绿柱石

绿柱石（Beryl）是一种铍铝硅酸盐矿物，化学成分为Be3Al2Si6O18，其中含二氧化硅66.9%、氧化铝19%、氧化铍14.1%。绿柱石纯净者无色，常见绿色、黄绿色、粉红色、白色等，玻璃光泽，透明至半透明；无解理，常具平行{0001}的裂开，断口贝壳状至参差状，硬度7.5～8，相对密度2.63～2.97，可溶于强碱和氢氟酸；绿柱石晶体为六方晶系，呈柱状结构。

绿柱石主要产于花岗伟晶岩、云英岩及高温热液矿脉中，常与锡和钨共生。绿柱石既是矿物名称又是宝石名称，绿柱石类宝石中的祖母绿和海蓝宝石单独命名，其余的绿柱石类宝石统称“绿柱石”。然后根据其颜色再进一步分类，分为绿色绿柱石、蓝色绿柱石、金色绿柱石、铯柱石等。世界主要产地有奥地利、德国、爱尔兰、马达加斯加、俄罗斯等国家。

绿柱石是一种重要的铍矿产资源，提炼的铍可应用于原子能工业、航空航天等领域；其次色泽美丽的绿柱石可以作为宝石材料，也可以作为收藏品，被博物馆收藏。

主要特性

化学组成

绿柱石是一种铍铝硅酸盐矿物，化学成分为Be3Al2Si6O18，其中含二氧化硅66.9%、氧化铝19%、氧化铍14.1%，常含有钠（Na）、钾（K）、锂（Li）、（Cs）等碱金属元素，以及（Rb）、钙（Ca）、锡（Sn）、氦（He）等杂质元素，某些绿柱石变种中含碱类微量元素的总量可达5%-7%。含H3O+达相当数量的绿柱石往往可称作宝石。另外，可见Fe3+代替Al，一定量的Ca、Mg代替Be。鲜绿色的变种绿柱石（祖母绿）的Cr2O3含量达0.12%~0.25%。

物理特性

绿柱石纯净者无色，常见绿色、黄绿色、粉红色、白色等；玻璃光泽，透明至半透明；无解理，常具平行{0001}的裂开，断口贝壳状至参差状，硬度7.5～8，相对密度2.63～2.97，可溶于强碱和氢氟酸。

结构特征

晶体结构：绿柱石晶体结构为六方晶系，；a0=0.9188nm，c0=0.9189nm，Z=2。主要玫瑰晶谱线：2.687（100）、3.25（95）、7.89（90），绿柱石晶体结构为六方原始格子，如下图所示。

结构中[SiO4]四面体组成的六方环垂直c轴平行排列，上下两个环错动25°，由Al3+及Be2+链接；Al3+配位数为6，Be2+P配位数为4，均分布在环的外侧，在环的中心平行c轴有宽阔的孔道，容纳大半径的离子K+、Na+、Cs+、Rb2+以及水分子，如下图所示。

晶体形态：六方双锥晶类，D6h-6/mmm(L66L27PC)。晶体呈柱状。常见单形有六方柱m{}，六方柱a{}，平行双面c{}，六方双锥s{}，p{}，o{}等，柱面上常有平行于c轴的条纹。

包裹体特征

根据包裹体的物理形态将绿柱石中包裹体划分为三大类，固体包裹体、流体包裹体及流体-熔融包裹体。

固体包裹体是以结晶质固体矿物的形式或以粉末状、不规则状物质包含于绿柱石中，这些物质在形成时间上可先于主矿物，或与主矿物同时形成。绿柱石中常见的固体包裹体有片状的云母、粒状的磷灰石、棱柱状的方解石及立方体或不规则分布的萤石、电气石、石榴石、尖晶石等。

