绿柱石（祖母绿、海蓝宝石） Beryl
有文字记载的宝石开采历史中最早的就是祖母绿，其最早产地红海西岸埃及的一些祖母绿矿山，早在公元前21世纪埃及中王朝已开采。在古希腊，祖母绿被称为Smaragldos(绿色的石头)，作为献给女神维纳斯的高贵珍宝。而今仍为世界各地人们喜爱，奉为5月诞生石，象征着幸运或幸福绵长；它也是结婚55 周年的纪念石。其英文名称Emerald(或Smaragd)是古波斯语“Zumurud”的误传拼法，汉语音译为“助木剌”或祖母绿。
祖母绿是绿色宝石之王，也是绿柱石家族的魁首。绿柱石家族中另一个重要宝石成员是海蓝宝石，其英文名称Aquamarine，来自拉丁语，意为“海水”，即海水蓝色的宝石，中世纪已流行，现为3月诞生石，象征着沉着勇敢或勇气。其他颜色的绿柱石还有粉红、金黄、黄、黄褐色品种。绿柱石质的星光宝石或猫眼石多见于海蓝宝石。
一、绿柱石宝石的基本特征
矿物名称：绿柱石
化学成分：理论化学式Be3Al2[Si6O18]。其中Be和Al可以被等价或异价离子替代，如Fe3+、Cr3+、Sc3+、Ti4+、V5+、Fe2+、Mn2+、Mg2+等。当有高价离子替代Be2+时，作为补偿电价的碱金属离子，如Cs+、Li+、Rb+、Na+、K+，充填在硅酸根构成的环状通道内。通道内还可分布有H2O，尤其在含锂、铯的变种中多见。不同产地的绿柱石，主要、次要成分均有一定的变化。
晶系及结晶习性：六方晶系。常见柱状晶体，表现为由六方柱、平行双面和/或六方双锥组成的聚形(图16-2-1)。碱性绿柱石有时会出现平行双面发育的短柱或板柱状形态。双晶少见，可见束状或放射状集合体。柱面上常有平行c轴的纵纹。
图16-2-1 绿柱石常见晶形
光学性质：绿柱石宝石绿、蓝色最常见，黄绿、黄、粉红等色也常见，此外还有其他如褐、及白、灰、黑色的特殊异种。某些绿柱石可有色带。透明至半透明。玻璃光泽。
一轴晶，负光性。折射率No1.566～1.602，Ne1.562～1.594，不同产地和不同品种的绿柱石折射率有一定变化。双折射率0.004～0.010，常为0.005～0.007。表16-2-1列出了绿柱石不同品种的折射率和双折射率的一般范围。色散0.009～0.014。
表16-2-1 不同品种绿柱石的折射率、双折射率与密度
多色性弱到强，一般较清晰，色调变化多样，与着色离子(铁、铬、锰等)含量或色心有关，如绿色的祖母绿多为黄绿—蓝绿；蓝色的海蓝宝石多为无色或淡蓝绿—蓝色。
紫外荧光从无反应到亮(艳)红色。哥伦比亚祖母绿一般荧光较强，可作为判据之一。
不同品种的绿柱石宝石吸收光谱各具特征。祖母绿含铬和铁，683nm和680nm处有窄的双线，并伴有637nm的窄线，同时在430nm和625～580nm有宽的弱吸收带；非常富铬的，有447.5nm窄线。钒祖母绿主要含钒和铁，因含铬少，无683nm、680nm及637nm的吸收线，最大的吸收近600nm。海蓝宝石有427nm(宽)、456nm(散)和537nm(强)的吸收线。绿色绿柱石可***存有铬和锰，蓝色绿柱石可***存钒、铬、锰，吸收光谱很复杂。
