热液宝石合成

热液合成宝石

介绍

有趣的是,一些合成宝石工艺是基于与宝石无关的战时努力。 例如合成钻石的情况。

二战期间需要合成钻石,因为缺乏用于战时生产的天然钻石。 事实上,最近解决的围绕戴比尔斯由于一个突出的法律问题而无法进入美国的问题,是由于戴比尔斯从那场战争开始就试图控制工业级合成钻石的生产。

热液石英的生产是另一个在二战期间播种的过程。 在战争期间,石英晶体是生产无线电和其他电子产品所必需的。 但只有来自巴西的优质水晶才能用于高科技生产。 由于通往巴西田地的道路被德国科学家封锁,德国人在战争期间完善了这一过程,以取代无法获得的天然石头。

流程

该过程本身相当简单,尽管实际生产涉及大量精细调整的科学以使其正常工作。 通常,高压灭菌器设置有高端和低端,如图所示,您将在几分钟内看到。

高压釜内衬金,并在整个装置的长度上安装了加热器。 加热器经过调整,使底部比顶部的加热器热得多。 从而使高压釜的内部温度产生显着的热差。

接下来,添加营养丰富的材料溶液,使材料浓度达到底部。 这种材料通常是低质量的乳白色石英,数量丰富但质量非常低。 这在下部被加热,直到它变得足够热以液化,并上升到高压釜的顶部。 那里较冷的温度使熔融石英冷却到足以使石英脱离液态并附着在天然或合成的优质石英晶种上,从而使晶种生长。 一旦液体冷却,它就会通过由可变热量和重力建立的自然对流回落到高压釜的底部。 在那里它被加热并再次富含营养并再次开始该过程。

在我们研究科学之前,让我们先看看这个高压灭菌器的图形,看看它是如何工作的。

也许热液宝石生长最重要的方面是晶体生长所需的巨大压力和热量。 下面是关于石英晶体生长的信息图表,它将展示晶体形成必须创造的环境。 需要注意的是,这些是诺斯罗普·格鲁曼公司生产的与太空相关的石英晶体生产的数据。 有许多不同的组合可以生产用于各种用途的石英。 此外,其他矿物(如绿柱石)中的宝石产量也会有所不同。 因此,下面的列表是出于上述目的。 其他应用程序将需要可变编号,以防您在其他场所找到这些编号。

生长温度:600摄氏度到300摄氏度

高压釜中的压力:25,000 磅/平方英寸

生长时间:宝石晶体长达 10 周,如下图所示

当然,温度会随着高压釜的顶部到底部而变化。 您可以在上面看到的变量对于此应用程序很重要。 当较热的溶液上升到顶部而较冷的溶液下降到底部以重新加热并再次旅行时,这会建立自然对流。

结果是石英晶体可以生长得非常大并且质量非常高。 这种生产允许使用电子产品中使用的绝大多数石英,包括用于制造石英手表的石英晶体。 并且通过向混合物中添加某些元素,可以生产合成紫水晶。 下面是两张通过水热法生长的大型合成紫水晶的照片。 请注意左侧照片中的晶体颜色和清晰度均一。 但是,当您将其转向正确的方向时,用于启动该过程的晶种是可见的。 这件作品高约 4 英寸。

水热晶体生长的另一个重要方面是生长的方向性。 正如您会从下图所附的箭头中注意到的那样,晶体在不同方向上以不同的速度生长。 这导致一个方向的增长速度几乎是另一个方向的 3 倍。 这设置了内部晶体结构异常,有助于将某些宝石识别为热液。


让我们看一个水热生长的祖母绿晶体的例子,以及成品。 您会注意到下图所示的祖母绿晶体与​​上图所示的紫水晶具有相同的基本形状。 这是由于形成过程。 虽然化学和结构合成祖母绿与天然祖母绿相同,但在水热过程中形成的祖母绿与您在自然界中看到的 6 面六边形不同。 此外,请注意您可以在下方的祖母绿和上方的紫水晶中看到的相同无色晶种。 这是放置在热液溶液中以开始晶体形成的起始种子。

这是镶嵌在戒指中的成品……

鉴定
在本课程的课程中,我们将研究很多热液合成宝石。 而且您会发现热液宝石相当容易识别……因为大多数宝石都具有相当特殊的特征。

请注意,我们有一小块热液祖母绿。 它有一些粗略的尺寸,因为它已被切成小块以制成宝石的刻面。 但是请注意下面的这张图片……然后转到这张下方的下一张,看看你看到了什么……

下面你会看到,当你稍微旋转粗板时,你会看到一条长长的平行线。 这些是许多热液宝石中出现的细胞生长特征,可让您识别几乎所有的热液合成物家族。 您在下面看到的功能是 20 倍,因此很容易看到。 但让我们继续……

当您关闭暗场灯并打开头顶荧光灯以仅查看表面时,这些特征的结构就会变得更好。 在这里,您可以看到这些细胞结构如何通过石头延伸到表面。 由于它们一直穿过宝石,当它们出现在切割或刻面宝石中时,您可以很容易地看到它们,如下图所示。

在下方,您会看到 20 倍以下的热液祖母绿。 如您所见,从上面的那些结构在下面的照片中很容易识别。 让任何拥有这些图像可供参考的人都可以轻松识别这种热液合成祖母绿。 是否所有的热液合成宝石都显示出这些特征? 不,合成紫水晶不是。 但稍后会详细介绍。 还有更多关于合成祖母绿的鉴定。 但就目前而言,请注意,大多数热液合成物都会显示出这一特征。

求和

鉴定所有合成宝石可能是当今宝石学家面临的最困难的任务。 您在上面看到的特征将用于诊断热液生长的合成宝石。 在本课程的范围内,我们将看到其中的几个。 但请务必记住,并非所有热液都能为您提供这些功能。 因此,寻找这些特征以了解您拥有热液生长的宝石。 但是,请对任何看起来太完美但仍不具备上述特征的宝石保持开放的态度。 它很可能是一块热液生长的石头,只是没有给你指标。

如果您有任何问题、意见或信息要添加到本次热液宝石创作研究中,请一起发送。 通过添加每个人的信息,我们都可以互相学习。