图1|尖晶石内的八面体负晶。拍摄：赵艺帜

宝石由自然界缔造，由于其固有的特性和生长环境，它们通常会带有包裹体。

包裹体能告诉我们一颗宝石是天然的还是合成的，以及它是否经过了处理，甚至它来自于何处，还能告诉我们宝石形成时的地质环境，并揭示大自然孕育一颗宝石的全过程。

而显微观察引导我们走进宝石的内心世界，从科学与美学的双重角度见证并欣赏这些宝石包裹体的瑰丽。

为什么记录下宝石包裹体如此重要？

众所周知，每一颗宝石都是由大自然孕育的，独一无二。宝石内部具有规则的结晶形态的固体矿物能够让人们了解到地质变化的规律与时间的进程。有助于我们了解大自然的外观及其运转方式，其规则的几何排布带给人们韵律的魅力。

图2|蓝宝石中的橙黄色黑云母。拍摄：赵艺帜；暗域照明。

此外，对于形成于地球深处（如地幔）的宝石而言，其内部可能包含某些仅属于地幔的独特物质，以包裹体的形式存在。当岩浆喷发，这些原石晶体随着岩浆到达地表时，这些包裹体就成为了研究地球内部物质以及地球内部世界的有力证据。

图3|含流体包体的阶梯状负晶。拍摄：赵艺帜；暗域照明。

包裹体的记录可以为人们呈现视觉上的显微全貌。毕竟，高倍宝石学显微镜并不如此普及，此外，即使拥有一台显微镜，准确有效的观察是需要特定的技能及宝石学专业背景的。在接下来的部分，将会为您解释如何像宝石学家一样在显微镜下捕捉到这些迷人的微观包裹体。

显微摄影技术

当宝石遇上光，奇迹就会发生。遇上一颗各向异性的宝石，光会发生反射、折射或偏振，以及由微小颗粒引起漫反射，甚至薄膜干涉。因此观察对象不同，宝石学家就会选择不同的照明条件，以确保观察效果。

图4|光的反射示意图。绘制：曲娟子。

图5|光的折射示意图。绘制：曲娟子。

图6|偏振光示意图。绘制：曲娟子。

图7|光的选择性吸收示意图。绘制：曲娟子。

照明光源的选择对观察宝石内部包裹体至关重要。宝石显微观测技术中应用了多种照明技术，包括暗域照明、亮域照明、反射光、漫反射照明、光纤照明，偏振光和紫外荧光等。此外，浸油系统有助于观察与主晶折射率相近的包裹体。

图8|宝石显微镜。

暗域照明&亮域照明

在大多数情况下，透射光是观察宝石包裹体的首选，分为亮域照明与暗域照明。观察背景为暗视域，宝石内部包裹体因来自周围的入射光的散射而显得格外清晰（图9、10）。

观察背景为亮视域，这种照明条件有助于观察弯曲生长纹、其他低突起的或结构性包裹体，及裂隙中的充填物等（图11、12）。

图9|蓝宝石中的流体包体，拍摄：赵艺帜；暗域照明。

图10|祖母绿中的自形方解石晶体，拍摄：赵艺帜；暗域照明。

图11|在透射光下观察到的明显的平直生长纹，拍摄：赵艺帜；亮域照明。

图12|橙色、蓝色闪光及裂隙中圆形的气泡指示这颗红宝石经过了铅玻璃充填。拍摄：赵艺帜；亮域照明。

反射光照明

了解光的反射定律是掌握反射光照明的基础。反射光通常用于观察宝石中到达表面或近表面的包裹体。

图13|该祖母绿在反射光下清晰观察到表面凹坑。拍摄：赵艺帜；反射光照明。

图14|红宝石表面裂隙处可见与其光泽具有明显差异的充填物，表明这颗红宝石经过玻璃充填。拍摄：赵艺帜；反射光照明。

图15|这颗欧泊二层石在外观上与砾石欧泊非常相似，但在反射光下腰棱处的拼合缝（位于欧泊与围岩之间）可以识别其身份。拍摄：孙雪莹；反射光照明。

漫反射

与上述的直射光源从一个角度射入宝石内部不同，漫反射是光线从多个角度射入宝石内部。在宝石和光源之间放置一张纸巾或白纸就形成一个简易的漫反射装置，这种照明常用于观察扩散处理的宝石。

