关于金绿宝石论文参考文献

陈庆汉黄晋蓉

第一作者简介：陈庆汉，中宝协人工宝石专业委员会第一、二届委员，第三届高级顾问，西南技术物理研究所研究员。

一、引言

祖母绿，俗称绿宝石，是绿柱石类宝石家族中最珍贵的一员，也是国际上最珍贵宝石的一种。自古以来，祖母绿和钻石、红宝石、蓝宝石、金绿宝石就一起被誉为世界五大名贵宝石。由于自然界中产出稀少，优质祖母绿的价格可与优质钻石相比，价格昂贵。祖母绿美丽而独特的绿色，极为诱人，令人陶醉，是任何其他绿色宝石所无法比拟的，所以有“绿色宝石之王”的美称。

正因为如此，人们千方百计地进行人造祖母绿生长技术的研究。到现在为止，出现了合成祖母绿和仿造祖母绿两大系列。这二者的区分在于：

合成祖母绿——用人工方法生长出与天然祖母绿具有相同化学成分、相同物理和化学性质、相同晶体结构，甚至含有相似包裹体形态的人工合成祖母绿。主要生长方法有助溶剂法和水热法。

仿祖母绿——用人工方法生长出与天然祖母绿的化学成分、晶体结构不同，但在颜色和其他外观特征上非常接近人工合成祖母绿，乃至非常接近天然祖母绿。主要生长方法是提拉法。

在国际珠宝市场上销售着各种各样的天然宝石的仿制品，其中包括天然祖母绿宝石的仿制品。但是天然宝石，特别是天然祖母绿宝石的颜色是很难模拟或仿制的。

要想把晶体结构及化学成分与祖母绿完全不一样的晶体变成外观特征与天然祖母绿非常相像，首先要了解天然祖母绿呈现翠绿色的成因，然后设法满足呈现翠绿色的条件，才能出现翠绿色的效果。

本文目的是评价绿色YAG人造宝石对天然祖母绿宝石的模拟效果及其生长方法。

二、祖母绿宝石的呈色机理

祖母绿是绿柱石矿物大家族中的一员，属六方晶系，外形通常呈现长的六方柱。纯净的、不含杂质的绿柱石是无色的，当含有杂质元素时就可能致色。例如，已知绿柱石含铯时呈粉红色，称为铯柱石；含铁时呈蓝色，称为海蓝宝石；含铬时呈绿色，称为祖母绿。所以，祖母绿的翠绿色主要是由于绿柱石含铬离子致色的结果。

祖母绿的主要化学成分是Be3Al2Si6O18，同时还含有铬、钒、铁、镍等微量元素。祖母绿的绿色主要是所含过渡金属铬离子（Cr3+）的晶体场分裂效应所引起的，其他过渡金属微量元素的存在则会影响其绿色色调，可使其从黄绿到蓝绿变化。其中，深绿色的祖母绿氧化铬含量可达～，浅绿色的祖母绿氧化铬含量～。

祖母绿的晶体学特征是：六方晶系，外形呈六方柱状。透明－半透明；玻璃光泽；摩氏硬度～8；韧性度低，仅，性脆；密度～（密度大小与晶体中铬等元素含量有关，颜色越深密度越大，深绿色祖母绿密度可达 g/cm3）。祖母绿为一轴负晶，折射率在～之间；紫外荧光：一般无荧光，少数呈红色；查尔斯滤色镜下，绝大多数祖母绿呈粉红到红色，少数含铁祖母绿为绿色，哥伦比亚祖母绿呈暗红色；祖母绿的颜色主要决定于铬元素含量。然而透明度却取决于氧化铁含量，含氧化铁越少越透明，铁含量超过时，绿色就会变暗。

绿柱石的化学分子式是 Be3Al2Si6O18，其结构主要由环状的（Si6O18）组成，一个Si4＋与四个O2－构成一个硅－氧四面体，两个硅－氧四面体共顶角，如图1所示。环状的（Si6O18）层状堆积并形成孔道，这些堆积通过铝和铍原子保持在一起，如图2所示。

图1 绿柱石中环状硅氧四面体骨架

（据 ID=102（2006-05-21）

图2 绿柱石中环状硅氧四面体层状堆积形成孔道

（据 ID=78（2005-08-31）

绿柱石晶体中离子排列结构如图3所示，其中Si4＋（红灰色较大圆球）与O2－（红球）形成硅－氧四体面，呈图1所示环状排列，并层状堆积形成孔道（如图2），Al3＋（暗灰色圆球）和Be2＋（绿球）将硅－氧四面体的O2－（红色小球）联结起来，其中Al3＋与O2－形成铝－氧八面体。

图3 不同视角的绿柱石晶体中离子结构示意图

（据＋456（2005-09-20）

在祖母绿，即含Cr3＋的绿柱石中，Cr3＋在绿柱石晶体中替换Al3＋离子，处于氧八面体格位中心位置。由于氧八面体晶体场的作用，自由Cr3＋离子的简并d轨道能级分裂为4A2（基态），4T1,4T2,2E，……由此形成能级图和相应的吸收光谱，荧光光谱如图4所示。

图4 处于畸变的八面体配位场中的Cr3＋离子谱项图（a），在祖母绿宝石中的能级与跃迁（b），祖母绿宝石的吸收光谱与荧光（c）

（据拿骚，1991）

当光线射到晶体上时，晶体吸收光能使处于基态的电子激发到高能级，此时电子处于不稳定状态，由于电子有回跳到低能级的稳定态及基态的本能，所以电子放出能量（热能或光能）回跳，若吸收的能量恰好是可见光中红橙黄绿青蓝紫色中某一相当的能量时，就能见到相应的互补颜色。从图5中可见，含Cr3＋绿柱石即祖母绿晶体会吸收红光和紫光，透过500nm处带宽较窄的绿光，因此，祖母绿呈现纯正鲜艳的翠绿色。而以光形式发射的能量则是暗红色的荧光。

图5 美国宝石学院编号为4164＃的天然祖母绿宝石（克拉）的吸收光谱

（据陈庆汉等，1999）

祖母绿吸收光谱的特征是：

1）只存在宽吸收带，不存在窄吸收线。

2）峰值在430nm和600nm的两个宽吸收带强度比较接近。

所以，我们可以说，铬－氧八面体基团是祖母绿宝石的呈色基团，其基本特征见图6。

图6 祖母绿宝石晶体中的“绿色”呈色基团

（铬－氧距离约Å1Å＝10-10m。）

（据（2005-09-20））

三、仿宝石的基本原理

决定宝石外观效果的4种主要物性指标是：颜色、折射率、色散和硬度，但对于不同品种的宝石，其重要性程度的顺序会稍有不同。

具体对祖母绿宝石这类深色宝石来说，因为颜色是祖母绿的最重要外观特征，而折射率和色散对深色宝石外观效果的影响通常会因宝石颜色深而相对减弱，所以对于祖母绿宝石而言，这4项物性指标的相对重要性顺序应为：颜色、硬度、折射率和色散。

因此，要想使仿祖母绿宝石具有较好的仿真效果，主要需要考虑的是该宝石的颜色和硬度要与祖母绿接近。人们曾利用掺杂玻璃仿祖母绿宝石的颜色，但因玻璃硬度太低，摩氏硬度为～，而大气灰尘中的砂粒硬度已达～，所以很容易被空气中尘埃磨损而失去表面光泽，因而不被人们所接受。