粉红色和橙色绿柱石大多被认为是锰致色，也有人认为是钴和铯或锂和铯***同呈色。粉色样品在495nm和540nm(常光)或355nm和555nm(非常光)处的吸收证明有Mn2+。橙色样品已证明含锰、钒、铁和铬，吸收在蓝色区。红绿柱石可能是锰致色。吸收线在480nm和550nm。
马西谢(Maxixe)型绿柱石由色心(包括CO3或NO3色心)或铁、锰致色。深蓝色者在685nm和695nm间有强吸收，670～585nm有若干弱线。和正常海蓝宝石最大的区别在于：马西谢(Maxixe)型海蓝宝石无427nm吸收线。
绿柱石宝石可显猫眼效应，但一般较弱，主要见于体色浅、带蓝或带绿色的海蓝宝石中。星光效应在绿柱石宝石罕见。
力学性质：绿柱石具不完全底面解理{0001}；断口贝壳状至参差状。硬度7.5～8。密度一般 ，各品种因类质同象杂质种类和含量不同变化明显(表16-2-1)。熔点1410～1430℃。
绿柱石耐酸，除氟氢酸外，其块体与酸不起反应，极细的粉末溶于热酸、碱，尤其含碱金属者耐酸力较弱。
显微特征：不同产地的祖母绿包裹体特征不同。如哥伦比亚祖母绿具有典型的由气泡、液体和立方体石盐组成的三相包裹体，还可含有黄铁矿、钠长石、氟碳钙铈矿、石英、镍黄铁矿、方解石，甚至祖母绿等客晶。俄罗斯西乌拉尔祖母绿包裹体以单个或成群的竹节状阳起石为特征。奥地利Habachtal、津巴布韦Sandawana的某些样品中，也有这种阳起石或“透闪石”纤维体。印度祖母绿的特征是成群的六方“负晶”空穴，平行c轴排列，在底面或斜交c轴的面上投影呈“逗号”状。巴基斯坦祖母绿经常有“铺路石状”图案的液膜包裹体和被后生底面裂隙横切的负晶、生长管以及云母片、硅铍石小晶体。澳大利亚Poona祖母绿中最重要的包裹体是云母，它们和钛铁矿一起杂乱分布或大致平行于晶轴排列；钛铁矿多已蚀变为白钛石(隐晶质，不透明到半透明，灰白色)。南非德兰士瓦祖母绿含绿色铬云母或带褐色的云母及辉钼矿晶体。巴西祖母绿裂隙多，包裹体相对少，一般是稀薄铺路石状液体膜和黑云母，或有大的半自形负晶，可被多相充填。
海蓝宝石中的包裹体主要是部分愈合的裂隙、间断的管状体，管可呈六方形负晶，管中可有石英、磷灰石、钛铁矿、白云母等客晶。其他客晶还可有绿帘石、刚玉、磁黄铁矿、石榴子石等。巴西和巴基斯坦的海蓝宝石还有形如六方放射或十字交叉的“雪花状星”，是由在不同方向的张裂隙/愈合裂隙中，被液体薄膜围绕细小的钠长石造成，可引起鲜艳的干涉色。客晶有石英、磷灰石、绿帘石、钛铁矿和刚玉。马西谢(maxixe)型海蓝宝石的包裹体以条纹状和流淌状液体薄膜为特征，一条条的两相包裹体中可含磷灰石。
其他绿柱石包裹体也各具特征，如巴西的透绿柱石含细小的赤铁矿连生在钛铁矿周围；阿富汗透绿柱石中有特征的红褐色八面体烧绿石；黄色和金黄绿柱石可有平行排列的三相包裹体或水和二氧化碳两相不混溶气液包裹体；美国加州产的粉色绿柱石有独特的桶状、矛头状云母；巴西产的粉色绿柱石有电气石与流体包裹体伴生；澳大利亚产的粉色绿柱石包有萤石；产于美国犹他州的红绿柱石，仅见许多分隔的、细小的流体包裹体残留在部分愈合的裂隙中，反映其火山成因的特殊产状。
二、绿柱石宝石的类型
