尖晶石（Spinel），由鎂鋁氧化物組成的單晶體礦物，其主要化學(xué)成分為鋁酸鎂（MgAl2O4），常含有鐵（Fe）、鉻（Cr）、鋅（Zn）等元素。常見(jiàn)有紅色、橙色、粉色、紫色、藍(lán)色、黑色等多種顏色，其顏色多為黑色或暗綠色，以紅色最為珍貴。手標(biāo)本含Cr呈紅色，含F(xiàn)e、Zn者為藍(lán)色，含三價(jià)鐵為草綠色，含Cr，二價(jià)鐵及三價(jià)鐵為褐色。
尖晶石屬于變質(zhì)巖的一種，多產(chǎn)于鎂質(zhì)大理石與酸性侵入巖的接觸變質(zhì)帶，寶石級(jí)尖晶石多產(chǎn)于接觸交代礦床中的大理巖和灰?guī)r內(nèi)，常與鎂橄欖石和透輝石等礦物共生，大部分寶石級(jí)尖晶石產(chǎn)于斯里蘭卡、泰國(guó)和緬甸抹谷的沖積砂礫礦床中，歷史上最為著名的兩顆尖晶石是“帖木兒紅寶石”和“黑王子紅寶石”，“帖木兒紅寶石”重361克拉，被譽(yù)為東方的“世界貢品”；“黑王子紅寶石”重約170克拉，被鑲于英國(guó)國(guó)王的皇冠中前方明顯的位置上。主要被用在軸承、顏料、耐火材料上，在無(wú)機(jī)化合物催化劑、發(fā)光材料、傳感材料、納米管材料、導(dǎo)電材料等也有應(yīng)用。
基本特性
化學(xué)組成
尖晶石主要由鎂鋁氧化物組成，化學(xué)通式由AB2O4組成，A為鎂、鐵、鋅、錳或等物質(zhì)，B為鋁、鉻或鐵，O為氧。主要化學(xué)成分為MgAl2O4，含有Fe、Cr、Zn等元素。Mg2+可以被Fe2+替代形成類(lèi)質(zhì)同像，Al3+常被Cr3+替代形成紅色。
晶體結(jié)構(gòu)
尖晶石屬立方晶系。晶體呈八面體晶形，有時(shí)為八面體晶形與菱形十二面體和立方體聚形。薄片中常見(jiàn)正方形、四角形、三角形等切面。單偏光鏡下無(wú)色或淡色，一般無(wú)解理，可見(jiàn)不規(guī)則裂紋，正高突起。正交鏡下全消光，有的具極低干涉色。顯均質(zhì)性。
物理性質(zhì)
尖晶石的密度通常為3.60(+0.10，-0.03）g/cm3，黑色尖晶石密度近于黑色近于4.00g/cm3；尖晶石的莫氏硬度8；折射率為1.718（+0.017，-0.008)，最高可至2；不完全解理；無(wú)雙折射率；無(wú)雙色性。
顏色
根據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《珠寶玉石鑒定》（GB/T16553-2017）中對(duì)尖晶石顏色范圍的定義為紅、橙紅、粉紅、紫紅、無(wú)色、黃、橙黃、褐、藍(lán)、綠、紫等色，透明至半透明，尖晶石的顏色豐富，各種不同的顏色主要是由含有鉻、鐵、鎂、鋅、錳等金屬形成的，含鉻呈紅色，含鋅呈藍(lán)色，含鎂呈暗綠色，含鐵和錳呈黃色至灰褐色，其中最主要的顏色為紅色、藍(lán)色，以純正的紅色為最珍貴，被稱(chēng)為紅寶尖晶石。
光學(xué)特性
光性：均質(zhì)體，各向同性。
光澤：玻璃光澤至亞金剛光澤。
熒光觀察：紅、橙、粉色:長(zhǎng)波弱至強(qiáng)，紅、橙紅；短波：無(wú)至弱，紅、橙紅。
綠色：長(zhǎng)波：無(wú)至中，橙至橙紅。
其他顏色：通常無(wú)。
特殊光性：星光效應(yīng)（稀少），變色效應(yīng)。
形成原因
形成原因