仿制宝石的颜色，有两种技术途径可以采取。

1.“同色异谱”调色方案

我们知道，不同互补色的混合都可以得到白色，如图7所示。同样，如图8所示，对于其他颜色（如“橙色”），也可以存在通过某种合适比例的“其他颜色”混合来得到的方案，即所谓“同色异谱”现象。据此，可以：①直接掺入具有所需橙色透过光谱的掺杂离子来得到橙色宝石晶体（图8a）；②选择两种掺杂剂，分别具有如图8b所示的红色透过光谱和蓝绿色透过光谱，可以得到所需的橙色宝石；③选择三种掺杂剂，分别具有图8c所示的红色、绿色和黄色透过光谱，也可以得到所需的橙色宝石。这种调色方案即为“同色异谱”方案，俗称“炒菜”式。具体来说，对于选定的颜色，在CIE（x,y）色度图上，通过该种颜色的代表点作一直线，相交于两种基本颜色上，然后不断通过实验调整两种颜色的比例，最后得到所需要的颜色。

图7 CIE（x,y）色度图

（据 html）

图8 橙色的几种“同色异谱”调色方案

（据拿骚，1991）

需要指出的是，采用这种方法调制得到的人造宝石颜色，通常只在实验规定的光照条件下与所模仿的天然宝石才有相同的颜色，当光照条件改变时，二者的颜色会出现某些差异。这是由于二者的吸收或透过光谱并不真正相同所引起的。

2.光谱拟合调色方案

决定宝石颜色的主要是宝石晶体的吸收和荧光光谱。如果能够使仿宝石的吸收和荧光光谱与所仿的天然宝石光谱完全一致，那么很自然，这种仿宝石将会具有与天然宝石非常相似，甚至完全相同的颜色特征。所以，从光谱拟合出发，直接拟合所需研制天然宝石的（吸收和荧光）光谱，从而得到所需的宝石颜色，这是最理想的方法。这种方法的优点还在于，在不同的光照条件下（包括荧光下和滤色镜下），仿宝石与所仿天然宝石都将会具有相同或相近的颜色。但这样研制仿宝石的难度也会大得多。

四、仿祖母绿宝石材料的筛选

1.仿祖母绿基质晶体的选择

我们从天然祖母绿呈色机理出发，对具有仿祖母绿可能性的基质晶体进行了系统的筛选。首先考虑可能具有与祖母绿相似“绿色”“呈色基团”的基质晶体：具有可含Cr离子的氧八面体配位体，且晶体场强度也与祖母绿宝石相近（中等大小）。这些晶体是与祖母绿宝石在呈色机理上属于最接近的一类，如表1所列。进一步再考虑到宝石材料硬度、生产成本、生长工艺成熟性等其他因素。我们最终从中筛选出最佳仿祖母绿宝石的基质晶体材料YAG。

表1 Cr3＋离子处于中等晶体场强度的氧八面体配位场中的基质晶体及有关参数比较

的晶体结构和Cr3＋:YAG晶体

YAG，即钇铝榴石（Yttrium Aluminium Gar-net）晶体，分子式Y3Al5O12，属于立方晶系，空间群Ia3d。如果按离子占据晶体中格位的不同，我们可以把钇铝榴石晶体结构看作是氧四面体、氧八面体和氧十二面体配位体的链接网（图9）。其中，Y3＋离子占据十二面体中心位置〔C〕上，Al3＋占据八面体中心位置〔A〕和四面体中心位置〔D〕。

在YAG晶体结构中存在的铝－氧八面体，与绿柱石晶体中的铝－氧八面体结构十分相似（Al-O距离约）。当铬离子掺入YAG晶体中时，它可以三价（Cr3+）价态进入氧八面体格位中替代阳离子Al3＋，而形成Cr-O八面体呈色基团。另外它还有多种其他晶格格位（四面体格位、十二面体格位）可供其他着色离子进入，从而便于进一步调节颜色。具体离子占位和价态情况与掺杂浓度和生长条件有关，情况比较复杂，可以通过实验进一步试验。

比较Cr:YAG和Cr:Be3Al2Si6O18（即祖母绿），可见二者在呈色离子及其所处晶体场环境方面具有很好的相似性。这种相似性就是YAG晶体可以作为仿祖母绿宝石基质的物理基础。我们首先生长了Cr:YAG宝石晶体，以初步了解Cr:YAG晶体和祖母绿作为宝石的异同之处。实验发现Cr:YAG宝石晶体在透射光中呈现为鲜艳的亮绿色，但这种人造宝石的绿色中，尚带有明显的黄色调，且宝石表面呈现鲜红色荧光，因此，它与天然祖母绿宝石的翠绿色仍有明显的不同，还需要进一步改进。

表2 Cr3＋在YAG与祖母绿宝石中的晶场和光谱特性比较

图9 钇铝榴石的晶体结构示意图

（据陆学善，1972）

3.“祖母绿色”掺杂离子组合的选择

最终选定的基质晶体YAG是采用熔体提拉法生长的最常用的激光基质晶体材料，其熔点约为1970℃，摩氏硬度为，密度为 g/cm3，折射率，色散为，无双折射。把Cr3＋离子加入YAG中时，Cr3＋离子在 YAG晶体结构中所处的晶体场对称性及强度与祖母绿中的情况相当接近，摩氏硬度也相近。但Cr:YAG晶体的颜色与祖母绿色还有一定差距。

首先，我们比较 Cr:YAG和Cr:Be3Al2Si6O18即祖母绿的吸收光谱，如表3和图10所示。我们发现二者在光谱的主要特征方面具有相似性（比较图5和图10）：

1）吸收谱类型：为宽吸收带状光谱；

2）主吸收带个数：两个；

3）主吸收带峰值位置：基本相同；

4）荧光谱线：一条，且位置相近（700nm与730nm，均为红光）。

表3 Cr:YAG宝石与祖母绿光谱的比较

但二者光谱也存在明显不同之处：

1）在祖母绿的吸收光谱中，600nm吸收带峰值强度与430nm吸收带峰值强度基本相同，比例接近1，（视祖母绿产地不同，略有变化）；而且可以看到一种趋势：600nm吸收带峰值稍强的祖母绿偏向蓝色调多些。在Cr:YAG晶体的吸收光谱中，600nm吸收带峰值强度明显低于430nm吸收带，因而Cr:YAG晶体偏于黄绿色。

图10 Cr:YAG晶体（Cr2O3质量分数为）的吸收光谱

2）红色荧光在Cr:YAG晶体中比较强，使晶体在反射光中呈现出明显的红色，在查尔斯滤色镜下红光也较强，因而明显区别于天然祖母绿在查尔斯滤色镜下的暗红色。这个荧光是Cr离子的R线荧光发射，因此与天然祖母绿相比，Cr:YAG晶体的R线荧光发射太强。

根据以上分析，为得到祖母绿颜色，我们必须改变Cr:YAG晶体光谱中吸收带的相对强度和荧光强度。但首先应保证改进实验在不改变Cr:YAG晶体带状光谱基本特征的前提下进行。

1）宝石中的主要着色离子大致可以分成两大类：过渡族金属离子着色剂和稀士离子着色剂。前者在宝石晶体中的吸收光谱以宽的带状光谱为主，后者吸收光谱呈现为线状光谱。前者与我们在祖母绿宝石中已知的着色离子均为过渡族金属离子是一致的，因此我们首先确定只采用以Cr3＋离子为主的过渡族金属离子多种掺杂剂组合，通过调整其相对掺杂量改变两个吸收峰值的相对强度比例。其优点是不会改变吸收谱的基本类型。