流体包裹体的成分比较复杂，根据其物理状态可细分为含子晶的流体包裹体和不含子晶的流体包裹体。其中含子晶的流体包裹体存在两种类型：①子晶-气-液三相包裹体，子矿物无色透明，呈浑圆状，不规则状等，液相成分以CO2和H2O为主，含CH4、Cl-和HS，气相成分以CO2、H2O、CH4和N2为主；②子晶-气-液-液四相包裹体，气液成分主要是CO2，含少量CH4和H2S，液相CO2中还含少量H2S，液态水中含CO2、CH4和C2H4。不含子晶的流体包裹体则有四种类型：①液单相包裹体，较为少见，在室温下仅含一个液相，其成分为CO2和H2O，其次为CH4和Cl-；②气-液二相包裹体；③气-液-液三相包裹体；④气-液-液-液四相包裹体，由包裹体中心向外依次出现气相CO2，液相CO2，贫水CO2液相和盐水溶液相。

流体-熔融包裹体是介于固体包裹体和流体包裹体之间的一种包裹体形态。

不同矿床类型不同产地的绿柱石中的包裹体类型不同，只存在某一种，或存在一种以上类型的包裹体，不同类型包裹体的形成温度、压力也是不同的，通常情况下，固体包裹体的形成温度较高，流体包裹体的形成温度较低。不同包裹体类型的存在反映出绿柱石成岩成矿的复杂性和多阶段性。

形成原因

绿柱石主要产于花岗伟晶岩、云英岩及高温热液矿脉中。在未受交代的伟晶岩中，绿柱石成分基本不含碱，常与石英、正长石、微斜长石、白云母共生。受晚期钠质交代作用形成的绿柱石，成分中含碱，最高可达7.23%，这种绿柱石常与钠长石、锂辉石、石英、白云母等矿物共生；云英岩中绿柱石与白云母、石英、黄玉等共生；在高温热液脉石英中与石英以及辉钼矿、黑钨矿、锡石等共生。

产地分布

世界主要产地有奥地利、德国、爱尔兰、马达加斯加、俄罗斯等。此外，巴西、南非、美国、中国也多有产出。

世界上最优质的祖母绿产自南美洲的哥伦比亚，呈色为淡绿至深绿，略带蓝色调，呈柱状晶体，平均长2～3厘米，质地好透明度高。晶体中有一氧化碳气泡、液状氯化钠和立方体氯化钠等气液固三相包裹体，是哥伦比亚祖母绿独有的特征。

俄罗斯乌拉尔山祖母绿呈色淡绿至深绿色，略显黄色调。多为柱状晶体，有时为扁平板状晶体，平均长3～5厘米，晶体内可见不规则排列的阳起石包裹体，及呈叶片状和鳞片状的黑云母包裹体。晶体裂隙发育，所以成品质量很小。同时俄罗斯的乌拉尔山脉也是优质海蓝宝石的重要供应地。

南非祖母绿呈色从浅绿至深绿，有分带现象，为压扁的板状晶体，长为3～5厘米，晶体内含有黑云母和硫化物包裹体。滤色镜下很少显红色。

巴西祖母绿有伟晶岩型和云母片岩型两种类型，伟晶岩型祖母绿常是近于无瑕，颜色较浅，云母片岩型祖母绿常有较严重的瑕，质量较差。总体看，巴西祖母绿颜色较浅，密度相对较小，折射率和双折射率也相对较低。巴西还是世界上优质的海蓝宝石的主要产地，占世界海蓝宝石产量的70%以上，世界上最大的重达110.5kg的海蓝宝石晶体就产于巴西。

中国新疆大喀拉苏伟晶岩型矿绿柱石呈长柱状产于花岗伟晶岩中，粒度约1cm×5cm，黄绿色，半透明至不透明，共生矿物组合石英长石白云母黑云母绿柱石-电气石。中国商南县石英脉型矿绿柱石单晶体呈不规则块状，粒度3-4cm，绿色、黄绿色为主，微透明，局部为赤铁矿浸染。

应用领域

工业领域

绿柱石是提炼铍的主要矿物原料。铍的提炼主要有两个主要阶段，第一步是从绿柱石中提取氢氧化铍或氧化铍，第二步是从氢氧化铍或氧化铍中提取金属铍。铍可用作原子能反应堆的中子减速剂和反射体材料，维持核反应的正常进行；铍还可制造载人飞船的转接壳体、火箭飞船上的压力容器、紧固件和人造卫星上的天线、太阳能面板等；在航空工业，铍可用于制造制动器、飞机的结构材料和方向舱；铍还可用作某些合金钢的添加剂，可提高钢的耐热性、抗蚀性、耐磨性和切削性等。