尖晶石是一種變質(zhì)巖，一般由巖漿侵入到不純的大理石或白云巖中經(jīng)接觸變質(zhì)作用形成，多產(chǎn)于鎂質(zhì)灰?guī)r與酸性侵入巖的接觸變質(zhì)帶，與鎂橄欖石和透輝石等礦物共生；在火成巖和變質(zhì)巖中尖晶石通常也會(huì)作為副礦物存在，另外在砂礦中也常出現(xiàn)。
主要礦物
尖晶石是由鎂鋁氧化物組成的礦物，其化學(xué)通式一般由“AB2O4”格式組成，A為鎂、鐵、鋅、錳或鎳等物質(zhì)，B為鋁、鉻或鐵，O為氧。根據(jù)該格式將尖晶石分為三個(gè)系列，分別是鋁尖晶石、鉻鐵礦和磁鐵礦系列。
鋁尖晶石系列
鋁尖晶石系列是最常見(jiàn)的尖晶石系列，三價(jià)陽(yáng)離子為Al，包括鎂鋁尖晶石、鐵鎂尖晶石、鐵尖晶石等，其特點(diǎn)是硬度高、透明度高、密度小，主要形成于基性火成巖、花崗石偉晶巖和接觸變質(zhì)石灰?guī)r礦床中。
鉻鐵礦系列
鉻鐵礦系列也稱(chēng)為鉻尖晶石系列，三價(jià)陽(yáng)離子為Cr，主要包括鎂鉻鐵礦、鉻鐵礦和亞鐵鉻鐵礦等，其特點(diǎn)是硬度較低（莫氏硬度5.5～6.5），呈不透明狀，密度較高（4.3～4.8g/cm3），具有弱磁性，常產(chǎn)于超基性巖中，與橄欖石共生。
磁鐵礦系列
鉻鐵礦系列也稱(chēng)為鐵尖晶石系列，三價(jià)陽(yáng)離子為Fe，主要包括鎂鐵礦、磁鐵礦、鎳磁鐵礦和錳磁鐵礦等，其特點(diǎn)是硬度較低（摩氏硬度6），不透明，金屬光澤，密度高（5.20g/cm3），具強(qiáng)磁性，受巖漿交代作用形成。
主要產(chǎn)地
尖晶石常伴隨紅、藍(lán)寶石一起產(chǎn)出，主要產(chǎn)地有緬甸、越南、斯里蘭卡、塔吉克斯坦、阿富汗、泰國(guó)、坦桑尼亞、馬達(dá)加斯加、墨西哥等。
塔吉克斯坦
塔吉克斯坦最主要的尖晶石礦床（kuh-i-lal礦山）位于帕米爾高原西南部巴達(dá)赫尚省(Badakhshan)地區(qū)，該地區(qū)是世界上最大顆粒尖晶石的主要產(chǎn)地，歷史上著名的“黑王子紅寶石”“帖木兒紅寶石”可能都來(lái)自該產(chǎn)區(qū)，該區(qū)產(chǎn)出的尖晶石顆粒大、凈度高，多為粉紅色、桃紅色和部分栗色。kuh-i-lal礦山的尖晶石是一種高級(jí)變質(zhì)巖，主要存在于鎂質(zhì)矽卡巖的鎂橄欖石透鏡體中，長(zhǎng)度一般在10厘米至5米之間，最長(zhǎng)可達(dá)30米，與輝石、菱鎂礦、金云母、磁黃鐵礦、黃鐵礦、金紅石、褐鐵礦和石墨在礦區(qū)共存。
斯里蘭卡
斯里蘭卡的尖晶石主要發(fā)現(xiàn)在沖擊礦床，與剛玉及其他寶石共生。顏色有灰色、藍(lán)色、綠色、紫色等色系，大多顏色較淺，紅色及粉紅色系的優(yōu)質(zhì)尖晶石較少，但會(huì)產(chǎn)出稀有的變色尖晶石和星光尖晶石，被稱(chēng)為錫蘭尖晶石。
緬甸
緬甸的尖晶石礦床主要分布在抹谷地區(qū)和克欽邦密支那地區(qū)，品質(zhì)最好的尖晶石主要來(lái)自于Namya和ManSin兩個(gè)礦床，產(chǎn)量較多的尖晶石礦床主要為Namya和Ywathit礦床。抹谷尖晶石常作為紅寶石礦床的附生礦物出現(xiàn)，以其豐富多變的顏色、色調(diào)及高飽和度在寶石市場(chǎng)廣受歡迎，主要顏色包括紅色橙紅色、紫色、藍(lán)色、粉色及亮霓虹色不等。Namya礦床是次生礦，晶體多不規(guī)則或呈渾圓狀，產(chǎn)出的色調(diào)更偏向粉色調(diào)，也產(chǎn)出紫色、藍(lán)色等色調(diào)的尖晶石，產(chǎn)量較不穩(wěn)定；ManSin礦床產(chǎn)出的尖晶石顏色更紅；Ywathit礦床主要為沖積礦床，顏色有淡粉色、紫色、橙色以及各種紅色調(diào)，尖晶石生成于大理石中與藍(lán)寶石、石榴石、金云母、白云母、方柱石等共生。
