纯净无色水晶由于缺少包裹体，从而产生了与其它宝石差异较大、几乎专属于水晶的质量评估体系，即含有包裹体者的价值反而高于无色透明者，有时这种差异非常显著。这一评价似乎背离珍贵宝石学认知的水晶评价体系，是在长期的宝石交易过程中自发形成且被广大水晶收藏爱好及消费者等普遍接受的。这一较为独特的、主要针对水晶的评价体系催生了一些特殊案例，即将天然纯净水晶人为产生“包裹体”面市。这种含人工“包裹体”的水晶，若其“包裹体”未被识别，其价格往往比纯净者高出很多倍。

发晶是对含有针状、发丝状、纤维状矿物及管状包裹体的水晶的统称，在水晶中的地位举足轻重且有众多的收藏及爱好者。对发晶来说，其评价标准一般取决于发晶的美观度、罕见性及大小等。发状包裹体越美丽、越稀少、块度越大则价值越高。发晶的美观度一般取决其包裹体的颜色鲜艳程度、形态、排布方式等，其罕见度取决于发状包裹体的矿物类型、排布方式和大小等。此外，发晶所蕴含的文化内涵和特殊美感也促使其价值远高于普通水晶。一组或几组平行定向排布的发状包裹体不仅有着“顺”“发”等吉祥富贵的寓意，而且结合恰当的切磨往往能呈现猫眼效应或星光效应等特殊的光学效应。根据市场信息，目前市场上深受消费者推崇有钛发晶，其次为红发晶、银发晶、黄发晶、黑发晶、绿发晶等。钛发晶因其含有发状、针状的具金刚光泽-金属光泽的黄色金红石包裹体，又称“金红石发晶”。钛发晶在光照下常显示璀璨亮丽的金色，由于其产量稀少且品相优，常被称为水晶之最^[1-2]。

近期，一种外观上酷似天然钛发晶的“发晶”饰品出现于宝玉石市场中。一些多年经营水晶的摊主甚至也误将其作为天然水晶购进。若不仔细观察，辨别还真有一定难度，因市场上的仿发晶常以合成水晶为主晶，而该样品主晶宝石具天然水晶特征。虽然这种类型的“发晶”在市场上并没有大面积地出现，但其作为一种特殊的处理类型，无疑具有代表性，且具有研究与实际意义。在本次研究中，通过对该类样品进行观察与分析，以期给出其鉴别特征，并探讨其可能的制作过程。

1.   基本特征

本文研究样品(图 1a)来源于江苏东海水晶专业市场店主，该店主以千数价格购得此物，并作为天然产品向外销售。施光海教授看到该物后，经过仔细观察发现可能非天然“发”，经与店主交流后，店主将该物捐出用于分析研究和教学。该样品长61 mm，宽31 mm，高23 mm，质量57.92 g，梨形随形；样品主晶无色透明，具玻璃光泽，因含半透明-微透明的金黄色管状包裹体而呈现金黄色；采用静水称重法测得其相对密度为2.62，用折射仪测得其折射率为1.54(点测)；在正交偏光镜下转动样品360°，呈现四明四暗现象；在长波及短波紫外荧光下呈惰性，但其表面至近表面局部可见平行管状包裹体的拉长斑点状、长条状强蓝白色荧光(图 1b)。

图  1  水晶样品及其特征

a.水晶样品；b.样品表面的蓝白色紫外荧光；c.指纹状愈合裂隙；d.不规则部分愈合面状裂隙；e.被管状包裹体分割的愈合裂隙；f.后生愈合裂隙；g.管状包裹体尖灭处有颜色加深；h.针尖状的管状包裹体

Figure  1.  Quartz sample and its characteristics

下载: 全尺寸图片 幻灯片

宝石显微镜下，可见样品中呈指纹状(图 1c)、不规则状(图 1d)的愈合裂隙包裹体等，这些包裹体特征与同生同质类相近，其中部分被管状包裹体穿切(图 1e)。样品中还有一些含有橙红色-橙黄色物质充填后生愈合裂隙(图 1f)。以上特征显示主晶为天然成因^[3-4]。

水晶样品近表面处颜色较深，呈橙红色-黄褐色，其内部有很多平直管状包裹体，分布均匀且平行；水晶样品中间呈橙黄色至金黄色，部分包裹体尖灭处的颜色较中间色浓(图 1g)；管状包裹体尖灭方向一致，尖灭端绝大多数位于主晶宝石内部。单个管状包裹体的一端常呈针尖状(图 1h)，另一端出露于主晶表面，其截面直径可达1.5 mm，截切面常呈椭圆形、近椭圆形、近圆形，可见大量断口(炸边或崩口)圈(图 2a)，部分截面出露面积较大且可见树脂光泽的包裹体(图 2b)。管状包裹体尖锐端及截切端可见近垂直于孔道的横纹、旋转纹(图 2c)，尖端旋转纹尤为明显，常呈阶梯状、宝塔状(图 2d)，与天然的受主晶宝石结晶习性控制的管状包裹体具有明显差别。此外，部分较粗大的管状包裹体内表面粗糙，呈“毛玻璃”状(图 2e)，具有人为痕迹。部分管状包裹体管壁处呈锋利状、平直状或不规则状(图 2d)。管状包裹体的规则平行分布及形态特征指示其为“人造发”。

