2013年1月15日 星期二

地質粉彩系列:傲慢與偏見的真假大戰


很多人常說:「真的假不了,假的真不了。」,又說:「真金不怕火煉」。所以一般大眾的認為,世上的事物,總是『真的要比假的價值高』。但話說這世界上有些東西,卻是顛覆了我們對真假價值的看法,真的要比假的來的假,假的要比真的來的真。真有這種東西?費雪要說的是,沒錯!而這種東西,就是大多數女士小姐們為之意亂情迷的寶石!!!
 
 
圖一、伊莉莎白女王的寶石王冠

先來說說甚麼是寶石,根據維基百科的說法:『寶石是被切割、擦潤、拋光的礦物,而作為寶石的礦物,一般顏色鮮艷柔和,光澤和花紋美觀,結構均勻,折光率強,硬度較大,化學成分穩定。』。其實,費雪應該要根據礦物學的原理,將上述說法加上比較嚴謹的定義,一般可以做為寶石的礦物硬度要大於7,也就是相當於石英的硬度,因為石英是地球表面最常見的礦物,空氣中的砂塵中,往往含石英量較高,硬度小於7的話,一下子表面就會磨損有刻痕,自然不能當作永久留存的珠寶飾品。另外寶石應有半透明到透明的透明度,以及較亮的光澤(玻璃、金剛、半金屬到金屬光澤)。也就是中到高度的反射率與折射率,一般反射率大於4%,折射率在1.3以上。由於有較高的透明度,較亮的光澤與反射出來多彩的顏色,自然閃閃發光可以吸引眾人注目。

市面上常見的寶石包括了鑽石(Diamond)、紅寶石(Ruby)、藍寶石(Sapphire)、金綠寶石(Chrysoberyl)、祖母綠(Emerald)、拓帕石(Topaz)、鋯石(Zircon)…等等。網路上關於寶石的中文資訊太多,有興趣的讀者可以自行上網去看看。費雪今天要談的,倒不是這些寶石有多珍貴,而是要點出一個迷思,這個迷思就是:幾乎所有的寶石,都可以經由人工合成的,也就是製造出的的寶石。而這些假的寶石,由於是在實驗室中純淨的環境長成的,因此往往比天然的寶石的成分還要純,晶體架構更為對稱。而天然的寶石,也就是的寶石,由於在自然環境下生成,含有較多的雜質及不對稱的晶形。也因此若單純以作為飾品的用途而言,其實的寶石還更具有較佳的光澤、透明度與折射率,而的寶石就未必了。因此,就功能與成分純正而言,合成的寶石恐怕較天然的要更佳。但是,假的寶石,由於供應量大,因此價格上約僅有天然寶石的十分之一以下, 因此,認真要計較的話,這中間的超過十分之九的價差,恐怕就剩下自我虛榮的成分了。
 
圖二、常見的寶石

舉個例子來說,像鑽石(Diamond),它的化學成分其實跟石墨一樣,都是碳原子組成,一直以來科學家都夢想要從碳或石墨合成高價的鑽石。1879年至1928年間,許多學者進行了鑽石合成的實驗;雖然部分科學家聲稱可以在實驗室中合成鑽石,但後來經過仔細的分析,始終無法根據他們的製程與理論重製鑽石。1940年代,美國、瑞典和蘇聯率先投入鑽石合成研究,到了1951年,奇異公司的史奇奈迪實驗室(Schenectady Laboratories of GE),開發出可靠的製程,在實驗室中合成鑽石,但當時的技術仍不穩定,而第一個可穩定複製合成鑽石的技術則於約1953年問世。目前所採用的鑽石合成技術,多來自於當時美國、瑞典和蘇聯所開發出來的技術。這些技術大致分為兩類:高溫高壓(High-Pressure High-TemperatureHPHT)法以及化學氣相蒸鍍(Chemical Vapor DepositionCVD)法
 
 
圖三、合成鑽石裝置

HPHT方法是用石墨或金剛石粉,或石墨與金剛石粉的混合物為碳源,將它們溶解在鐵鈷鎳合金觸媒中,借高溫超高壓(一般溫度在3000-3500℃以上,壓力在8-10 Gpa以上)反應,使觸媒中溶解的碳進入碳鎢合金製成的高壓,在溫度較低的鑽石種晶上沉澱長大,並快速冷卻使之穩定形成鑽石。這種技術,還被用來修補天然鑽石上的裂縫,讓低等的天然鑽石,躍級為高價的鑽石。因此,天然的鑽石也有經過美容的真鑽!! 一般採用HPHT方法的實驗室,雖然可以合成到約25克拉大小(De Beer的實驗室為研究用途曾經製成過),但商業生產常僅限於兩種尺寸的鑽石:1克拉(200mg)1.5克拉(300mg)