越南
越南的尖晶石首次發(fā)現(xiàn)與1983年，在越南安沛省北部的陸安（LucYen）地區(qū)，形成于大理巖中，與剛玉共生。越南出產(chǎn)的尖晶石帶以紫色與粉色為主，產(chǎn)出量較為穩(wěn)定，是國(guó)際市場(chǎng)上粉色尖晶石和紫色尖晶石的穩(wěn)定供應(yīng)國(guó)。
坦桑尼亞
坦桑尼亞的尖晶石從20世紀(jì)80年代在莫羅戈羅省（Morogoro）的馬通博和馬亨蓋地區(qū)被大量發(fā)現(xiàn)，與藍(lán)寶石共生，90年代在靠近莫桑比克的通杜魯（Tunduru）地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了大量的沖積礦床，現(xiàn)已稱(chēng)為尖晶石的主要產(chǎn)地，坦桑尼亞的尖晶石主要顏色為粉色、粉紅色及紅色，已成為第二大粉紅-紅色系列尖晶石的出產(chǎn)國(guó)。
應(yīng)用領(lǐng)域
軸承
寶石軸承是儀器儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐元件，尖晶石具有硬度高、熔點(diǎn)高，化學(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，是寶石級(jí)軸承的重要組成部分。
顏料
尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)非常致密，高溫中發(fā)色穩(wěn)定，對(duì)氣氛敏感小，被認(rèn)為是一種良好的陶瓷顏料，但并不是所有的顏料都具備穩(wěn)定的狀態(tài)，如MgO·Fe2O3（褐色尖晶石）在瓷釉中只是局部穩(wěn)定，通常尖晶石的顏料有鋁鈷尖晶石海碧顏料、鉻鋅鋁紅和孔雀藍(lán)色。
耐火材料
尖晶石具有高硬度、化學(xué)熱穩(wěn)定性、高熔點(diǎn)、低燒膨脹性等性質(zhì)，被廣泛的用于耐火材料的行業(yè)，常見(jiàn)的應(yīng)用有鍋爐、磚窯等，常見(jiàn)的耐火類(lèi)尖晶石品種有鉻尖晶石質(zhì)耐火材料、鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料。
其他應(yīng)用
尖晶石也被廣泛用于鋰電池的正極材料、無(wú)機(jī)化合物催化劑、發(fā)光材料、傳感材料、納米管材料、導(dǎo)電材料、磁性材料、半金屬材料、玻璃等。如尖晶石氧化物具有高溫穩(wěn)定性、優(yōu)異的硬度、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及耐酸耐堿的特點(diǎn)，被當(dāng)做無(wú)機(jī)催化劑廣泛應(yīng)用于光催化、緩沖層等材料中；尖晶石型結(jié)構(gòu)的二元金屬半導(dǎo)體氧化物的傳感性更容易調(diào)控，可以?xún)?yōu)化微納結(jié)構(gòu)，改變其成分也能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器性能的提升；富鋁尖晶石可以添加碳形成含碳復(fù)合材料充當(dāng)良好的導(dǎo)電材料。