2）下步工作将着重于研究不同过渡族金属离子在YAG中形成的吸收光谱特点和对R线荧光发射强度的影响，并通过实验选择适当的组合，使（Cr,Re）:YAG的吸收谱和荧光谱接近天然祖母绿的吸收谱和荧光谱（Re为Cr以外的其他过渡族金属）。

具体地说，我们发现，掺入某些过渡族金属离子将有助于使两个主吸收带峰值相对强度逐步接近，使透过光的绿色更纯；进一步掺入另一些过渡金属离子将有助于减弱红色荧光的强度。其效果参见图11（与图5对比）和实物照片。

五、仿祖母绿YAG宝石的生长方法

仿祖母绿YAG宝石采用感应加热提拉法生长，生长装置示意图如图12所示。

表4 仿祖母绿YAG宝石与祖母绿光谱的分析比较

图11 仿祖母绿YAG宝石的吸收光谱

表5 仿祖母绿YAG宝石的色度坐标

图12 仿祖母绿YAG宝石生长装置示意图

1—宝石熔体；2—宝石籽晶；3生长出来的宝石晶体；4氧化锆保温罩；5铱金盖；6铱金坩埚；7氧化锆保温砂；8—感应圈

仿祖母绿YAG宝石生长工艺流程如图13所示。

生长工艺流程说明如下：

1）根据我们的专利，生长仿祖母绿 YAG宝石的原料有氧化铝、氧化钇、氧化铬、氧化铁、氧化钒、氧化钛等，原料纯度均为以上。熔体组分按 Y3Al（5-x-y）CrxReyO12配制，其中 Re为Fe,Co,Ti或V等其他过渡族金属元素的一种或多种，且x=～～。

2）准确称量后配制好的原料需混匀压紧成块，并在马弗炉内1300℃温度下预烧结24h。然后放入坩埚中加热熔化拉制成单晶体，所用坩埚为铱金坩埚，尺寸为Φ80mm×80mm。

3）仿祖母绿YAG晶体的提拉法生长参数：晶转速度；10～30r/min；提拉速度：2～5mm/h；籽晶取向[111]；炉内生长气氛为高纯N：气。

4）生长出来的仿祖母绿YAG宝石晶体及加工好的宝石戒面如图16和图17所示。

图13 仿祖母绿YAG宝石生长工艺流程

图14 生长仿祖母绿宝石的拉晶炉

图15 生长仿祖母绿宝石的炉内生长装置

六、结束语

仿祖母绿宝石从1989年开始研制和试销改进，不断改进配方工艺，1996年9月25日，仿祖母绿宝石的生长技术在北京通过了专家鉴定，1997年8月27日“仿祖母绿宝石”被授予中国专利，专利号（陈庆汉等，1997）。

图16 “原生态”的仿祖母绿YAG宝石晶体

图17 加工后的仿祖母绿刻面宝石

仿祖母绿宝石曾通过多种渠道小批量销售，受到了国内外用户的欢迎。

这种新型仿祖母绿宝石经北京高德珠宝鉴定研究所和中国地质大学（北京）珠宝学院宝石鉴定研究所鉴定，结论如下：“其光性为均质体，无二色性，密度，折射率，摩氏硬度，外观色为艳绿色，玻璃光泽，滤色镜下呈暗红色，其吸收光谱、弱荧光等与天然优质祖母绿极为相似，肉眼下难以区别，是很好的仿祖母绿材料。”

概括起来，我们研制的仿祖母绿宝石有如下特征：

1）以YAG为基质，只采用以Cr3＋为主的过渡族金属离子作着色剂，使产品在颜色、光泽、硬度及滤色镜下颜色等外观特征上，十分接近于天然祖母绿，其最佳配方的外观特征接近于世界上著名的哥伦比亚祖母绿。

2）不仅外观相似，而且与天然祖母绿（Cr致色）的吸收光谱和荧光也相似。

3）这种仿祖母绿宝石既可含有面纱状缺陷，也可没有缺陷。

目前，这种仿祖母绿YAG宝石的提拉法生产成本还比较高，进一步研发能降低生产成本的新工艺，将会有助于这种优质仿祖母绿宝石的市场推广。

参考文献及资料

陈庆汉，刘严，等 . Green Gem Materials for Simulating Natural 68thAnnual Meeting,May 5-7,Vancouver,BC,Canada.

陈庆汉，黄晋蓉 .1997.“仿祖母绿宝石”.中国专利.

陆学善编.1972.激光基质钇铝榴石的发展（第1版）.北京：科学出版社.

拿骚K.著.李士杰，张志三译.1991.颜色的物理与化学（第一版）.北京：科学出版社.

（2006-05-21）.

（2005-09-20）.

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liguowu,（2005-08-31）.

金绿宝石因其独特的黄绿至金绿色外观而得名，以其特殊的光学效应而闻名。金绿宝石根据其特殊光学效应的有无可分为金绿宝石、猫眼、变石和变石猫眼等品种，其中最为有名的当属金绿宝石猫眼。猫眼以其丝绢状的光泽、锐利的眼线而深受人们的喜爱。在亚洲，猫眼宝石常被当作好运气的象征，人们相信它会保护主人的健康，免于贫困。变石更是被誉为“白昼里的祖母绿，黑夜里的红宝石”。在西方金绿宝石是赫赫有名的五大宝石之一。

一、金绿宝石的基本性质

（一）矿物名称

金绿宝石（Chrysoberyl），矿物学中属金绿宝石族。

（二）化学成分

金绿宝石矿物为铍铝氧化物，分子式为BeAl2O4，实际上金绿宝石矿物中常含有微量Fe、Cr、Ti等组分。不同的微量元素使金绿宝石矿物产生不同的颜色。

（三）晶系与结晶习性

金绿宝石矿物属斜方晶系，原生矿物晶体常呈板状、短柱状晶形。晶面常见平行条纹，晶体常形成假六方的三连晶穿插双晶（见图3-1-248，图3-1-249）。

图3-1-248 金绿宝石常见晶形

（a）单晶；（b）轮式双晶；（c）、（d）膝状双晶

图3-1-249 金绿宝石的轮式双晶

（四）光学性质

1.颜色

金绿宝石通常为浅—中等的黄色至黄绿色、灰绿色、褐色至黄褐色以及很罕见的浅蓝色（见图3-1-250）；猫眼主要为黄色—黄绿色、灰绿色、褐色—褐黄色；变石通常在日光下为带有黄色色调、褐色色调、灰色色调或蓝色色调的绿色（例如：黄绿、褐绿、灰绿、蓝绿），而在白炽灯光下则呈现橙色或褐红色—紫红色；变石猫眼呈现出蓝绿色和紫褐色。

图3-1-250 金绿宝石

2.光泽和透明度

金绿宝石的光泽通常为玻璃光泽至亚金刚光泽，透明度通常为透明—不透明；猫眼的光泽多为玻璃光泽，呈亚透明—半透明；变石抛光面光泽为玻璃光泽至亚金刚光泽，断口呈现玻璃—油脂光泽，而透明度通常为透明。

3.光性

金绿宝石矿物为光性非均质体，二轴晶，正光性。

4.折射率和双折射率

金绿宝石的折射率为～（＋,－），双折射率为～。例外情况曾发现一个褐色金绿宝石晶体具有相当高的折射率值：ng=、np=、nm、＝，而其密度为。

5.多色性

金绿宝石的多色性为三色性，呈弱至中等的黄、绿和褐色。浅绿黄色金绿宝石多色性较弱，而褐色金绿宝石多色性略强。猫眼的多色性较弱，呈现黄—黄绿—橙色。变石的多色性很强，表现为绿色，橙黄色和紫红色。缅甸抹谷产出的一个变石样品具有独特的三色性，表现为nn方向呈紫红色，nm方向呈草绿色，ng方向呈蓝绿色。