图16|扩散处理蓝宝石的颜色沿棱线处富集，如同蜘蛛网一般。拍摄：赵艺帜；漫反射照明。

光纤照明

与其他光源位置固定的照明方法不同，光纤照明的光源位置灵活。观察者可将光源移至任意位置，直至找到最佳观察方向，反射在宝石表面的光返回显微镜并进入人眼。

众所周知，金红石常在蓝宝石中出溶，这些丝状物在反射光下呈现出强光泽与彩虹色（图17），只有部分正确位置的入射光才能经反射进入物镜并被人眼捕捉。这种照明方法有助于发现宝石精彩的内部世界（图18-21）。

图17|蓝宝石中的金红石箭头状针。拍摄：赵艺帜；光纤照明。

图18|光纤照明下，蓝宝石中流体包体组成的薄膜。拍摄：赵艺帜；光纤照明。

图19|光纤光源下（右）迷人的干涉色在透射光下（左）几乎无法观察到。拍摄：赵艺帜

图20|光纤照明下，宝石内部随机分散的薄膜状包裹体。拍摄：赵艺帜

图21|黄色蓝宝石的愈合裂隙中，包裹的液体与二氧化碳气体呈现出奇特的内部晶面图案。拍摄：赵艺帜；光纤照明。

偏振光

由于光的偏振仅发生在各向异性的宝石中，偏振光可以用来确定宝石是否为各向异性的。

大多数各向异性宝石为有色宝石，在配有偏振片的显微镜下可展示出多色性。按照此逻辑，当包裹体具有各向异性时，通过在偏振片间旋转样品，可以快速识别该矿物包裹体的二色性。

图22|暗域照明下观察到蓝色蓝宝石中清晰的双晶纹。拍摄：赵艺帜

色带、双晶纹等生长结构特征能给观察者提供丰富的关于宝石形成过程的信息。由于明显的颜色差异，在透射光下能够很容易观察到色带；但双晶纹的可见度较低，往往不易观察。在配备偏振片的显微镜下，由于晶体结构的不连续性引起的干涉色有助于观察到双晶的存在（图22、23）。此外，使用偏光镜能够较易观察到矿物的干涉色（图24）。

图23|在暗域照明（左）和偏振光（右）下，粉色蓝宝石中能观察到明显的双晶纹。拍摄：赵艺帜

图24|无色透明的晶体矿物散落在蓝色蓝宝石中，插入偏振片后，彩色干涉色的出现表明这些包裹体都是各向异性的。拍摄：赵艺帜

紫外光

有经验的宝石学家知道宝石中的微量元素会导致荧光，并且这些替代元素分布不均，即只有发生类质同象替代的部分才能出现荧光反应。

深色的核心及色带都是缅甸孟素红宝石的诊断性特征。由于铁（Fe）、钛（Ti）间电荷转移，这些色带通常呈深蓝色或紫色。而在紫外光下，因该分区 Fe 含量较高而呈荧光惰性，因此可快速有效地观察到。红宝石本身的红色荧光反应强烈，与呈荧光惰性的暗色核心形成强烈对比（图25）。

图25|这颗来自缅甸孟素的天然红宝石在紫外光下表现出强烈的红色荧光，而中间暗色核心部分呈惰性。拍摄：赵艺帜

图26|水晶中的有机流体包裹体在长波紫外光下呈蓝白色荧光。拍摄：赵艺帜

浸油系统

当光与宝石直接相遇时，会产生多种光学现象，从而分散观察者对于宝石包裹体的观察。当宝石浸入某些液体后，通过改变光路来减少表面反射光的干扰，能够更容易观察到某些包裹体。

后期处理

宝石是一个三维物体，包裹体随机分布在其内部不同的平面上，但是相机只能聚焦在一定焦距的平面上，这时，就需要通过后期处理，将不同焦距平面上的图片合成一张完整的包裹体图片。

图27|这是四个不同焦距处的同一包裹体成像，拍摄及后期处理：赵艺帜。

图28|经过合成以后形成完整的具有三维空间感的照片。拍摄及后期处理：赵艺帜。

一套先进的显微镜和高分辨率数码相机有助于宝石包裹体的记录。但是进一步理解宝石及其内部包裹体是如何形成的，光是如何在宝石中传播的，才是能获得这些珍贵财富的关键所在。