图  2  水晶样品的内部特征

a.断口圈；b.管状包裹体内充填物显示树脂光泽；c.管壁有旋转纹；d.平直锋利的管壁(蓝色箭头)和宝塔状尖端(黑色箭头)；e.管状包裹体内表面粗糙；f.不完全充填的孔洞；g.管状包裹体中不可移动的气泡；h.橙红色液滴状充填物

Figure  2.  Inner characteristics of quartz sample

下载: 全尺寸图片 幻灯片

管状包裹物用小刀刻划时显示塑性，热针测试时冒白烟，有异味。管状包裹体出露处在长波及短波紫外荧光下均具强蓝白色荧光(图 1b)。显微镜下，水晶样品常见有不完全充填的孔洞(图 2f)和不移动的气泡(图 2g)。管状包裹体出露处还可见橙红色充填物，用酒精棉球擦拭可使棉球变黄。充填物常附着于管壁，常呈橙红色群状、不规则点片状小液滴(图 2h)。以上特征指示管状包裹物具有树脂-塑料类材料的特征。

2.   光谱特征

2.1   红外光谱分析

采用德国布鲁克TENSOR27型傅里叶变换红外光谱仪，利用直接透射法和透射法分别对水晶样品中的主晶及充填物进行红外光谱测试。测试条件：分辨率2 cm^-1，分析范围4 000~400 cm^-1，扫描次数32次。

测试结果(图 3)显示，该水晶样品具有3 593、3 507、3 481、3 429、3 377、3 309、3 195、2 924、2 674、2 594、2 499 cm^-1处的吸收峰，其中3 593，3 481 cm^-1处的峰位是鉴别天然水晶与合成水晶的特征吸收峰^[5]，因此本水晶样品的主晶为天然水晶。

图  3  水晶样品中主晶的红外光谱

Figure  3.  FTIR spectra of the host crystal sample

下载: 全尺寸图片 幻灯片

管内近表面充填物测试结果(图 4)发现，具有明显的有机材料红外吸收光谱特征：1 745 cm^-1处的羰基伸缩振动吸收最强；1 012，1 248 cm^-1处的吸收为酯基和-O-CH-的伸缩振动所致；1 372 cm^-1处的吸收由甲基的变形振动引起，由于和羰基相连而使强度显著增加，指示醋酸酯的存在。上述特征显示水晶样品内的充填物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)^[6]，但1 012、856、779、676 cm^-1处的吸收峰较EVA标准峰偏高，而1 009、864、787、661 cm^-1处的吸收为硅橡胶的特征峰，因而主晶中管状包裹体的充填高分子化合物可能为少量硅橡胶与EVA的共混物。在EVA中，由于含氧基团的谱带强度极大，使2 924 cm^-1附近的—CH₂伸缩振动致吸收峰变得很弱(图 4)^[6-8]。

图  4  水晶样品中近无色充填物的红外光谱

Figure  4.  FTIR spectra of the close colourless filling material in crystal sample

下载: 全尺寸图片 幻灯片

2.2   X射线荧光光谱分析

测试仪器为中国地质大学(北京)珠宝学院的岛津EDXRF7000，测试条件：电压15 kV，1 000 μA，DT=1%。表 1及表 2分别给出了水晶样品中主晶S₁(图 5a)及其表面-近表面充填物S₂(图 5b)的半定量分析结果。主晶S₁主要由Si元素构成，且质量分数高达99.18%，符合其红外光谱测定其为水晶的结论^[9]。充填物S₂的主要元素为Si、P、S、Ca、Ba等，且含有Fe，其中Si可能来自硅橡胶，其内的橙黄色-橙红色染料可能为硫酸钡、磷酸钾、碳酸钙、二氧化钛粉末^[10]及少量氧化铁粉末的混合物^[11]。

表  1  主晶S₁的化学成分分析

Table  1.  Chemical compositions of host crystal S₁  w_B/%

样品	SiO2	SO3	CeO2	BaO	CaO	Cr2O3	Ta2O5	K2O	MnO	Nd2O3	GeO2	Ir2O3	Total
S1	99.177	0.270	0.135	0.067	0.059	0.059	0.055	0.045	0.044	0.040	0.014	0.014	99.989

下载: 导出CSV 

| 显示表格

表  2  充填物S₂的化学成分分析

Table  2.  Chemical compositions of filling material S₂  w_B/%

样品	SiO2	P2O5	SO3	CaO	BaO	K2O	Fe2O3	TiO2	CuO	ZnO	Total
S2	73.673	9.996	6.901	2.773	2.702	2.358	1.029	0.429	0.071	0.068	100.000

下载: 导出CSV 

| 显示表格

图  5  主晶S₁(a)和充填物S₂(b)的X射线荧光光谱测试位置

Figure  5.  XRF test location of host crystal S₁(a) and its filling material S₂(b)