绿柱石质宝石主要根据颜色分成不同品种，其中颜色不稳定的马西谢(Maxixe)型绿柱石可包括不同色彩的异种。有的文献把猫眼绿柱石、星光绿柱石单分为两个品种。
(1)祖母绿(Emerald)：只有中等(中亮到中暗)色调的绿色绿柱石归入祖母绿这个名贵品种。过亮或过暗的绿色者只能归入绿色绿柱石。“祖母绿”的颜色应是一种青翠悦目的、纯绿或稍带黄的绿色或稍带蓝的绿色，并且应该透明、没有严重的瑕疵。猫眼现象可见于半透明祖母绿中，是罕见的珍品。
达碧兹(Trapiche)祖母绿是单晶祖母绿中包有钠长石或碳质的特殊品种。哥伦比亚木佐产的是碳质包在单晶中心和六条星射的臂里，呈暗色的核和放射臂；Penas Blanco产的是带灰色的钠长石分布在绿色核和放射臂之间。它们的琢件呈半透明的云雾状。
(2)海蓝宝石(Aquamarine)：指浅蓝色到蓝色或带绿的蓝到带蓝的绿色，色调由很浅到中深的绿柱石。几乎所有海蓝宝石都经热处理以褪去黄色组分、产生更吸引人的蓝色。猫眼海蓝宝石比其他的绿柱石质猫眼常见。能切出星光的海蓝宝石，则是灰黄或带褐、发黑的暗色品种。
马西谢(Maxixe)型海蓝宝石，应指深蓝色(钴蓝色彩)的。其天然石易退色，市场上的这种宝石多是经γ射线或短波紫外光处理着色的。
(3)铯绿柱石(Morganite)：又称粉红绿柱石、摩根石。包括淡粉红、淡橙色的绿柱石。马西谢(Maxixe)型铯绿柱石(热处理后仍为粉红色)也见于市场。
(4)红绿柱石(Bixbite)：又称柏比氏石。深玫瑰色。含锰致色。
(5)金色绿柱石(Golden Beryl或Helioder)：金黄、带褐的黄色到褐色；也见猫眼金绿柱石。
(6)黄绿柱石(Yellow Beryl)：纯黄或带绿的黄色的透明绿柱石。
(7)绿色绿柱石(Green Beryl)：色调淡的亮绿或色调浓暗、透明到半透明的绿柱石质宝石。因其含铬少，主要由铁致色，所以达不到祖母绿的色彩。
(8)透绿柱石(Goshenite)：又称戈申石，是无色透明的品种。
有人也将黄绿柱石、绿色绿柱石、无色绿柱石合并为一个“普通绿柱石”品种。
三、绿柱石宝石的评价
由于不像其他宝石那样色散强、出火强、璀璨多姿，因而祖母绿的颜色色彩及分布是评价主要考虑的因素。高质量者，必须具有强烈的中—浓艳色调的稍带黄或蓝的绿色，能给人一种柔软的绒状感觉；颜色要均匀，最好无色带。裂纹和重量也是评价的重要依据。裂纹要少，但是由于祖母绿较脆，大多有裂纹，无裂纹的成品是罕见的。同样由于性脆，祖母绿一般也较小，2～3ct或者更大的很少，如果色调好，无或少裂纹，价值就可以相当于或超过同等大小的钻石。色调浅的即使无裂纹，价格也较低，这样的材料即使大至5ct也非精品。还有就是要考虑切工(绿柱石质宝石有特有的梯形琢型，也称祖母绿琢型)是否符合规范以及内含包体的多少和位置。
海蓝宝石呈蓝或带绿的蓝到蓝绿者好，最常见带绿的蓝色者；色浅的档次偏低。色调从很浅到中深。几乎所有海蓝宝石都在切磨后经热处理以产生诱人的蓝色。在中档宝石中，色深的海蓝宝石优于电气石，因其裂隙常较少，透明度更高，色彩也较匀净。特殊质量的如：马达加斯加海蓝宝石指中深度蓝色、且属常光呈此色彩的海蓝宝石；巴西海蓝宝指绿中带蓝的海蓝宝石。马西谢(maxixe)型海蓝宝石指似钴蓝的深色调者，市场上这种原料或成品都经辐照处理，颜色未必稳定。