珠宝领域

宝石级的绿柱石主要品种有红色绿柱石、粉红色绿柱石(摩根石)、金色绿柱石、绿色绿柱石(黄绿色或蓝绿色，较祖母绿色浅)、绿柱石猫眼（在多种颜色的半透明绿柱石中出现）、星光绿柱石（在黄褐色到黑色绿柱石中偶见，星光差）、无色透明绿柱石。绿柱石由于大的颗粒较易获得，所以饰品也以单粒宝石镶饰品为主，群镶饰品类型较少见，只是偶尔在与其他宝石品种如水晶、橄榄石等组合镶嵌时出现，金属镶嵌材料选用18K金，有黄白之分。

收藏领域

绿柱石具有很高的收藏价值。美国自然历史博物馆收藏有2054克拉，略呈绿色的金色绿柱石（产自巴西）。纽约富兰克林·罗斯福博物馆收藏了1874克拉的海蓝宝石（产自巴西），值得一提的是该宝石是巴西政府赠送给富兰克林·罗斯福的。美国华盛顿哥伦比亚特区斯密逊博物院收藏了117克拉祖母绿（产自哥伦比亚），4.6 克拉祖母绿猫眼石（产自哥伦比亚）；235克拉粉红色绿柱石（产自巴西）；43.5克拉金黄色绿柱石猫眼（产自马达加斯加）；17.5 克拉金绿柱石（产自俄罗斯）。

矿物开采

开采方式

绿柱石的开采方式分为露天和地下开采两大类。埋藏浅的，接近地表的矿产可采用露天方法进行开采；离地表越近，花费越少。埋藏深的矿产适用于地下开采方法。与地下开采相比，露天开采既简单又省钱，它不仅机械化程度高，劳动条件好，生产安全，劳动生产率高，而且矿石损失贫化小，矿产资源可以得到充分的利用。

矿石分选

手选法：手选法是根据绿柱石与伴生脉石矿物间在外观特征（颜色、光泽、晶形）上的差异进行人工拣选得出绿柱石精矿的一种选别方法。手选常在慢速运动的皮带上进行。选别的矿石粒度通常大于10~25mm，其粒度下限的确定，主要取决于经济效果。为了提高手选效率，矿石在手选前常需预先筛分必要时还需选矿，且工作区应有良好的照明。

浮选法：浮选是选别低品位、细粒嵌布绿柱石矿的重要方法，选矿工作者对此进行了广泛深入的研究，提出了拉姆法、拉比德西蒂法、朗克法、卡尔冈法、艾格列斯法等许多浮选绿柱石的方法。实践结果表明：无论使用阳离子捕收剂还是阴离子捕收剂，都能使绿柱石上浮，但如果没有选择性的调整剂相配合，都不能实现绿柱石与伴生脉石的有效分离。因此，绿柱石浮选前必须添加调整剂预先处理，根据预先处理时介质的酸碱度，人们把绿柱石的浮选流程划分为两类：一类为酸法流程，另一类为碱法流程。酸法流程是预先用氢氟酸（或氟化钠+硫酸）处理矿浆，活化绿柱石，然后加捕收剂和起泡剂浮选绿柱石；碱法流程就是矿石在磨矿或浮选前用碱处理并洗矿、脱泥，然后加入脂肪酸类捕收剂和起泡剂浮选绿柱石。

历史

文化历史

古罗马皇帝内罗是史书记载最早使用眼镜的人。他是近视眼，为了看清角斗士与猛兽的搏斗，他用一片绿宝石（绿柱石）琢磨成的凹形薄片放在眼前观看，这片绿宝石薄片被称为“神石”。中国明、清两代帝王尤喜祖母绿。明朝皇帝把它视为同金绿猫眼一样珍贵，有“礼冠需猫睛、祖母绿”之说。明万历帝的玉带上镶有一块特大祖母绿，现藏于明十三陵定陵博物馆。

