量和吸引力由来已久。然而，这些日子以来，这种优化处理不仅限于天然石材。其优化处理越来越多地应用于合成材料，以生产不只单靠合成而是创造出所需的特性或使样品具有更自然的外观。

一些典型的例子是由泰国曼谷一家工厂生产的合成星光红宝石和蓝宝石，通过钛扩散紧接着加热和缓慢冷却

（Wanthanachaisaeng et al., 2022）。

图 37：这两对双色合成石英（14.8–23.5 克拉）展示了这种材料在有意的造成裂隙之前（顶行）和之后（底行）的外观。M. Wildner 的合成照片。

一个有吸引力新开发的“纹理处理”合成石英。这通常由双色材料（如图37）制成，双色材料通过水热方式生长为单色石英，然后通过在空气中加热该部分来改变一半样品的颜色（例如，只需将石材一半放入热砂中即可）。

然而，处理人员不愿意透露他们的优化处理程序的细节。在我们的实验中，我们发现将合成紫水晶加热到300°C会导致初始褪色。在450°C下，仅加热 10 分钟就足以使最初的鲜艳紫色合成石英完全脱色。事实上，合成紫水晶不会经加热而成黄水晶色彩，这表明其致色原因不同于天然紫水晶。

图38：从透明双色合成石英样品（21.8 ct；样品厚度8.3 mm）中获得五个FTIR吸收光谱。为清晰起见，光谱垂直偏移0.5个吸亮度单位（吸亮度值仅适用于光谱e）。注意3585和3544 cm–1处加热引起的OH带强度变化。

使用Bruker Tensor 27光谱仪或刻面光谱仪在透射模式下获得羟基拉伸范围的傅立叶交换红外光潽 (FTIR) 透射模式（并转换为吸收模式），从而获得随机取向的双色紫色和无色样品。龙骨边缘经过磨平并抛光，形成一个5 mm宽的“窗口”，平行于台面。使用放置在红外光束中的3 mm针孔，从紫色端到无色端（图38）依次进行五次无偏振测量。

产生的光谱主要由3437 cm–1处的宽带峰值和几个窄带组成，其中最强烈的一个在3585 cm–1处。这些光谱与大多数天然石英样品的光谱不同，通常在3378 cm–1处有一个主带，归属于AlOH缺陷（Kats 1961；Stalder 2021）。

此外，我们的光谱与Kats（1961）报告的合成石英和Rovetta et al.（1989）描述的在（OH）流体中处理的天然石英的光谱相似。3437 cm–1带的分配仍然未知，而3585 cm–1带是由于与痕量金属离子无关的固有缺陷，可能是孤立的（OH）组（Jollands et al.2020）。

我们的光谱中没有3595 cm–1处的硼相关带（Jollands et al.2020），这与它对区分天然紫水晶和合成紫水晶的有用性一致（Karampelas et al.2011）。

我们观察到，单侧加热过程中的温度梯度逐渐影响OH掺入：3585 cm–1带的强度从紫色增加到无色，而以3544 cm–1带为代价（后者，参见Balitsky et al.2004）。总OH吸亮度或多或少没有受到影响，这表明结构OH位点发生了变化，而OH没有太多逸出。

图 39：(a) 经热处理和随后淬火裂隙的合成石英的 25 μm 薄截面的交叉偏振透射光图像（宽度 250 μm）显示由于应变和裂隙张开引起的局部应变释放而导致的波状消光。

（b-d）平面偏振透射光图像（宽度 1.5 mm）显示刻面热处理和随后淬火裂隙的合成石英中的各种裂缝。注意图像（d）中的部分裂隙填充残留物。

(e) 过于强烈所造成的裂隙通常会导致耐久性问题，如这颗 20.7 克拉的合成石英所示。Chutimun Chanmuang N. 的显微照片 (a-d) 和 M. Wildner 的照片 (e)。

颜色处理之后是“纹理处理”，在这种处理中，表面刻面的双色材料在相当温和的温度下再次加热，因为颜色不受影响。然后，热样品在液体中淬火，产生接近材料弹性最大值的内部应变（通过交叉偏振光中的波浪消光识别），最终导致破裂（图39a-d）。

然而，成功特意的造成裂隙需要经验，因为它会带来不稳定性，这可能会对该材料的耐久性造成问题。造成裂隙过程中似乎涉及到大量的耗损，而且，经常会遇到这种已经解体的标本（图39e）。

与长期以来已知的“淬火裂隙”石英相比，目前的材料是体色的，其中裂隙图案被染色以赋予颜色。我们没有观察到任何染色或其他故意填充裂缝的迹象。我们观察到的少量填充物（图39d）很可能是由于在液体中淬火时受到污染造成的。

淬火裂隙的合成石英具有公认的独特外观（图40），使其从市场上典型的双色透明石英、合成刚玉和仿制品中脱颖而出 （Nasdala et al.2020）。未来将证明这种材料是否会受到宝石行业的欢迎，用于镶嵌珠宝首饰。

图40：淬火裂隙单色或双色合成石英的这四个刻面样品（9.6–32.6 ct）说明了一些可用的颜色变化。M.Wildner的合成照片。

我们感谢安德烈亚斯·瓦格纳（AndreasWagner）的样品制备，尤根·利波维茨基（Prof.EugenLibowitzky）博士对FTIR分析的帮助，以及杰拉尔德·吉斯特教授（Prof. GeraldGiester）。Jens Gotze博士和Roland Stalder教授进行了有益的讨论。

Balitsky, V.S., Balitsky, D.V., Bondarenko, G.V. & Balitskaya, O.V. 2004.天然和合成紫水晶的 3543 cm-1 红外吸收波段及其价值鉴别。宝石与宝石学，40(2)，146–161，https://doi.org/10.5741/gems.40.2.146。

Jollands, M.C., Blanchard, M. & Balan, E. 2020。石英中 OH 缺陷的结构和理论红外光谱。欧洲矿物学杂志, 32(3), 311–323,

https://doi.org/10.5194/ejm-32-311-2020。

Karampelas, S., Fritsch, E., Zorba, T. & Paraskevopoulos, K.M. 2011.天然与合成紫水晶的红外光谱：更新。《宝石与宝石学》，47(3)，196–201，https://doi.org/10.5741/gems.47.3.196。

Kats, A. 1961。α-石英中的氢。博士论文，代尔夫特理工大学，荷兰代尔夫特，147 页。Nasdala, L.、Chanmuang N., C.、Giester, G. 和 Wanthanachaisaeng, B. 2020。宝石说明：五彩缤纷合成刚玉和多色的玻璃二層石泰国宝石市场。宝石学杂志，37(1)，18-20。

Rovetta, M.R., Blacic, J.D., Hervig, R.L. & Holloway, J.R. 1989。使用红外光谱和离子微探针技术对石英中羟基的实验研究。地球物理研究杂志，94(B5)，5840–5850，https://doi.org/10.1029/JB094iB05p05840。

Stalder, R. 2021。石英中的 OH 点缺陷——综述。欧洲矿物学杂志，33(2)，145–163，https://doi.org/10.5194/ejm-33-145-2021。

Wanthanachaisaeng, B.、Nasdala, L.、Chanmuang N., C. 和 Wildner, M. 2022。

泰国宝石市场中的合成材料和模仿品：更新。第 7 届国际宝石与珠宝会议(GIT2021)，泰国尖竹汶府，2 月 2 日至 3 日，173-176。

💎