寶石結晶學與礦物學性質(zhì)

1、關于寶石結晶學和礦物學性質(zhì)1第一張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2目的要求:1. 掌握結晶學基本的理論2. 準確理解基本概念及寶石學意義3. 認識及描述常見寶石晶體第一節(jié) 結晶學基礎第二張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3一、晶體與非晶體1. 晶體 是具有格子構造的固體。 內(nèi)部質(zhì)點在三維空間有序 排列，晶形的充分發(fā)育導致 外部具有一定的幾何形態(tài)。 如：石榴石、水晶、剛玉等。第三張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月4鉆石和碧璽晶體3. 單晶體整個寶石僅由一個晶體，或者幾個密切相連的晶體組成，大多數(shù)寶石為單晶體第四張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5非晶態(tài)的歐泊與玻

2、璃2.非晶體 內(nèi)部質(zhì)點無規(guī)則排列，不具有格子構造的固體。如玻璃、琥珀、塑料等第五張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月64.多晶集合體 部分寶石（玉石）由大量細小的晶體組成顯晶質(zhì)集合體肉眼或10放大鏡可以辯認晶體顆粒大小，如石英巖、翡翠隱晶質(zhì)集合體普通光學顯微鏡也難觀察的微晶集合體。如岫玉、玉髓、綠松石第六張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月7 5. 晶體與玻璃的區(qū)分特 征晶 體玻 璃內(nèi)部結構質(zhì)點規(guī)則排列（近程和長程均有序）質(zhì)點不規(guī)則排列（可以近程有序，但長程無序）外部形態(tài)具有一定的規(guī)則形態(tài)無規(guī)則形態(tài)表面特征有規(guī)則晶面及生長紋有壓模痕或收縮坑及無定型的隨機形態(tài) 內(nèi)部特征天然或合成的典

3、型包裹體漩渦紋、氣泡等熔點固定的熔點無固定的熔點物理性質(zhì)光性、相對密度、折射率和雙折射率、光澤、硬度、解理和斷口、光譜和熒光等均有差別導熱性良好較差方向性特征有無對稱性具有一定規(guī)則的對稱性無穩(wěn)定性良好的穩(wěn)定性不穩(wěn)定（有向晶態(tài)轉(zhuǎn)換趨勢）第七張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8玻璃的漩渦紋脫玻化玻璃玻璃貓眼第八張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月9二、空間格子（十四種空間格子）1.定義 由一系列有規(guī)律地在三維空間呈周期性重復排列的幾何點（即結點）所連結成的無限的立體幾何圖形。它是從具體的晶體結構中抽象出來的。 （1）結點 結點在直線上的排列構成行列 （2）面網(wǎng) 結點在平面上的分布構成

4、面網(wǎng)第九張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月102.空間格子的特點（1）同一行列中及相互平行的行列上，結點間距是相同的；（2）不同方向的行列中，結點間距通常是不同的。（3）凡相互平行的面網(wǎng)，其單位面積的結點數(shù)（面網(wǎng)密度）和相鄰面網(wǎng)間的距離（面網(wǎng)間距）必定全部相同；（4）互不平行的面網(wǎng)，面網(wǎng)密度一般不同。第十張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月113.平行六面體（1）定義 一個空間格子總是可以被三組相交的面網(wǎng)劃分成一系列相互平行疊置的一個最小重復單位，那就是單位平行六面體。第十一張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月12 （2）分類 根據(jù)單位平行六面體對稱性的不同，空間格子分別歸

5、屬于7個晶系；再根據(jù)結點在單位平行六面體中的分布情況,將其劃分為原始格子、底心格子、體心格子和面心格子。在晶體中共有14種不同的空間格子型式。第十二張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月13第十三張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月14三、晶體分類1.晶體對稱： 不同的晶體因其內(nèi)部質(zhì)點排列的規(guī)則不同具有不同的對稱性。它包括幾何對稱和物理性質(zhì)（光學、力學、電學和熱學性質(zhì)）對稱。2.對稱要素： 通常描述晶體對稱的幾何要素包括：對稱面、對稱軸、對稱中心。第十四張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月151） 對稱面（P）： 為一假想的平面，它將晶體平分為互為鏡像的兩個相同部分。對稱面可以