开采历史

古代绿宝石的主要产地是埃及，到近代已经开采尽。后来西班牙探险家在哥伦比亚发现了丰富的绿宝石矿床，位于安第斯山脉山中、首都波哥大北边一带，其产量占世界绿宝石产量的80%、而且质地也是最好的。1970年在日本大阪府举行的世界博览会哥伦比亚馆中，陈列过一块高达数十米的绿宝石天然六方晶体，令人大开眼界。巴西也于1964年发现了大型的优质绿宝石矿脉。苏联的绿宝石矿发现于1830年，据说是一个农夫偶然在乌拉尔山中找到绿宝石而发现的。此外澳大利亚、南非、罗德西亚（西南非洲）、印度、巴基斯坦、坦桑尼亚、赞比亚以及美国北卡罗来那州、康纳狄格州等地都发现了绿宝石。

品种

绿柱石既是矿物名称又是宝石名称。绿柱石类宝石中的祖母绿和海蓝宝石单独命名，其余的绿柱石类宝石统称“绿柱石”。然后根据其颜色再进一步分类，分为绿色绿柱石、蓝色绿柱石、金色绿柱石、铯柱石等。

祖母绿

因含铬离子而呈翠绿色的绿柱石，一般含Cr2O3 0.15%～0.20%，浓绿者可达0.5%～0.6%，祖母绿透明或半透明，在天然祖母绿晶体中，几乎经常可见“蝉翼”状瑕疵。“蝉翼”又称“绵”，是宝石中呈直线放射状的裂纹，形似蜻蛉翅膀，是在地质环境下受力形成的暗伤，“绵”是祖母绿的重要特征之一，具有猫眼石效应的祖母绿是少见的珍品。

海蓝宝石

海蓝宝石因含亚铁离子而致色，海蓝宝石可经热处理改色，使颜色加深。

绿色绿柱石

绿色绿柱石为绿、蓝绿、黄绿、深绿等色，其颜色和致色原因与祖母绿截然不同。有人认为是Fe2+的水合离子与Fe3+的水合离子同时存在而致色；也有人认为是V3+取代Al3+的结果。

蓝色绿柱石

蓝色绿柱石，发现于巴西的马克西克塞，是一种碱性绿柱石，含Li2O约0.98%，Na2O约1.28%，Cs2O约2.8%，其蓝色是“色心”所致。

金色绿柱石

金色绿柱石，为各种色调的黄色，优质者犹如金光闪烁。有人认为，金色的形成与Fe3+离子有关。

铯绿柱石

艳绿柱石，英文名称为摩根石，按其译音又称“摩根石”，取名于宝石爱好者、知名人士摩根（JP.Morgan），曾经称“玫瑰绿宝石”或“桃色绿宝石”。铯绿柱石含Cs和Li等碱性成分，呈粉红色或玫瑰红色。其颜色是Mn2+或Mn3+取代Al3+的结果。在Mn/Fe2+比值大时呈红色，比值减小时呈黄色、绿色、蓝色。

红色绿柱石

深红色，呈极浓色调，为罕有品种。有内含物，折射率高些，产地多在美国犹他州和新墨西哥州。

无色绿柱石

无色，价格便宜。

名称来源

英语Beryl可能来自希腊语“beryllos”，指的是古代的一些蓝绿色石头。

品质鉴定

绿柱石是一个颜色丰富的宝石品种，与其相似的宝石品种很多。与海蓝宝石及其他绿柱石相似的人工宝石有合成尖晶石、合成蓝宝石、玻璃、人造钇铝榴石等。它们之间的区别主要在于偏光性、折射率、密度均不同，其常见的内部特征也不同。

与海蓝宝石相似的宝石品种

市场上最为常见易与海蓝宝石相混的是蓝色黄玉(包括辐照处理的改色托帕石)。二者均为非均质体，折射率和双折射率相近，内部均有两相气液包体，肉眼观察时很容易混淆。但仔细检测就能区分。