6.发光性

金绿宝石在紫外荧光灯下，长波时无荧光；短波时，黄色和绿黄色宝石一般为无至黄绿色荧光。其中，富铁的黄色、褐色和暗绿色金绿宝石在紫外线和X射线照射下不发荧光。某些浅绿黄色金绿宝石在短波紫外线照射下发出弱的绿色荧光。其他颜色的金绿宝石不发荧光。

猫眼在长短波紫外线下通常无荧光。

变石在长短波紫外线下发无—中等强度的紫红色荧光，在X射线照射下发暗淡的红色荧光，阴极射线下发橙色荧光。使用交叉滤色片法可见变石的红色荧光。

变石猫眼在紫外荧光灯的照射下呈现强度为弱至中的红色荧光。

7.吸收光谱

金绿宝石的黄色和黄绿色起因于金绿宝石矿物中含有微量Fe3+元素，猫眼的颜色主要也是起因于宝石中含Fe3+元素。因此金绿宝石的和猫眼的吸收光谱具有相似的特点，主要产生于445nm为中心的强吸收带（见图3-1-251）。

图3-1-251 金绿宝石吸收光谱图

变石的颜色及其变色效应起因于金绿宝石矿物中含有微量Cr元素，在可见光吸收光谱上具有如下特点：和两条强吸收线，665nm、655nm和645nm三条弱吸收线，580～630nm的部分吸收，、473nm及468nm的三条弱吸收线，紫区通常完全吸收。

变石的吸收光谱由于宝石的三色性而随着方向略有变化。变石表现出较强的三色性，因而随方向不同光谱不同，绿色方向（γ或慢光）在、处可见弱细线。吸收光线的宽吸收带位于640nm至555nm，在低于470nm的蓝、紫区产生吸收（见图3-1-252）。

图3-1-252 变石吸收光谱图（绿色方向）

红色或紫红色方向（α或快光）显示弱双线，其中线略强，在红光区仅见另外两条线655nm和645nm。宽吸收带位于605nm和540nm之间，在合适的条件下可见蓝区472nm有一细线。紫区在460nm以下全吸收（见图3-1-253）。在日常测试时，如果不采用偏光加以区分的话，看到的仅是混合光谱，与不同方向看到的光谱略有变化。

图3-1-253 变石吸收光谱图（红色方向）

8.特殊光学效应

在金绿宝石矿物中，通常出现猫眼效应和变色效应，而星光效应极少出现。更为珍贵的是在一颗金绿宝石上既可以出现猫眼效应，又可以出现变色效应的变石猫眼。

（五）力学性质

1.解理

金绿宝石晶体可出现三组不完全解理，变石和猫眼一般无解理，金绿宝石常出现贝壳状断口。

2.硬度

摩氏硬度一般为8～。

3.密度

密度变化不大，通常为（±）g/cm3。

（六）内外部显微特征

金绿宝石内部主要含有指纹状包体，也可见丝状物。金绿宝石中的固体包体包括云母、阳起石、针铁矿、石英和磷灰石，原生和次生两相或三相包体也常见，可能含有水和二氧化碳。透明宝石可见阶梯状滑动面或双晶纹，这些面有时采用侧光照明才可见（见图3-1-254）。黄色和褐色金绿宝石显示出各种类型的内部特征，最常见的是两相包体、平直的充液空穴和长管。

图3-1-254 金绿宝石中阶梯状滑动面或双晶纹

猫眼内部主要含有大量平行排列的丝状金红石包体或管状包体。

变石内部主要含有指纹状包体及丝状物。原苏联产变石的内部特征常由指纹状和类似于红宝石中的包体组成，变石可含有以上金绿宝石和猫眼所提及的包体。

（七）其他

金绿宝石宝石化学性质稳定，对一般热、光均不发生反应。在酸碱中几乎不溶，仅在硫酸中部分溶解。

二、金绿宝石的品种

金绿宝石根据其特殊光学效应的有无可分为以下品种。

1.金绿宝石

指没有任何特殊光学效应的金绿宝石（见图3-1-255）。

2.猫眼

具有猫眼效应的金绿宝石称之为猫眼（见图3-1-256）。

图3-1-255 各种颜色的金绿宝石

图3-1-256 猫眼原石及成品

在光线照射下，金绿宝石猫眼表面呈现的一条明亮光带，光带随着宝石或光线的转动而移动；另一种有趣的现象是，当把猫眼放在两个光源下，随着宝石的转动，眼线会出现张开与闭合的现象（见图3-1-257），宛如灵活而明亮的猫的眼睛。目前，只有这种金绿宝石的猫眼无须注明矿物种而直称“猫眼”。能产生猫眼效应的其他一些宝石，包括石英、电气石、绿柱石及磷灰石等，不能将这些宝石直称为“猫眼”，应称为“石英猫眼”、“电气石猫眼”等。

图3-1-257 猫眼的开合现象

猫眼在有许多俗称，如东方猫眼、锡兰猫眼，也有称之为猫睛、猫精、金绿玉或波光石的。为了区别于其他具有猫眼效应的宝石，民间还将猫眼效应最为完美的金绿宝石磨制的猫眼叫做“真猫眼石”。

猫眼之所以产生猫眼效应，主要由于金绿宝石矿物内部存在的大量细小、密集，平行排列的丝状金红石或管状包体，丝状物的排列方向平行于金绿宝石矿物晶体Z轴方向。由于金绿宝石本身与金红石包体在折射率上的较大差别，使入射到宝石内的光线经金红石包体反射出来，经特别定向切磨后，反射光集中成一条光带而形成猫眼现象。金绿宝石中丝状物含量越高，宝石越不透明，猫眼效应越明显，反之，金绿宝石越透明，猫眼效应越不明显。

猫眼可呈现多种颜色，如蜜黄、黄绿、褐绿、黄褐、褐色等。猫眼宝石在聚光光源下，宝石的向光一半呈现其体色，而另一半则呈现乳白色（见图3-1-258）。

图3-1-258 猫眼

3.变石

具有变色效应的金绿宝石称之为变石。变石在商业界称为亚历山大石，变石在日光或日光灯下呈现为绿色色调为主的颜色，而在白炽灯光下或烛光下则呈现出红色色调为主的颜色，因此被誉为“白昼里的祖母绿，黑夜里的红宝石”（见图3-1-259）。据传说，在1830年，俄国沙皇亚历山大二世，在他生日的那天，发现了变石，故将这块宝石命名为亚历山大石，变石的英文Alexandrite即出于此。著名的产地是俄罗斯乌拉尔山脉。

图3-1-259 日光灯下呈绿色（左）；白炽灯下呈红色（右）

4.变石猫眼

变石猫眼是同时具有变色效应及猫眼效应的金绿宝石（见图3-1-260）。变石猫眼既含有产生变色效应的铬元素，又含有大量丝状包体以产生猫眼效应。变石猫眼是一种更珍贵、更稀罕的宝石品种。