CVD方法乃使用一種或多種氣體,在一加熱的固體基材上發生化學反應,並鍍上一層固態薄膜。CVD鑽石是以一塊天然鑽裸石為母石,利用高純度甲烷、加上氫、氮等氣體輔助,在微波爐中以高壓(~27kPa)方式,讓甲烷中與鑽石一樣的碳分子不斷累積到鑽石原石上,經過一層層增生,可形成大至10克拉之透明鑽石。這種「長大」的鑽石,品質與天然鑽石幾無二致,肉眼難辨。直到目前,CVDHPHT鑽石還是合成鑽石的主要製造方法另外,在1990年代晚期,出現第三種鑽石合成技術:爆壓法,即直接以炸藥本身所含之碳元素,經過爆炸,合成奈米尺寸鑽石顆粒。而第四種合成技術,將石墨經由高能超音波轟炸處理,也隨後在實驗室中被證實可以合成奈米級鑽石,但現今尚未應用在商業領域。
 
圖四、合成鑽石

合成鑽石由於是人工製造,因此是以克拉為單位計價,目前一克拉的合成鑽石,在市場上大約美金80(台幣2400)左右,三克拉的合成鑽石則約240美元(台幣約7200)。而天然鑽石,一克拉約3000美元(台幣9萬元)以上,三克拉的天然鑽石因為稀有,約要24000美元(台幣72萬元)以上。大顆的合成鑽石,僅約天然鑽石的百分之一的價格!!!!!!套句前面說過的話,這99%的價差,大概就是心理虛榮上的價值囉!!

當然,鑽石商為了維持市場穩定與自身利潤,千方百計設法灌輸消費者一些迷思,例如真假鑽之不同,或是可以用硬度計、折光計等寶石工具就可在店頭快速分辨。這裏費雪要做一下澄清,有些人說的可以快速辨別假鑽,指的是蘇聯鑽(Cubic Zirconia, CZ),而不是合成鑽石(Synthetic Diamond)。蘇聯鑽指的是人工合成的鋯石(Zircon),被廣泛用作鑽石的代替品。因為這種人工合成方法是由蘇聯科學家 V. V. Osiko在莫斯科列別捷夫研究所Lebedev Physical Institute所改良發明的「顱坩堝」法技術,故此合成鋯石亦被稱為「蘇聯鑽」或是「CZ鑽」。密度頗高,比重5.66.0。其硬度達8.5,雖低於鑽石,但已超過大部份天然寶石。色散指數達0.0580.066,超過鑽石,因此蘇聯鑽看來比鑽石更為熣燦。價格上比人工合成鑽石更低,約每克拉3元美金(台幣100)左右。由於蘇聯鑽硬度比鑽石要低,所以用硬度計便可區別與鑽石的不同。但是合成鑽石就是鑽石,具有相同的硬度、折射率與反射率,因此無法用一般的儀器區別與天然鑽石的不同。需要用高倍顯微鏡或電子顯微鏡,就鑽石礦物晶體的生長與雜質來區辨鑽石。因此,比較有良心的實驗室,往往會在合成的鑽石上打上記號,已標示它是人工合成的。即便如此,還是有些合成鑽石被蒙混過關,放到市場上高價買賣,不久前(2012)年香港與上海的珠寶鑑定協會還發出警訊,有兩批幾可亂真的CVD鑽石被流入市場售賣,要消費者小心。

圖五、蘇聯鑽

既然人工合成的鑽石甚多,而人工合成的又便宜,成分又純,色彩又較美,與其花大錢買到假的真貨,那不如一開始就用低價買真的假貨。反正肉眼與放大鏡都難分別,做為飾品也好、炫耀也好都有一樣的功效。其他的寶石其實都有一樣的現象。費雪套句《紅樓夢》裡的話,「假作真時真亦假,無為有處有還無」,這是《紅樓夢》第五回賈寶玉夢遊太虛幻境時,在一個大石牌坊上看到的一副對聯。而這兩句話的意思是「當我們把假當成真的時候,真實卻像假的一般,而把存在的當成虛無時,真正的存在反而像是虛無一樣」。所以只要有真心,不管是合成的或天然的寶石,都會一顆永留存的,太太小姐們何必要計較是或是”?

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