藍(lán)寶石屬于三方晶系,，空間群為，晶胞參數(shù)a0＝0.477nm,c0=1.304nm,Z=6,，在其晶體zhi結(jié)構(gòu)中,，O2-作六dao方緊密堆積,，堆積層垂直于三次軸，Al3+充填了由O2-形成的八面體空隙數(shù)的2/3,（AlO5）八面體在垂直c軸方向以共棱方式連接成層,，O為四次配位,，為四個(gè)Al所圍繞,；平行c軸方向，以八面體共面或共角聯(lián)結(jié),，構(gòu)成兩個(gè)實(shí)心八面體和一個(gè)空心八面體相間排列的柱體（圖2-1）,。（AlO6）八面體沿c軸方向構(gòu)成三次螺旋對(duì)稱(chēng)軸，由于相鄰Al3+之間的排列,，使（AlO6）八面體顯示三方畸變的特點(diǎn),，部分Al—O鍵長(zhǎng)為0.1856nm，部分為0.1969nm,，相鄰的O—O鍵長(zhǎng)為0.252～0.287nm,，垂直c軸相鄰的鍵長(zhǎng)為0.279nm，平行c軸的Al—Al鍵長(zhǎng)為0.265nm,，晶體結(jié)構(gòu)在//c和⊥c方向的異向性,，導(dǎo)致了藍(lán)寶石對(duì)光波吸收的差異，在顏色上表現(xiàn)出明顯的異向性（沿c軸方向?yàn)樗{(lán)色,，垂直c軸方向?yàn)樗{(lán)綠色至綠色）,。
（二）化學(xué)成分
藍(lán)寶石的化學(xué)成分在理論上與剛玉礦物種成分具有一致性，其理論值A(chǔ)l為53.2%,O為46.8%,，晶體化學(xué)式為Al2O3,。但由于形成藍(lán)寶石地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，其化學(xué)成分尤其是微量元素的含量具有較大的差異,。我們選擇一些不同顏色的改色前藍(lán)寶石原石進(jìn)行了電子探針?lè)治?，其結(jié)果列于表2-3。為了與其它國(guó)內(nèi)產(chǎn)狀相類(lèi)似的藍(lán)寶石對(duì)比,，表中還列出了海南（石桂華等,，1988）、江蘇（鄭子儷,，1988）藍(lán)寶石的成分分析值,。
藍(lán)寶石主要成分為Al2O3，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.55%～98.88%,，所含微量成分主要有SiO2,、TiO2、TFeO（Fe2+O+）,、MnO等,，主要以類(lèi)質(zhì)同象存在于剛玉的晶格中，從單顆粒不同部位分析結(jié)果可見(jiàn),，它們?cè)诰Ц裰蟹植急容^均勻,。一般認(rèn)為，微量元素Fe,、Ti,、Mn為藍(lán)寶石的主要致色元素（吳瑞華等,，1994），藍(lán)寶石的主要致色元素為Fe,、Ti,、Mn，鐵的含量高,，而且其含量比Ti,、Mn高得多，在致色離子中起主導(dǎo)作用,，海南,、江蘇的藍(lán)寶石具有相同特點(diǎn)。（據(jù)Hughes W.Rich,1997）
近幾年來(lái)人們?cè)诒R旺達(dá)西南部的桑古谷地區(qū)發(fā)現(xiàn)了與藍(lán)寶石地質(zhì)產(chǎn)狀十分相似的藍(lán)寶石礦（M.S.Krzemnicki et al.,1996）,，研究結(jié)果表明藍(lán)寶石來(lái)源一種延著東非大裂谷在第三紀(jì)巖漿擴(kuò)張階段溢出的堿性玄武巖的熔巖流,。
總體來(lái)看，藍(lán)黑色,、深藍(lán)色藍(lán)寶石的全鐵含量較高,，顏色稍淺的全鐵含量相對(duì)較低，但藍(lán)色深淺與全鐵含量之間沒(méi)有嚴(yán)格的線性關(guān)系,，這個(gè)問(wèn)題還有待于進(jìn)一步研究,。棕色藍(lán)寶石的全鐵含量高，黃色藍(lán)寶石的全鐵含量也較高,。Ti與Mn的含量普遍很低,，而且不呈規(guī)律性。由此可見(jiàn),，鐵是昌樂(lè)藍(lán)寶石十分重要的致色元素,，其含量與顏色之間具有十分密切的關(guān)系,。