分類(lèi)
尖晶石的分類(lèi)一般依據(jù)色彩和特殊光學(xué)效應(yīng)來(lái)分類(lèi)，可以將其分為紅色尖晶石、紫色尖晶石、變色尖晶石、星光尖晶石、藍(lán)色尖晶石、黑色尖晶石等類(lèi)型；也可以根據(jù)其內(nèi)含物質(zhì)的含量分為鋁尖晶石、鐵尖晶石、鋅尖晶石、錳尖晶石、鉻尖晶石等。
紅色尖晶石
紅色尖晶石是最受歡迎的尖晶石品種，顏色從熒光紅色至栗色、橙紅色、粉紅色都有，其紅色的致色因素為含有微量元素鉻（Cr），以純正靚麗帶有紅寶石的紅色為最佳，具有可見(jiàn)熒光的亮霓虹色品種被稱(chēng)為“絕地武士”（JediSpinel），絕地武士與其他尖晶石相比顆粒較小，由GIA寶石學(xué)家VincentPardieu命名；橘黃色至紅色的尖晶石品種被稱(chēng)為“火焰尖晶石”。
藍(lán)色尖晶石
藍(lán)色尖晶石的色彩從灰暗的藍(lán)色到藍(lán)紫色，大多數(shù)藍(lán)色尖晶石的致色因素是含有微量的二價(jià)鐵離子（Fe2+）和二價(jià)鋅離子（Zn2+），少部分是由二價(jià)鈷離子（Co2+）引起的，Co2+形成的藍(lán)色尖晶石較Fe2+、Zn2+形成的藍(lán)色色彩更鮮艷，產(chǎn)出量更為稀少。
紫色尖晶石
紫色尖晶石的色彩從紫到紅紫，具有類(lèi)似于石榴石的色澤，紫羅蘭色和藍(lán)紫色至紫色，或紫羅蘭色的寶石往往缺乏吸引力，需求低于其他罕見(jiàn)顏色的寶石。
變色尖晶石
變色尖晶石是尖晶石的變色品種，可以在不同的光源下呈現(xiàn)出不同的色彩，其致色原因與含有微量元素Cr、V有關(guān)，常見(jiàn)色有暗紫紅色-棕褐色、灰藍(lán)色-紫紅色兩種。
星光尖晶石
星光尖晶石因含有金紅石及細(xì)針狀包裹體而呈現(xiàn)出星光效應(yīng)，可見(jiàn)六射星光和四射星光，星光效果通常較弱，顏色較深，多見(jiàn)紫紅色、褐紅色和灰黑色等。
黑色尖晶石
黑色尖晶石是一種不透明、黑色的尖晶石，其顏色不夠美觀，價(jià)值較低，多用作工藝品。
其他顏色尖晶石
其他顏色如綠色尖晶石、無(wú)色尖晶石、黃色尖晶石等較為少見(jiàn)。
名稱(chēng)由來(lái)
尖晶石英文Spinel的具體由來(lái)尚無(wú)法確定，主流上有兩種較為可信的說(shuō)法，一種名稱(chēng)源于希臘文火光（Spark）一詞，形容尖晶石紅艷的色澤；一種源自于拉丁語(yǔ)尖端（Spina）一詞，以其外形有一個(gè)尖銳的角而命名。
歷史文化
尖晶石從自古以來(lái)就屬于珍貴的寶石之一，在歷史很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)尖晶石被誤認(rèn)為是紅寶石，直到1783年法國(guó)礦物學(xué)家讓·巴蒂斯特（Jean·Baptiste）才將紅寶石與尖晶石作為兩種礦物區(qū)別開(kāi)來(lái)。