6、包含晶棱、垂直晶棱并通過它的中心，垂直并平分晶面。 同一晶體內(nèi)可以包含多個對稱面。第十五張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月162）對稱軸（Ln）： 為一根假想的直線，當晶體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一周時，晶體中相同的部分可重復2次、3次、4次或6次。對應的分別描述為L2、L3、L4、L6。第十六張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月173. 對稱中心（C）： 為一假想的點，通過此點作任意直線，則在此直線上距對稱中心等距離的兩端必定可找到對應點。 晶體若存在對稱中心時其晶面必然是兩兩平行并且相等。第十七張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月184. 晶體分類六方晶系三斜晶系 斜方晶系單斜晶

7、系三方晶系四方晶系等軸晶系晶系根據(jù)晶體對稱性特點，分為七大晶系第十八張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月19根據(jù)是否有高次軸及其數(shù)量分三大晶族（2）晶族高級晶族：有多個高次軸，等族晶系中級晶族：一個高次軸四方、三方、六方晶系低級晶族：無高次軸斜方、單斜、三斜晶系第十九張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月20等軸晶系第二十張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月21四方晶系第二十一張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月22四方晶系第二十二張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月23三方晶系第二十三張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月24六、方晶系第二十四張，PPT共七十

8、一頁，創(chuàng)作于2022年6月25斜方晶系第二十五張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月26單斜晶系三斜晶系第二十六張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月27四、晶體形態(tài)分類 1.單形由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的總合。在理想情況下同一單形的所有晶面同形等大，包括開形和閉形。第二十七張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月28（1）開形：單形的晶面不能夠完全包圍空間，如四方柱、四方錐、平行雙面等。（2）閉形：單形的晶面能夠完全包圍空間，如立方體、八面體、四方雙錐等。（3）聚形：由2個或2個以上的單形聚合。通常是屬于同一對稱型的單形才能相聚。如立方體與八面體聚形、方柱與四方雙錐聚形等。第二

9、十八張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月29開形閉形閉形聚形第二十九張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月302.單形的種類 共47種幾何單形，146種結晶單形第三十張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月31五、結晶習性 2. 影響因素 由成分、內(nèi)部結構和生長條件共同決定的。生長條件包括溫度、壓力、空間、組份濃度和成份等。 1. 定義 礦物常見的晶體形態(tài)稱為結晶習性。第三十一張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月32鉆石八面體、菱形十二面體孔雀石同心圓放射狀水晶六方柱狀石榴子石菱形十二面體常見寶石晶體習性第三十二張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月33第三十三張，PPT

10、共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月34第三十四張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月35托帕石晶體第三十五張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月36第三十六張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月37第三十七張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月38第三十八張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月39尖 晶 石 晶 體綠 柱 石 晶 體第三十九張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月40六、平行連生和雙晶兩類1. 平行連生：指同種晶體的個體彼此平行地連生在一起，連生著的每一個晶體的相應的晶面和晶棱都相互平行。如熒石立方體晶體的平行連生。第四十張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022

11、年6月412. 雙晶 是兩個或兩個以上的同種晶體按一定的對稱規(guī)律形成的規(guī)則連生，相鄰的兩個個體的相應的面、棱并非完全平行，但它們可以對稱操作，使兩個單體彼此重合或平行。第四十一張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月42雙晶要素包括雙晶面、雙晶軸和雙晶中心（3）雙晶中心 為一假想的點，雙晶的一個單體可以通過它的反伸可與另一個單體重合（1）雙晶面 為一個假想的平面，通過反映可以使相鄰的兩個個體重合或平行（2）雙晶軸 為一根假想的直線，其中一個單體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度（常為180）后可與另一個單體平行或重合第四十二張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月433. 雙晶的類型 按照雙晶個體的連

12、生方式可分為：（1） 接觸雙晶：兩個個體以某一平面相接觸而形成的。如尖晶石、石膏的接觸雙晶等。（2） 聚片雙晶：由多個個體以同一雙晶律連生在一起，結合面相互平行。如鈉長石的聚片雙晶。第四十三張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月44（3） 穿插雙晶兩個個體相互穿插而形成的雙晶。如螢石和十字石的穿插雙晶。（4） 輪式雙晶由兩個以上的單體，按同一雙晶律組成，結合面表現(xiàn)為等角的相交，總體稱環(huán)狀或放射狀。如金綠寶石和文石的三連晶。第四十四張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月454. 雙晶的形成（1）在晶體生長過程中形成；（2）在同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變過程中形成，如 石英轉(zhuǎn)變?yōu)槭?石可形成雙晶；（3）