图3-1-260 变石猫眼

5.星光金绿宝石

具星光效应的金绿宝石称为星光金绿宝石。星光金绿宝石通常为四射星光，其星光产生的原因之一是在金绿宝石中同时存在两组互相近于垂直排列的包体，其中一组为金红石丝状包体，而另一组为细密的气液管状包体。这种星光金绿宝石的存在同时证明金绿宝石猫眼效应的形成有两种原因，即猫眼效应既可由金红石包体形成，也可由气液包体形成。

三、金绿宝石与相似宝石及其仿宝石的鉴别

（一）金绿宝石

与金绿宝石相近的宝石有蓝宝石（各种颜色）、钙铝榴石、尖晶石、橄榄石等。

1.与蓝宝石的鉴别

（1）同金绿宝石相比，蓝宝石具有更高的折射率值。金绿宝石折射率为～，而蓝宝石折射率为～左右。

（2）蓝宝石为一轴晶负光性晶体，而金绿宝石为二轴晶正光性晶体。因此使用正交偏光镜观察宝石的干涉图，可发现蓝宝石具有典型的一轴晶黑十字干涉图，而金绿宝石不具此特征。

（3）使用分光镜来区分金绿宝石与蓝宝石不是最好的方法，因为金绿宝石在蓝光区445nm的吸收线与蓝宝石450nm的吸收线过于接近，不容易区分。

（4）通过放大镜或显微镜观察宝石内部的包体也可以作为鉴定特征。金绿宝石最常见的包体为指纹状包体、丝状包体。虽然蓝宝石也具有同样的包体，但蓝宝石常见六边形生长色带，丝状包体可以三个方向呈120°交角出现。

金绿宝石经常可见阶梯状滑动面或双晶纹，而蓝宝石中则几乎不可见。

2.与钙铝榴石的鉴别

钙铝榴石的折射率与金绿宝石最为接近，为左右，同时钙铝榴石的颜色与金绿宝石也很接近，所以二者在外观上非常相像。钙铝榴石同金绿宝石的最大差别在于钙铝榴石为单折射宝石，因此与双折射有关的刻面重影、多色性等现象，在钙铝榴石中无法见到。

3.与尖晶石的鉴别

尖晶石在外观上可能相似于金绿宝石，尤其是那些黄色、黄绿色、浅绿色的尖晶石更为相像。尖晶石属单折射宝石，而且尖晶石的折射率为左右，低于金绿宝石。尖晶石中可出现八面体负晶及由八面体负晶组成的指纹状包体。

4.与橄榄石的鉴别

黄绿色的橄榄石与金绿宝石的颜色比较接近。但是橄榄石的折射率～低于黄绿色金绿宝石～的折射率值。橄榄石中常含有特征的“睡莲叶”状包体，以及明显的后刻面棱重影现象，易于与金绿宝石区别。

（二）猫眼

天然宝石当中，许多宝石由于其内在的性质，经特殊切磨后可产生猫眼效应，如石英猫眼、阳起石猫眼、磷灰石猫眼、透辉石猫眼、海蓝宝石猫眼、方柱石猫眼、碧玺猫眼、长石猫眼、玻璃猫眼及其他一些罕见的具有猫眼效应的宝石。

1.与石英猫眼的鉴别

在外观上与猫眼最为接近的宝石为石英猫眼，石英猫眼在我国传统上俗称勒子石。常见的颜色有黄色、褐黄、黄绿、灰、灰褐、灰绿等。一般的石英猫眼质地较粗，眼线的线状反光也不甚明亮，光线的边界也不清晰，但也有质地细腻者，其光线界线也相当明亮且清晰。

石英猫眼作为石英矿物，其折射率、密度等远远低于金绿宝石，折射率点测法一般为，而金绿宝石为。因此，使用折射仪可以很容易将猫眼与石英猫眼区分开。二者的密度差别也很大，猫眼的密度一般为，而石英猫眼仅为左右。使用分光镜观察吸收光谱也可将二者区分开。猫眼在蓝区可见445nm处的吸收带，而石英猫眼不存在特征吸收光谱。

2.与阳起石猫眼的鉴别

在外观上与猫眼较为接近的宝石为阳起石猫眼。阳起石猫眼主要呈半透明，浅至深的绿色、黄绿色以及黑色。猫眼效应是由阳起石的纤维矿物集合体所致。阳起石猫眼也可表现出光带两侧颜色的差异，但由其点测法的折射率及左右的密度可与猫眼区分开。

3.与磷灰石猫眼的鉴别

磷灰石猫眼同猫眼相比，同样具有较低的折射率和密度，具有猫眼效应的磷灰石可由其吸收光谱580nm的双吸收线鉴定出。

4.与透辉石猫眼的鉴别

透辉石猫眼往往表现为不透明的深绿色至黑色，有时带有褐色色调。透辉石猫眼所表现的光带常较清晰，光带两侧颜色差别不大。透辉石猫眼点测法折射率为，密度左右，可由此区别于猫眼。

5.与其他具猫眼效应宝石的鉴别

海蓝宝石猫眼、碧玺猫眼和方柱石猫眼的共同特点是，猫眼效应产生于宝石内部一组平行排列的管状气液包体，外观上可见较粗的纤维状包体，而且具有猫眼效应的这些宝石的颜色也往往区别于猫眼，很易于鉴别。长石猫眼的颜色通常为无色，而且透明度较高。

6.与玻璃猫眼的鉴别

玻璃猫眼常用来仿猫眼，玻璃猫眼是通过加热并吹拉成束的细玻璃丝加工成弧面型宝石后，就产生了猫眼效应。根据需要，玻璃可配制成各种颜色。另一种重要的工艺是熔化玻璃纤维。玻璃纤维的切面呈方形或六边形，每平方厘米包含有15万根纤维。这种玻璃猫眼表现的猫眼效应过于完美，以至于有虚假的感觉；它的折射率及密度都非常低，在宝石侧面垂直光带的方向，使用放大镜即可观察到蜂窝状纤维结构，因此易于鉴别。

（三）变石

变石以其本身独特的光学效应及其物理化学性质区分于大多数天然宝石。在鉴定变石时要考虑以下具有变石效应的宝石：变色石榴石、变色尖晶石、变色蓝宝石、变色萤石、变色蓝晶石。同时具有假变色效应的红柱石也与变石易混。

1.与石榴石的鉴别

石榴石中包含许多宝石品种，具有变色效应的石榴石是含微量V和Cr元素的镁铝榴石及镁铝榴石－锰铝榴石的系列的石榴石。富含V和Cr的镁铝榴石变色效应表现为在日光下呈现蓝绿色而在白炽灯下呈现酒红色或带有红色调的紫色。

变石同变色石榴石的鉴定与金绿宝石同钙铝榴石的鉴定相似，因为石榴石属等轴晶系，单折射宝石，而变石属斜方晶系双折射宝石，因此通过测定变色石榴石的折射率和多色性可将二者区分开。

2.与变色蓝宝石的鉴别

天然产出的变色蓝宝石当其化学成分中的Cr含量很低时，一般变色效应很弱，在日光下表现为一种灰蓝色、灰紫蓝色，白炽灯光下表现为浅紫红色、褐红色。当Cr含量较高时，变色效应较为明显，在白炽灯光下呈现带有紫色色调的红色。变石与变色蓝宝石的鉴别与金绿宝石与蓝宝石的区别相同。