下载: 全尺寸图片 幻灯片

3.   讨论

3.1   “人造发”水晶的制成

测试结果说明该水晶样品是经过人工“植发”的天然水晶。管状包裹体分布呆板、管壁粗糙且具旋转纹等特征显示，“植发”天然水晶可能由人工机械打孔或其他方式造出管状包裹体。管内充填物可能为染料粉末和EVA(及少量硅橡胶)的混合物，其近表面的分布状态、在管壁呈液滴状形态显示，其可能在低压-近真空条件下注入，之后再次加温，最后获得与天然钛发晶中金红石针状包裹体十分相似的金黄色一向延长包裹体。EVA中含有的少量硅橡胶可降低充填物熔点、结晶度和粘流温度(软化温度)从而使充填物获得更高的透明度和韧性，并利于充填加工^[12]。

3.2   与天然发晶对比

天然发晶的发为丝状、针状包裹体，多为矿物包裹体，如金红石、阳起石、电气石等，常保留矿物自身特征。与样品最相似的钛晶为金红石针状包裹体，其常呈金黄色、褐黄色、褐色及酒红色，半金属-金属光泽，透明-不透明^[13]。金红石包裹体以毛发状形式存在的居多，大小不一，交错丛生，横截面常为正方形或四边形，呈“年轮式”生长。有些金红石近于平行生长，常附生于赤铁矿核之上，亦有呈针状双晶连体的现象偶现^[14]。天然发晶内的针状矿物包裹体被切磨后常显示参差状外观。天然者有因含管状包裹体而成为发晶的，其管状包裹体常具有矿物形态，且多由铁质充填，呈褐色、褐红色。

综上，与天然发晶进行鉴别：(1)“人造发”天然水晶的管状包裹体非天然矿物包裹体，而是颜料及EVA充填的空心管状包裹体，不具备天然矿物包裹体的结晶习性及光泽；天然者则为天然的矿物包裹体或由风化产物充填的天然管状包裹体；(2)“人造发”天然水晶的管状包裹体整体分布规律，均相互平行排列，分布均匀；天然者顺发发晶往往呈部分或局部平行，一致性难以达到仿制品的高度；(3)“人造发”天然水晶管状包裹体常具有色料分布不均、旋转纹、管壁粗糙、充填物的残留及不完全充填等特征。

3.3   与已知发晶仿制品的区别

已知发晶仿制品一般以合成水晶为主晶，始现于二十世纪末，利用合成水晶种晶板附近的麦芽状、管状包裹体进行针对性加工仿制“发晶”^[15]。随着生产技术发展又逐渐出现了人工干预生长形成的人工“合成”发晶仿天然发晶^[16]、激光钻孔染色合成水晶仿发晶、在二氧化硅结晶体中添加耐高温的金属丝仿发晶等^[17]。上述仿发晶均以合成水晶为主晶宝石，故仿制品主晶一旦显示合成水晶特征，便可断定其非天然品。

合成水晶中可见种晶板，种晶板附近应力较大故常有裂隙发育，锥辉石和石英微晶核常沿平行于种晶板的某个层面分布，形成“面包渣”状包裹体^[18-19]。合成水晶中气液包裹体较少且均呈面纱状，而天然水晶内部则含有丰富的矿物包裹体及形态多样的流体包裹体及愈合裂隙，这些鉴别特征可有效判别合成水晶及天然水晶^[20]，且对市场上绝大多数的发晶仿制品的鉴别具有指示意义，因绝大多数的合成发晶均是以合成水晶为主晶宝石的。

新发现的“人造发”水晶样品以天然水晶为主晶，人工制造管状包裹体从而仿造发晶，因而相较于市场上大量现存的合成水晶的发晶仿制品，该类“人造发”水晶具有更大的迷惑性，因此除了关注主晶宝石的天然特征外，还应从人造管状包裹体的相关特征进行鉴别。

4.   结论

(1) 本文中研究样品为“人造发”水晶，即在天然水晶中施以人造管状包裹体，为“人造发”水晶。

(2)“人造发”水晶的管状包裹体均相互平行，分布规整呆板，管壁常具不浑圆化特征，管内可见旋转纹，呈现人造特征。近表面有橙红色-橙黄色粉末及树脂的混合物充填，并伴有不完全充填、充填物具熔融外观及异常紫外荧光等特征，为非天然的人造管状包裹体，结合红外光谱分析推测充填物可能为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及颜料的混合物。

(3) 以往发晶仿制品多以合成水晶作为主晶，而消费者和鉴定人员在对发晶进行鉴别时也往往将主晶是否为天然水晶作为判断依据。与已知的仿发晶相比，本文“人造发”水晶因其具有天然水晶特征而更具有欺骗性，对于发晶的鉴别有一定的挑战性。对发晶类的鉴别，不仅要鉴定主晶宝石，还需要鉴定“发”。本文重点强调的是市场上还有可能存在以天然水晶中的天然管状包裹体进行再加工仿发晶的案例，在此提醒消费者及鉴定人员注意。