最早的尖晶石裝飾品被發(fā)現(xiàn)于公元前100年阿富汗的喀布爾的一個(gè)佛教墓地里；羅馬時(shí)期（公元43一409）的史料記載過(guò)一個(gè)來(lái)自東羅馬帝國(guó)的鑲嵌淺綠色八面體尖晶石的戒指；公元951年阿拉伯地質(zhì)學(xué)家伊斯塔赫里（Istakhri）首次提到尖晶石的開(kāi)采地-阿富汗巴達(dá)赫尚省（Badakshan），馬可·波羅在其書(shū)中也對(duì)該地區(qū)有過(guò)相應(yīng)描述。傳說(shuō)印度教認(rèn)為尖晶石是紅寶石，并將印度四個(gè)不同階級(jí)分別以佩戴不同的寶石來(lái)劃分，婆羅門(mén)佩戴純正的紅寶石，剎帝利佩戴橙色尖晶石，吠舍佩戴紅尖晶石，首陀羅佩戴玫瑰紅色尖晶石。在古代和中世紀(jì)，人們把尖晶石磨成粉末當(dāng)成止血和消炎藥用，認(rèn)為尖晶石粉末制成藥劑可以消除不祥之兆。
著名的尖晶石
品質(zhì)因素
尖晶石并沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，部分商家會(huì)根據(jù)GIA的分級(jí)類(lèi)型將尖晶石分類(lèi)為AAA、AA、A等分級(jí)，從業(yè)機(jī)構(gòu)一般不會(huì)對(duì)尖晶石進(jìn)行分級(jí)，有色寶石鑒定會(huì)對(duì)尖晶石的重量、尺寸、形狀、切磨式樣和顏色進(jìn)行評(píng)估，判斷其為天然還是實(shí)驗(yàn)室制造，并指明任何可檢測(cè)到的處理方式。
顏色
尖晶石的顏色在價(jià)值權(quán)重中占比較高，以紅、藍(lán)色的尖晶石最受歡迎，紅色的尖晶石為最理想顏色，以鮮艷純正的紅色最為稀有，如緬甸的絕地武士品種；藍(lán)色尖晶石以艷藍(lán)色最佳；紫色及其他顏色的尖晶石往往不太有吸引力，需求量也較少。
凈度
尖晶石的凈度在GIA分級(jí)體系中為凈度II型寶石，常見(jiàn)有凈度瑕，通常凈度越高的尖晶石品質(zhì)越高，但部分內(nèi)含物可以呈現(xiàn)出如人類(lèi)指紋的精美外觀，在適宜的位置出現(xiàn)的內(nèi)含物可以令尖晶石呈現(xiàn)出星光效應(yīng)。
切工
尖晶石的標(biāo)準(zhǔn)切工通常采用橢圓形混合切工，尺寸在6×4毫米和7×5毫米之間，適宜作為戒指的主石；通常品質(zhì)較好的尖晶石的切割為非標(biāo)準(zhǔn)切割，這樣可以更少的減少重量上的損失。切工對(duì)有凈度瑕疵的尖晶石品質(zhì)影響較小，對(duì)高凈度的尖晶石影響較大。
克拉重量
寶石級(jí)的尖晶石總體顆粒較小，尖晶石每克拉隨著尺寸大小價(jià)格大幅上升，頂級(jí)品質(zhì)的尖晶石超過(guò)3克拉就已非常稀有，5克拉以上的紅、藍(lán)尖晶石會(huì)因數(shù)量稀少價(jià)格大幅上升。
特殊光學(xué)效應(yīng)
特殊光學(xué)的尖晶石多為星光尖晶石，產(chǎn)出較為稀少，以星光效果上乘、顏色鮮艷、少裂、形狀好的星光尖晶石為上品。
合成尖晶石
生產(chǎn)方法
可具備開(kāi)采價(jià)值的尖晶石礦床很少，工業(yè)上所用的尖晶石多為人工合成。主要的合成方法有焰熔法和助溶劑法，主要用鎂精礦、輕燒鎂砂粉作為氧化鎂（MgO）原料，用特級(jí)礬土生料、工業(yè)氧化鋁作為氧化鋁（AI2O3）的原料，外加添加劑制成。
焰熔法
焰熔法又稱(chēng)維爾納葉法，是一種生長(zhǎng)高熔點(diǎn)晶體的方法，1908年前后開(kāi)始用此法大批量合成尖晶石晶體，把氧化鎂（MgO）、鈷元素加入到三氧化二鋁（Al2O3）中合成。
助熔劑法
助溶劑法又稱(chēng)溶鹽法或熔鹽法，是在高溫下把晶體原料溶解于能在較低溫度下熔融的鹽溶劑中，通過(guò)緩慢降溫形成過(guò)飽和溶液而析出晶體的晶體生長(zhǎng)方法。