其他色彩的绿柱石质宝石透明度都较好。除透绿柱石之外，都以色深的为好。透绿柱石常有不同程度的蓝、绿或黄色而过渡为其他品种，价值反而不如透明、无色、纯净的。莓红色绿柱石不如粉红铯绿柱石美，因为罕见，大到1～2克拉的价虽偏高也有人购买。
四、合成绿柱石宝石、优化处理绿柱石宝石及绿柱石宝石的仿制品
绿柱石类宝石的合成主要是祖母绿和海蓝宝石。合成方法主要有水热法和助熔剂法。水热法合成品一般颜色均匀，色调饱和，净度好，包裹体有诱导种晶片、针状或钉状平行排列的硅铍石、容器脱落的金属(如铂)片及气液包裹体。水热法合成的海蓝宝石不含Mg2+。助熔剂法的合成品主要是祖母绿，其特征是不含水，可见种晶片、残余助熔剂包裹体、次生愈合面、铂片、均匀的平行生长层纹等。
绿柱石类宝石的各个品种，有多种处理和改善方法。
(1)热处理：各种绿柱石类宝石都可热处理，以去除或减弱杂色，如海蓝宝石热处理可去掉黄色，使绿变蓝，颜色更纯净。这主要是因为在Al3+位置导致黄色的Fe3+被还原为Fe2+，但过热会使蓝色变得苍白。由于加热可能使宝石产生裂纹，对于价值高者，尤其是祖母绿，轻易不用热处理去改善其颜色。热处理也可去掉某些包裹体。
(2)辐照：高能粒子辐照也被用于处理绿柱石类宝石，改变其中变价离子的价态，或者产生或破坏色心，从而改变颜色。如辐照可以使绿柱石中的Fe2+变为Fe3+，将使绿柱石黄色调增加；使蓝色变绿、无色变黄、粉色变橙。
(3)注油和染色：绿柱石宝石，常常有裂隙，因此可通过注油(或蜡、塑料)和染色来改善透明度及颜色。染色剂借蒸气或化学反应溶在液体里，而后被吸附于裂隙与原石起反应沉淀于裂隙中。这种不常用却易使人受骗的手法，若无化学反应又叫有色浸渗，绿的染料也可加在油或蜡、塑料里。多用在将无色刻面石或块状原石及浅绿色弧面石变成“祖母绿”；单纯的浸渗不稳定，会退色，但有些染色也可以很稳定。注油的饰品会产生干涉色不匀的斑迹，染色者放大观察会表现为裂隙处色浓的颜色不均匀现象。
(4)覆膜：通常是在无色或淡绿色绿柱石表面包上一层绿色塑料。后者有荧光反应。
仿制品主要是用玻璃、塑料、钇铝榴石和合成尖晶石仿祖母绿和海蓝宝石，通过偏光性，折射率和密度容易区分它们。
五、绿柱石宝石的鉴定
与祖母绿颜色相似的宝石有：萤石、翠榴石、钙铝榴石、铬透辉石、绿电气石、绿玉髓、磷灰石、翡翠、玻璃、钇铝榴石(YAG)、立方氧化锆(CZ)等。区分它们与祖母绿可有针对性地选择光性、密度、折射率、双折射率、硬度等特征，比较容易鉴别。区分要点见表16-2-2。
表16-2-2 祖母绿与相似宝石特征一览表
祖母绿与合成祖母绿的区分比较困难。除了双折射率低到0.003～0.005(折射率在1.560～1.565)倾向定为合成石，查尔斯滤色镜及荧光反应很难用为判据；关键的区分在于它们的内部特征，主要是包裹体特征。