颜色：海蓝宝石的蓝色一般较浅，而且蓝色的感觉像天蓝、湖蓝，常有朦胧感，可带有黄色、绿色色调；而改色托帕石的蓝色一般较深，而且带些暗色调，比较清澈透明。绿柱石在紫外荧光灯下通常荧光弱，查尔斯滤色镜下一般无反应，多种颜色的绿柱石可以产生猫眼石效应，常呈半透明状，猫眼效应一般较弱，褐黑色的绿柱石，可见星光效应。

折射率：海蓝宝石为1.577～1.583，黄玉为 1.61～1.63。

密度：海蓝宝石的密度为2.72g／cm3 ，低于托帕石的密度 3.53g／cm3 。

包体：托帕石内部可有特征的两种互不相溶的液态包体，而海蓝宝石的特征内部包体为管状包体、雨丝状包体。

吸收光谱：吸收光谱上也有不同，海蓝宝石的吸收虽不太明显，有时可见427nm强吸收线，456nm、537nm处有模糊的吸收带。而托帕石及改色托帕石不见特征吸收。

海蓝宝石滤色镜：有一种滤色镜，称为海蓝宝石滤色镜，它直接用于区分海蓝宝石和改色黄玉。强光照射下，透过此种滤色镜，海蓝宝石呈嫩绿色，托帕石呈灰蓝色。

绿柱石与蓝宝石的鉴别

绿柱石类宝石的颜色总体上比天然和合成蓝宝石的颜色浅，饱和度低，但天然和合成的蓝宝石中也不乏与绿柱石相似的样品。如金黄色的蓝宝石与金色绿柱石，在外观上很相近，只是后者光泽稍弱些，很容易混淆。它们之间的区别主要在于折射率、密度、吸收光谱、内部特征等方面的不同。

绿柱石类宝石与各色碧玺的鉴别

它们的区别主要在于两者的折射率、双折射率、密度。碧玺的折射率高于绿柱石类宝石，为1.620—1.640，双折射率也较高，为 0.020，还可见到后刻面棱线重影。

绿柱石类宝石与各色尖 晶石、石榴石的鉴别

绿柱石与尖晶石和石榴石的区别，主要在光性特征、折射率、密度及内部特征等方面。绿柱石类宝石为光性非均质体，而尖晶石和石榴石为光性均质体，而且它们的折射率、密度均高于绿柱石；尖晶石的内部可含有八面体的包体，呈单个或成排排列，石榴石视其品种可含有固体包体、针状包体等，它们的特征与绿柱石的内部特征不同，较容易区别。

绿柱石类宝石与人工宝石的鉴别

合成尖晶石和玻璃、人造钇铝榴石经常用来模仿绿柱石类宝石，但它们均为均质体，且折射率与绿柱石类宝石不尽相同。合成尖晶石和人造铝榴石的折射率均高于绿柱石，分别为1.725、1.833 左右，玻璃的折射率一般为 1.47—1.70 左右，稀土玻璃的折射率可高达1.74 左右，且均为单折射。另外，玻璃、合成尖晶石等内部常见有气泡、搅动纹等。绿柱石类宝石一般无荧光，而人工宝石通常荧光较强。某些合成尖晶石和人造钇铝榴石、玻璃在查尔斯滤色镜下呈强红色。

人工优化

辐照与热处理是对绿柱石改色与赋色研究应用得比较成功的方法。自然界中无色和近无色的绿柱石的量是比较大的，通过对它们进行改色与赋色研究，可以提高这类绿柱石的利用价值。

热处理：可使绿色、黄绿色绿柱石的颜色转变成海蓝色，成为优质的海蓝宝石，也可以使含铁和锰致色的橘黄色绿柱石的颜色转变为粉红色。加热到700℃，还可以使一些极细微的包裹体或裂隙消失，从而提高绿柱石的净度和透明度。

辐照处理：辐照法可以使绿柱石由无色变成粉红色或黄色、蓝色变成绿色、粉红色变成橘黄色，而且这些颜色对光是稳定的。

参考资料

Beryl.mindat.2024-03-28

绿柱石.宝石学虚拟仿真实验教学中心.2024-03-28