3.与变色尖晶石的鉴别

到目前为止，仅斯里兰卡发现一种变色尖晶石，含有的FeO及少量的Cr2O3（）和V2O3（）。变色效应表现为日光下呈紫蓝色，白炽灯光下呈红紫色。

尖晶石为单折射宝石，折射率为。其特征的八面体负晶包体可区分于变石。

4.与变色蓝晶石的鉴别

变色蓝晶石是极为罕见的。变色效应起因于蓝晶石中含有的Cr元素及Fe元素。蓝晶石的变色效应表现为在日光下和白炽灯光下分别为绿蓝色与红色。

蓝晶石具有比变石低的折射率，为～左右，多色性为无色、深蓝色和紫蓝色，不同于变石。蓝晶石的密度同变石较为接近，为。蓝晶石具有特征的吸收光谱，即435nm和445nm的吸收带。

5.与变色萤石的鉴别

变色萤石起因于宝石内部含有稀土元素Y3+、Ce3+和Sm3+，变色萤石在日光下呈蓝色而白炽灯光下呈淡紫色。

变色萤石的性质明显区别于变石，其单折射，折射率极低（），由此很容易区分于变石。

6.与红柱石的鉴别

红柱石无变色效应，但它的强多色性产生的淡红色闪光可能误认为变色效应。红柱石多色性表现绿色和淡红褐色，有时为深绿，较少为粉红色。红柱石的折射率为～，密度为，均低于变石，可据此加以区分。

7.与合成变色蓝宝石的鉴别

变石最重要的仿制品为具有变色效应的合成蓝宝石。在现今的宝石市场上，常常误称为“合成变石”。纯净不含任何杂质元素的刚玉矿物是无色透明的，当刚玉中含有微量Cr元素时则产生红色，形成红宝石。当刚玉中Cr的含量达到20%时，刚玉即可呈现绿色，因为纯的Cr2O3即为绿色，因此加20%Cr2O3的刚玉就形成了介于具有红颜色的红宝石和具有绿颜色的Cr2O3之间的中间产物，产生变色效应，具有变色效应的合成蓝宝石在日光下呈现带有紫色色调的绿色，而在白炽灯光下呈现紫红色。此种合成蓝宝石主要通过焰熔法合成，因此在宝石显微镜下宝石内部可见焰熔法合成宝石所具有的特征的弧形生长纹。

具有变色效应的合成蓝宝石具有特征的吸收谱线，在475nm处产生特征的吸收线。另外合成蓝宝石作为一轴晶宝石具有二色性，而不是变石的三色性，合成蓝宝石的折射率（～）及密度（）都明显高于变石。

含V的合成蓝宝石也可产生变色效应，但所产生的变色效应为在日光下呈现灰绿色而在白炽灯光下呈现近于紫晶色的红紫色。

8.与石英拼合石的鉴别

一种不太常见的变石仿制品是由两块石英经过拼合组成的拼合石。在腰部胶结处加入了明胶滤色片以产生变色效应。这种仿制品的折射率值为～，仔细观察接合缝、接合缝处的气泡等现象可鉴别。

四、合成金绿宝石及其鉴别

合成金绿宝石的主要合成方法有：助熔剂法、晶体提拉法和区域熔炼法。与天然金绿宝石一样，合成金绿宝石可以有金绿宝石、猫眼、变石三个品种，而且主要是合成变石。合成变石是最难于同变石鉴别的宝石。合成变石具有几乎同天然变石完全一样的物理、化学、晶体光学性质。因此，对于合成变石的鉴定仅能从合成变石内部包体的特点入手。不同的合成方法产生不同特征的内部包体。

对于助熔剂法合成变石，经常见到脉状包体，助熔剂包体可呈云雾状外观，具有细薄的、模糊的外形，也可以是粗粒的并含有助熔剂的小滴。在大约70倍放大镜下，熔剂小滴趋于拉长状，一群小滴大致在同一方向上拉长。在反射光中，具有粒状表面，并具淡黄橙色。助熔剂法合成变石另一常见的特征包体是微小的六边形或三角形铂金属片。铂金属片来源于铂坩埚。铂金属片在某些方向看起来黑色不透明，转动一定方向，铂金属片可发出亮白反射光。平行于晶面的生长线呈直线状，相互间并以一定角度交汇，生长线非常清晰，往往相似于助熔剂法合成祖母绿所显示的“威尼斯百叶窗”效应。成层的包体平行于种晶面也常见到。

晶体提拉法生长的合成变石具有针状包体及弧形生长纹，是鉴定其为合成品的证据。合成变石猫眼显示出极其细小的白色粒状包体，也发现有波浪状纤维包体。短波紫外线下宝石表现出弱的白至黄色荧光，而内部呈弱的红橙色荧光。在天然变石中还从没有见过这种荧光。

区域熔炼法生长的合成变石内部有时可见小的球形气泡，无规则颜色呈旋涡状结构也作为鉴定特征。实际上，在很多情况下，合成变石的内部非常洁净，包体特征不是十分明显，因此这时依靠常规的宝石学鉴定方法已不足以解决问题。

助熔剂法、晶体提拉法及区域熔炼法均属高温熔融法。在应用这些方法的过程中，没有水分子的加入，因此在合成变石的内部晶体结构中不含有水分子。天然变石形成于不同于合成变石的自然环境中，形成晶体的内部总是有微量水分子。应用红外光谱仪可以检测变石中是否含有水分子。对于含有水分子的天然变石在红外光谱上将产生水分子的特征吸收峰，而合成变石无此吸收峰的存在。由此可见，对于合成变石的鉴定，是一个较困难、较复杂的过程。

五、金绿宝石的质量评价

金绿宝石类宝石中的品种、质量评价要求不一。

1.金绿宝石的质量评价

不具变色、猫眼效应的金绿宝石，其质量受颜色、透明度、净度、切工几方面因素影响，这其中高透明度的绿色金绿宝石最受欢迎，价值也较高。

2.猫眼的质量评价

猫眼可呈现多种颜色，其中以蜜黄色为最佳，依次为深黄、深绿、黄绿、褐绿、黄褐、褐色。总之，颜色越淡、越带褐色、灰白色者价值越低。

猫眼的眼线讲求光带居中、平直、灵活、锐利、完整，眼线与背景要对比明显，并伴有“乳白与蜜黄”的效果。透明度越高猫眼效应反而越不强，同时颜色愈淡则猫眼效应愈弱。斯里兰卡出产的猫眼宝石一直著称于世，其中以蜜黄色光带呈三条线者为特优质品。

由于猫眼宝石的品质好坏与价值高低，是由颜色、光线、重量以及完美程度来决定的，所以对于猫眼宝石的各方面特点都应有所了解，而对其光线的特点则更应有一深刻的认识，一般猫眼宝石的光线特点是：

1）当猫眼宝石内部平行的结构有缺陷时，反映在宝石的光线上也就会有缺陷。如果是平行排列结构疏密有别而不均匀连续时，则光线不连续而发生“断腿”现象。如内部结构不平行时，表现在光线上就会发生弯曲不直。

2）宝石表面的弧度，与猫眼宝石的光线有着一定的联系。一般来说，当宝石弧度小时，宝石的光线就会粗大或不清晰，相反，弧度大的宝石表面所表现的光线则细窄而清晰。

3）猫眼宝石的内部包体粗而疏时，光线就会混浊；当内部包体细而密时，宝石的光线也就会明亮而清晰。

4）猫眼宝石的底部一般不抛光，以此减少光线的穿透和散失，而增加光的反射，对于颜色的增加也有益处。

3.变石的质量评价

变石中最受欢迎的两种颜色是能够在日光下呈现祖母绿色，而在白炽灯光下呈现红宝石红色。但实际上变石很少能达到上述两种颜色。多数变石的颜色是在非阳光下，呈现深红色到紫红色，并带有褐色调，褐红色最常见。在日光下，呈淡黄绿色或蓝绿色，同时，由于有较浅色调的褐色的存在，会使宝石的亮度降低至中等程度。变石要求变色效应要明显，白天颜色好坏依次为翠绿、绿、淡绿；晚上颜色好坏依次为红、紫、淡粉色。