合成尖晶石的特性
合成尖晶石的晶體外形通常呈不規(guī)則形，內(nèi)部晶格常發(fā)生畸變，其顏色通常呈無(wú)色、淺至深藍(lán)、淺至深綠、紅、黃、紫、暗藍(lán)色，無(wú)二色性特性，在紫外線(xiàn)照射下會(huì)發(fā)熒光。
人工優(yōu)化及鑒定
常見(jiàn)的尖晶石優(yōu)化處理有充填處理、染色處理和擴(kuò)散處理。
充填處理及鑒定
充填處理是用油、人造沒(méi)藥樹(shù)、玻璃或其他聚合物等材料充填和掩蓋尖晶石表面的縫隙或孔洞。放大檢查時(shí)可見(jiàn)充填物出露部分表面光澤與主體寶石有差異，充填處可見(jiàn)閃光、氣泡；用紅外光譜測(cè)試可見(jiàn)充填物特征-紅外吸收譜帶；用紫外熒光觀察儀等發(fā)光圖像分析可觀察充填物的分布狀態(tài)。
染色處理
染色處理是用技術(shù)手段使致色物質(zhì)滲入寶石來(lái)產(chǎn)生或增強(qiáng)顏色。放大檢查可見(jiàn)色彩范圍分布不均，多在裂隙間或表面凹陷處富集；用紫外線(xiàn)可見(jiàn)光譜觀察可見(jiàn)異常的擴(kuò)散處理。
擴(kuò)散處理
尖晶石的擴(kuò)散處理的方式是用鈷來(lái)做擴(kuò)散處理，主要用來(lái)誘發(fā)藍(lán)色尖晶石或紅色尖晶石的外層顏色和星光效果。用X射線(xiàn)熒光光譜儀進(jìn)行成分分析檢測(cè)可見(jiàn)寶石表層的擴(kuò)散元素含量異常，由表及里濃度降低；用光致發(fā)光光譜分析可以輔助區(qū)分鈷擴(kuò)散處理的藍(lán)色尖晶石與天然含鈷藍(lán)色尖晶石。
鑒定
尖晶石與相似品的鑒定
尖晶石常與石榴石、紅寶石、藍(lán)寶石相混淆，對(duì)尖晶石與相似品的鑒定主要靠辨別尖晶石的相關(guān)屬性，包括折射率、包裹物、紫外光譜和吸收光譜特征的差異區(qū)分，尖晶石為均質(zhì)體，偏光鏡檢測(cè)下尖晶石是各向同性，沒(méi)有二色性，折射率為1.71～1.72，密度為3.60g/cm3，莫氏硬度8 ；紅寶石為非均質(zhì)體，具有二色性，折射率為1.762～1.770，密度為4.00（±0.05）g/cm3，摩氏硬度9，紅寶石的吸收光譜中藍(lán)區(qū)有三條吸收線(xiàn)；藍(lán)寶石為一軸晶，負(fù)光性，具有二色性，折射率為1.7，密度為3.97～3.99g/cm3，摩氏硬度9；石榴石的折射率為1.734~1.940，其上限要比尖晶石高，密度為3.50~4.30g/cm3與尖晶石較近，摩氏硬度7～8與尖晶石較近。
合成尖晶石的鑒定
形態(tài)
天然尖晶石為八面體，合成尖晶石為棒狀體。
折射率
一般天然尖晶石的折射率為1.718。焰熔法合成的折射率為1.727，熔劑法合成的折射率為1.730。
包裹體
焰熔法合成尖晶石由許多細(xì)小的氣泡和彎曲的色帶，有時(shí)將其稱(chēng)為“異形”氣泡。
正交偏光鏡下特征
一般天然尖晶石為均質(zhì)體，全消光；合成尖晶石常消光不均勻，具斑紋狀光性異常。
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淺析尖晶石特征及歷史文化.珠寶學(xué)院.2023-05-31
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