13、由機械作用形成，如方解石在機械壓力作用下可形成雙晶。5.雙晶識別（1）雙晶多有凹角，單晶為凸多面體；（2）聚片雙晶在解理面上顯示聚片雙晶紋；（3）雙晶的結合面在晶體表面表現(xiàn)為“縫合線”（可以是直線或不規(guī)則曲線）。第四十五張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月46七、晶體的定向1. 晶軸：通過晶體中心、描述晶體或晶面在空間分布的坐標軸。2.坐標系：常用X、Y、Z或a、b、c表示。三方、六方晶系用4根軸的坐標系，用 a1、a2、a3、c表示4根軸。第四十六張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月47晶系選軸原則晶體常數(shù)特點最高對稱型等軸以相互垂直的L4或相互垂直的L2為X、Y、Z軸a=b=c

14、=903L44L36L29PC四方以L4為Z軸 ，以垂直Z軸并相互垂直的L2或P的法線方向為X、Y軸a=bc=90 L44L25PC六方和三方以L6、L3為Z軸，以垂直Z軸并彼此相交為120的三個L2或P的法線為X、Y、U軸a1=a2=a3 c=90=120L33L23PcL66L27Pc斜方以相互垂直的3個L2為X、Y、Z軸a b c=903L23PC單斜以L2或P的法淺為Y軸，以垂直Y軸的主要晶棱方向為Z及X軸a b c=90 90L2PC三斜以不在同一平面內(nèi)的三個主要晶棱的方向為X、Y、Z軸a b c=90C第四十七張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月48 第二節(jié)、礦物的類質(zhì)同象目

15、的要求:1. 掌握結晶學基本的理論2. 準確理解基本概念及寶石學意義3. 認識及描述常見寶石晶體第四十八張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月491類質(zhì)同象的定義：晶體結構中某質(zhì)點（原子、離子或分子）為其它類似的質(zhì)點所代替，其結構型式不發(fā)生改變，晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，物理性質(zhì)可發(fā)生較大的變化。（注意與同質(zhì)多象的區(qū)分）。2.按相互替代質(zhì)點的價態(tài)分：（1）同價類質(zhì)同象：如K+Na+、Zn2+Fe2+（2）異價類質(zhì)同象：如Al3+Si4+ 、 Na+Ca2+ 第四十九張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月50（1）原點半徑相近易發(fā)生替代（2）相同的化學鍵或者離子類型 化學?。x子鍵、共價鍵

16、、金屬鍵） 離子類型(銅型離子、惰性氣體型)（3）電價平衡： 單一：Mg2+Fe2+或Ca2+ 方解石 成對：Na+ +Si4+Ca2+Al3+ 斜長石 不等量：2Al3+3Mg2+ 云 母2. 類質(zhì)同象的條件 內(nèi)部條件：質(zhì)點半徑，離子類型，化學鍵 外部條件：溫度、壓力和成分第五十張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月51（4）溫度：溫度升高有利于類質(zhì)同象發(fā)生及替代比例增大；（5）壓力：壓力升高限制類質(zhì)同象替代比例，并使其出溶。（6）環(huán)境組分和濃度的作用 當介質(zhì)中某一組分不足時，與之相似組分最容易以類質(zhì)同象方式進行補償。第五十一張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月523類質(zhì)同象的意義

17、（1）通過研究化學成分的規(guī)則變化，了解寶石物理性質(zhì)的變化規(guī)律，如顏色、RI、DR、 SG、硬度、熔點等，為鑒定寶石的種屬服務。（2）研究寶石的成礦的環(huán)境條件。第五十二張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月534.類質(zhì)同象對寶石性質(zhì)影響（1）對寶石顏色的影響： 如碧璽：顏色的復雜性體現(xiàn)有各種顏色均有且深淺不一；同一晶體沿C軸不同位置顏色不同，如雙色、三色碧璽；同一晶體自中心至邊緣不同，如西瓜碧璽。第五十三張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月54（2）對RI、DR、SG的影響 寶石系列 折射率 雙折率 相對密度 鎂鋁榴石- 鐵鋁榴石 1.74-1.83 / 3.7-4.2 鎂碧璽- 鐵碧