六、金绿宝石的产状、产地简介

金绿宝石主要产在老变质岩地区的花岗伟晶岩、蚀变细晶岩中，以及超基性岩的蚀变岩——云母岩中。而真正具工业意义的金绿宝石矿大多产于砂矿中。

金绿宝石的主要产地有：原苏联的乌拉尔地区、斯里兰卡、巴西、缅甸、津巴布韦等。最好的变石，即具有强烈变色效应的变石产于原苏联的乌拉尔地区。而斯里兰卡砂矿中则产出黄绿色大颗粒变石及高质量的猫眼宝石。除斯里兰卡外，目前最主要的金绿宝石产地是巴西。巴西发现了金绿宝石类宝石的各个品种：包括透明的黄色、褐色金绿宝石；很好的猫眼及高质量的变石。

金绿宝石古称金绿玉，其英文名称Chrysoberyl(词头来自希腊词shryso，意指金黄色)，即指金绿色铍矿物。它位列五大名贵宝石之一，是因为它的两个具特殊光学效应的变种：猫眼和变石。它们非常美丽、稀有，质量好的比红宝石、蓝宝石、祖母绿还珍贵。

一、金绿宝石的基本特征

矿物名称：金绿宝石

化学成分：理论化学式BeAl2O4，常含铁(F2O3可达6%)，变石中含少量铬(Cr2O3可达1%)。各色品种都可含微量铁、铬、钛、镁等。

晶系及结晶习性：斜方晶系，单晶板状或柱状，有时呈假六方对称的轮式双晶和膝状双晶(图16-3-1)。

图16-3-1 金绿宝石常见晶形

a—单晶；b—轮式双晶；c，d—膝状双晶

光学性质：颜色有红、橙、黄、蓝、绿、紫或紫罗兰及黄褐到褐色的，也有无色的；无特殊光学效应的主要为黄色至带黄的绿色或带绿的黄色；猫眼石常为暗的带黄的褐色到浅黄色、蜜黄色，带绿色的也较常见；变石在日光下为绿、蓝绿或浅绿色等偏冷色调，在白炽灯下呈紫红、紫罗兰到红或带紫红色的偏暖色调。

玻璃光泽，抛光好达亚金刚光泽；透明到半透明。

二轴晶，正光性(也有负光性的)；折射率范围：～，～，～；双折率一般在～；色散。

多色性：体色浅的品种，如黄、褐、绿色者，色淡时，三色性只在两个色调深及浅之间变化，三色性弱到中等；体色深者三色性才明显。黄色品种为无色—淡黄—绿黄；金黄绿色者为淡黄—橙黄—淡褐；一般为淡红或无色—橙黄到淡黄—鲜绿或淡褐。变石一般为深红或紫红—橙黄或橙—绿；缅甸产的变石为紫—亮绿—蓝绿。

荧光现象：变石在长、短波紫外光下均呈弱红色；浅绿色金绿宝石在短波紫外光下为绿黄色；其他品种无紫外荧光反应。

吸收光谱：带黄色和褐色者，吸收带在504nm和486nm，在444nm有强吸收的是铁谱。变石吸收带在640～555nm，低于470nm全吸收；慢光在680nm、678nm有铬的荧光双线之外，还有665nm、655nm和649nm弱的窄线；快光的弱吸收双线在678nm的稍强，更弱的两条在655nm和645nm。有资料说，黄色宝石在580nm和630nm有吸收线，绿色宝石在476nm、473nm、468nm有3条弱吸收线。

力学性质：平行{101}柱面方向解理弱到中等、平行{010}及底面方向解理不完全；断口贝壳状；硬度，韧性好(抗磨蚀)；猫眼石的韧性更好过一般金绿玉。由于它硬又耐磨，与任何酸(包括氢氟酸、热浓硫酸)均无反应，又耐高温(熔点高于1200℃)，在宝石镶嵌加工的火焰下不发生变化，所以，加工处理时抵抗力好，也利于经久佩戴。

无色金绿宝石的密度为，彩色的密度稍高，暗色石最高。由于包裹体等影响，密度的变化范围在～。

显微特征：猫眼中主要是平行晶体c轴的管状负晶和短的针状体；充填空洞的次生愈合面上指纹状气液两相包裹体可见于各个品种，有双晶的可见阶梯状双晶纹。乌拉尔产的变石中，羽状包裹体和其他包裹体与某些红宝石的类似。黄色和褐色金绿宝石中常见液体和气泡充填空洞之外，还有液体充填的空洞和长的管状体。

二、金绿宝石的类型

金绿宝石按特异光学现象划分以下亚种或变种。

(1)金绿宝石：指没有特殊光学现象的金绿宝石。一般为淡黄、金黄或带绿的黄色、带褐的黄色，也有橄榄绿色的；浅黄绿色的曾称为“东方贵橄榄石”，主要产于巴西；深绿色并稍带褐色的更像绿电气石与橄榄石，斯里兰卡有产出；曾传说有白蓝色的，比变石或猫眼更罕见。

(2)变石：又称亚历山大石(Alexandrite)，全称是金绿宝石变石，它是所有具变色效应的宝石中最具代表性、最珍贵的品种。其典型的颜色变化是阳光下绿色，烛光或白炽灯下红色，也有相应颜色分别为蓝绿—紫红、蓝绿—淡紫红的；一旦带褐色，日光下为稍带褐色的黄绿或蓝绿色，白炽灯下为褐红色；后一种情况最常见。带褐色也使宝石亮度降到中等。

(3)猫眼：又称波光玉，古称狮负，俗称猫睛等，英文名称Cat's eye，均应限指金绿宝石猫眼。因为它有最好、最美的猫眼光，故简称猫眼或猫眼石。金绿宝石猫眼磨的好时，猫眼光的形状是狭窄的瞳孔状，光活；即照射光有强弱变化时，猫眼光也跟着产生强弱或/和宽窄变化。当光的照明方向改变或光源不动、摆动宝石时，猫眼光也灵活地变动。当猫眼石放在聚光光源下，与光源的角度合适时，宝石向光的一半显示宝石的体色，而另一半却呈现乳白色；如宝石为蜜黄色，光照下展现出“乳白蜜黄色”。切磨弧度合适的猫眼石，在两个聚光灯光束下，随着宝石的转动，猫眼光时而扩展成带、时而聚拢成线。以上金绿宝石猫眼的优点是其他矿物的猫眼效应比不上的。

(4)变石猫眼：Alexandrite cat's eye，是兼有变色效应和猫眼光的金绿宝石；有时归入猫眼石，因为它们的变色效应一般较弱、而猫眼效应可能很好。它比猫眼、变石更珍稀。