不论何种方法的合成石，都会有坩埚或容器脱落的金属成为同生包裹体出现；六边形或方形等外观的铂片是合成石典型包裹体之一。助熔剂的粗大原生包裹体和一缕缕一片片的次生愈合面、铂片、均匀的平行生长层纹是助熔剂法合成石的特征。水热法合成石以棉花一样外观的或排在平行生长线上的、细微的两相包裹体，由锥状两相包裹体管和硅铍石组成的“钉”或“剑”以及金属片或铂片为特征。天然石的包裹体特征与此大不相同，尤其是除了硅铍石之外的矿物包裹体或三相包裹体更是天然石的明确标志。此外，红外光谱也是一个有效区分手段，天然祖母绿有Ⅰ型水和Ⅱ型水的特征吸收峰，水热法合成品只有Ⅰ型水吸收峰，而助熔剂法合成品无上述两类水的吸收峰。
用垫层绿粘胶加色仿祖母绿的三层石或二层石，则需借内部特征(粘合层处的气泡和/或折光性差异)鉴别；覆盖一层塑料膜的也有类似的差异；注油或浸渗染色的祖母绿，在裂隙处有不均匀的绿色、晕彩或残留的染料斑迹；怀疑有油存在时可用热针试验。当在紫外灯下见有异于祖母绿的荧光反应时，也预示着有油或染料或塑料、粘胶。其他绿柱石质宝石的合成石少见或没有，却有一些外观相似的其他品种宝石。如海蓝宝石与蓝黄玉、堇青石、合成尖晶石，黄绿柱石与黄水晶，粉色绿柱石与粉色电气石或方柱石，有的用折射率、双折率即可区分，有的需结合光性、多色性和密度等来鉴别。
猫眼和星光绿柱石中，含赤铁矿和/或钛铁矿包裹体多时，常带褐色或黑色，与星光刚玉或辉石猫眼相似，折射率点测和/或相对密度估测对鉴别有效。浅色绿柱石猫眼，其管状体特征和包裹体组合也不同于金绿宝石和石英。
六、绿柱石宝石矿床产状、产地简介
绿柱石质宝石都是热液成因的，但具体产状有所不同。归纳起来，绿柱石质宝石有如下成因类型：
1.岩浆-热液型
主要是花岗质伟晶岩中气液成因的海蓝宝石、铯绿柱石，以及流纹岩后期热液的红绿柱石。晶洞中产出的晶体透明、瑕疵少，伟晶岩脉体里罕见宝石级晶体；而沿裂隙的后期热液脉中则有“云英岩型”蓝海宝石、铯绿柱石、金绿柱石等产出。
海蓝宝石主要产于花岗伟晶岩中或与花岗伟晶岩活动相关的花岗岩体内、外接触带；围岩可为片麻岩、片岩、大理岩或辉长岩、闪长岩。优质海蓝宝石主要产自巴西(占世界海蓝宝石产量70%)，其他著名产地有美国、马达加斯加等。我国新疆、内蒙古、云南、湖南、湖北及四川等省区也有产出，尤以新疆阿尔泰地区产量大，质地则因色浅或绺裂受损。其中猫眼石虽多，但颜色太浅，亮线清晰的罕见。
粉色绿柱石的主要产地有马达加斯加、巴西、阿富汗、美国、俄罗斯、莫桑比克。我国新疆、云南仅见有样品。金色绿柱石主要产在巴西、马达加斯加、纳米比亚、美国。我国新疆、内蒙古等地有矿化。红色绿柱石产于美国犹他州、新墨西哥州及东阿富汗。透绿柱石主要产自美国、巴西、加拿大、墨西哥和俄罗斯。其他非祖母绿的绿色品种主要是与上述各色品种***存，主要产地包括在上述产区内。
2.热液交代型
为热液蚀变成因的绿柱石质宝石，以祖母绿为主。产在花岗岩侵入体交代超基性岩的边缘及接触带内，祖母绿晶体中铬、钒来自超基性岩。该类型的祖母绿主要产在俄罗斯、津巴布韦、南非等国，常有绿色绿柱石等与之***存。
最著名的哥伦比亚祖母绿产在伴有碳酸盐化和钠长石化蚀变的低温热液脉内。如木佐的是在黑色页岩中的方解石、白云石脉中；铬被认为来自炭质页岩。
我国目前已在类似的地质条件下找到许多祖母绿矿化点，它们分布在新疆、甘肃、内蒙古、四川等地区。
次生的砂矿床可富集各种成因、各色的绿柱石质宝石。