包裹体能告诉我们什么？

宝石及其包裹体的研究可以给我们提供相关地质成因的有用信息，由于人类目前还没有技术能够进入地球深处进行探索，这些来自地壳深处的宝石是很优秀的信使，带给我们来自地壳深处的秘密。

1.宝石种类鉴别

宝石可能拥有相似的外观，包括颜色、光泽与透明度。然而，宝石的内部世界却是独一无二的。因此，在显微镜下观察包裹体比肉眼观察更能帮助我们鉴别宝石的身份。

例如，尖晶石和红宝石均为红色，且具有玻璃光泽，对于新手而言，肉眼区分二者存在一定的困难，但包裹体会告诉我们两者之间的区别。如图29所示，尖晶石中通常可见雁行状的八面体负晶，而红宝石中常含有短针状的金红石。

图29|左图：尖晶石中的八面体负晶；右图：红宝石中的短针状金红石包裹体。拍摄：赵艺帜；暗域照明与光纤照明。

2.优化处理鉴定

由于部分宝石裂隙较多或颜色较浅，人们会通过一些优化处理方式改善宝石的净度与颜色，以优化宝石的外观。

祖母绿是一种多裂隙的宝石，通常会进行充填处理，降低裂隙的可见度，从而提高祖母绿的净度。

祖母绿的充填特征在显微镜下极易被观察到，例如蓝色、黄色闪光、干涸的残留物及充填气泡。

图30|左图：蓝色闪光的出现指示该祖母绿中存在充填物；右图：蓝色、黄色闪光及气泡是祖母绿经净度改善的鉴定特征。拍摄：赵艺帜；光纤照明。

3.产地判定

宝石形成于不同的地质环境。由于温度、压力、伴生矿物等差异，不同地质环境产出的同类宝石包含指示母岩成分的不同的原生包裹体。

缅甸红宝石形成于大理岩中，而大理岩主要由碳酸盐组成，如方解石和白云石。因此，方解石矿物常出现于缅甸红宝石中（图31）。相比之下，莫桑比克红宝石产于角闪岩中，所以在莫桑比克红宝石中会发现角闪石晶体（图31）。

图31|左图：缅甸抹谷红宝石中锥形的碳酸盐晶体。拍摄：赵艺帜，右图：莫桑比克红宝石中的自形角闪石。拍摄：孙雪莹，暗域照明。

4.加深对主晶和包裹体形成的理解

曾有文献表明，具有达碧兹结构的祖母绿仅发现于哥伦比亚。然而，GUILD宝石学家研究表明，来自巴基斯坦斯瓦特山谷的祖母绿也可能出现类似的达碧兹结构。

图32|这些祖母绿主要由四部分组成，即绿色边缘、浅绿色内部区域、六条臂和几乎无色的核心，如图所示（左）。这些臂在透射光下呈深色（中），而在反射光下呈明亮的金属光泽（右），拍摄：郜玉杰

图33|无数片状磁铁矿包裹体构成了达碧兹结构的黑臂。拍摄：赵艺帜；光纤照明。

此外，达碧兹结构出现在多种宝石中，包括祖母绿、碧玺和刚玉等。值得一提的是达碧兹图案是可以被看作是部分分散的包裹体组合在一起，而不是整体。

GUILD宝石学家曾在一颗天然蓝宝石中观察到达碧兹状的包裹体，这一现象在以前是从未报道过的。这些发现激发了宝石学家的热情，通过显微成像，深入研究相关宝石和包裹体结构。

图34|规则的六边形包体由六个独立的单元构成，类似于达碧兹的图案。拍摄：鞠丹；光纤照明。

结  论

为了更好地理解包裹体并欣赏它们，提高显微镜的使用技能，特别是使用适当照明条件来进行包裹体观察至关重要。此外，扎实的结晶学、矿物学和晶体光学知识也是解读这些宝石形成的关键，地质学能促使我们理解宝石及包裹体的形成过程。

在接下来的研究中，GUILD宝石实验室会进一步讨论矿物学与结晶学方面的内容，包括晶体生长、形成及包裹体分类等。