(5)星光金绿宝石：是有十字形四射星光效应的金绿宝石，是更罕见的品种；其出现远少于猫眼。

三、金绿宝石的评价

普通金绿宝石，可参照红宝石等有色宝石的从4C+1T原则作质量分级。颜色以鲜艳稍带绿的黄色为好，金黄色最好，颜色要柔和、均匀，个体至少要大于3mm。

猫眼的质量优劣首先在颜色、眼线，其次是重量。颜色以蜜黄色为好，以下依次是黄绿、褐绿、黄褐、褐、黑褐。眼线讲究光带居中、竖直，张时宽、闭时窄，优质者有三条对称于中线的光带，次为两条的，至少必须有一条完美者；当内部结构有缺陷、管状体和/或针状体排列疏密不匀、不连续时，眼线也会不连续而呈现“断腿”；如内部包裹体不平行，眼线会弯而不直；内部包裹体粗而疏时，眼线会散、合不成窄线，光也混浊；顶部弧度合宜才保证眼线窄而活，弧度偏小也使眼线变粗、不清晰。后者或可通过再次切磨改进之。

变石评价首要在变色效应和色彩。变色效应和色彩要结合起来；变色要明显，白天看颜色好坏依次是翠绿、绿(蓝绿到黄绿)、淡绿(蓝绿到黄绿)，晚上看颜色好坏依次是红、紫红、粉红。

变石猫眼先着重变色，因猫眼光在平行包裹体定位后，底面可在360°内任何方向调动，关键在找出变色明显、色彩好的、又显窄而活的眼线位置。其评价自然要二者结合；一些文献更称之为猫眼变石。

从尺寸看，猫眼大于20克拉的是珍宝了，变石大于5克拉已是珍宝，变石猫眼更珍稀，不以大小论价。

四、合成金绿宝石、优化处理金绿宝石及金绿宝石的仿制品

普通金绿宝石、猫眼及变石都可以人工合成，但最重要的是合成变石。合成方法有助熔剂法、提拉法及区域熔炼法。它们的物理性质和天然品基本相同，但可以具有特异的微观特征，如助熔剂法的残余助熔剂、铂金片包体；提拉法的针状包裹体和弧形生长纹；区域熔炼法的小的球形气泡和漩涡状结构等。当观察不到这些特征时，经验上看，合成品一般颜色饱和浓艳、净度好，瑕疵少。此外，这些合成品的红外光谱无水分子的特征吸收峰可以作为重要判据。

金绿宝石的优化处理主要是热处理，掌握合适的加热温度和气氛，可以改善普通金绿宝石的颜色、使猫眼效应更显著。

金绿宝石的仿制品主要是玻璃猫眼、合成刚玉变石及加了明胶滤色片的石英拼合石。它们和对应品种的天然金绿宝石的差异除了折射率及密度不同外，玻璃猫眼有特征的蜂窝、网状结构；合成刚玉变石有特征的弧形生长纹及吸收光谱(475nm有特征吸收线)；石英拼合石要注意观察接合缝及接合处的气泡。

五、金绿宝石的鉴定

由于变石、猫眼珍贵，既有合成品也有仿制品上市；合成金绿宝石则多用于激光材料，所以，各金绿宝石变种需仔细鉴别的对象有所不同，可选择的方法也不尽一致。

1.变石的鉴定

有变色效应的天然宝石种类有限；与变石折射率、密度相近的刚玉变石(在日光下为带灰的蓝—绿色或蓝紫色，白炽灯下为紫红色或紫色)、尖晶石变石(日光下亮灰蓝或紫蓝色，白炽灯下紫色或红紫色)、石榴子石变石(日光下绿或蓝绿色，白炽灯下紫红色或酒红色到带红的紫色)可借颜色、多色性、偏光性或光性区分，假变石——绿色红柱石(其三色性强，无变色效应，但其淡红色的闪光却似有变色效应)可借折射率( )低区别于变石。

鉴别变石与合成变石主要靠包裹体。较早期的助熔剂法合成变石有典型的流体充填的愈合羽状体，流体很薄，平面上连续或不连续，网形不规则。后来的助熔剂(Creative crystal)和提拉法产品(Crescent Vert或“Inamori”)有密密麻麻的尘土状包裹体；或有杂乱排列的针状体、近种晶处的平行的伸长晶体、细小的三角形铂片。区域熔融法合成变石(Seiko)有旋转结构和蝌蚪状气泡，类似焰熔法合成红宝石的内部特征。当见不到包裹体时，这些合成变石的红外光谱以没有水的吸收峰为特征。

用于仿变石的合成蓝宝石或合成尖晶石在多色性、偏光性或光性上不同于变石，颜色也不同；合成蓝宝石变石日光下为淡蓝灰或带紫的绿色，在白炽灯下呈紫红色，有气泡或弧形生长线；合成尖晶石变石在日光下为黄绿色，在白炽灯下呈红色，均质体，即使有异常双折射也无多色性。

2.猫眼石的鉴定

尽管其他任何品种宝石的猫眼线都不像金绿宝石猫眼那么细窄灵活，仍应借折射率或密度再肯定或用其他性质为旁证才能确定之，何况档次低的金绿宝石猫眼或颜色各异，或眼线宽散，更需测折射率或密度来判定。极罕见的石榴子石猫眼无多色性可区别于金绿宝石，其他具猫眼效应的天然宝石折射率和密度与金绿宝石猫眼差别较大。

合成猫眼是借表层平行排列的微粒引发猫眼光的，内部无天然猫眼的丝状体。

人造猫眼是玻璃猫眼，它可有各种颜色。折射率和密度低，并有蜂窝、网状结构(尤其在近底部或腰线以下垂直纤维体去观察时，略转动宝石即易见六边形网纹)。此外，玻璃猫眼、立方氧化锆猫眼都是均质体，有气泡包裹体，且无多色性。

3.普通金绿宝石的鉴定

与石榴子石可借偏光性、多色性区分。其他与金绿宝石颜色相同的、相似的天然宝石都可借折射率、密度或多色性区分；与之常数相似的合成石、人造石均可借包裹体区分。

六、金绿宝石矿床产状、产地简介

金绿宝石的成因、产状都和绿柱石质宝石相似，属内生伟晶热液或热液交代产物。

(1)岩浆-热液型：主要产在花岗伟晶岩的晶洞中，常与海蓝宝石、电气石、黄玉等共生。普通金绿宝石及猫眼多属这个成因类型。侵入到大理岩、片岩、片麻岩、石英岩等围岩中的伟晶岩，若从围岩获得足够的铬可形成变石。变石与猫眼可共同出现于某地伟晶岩，或与普通金绿宝石共同出现于伟晶岩中，例如巴西伟晶岩矿床。

(2)热液交代型：在酸性岩侵入超基性岩的接触部位、蚀变超基性岩体的边部，由于超基性岩提供了铬可形成变石，与蚀变岩中云母等共生而称为“含矿云母岩”，如乌拉尔变石矿床。

宝石级的品种多产于河砾、砂矿中。

已知产地遍布各大洲。美国、芬兰、扎伊尔、马达加斯加等国均有产出。著名的猫眼产于斯里兰卡砂矿中。它含有世界上最好的猫眼以及变石和变石猫眼，可作刻面石的各色金绿宝石也很出名。巴西是目前向国际市场提供宝石级金绿宝石数量最多的国家，以星光金绿宝石(有暗绿色达 克拉者)最著名，刻面石最多，也产优质猫眼和变石，后者多小于3克拉。印度产的猫眼含矽线石纤维；津巴布韦产的变石变色效应强；缅甸产一些变石，还有罕见的无色金绿宝石；澳大利亚产黄绿色金绿宝石；俄罗斯乌拉尔祖母绿矿床中产的变石最著名，个体较小而质量好。

我国新疆的花岗伟晶岩、福建的细晶岩、内蒙古的含绿柱石伟晶岩脉、四川的伟晶岩、湖南及河南的稀有金属伟晶岩中都见有金绿宝石，迄今尚未报道有宝石级的矿点。