本文研究的主题是山东蓝宝石的致色及改色研究,首先针对近代科学宝石颜色成因,山东蓝宝石的产出状况、致色原因、改色原理等背景知识进行了阐述,而后针对山东蓝宝石的常见颜色,即褐色系列和深蓝色系列两个品种的样品,采用了在不同添加剂中热扩散的方法对其进行改色研究,即掺入钛、铍、镁等元素在高温炉中热处理,致色部分的研究主要采用电子探针X射线显微分析仪对其所含元素种类及含量进行测试分析。.蓝宝石在世界各地许多国家都有产出,最有名的属几乎绝迹的印度克什米尔“矢车菊”蓝宝石；另外在斯里兰卡、缅甸、泰国和澳大利亚等国家也发现了很多质量优异的蓝宝石。山东产的蓝宝石在所有蓝宝石中属于特殊的一类。由于山东蓝宝石的颜色不同于其他产地的蓝宝石,其颜色主要呈墨蓝色、深蓝色、不同深浅的褐色,少数呈黄色或带绿色调,不像缅甸、斯里兰卡、泰国等产地的蓝宝石那样颜色艳丽、透亮,因此十分影响其商业价值。对山东蓝宝石样品的改色实验主要是通过添加TiO2、BeO和MgO等渗剂,在不同温度和保温时间下进行热扩散处理,从而使原来不理想的体色得到改善。改色处理实验前后,对样品进行常规宝石学检测分析和多种谱学分析,发现处理后的样品颜色更加艳丽明快,透明度也同样得到改善。在实验温度范围内,温度越高,效果越好：1200℃的热扩散处理温度不足以使样品颜色发生改善,1400℃以上才使样品的颜色、透明度等特征发生了显著的改善；样品内部的深色核心,以及开放裂隙中的杂质均减弱或消失。添加氧化铍的扩散处理可使山东蓝宝石浅色部位产生黄色。纯α-Al2O3刚玉衍射数据和处理前的实验样品衍射数据进行比较,可以从侧面说明天然山东蓝宝石本身含有许多大半径微量元素离子与铝离子发生类质同像替换。扩散处理后的山东蓝宝石样品X射线衍射图谱较处理之前样品的衍射峰有峰位的偏移和峰强的改变,说明实验掺入的离子进入处理后的样品内部,且由于高温热处理,使得样品内部的原子发生重新排列,导致某些峰强度上的变化。致色机理的研究通过电子探针成分分析完成。将天然山东蓝宝石样品测得的成分通过对比、计算,发现山东蓝宝石内部的各个微量元素含量波动趋势基本一致,其波动的规律性主要是由于样品的环带所导致：并且其中以三价铁为首的铁元素的含量很高,同时可以看到二价铁和三价铁离子所占的比例。另外,对改色后的样品进行的电子探针成分检测表明,实验时所掺入的离子进入到样品之中,而镁元素含量高的地方铁元素含量相对减少,则可以推测镁离子也参与到了类质同像替代中。通过成分及谱学研究,得知山东蓝宝石中铁含量很高,经改色处理后扩散剂进入样品内部,铁含量也相应地减少：改色处理温度控制在在1400℃以上才会产生比较明显的效果,且Be和Mg的扩散可以比Ti产生更丰富的颜色。