與世界產(chǎn)地藍(lán)寶石的Fe,、Ti質(zhì)量分?jǐn)?shù)及m（Fe）/m（Ti）值相比（H.Harder,1969），藍(lán)寶石的Fe,、Ti質(zhì)量分?jǐn)?shù)及m（Fe）/m（Ti）值與泰國(guó)藍(lán)寶石相似,，F(xiàn)e高于Ti幾十到幾百倍，在寶石市場(chǎng)中其顏色均屬同一類(lèi)型,，即深藍(lán)色,。而優(yōu)質(zhì)的緬甸、斯里蘭卡藍(lán)寶石中Fe含量比昌樂(lè),、泰國(guó)藍(lán)寶石低很多,，而且Fe與Ti含量相當(dāng)，m（Fe）/m（Ti）值接近于1,，呈現(xiàn)出優(yōu)美明亮的淺藍(lán)色,、天藍(lán)色,、矢車(chē)菊藍(lán)等，具有很高的美學(xué)及商業(yè)價(jià)值,。因此,，要對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行改色，使其顏色向優(yōu)質(zhì)藍(lán)寶石靠近,，從根本上來(lái)說(shuō),，是降低鐵在晶體中的含量，保留或增加Ti的含量,，減小m（Fe）/m（Ti）值,，向世界優(yōu)質(zhì)藍(lán)寶石m（Fe）/m（Ti）值靠近，這與目前世界寶石界公認(rèn)的藍(lán)寶石改色理論相一致,。
藍(lán)寶石電子探針成分分析結(jié)果（wB/%）
測(cè)試條件：JCXA-733,Link 860Ⅱ,；工作電壓15kV；電流200mA,。標(biāo)樣：剛玉,。
測(cè)試單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）電子探針室。盧旺達(dá)西南部?jī)蓚€(gè)藍(lán)寶石的定量分析結(jié)果（wB/%）
n.d.表示低于檢測(cè)限,。
據(jù)M.S.Krzemnicki等,，1996。
①通過(guò)表1中氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
（三）原子吸收光譜分析
為了較精確測(cè)得藍(lán)寶石的致色離子Fe和Ti的含量,，筆者進(jìn)行了原子吸收光譜的測(cè)定,。由于剛玉硬度僅次于金剛石，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,，熔點(diǎn)近2000℃,，因此給測(cè)試帶來(lái)一定困難。在制樣過(guò)程中,，首先利用剛玉的脆性將樣品砸碎,，然后用吸鐵石不斷將混入的鐵屑吸出，再將其在1∶3鹽酸中浸泡48小時(shí),，大限度地除去附著的鐵屑,。然后用蒸餾水沖洗、過(guò)濾,。在熔礦過(guò)程中采用硼砂-碳酸鈉熔劑,，既可分解又較易提取，且降低了熔點(diǎn)。由此可見(jiàn)分析結(jié)果除鐵可能稍偏高外,，數(shù)據(jù)還是可信的,。
為了與探針結(jié)果對(duì)比，將分析的Fe2O3含量轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO含量,，從表2-6中可見(jiàn)FeO與TiO2數(shù)值與探針結(jié)果一致,，并直觀地顯示出FeO的含量與顏色的深淺關(guān)系更為密切，含量越低,，顏色越淺,，而TiO2的含量與顏色的關(guān)系卻很難簡(jiǎn)單地體現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)還表明1300℃熱處理時(shí)FeO,、TiO2含量幾乎不受影響,。
藍(lán)寶石中Fe、Ti原子吸收分析
（四）成分中的Fe,、Ti線,、面能譜分析
為了了解Fe和Ti在藍(lán)寶石晶體中的分布情況，首先對(duì)Fe和Ti進(jìn)行了面掃描,，結(jié)果表明半透明深藍(lán)色藍(lán)寶石中Fe和Ti近于均勻分布,。然后對(duì)Fe和Ti進(jìn)行大范圍線掃描（掃描線長(zhǎng)5.35mm），研究Fe,、Ti的成分環(huán)帶是否與顏色環(huán)帶相同,。由于藍(lán)寶石中Fe、Ti含量相對(duì)于儀器測(cè)試精度較低,，因此誤差較大,，但仍可反映出總的分布規(guī)律：成分環(huán)帶與顏色環(huán)帶幾乎一致，而Fe和Ti的含量之間有一定的聯(lián)系,，F(xiàn)e含量高,，Ti含量也較高。由測(cè)試樣品生長(zhǎng)環(huán)帶形態(tài)可知,，在靠晶體外緣一側(cè),，F(xiàn)e含量明顯較高，這可能是由于藍(lán)寶石由堿性玄武巖漿（超鎂鐵質(zhì)）攜至地表,，巖漿中鐵含量較高,，部分鐵向晶體內(nèi)擴(kuò)散造成的。
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