18、璽 1.61-1.68 0.014-0.030 3.03-3.25 鈉柱石- 鈣柱石 1.54-1.58 0.006-0.036 2.50-2.78 鎂橄欖石- 鐵橄欖石 1.64-1.69 0.035-0.040 3.28-3.50 鈉長石- 鈣長石 1.53-1.58 0.007-0.013 2.6-2.8第五十四張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月55（3）對寶石硬度的影響 礦物中化學成分的差異影響寶石的硬度，例如橄欖石中： Fe2+Mg2+ H：6.57 ，F(xiàn)e2+含量增大，H增大； 碧璽、尖晶石等成分中Fe含量的增高大，導致硬度增大。 碧璽硬度變化為7-7.5 尖晶石硬度變化為

19、88.25。（4）對寶石光譜的影響 如：剛玉、翡翠、綠柱石等。第五十五張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月56第三節(jié) 寶石的礦物學特征目的要求:1. 掌握結晶學基本的理論2. 準確理解基本概念及寶石學意義3. 認識及描述常見寶石晶體第五十六張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月57一、實際晶體與晶面條紋1. 理想晶體與實際晶體 理想晶體：面平棱直的規(guī)則幾何多面體，屬同一單形的各晶面同形等大.實際晶體：因自然生長條件復雜性使晶體偏離理想狀況，常見的有：歪晶、凸晶、彎晶。2. 實際晶體（1）歪晶：在非理想環(huán)境下生長的、偏離理想晶體的實際晶體，表現(xiàn)為同一單形的各晶面發(fā)育不等或缺失。但晶面交

20、角與理想晶體一致。第五十七張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月58（2）凸晶晶面相對凸起而呈曲面，晶棱彎曲而呈弧線的實際晶體，如鉆石的菱形十二面凸晶，常因遭受不均勻溶蝕所致。（3）彎晶晶體總體呈彎曲形態(tài)，如白云石晶體。2.晶面條紋晶體在生長過程中由鄰接面與主晶面交替出現(xiàn)所形成的表面直線紋。 石英：六方柱與菱面體交替組成； 碧璽：三方柱與六方柱交替組成； 黃鐵礦：立方體與五角十二面體交替組成。第五十八張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月59黃鐵礦碧璽第五十九張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月60 二、寶石的光學性質(zhì) 1.顏色： 是眼底視神經(jīng)對光波的感應而在大腦中產(chǎn)生的感覺。可

21、見光經(jīng)物體選擇性吸收后，其殘余光的混合色即是該物體的顏色。第六十張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月612.條痕： 是指將礦物在白色無釉瓷板上刻劃后留下的礦物粉末的痕跡，條痕色是指留下的礦物粉末的顏色。礦物的條痕可消除假色，減弱他色，因而比礦物顏色更有鑒定意義。條痕測試是破壞性測試，只能用于未加工的寶石或琢型寶石不顯眼的部位。第六十一張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月623.光澤： 材料表面反光的能力和特征。它主要與材料的折射率、反光率有關，但也與材料的顆粒集合方式表面平整程度以及拋光質(zhì)量和硬度有關。礦物學中，通常按光澤的強弱將光澤分為四級：金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤和玻璃光澤以及一些特殊的光澤如：絲絹光澤、珍珠光澤、蠟狀光澤、油脂光澤等。第六十二張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月634.透明度： 指寶石材料透光的程度。 分為：透明、次透明、半透明、微透明、不透明。第六十三張，PPT共七十一頁，創(chuàng)作于2022年6月64三、寶石的力學性質(zhì) 1.解理：礦物受外力(敲打,擠壓等)作用后,沿著一定的結晶方向發(fā)生破裂,并能裂出光滑平面的性質(zhì)稱為解理。解理是由礦物的晶體結構決定的。由于晶體具有各向異性，鍵力在不同的結晶方位是有差異的，解理往往沿著面網(wǎng)間化學鍵力最弱的方向產(chǎn)生。解理按產(chǎn)生的難易程度，一般分以下幾種類型：完全解理；中等解理；不完全解理。第六十