寶石學基礎結晶性

寶石的結晶學特征授課人：陳再顯第一節(jié)晶體的基本特征一、晶體和非晶質體1、晶體：晶體是具有格子結構的固體。一切晶體不論其外形如何，它的內(nèi)部質點（原子、離子或者分子）都是作規(guī)律排列的。這種規(guī)律主要表現(xiàn)為質點的周期重復。晶體的六大共有的基本性質：A、自限性：晶體在自由生長狀態(tài)下能自發(fā)地形成封閉的凸幾何多面體的特性。在理論上，所有的晶體都有這種對稱的幾何形態(tài)，平直的晶面相交形成封閉的幾何多面體B、均一性：晶體的格子構造決定了同一晶體不同部分的原子排列、原子密度、結合能力等相同。某些性質相對均一，如：密度、導熱性、折射率值等。C、各向異性（異向性）在同一晶體的不同方向上常常具有不同的性質和特征。比如：晶體的顏色、解理、和光學性質都有隨方位而變化的特點。如碧璽在平行長軸和垂直長軸方向上顏色不一樣，等等。D、對稱性指晶體中的相同部分（晶面、面角）或性質重復出現(xiàn)的特性。這是由于晶體內(nèi)部質點有規(guī)律地重復造成的，是晶體內(nèi)部結構的對稱性在外部形態(tài)上的反映，是晶體非常重要的性質。碧璽碧璽碧璽水晶紅寶石E、最小內(nèi)能在相同的熱力學條件下，晶體與同種物質的非晶質體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。F、穩(wěn)定性晶體質點的規(guī)律排列，使其相互間引力和斥力達到平衡，與同種物質的液態(tài)和氣態(tài)相比，晶體的內(nèi)能最小，所處的狀態(tài)最為穩(wěn)定。晶體寶石（鉆石、紅寶石、藍寶石、碧璽、尖晶石、水晶、祖母綠、鋯石、托帕石等。）2、非晶質體含義：內(nèi)部質點不作規(guī)則排列（不具格子構造），無一定的外觀形態(tài)，即為非晶質或者非晶質體如。天然玻璃、琥珀、歐泊、瑪瑙、玉髓等。第三節(jié)寶石礦物晶體形態(tài)及表面特征理想形態(tài)的寶石礦物晶體可分成A、單形B、聚形單形的含義：單形是指由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的晶面總和。聚形的含義：兩個或兩個以上單形的聚合稱為聚形。三、晶體的規(guī)則連生含義：無論是自然界中的天然晶體，還是實驗室中的人工制造的晶體，都可以見到多個晶體生長在一起，形成連生體型寶石。分類：同種晶體的規(guī)則連生可分成平行連生和雙晶連生。1.平行連生平行連生指由兩個或兩個以上同種的單晶體彼此平行地連生在一起，連生著的單晶體相對應得晶面都相互平行。八面體的平行連生實物圖片2.雙晶雙晶的含義：雙晶是指兩個或者兩個以上的同種晶體，彼此間按一定的對稱規(guī)律形成的規(guī)則連生。雙晶第四章寶石礦物的化學成分特征寶石礦物的化學成分和晶體結構決定了一個寶石礦物的基本性質與特征，而化學成分構成了寶石礦物的物質基礎。寶石礦物是由各種化學元素組成的單質或化合物組成的。一、自然元素大類 這類寶石為自然元素單質礦物寶石，元素以單質形式呈獨立礦物出現(xiàn)。典型代表：鉆石（C）、金（Au）、銀(Ag)二、硫化物及鹵化物大類極少數(shù)寶石屬于此類礦物，鹵化物寶石如：螢石（CaF2）硫化物寶石如：黃鐵礦（FeS2）等。三、氧化物大類氧化物是一系列金屬和非金屬元素與氧，化合而成的化學物，其中包括含水氧化物。如：剛玉（Al2O3）的紅寶石、藍寶石石英類礦物（SiO2）的紫晶、黃晶歐泊（SiO2-nH2O）金綠寶石（BeAl2O3）四、含氧鹽大類大部分寶石屬于含氧鹽類。1、硅酸鹽類硅酸鹽類礦物的晶體結構中，硅氧配位四面體（SiO4）-4是它們的基本構造單元。橄欖石--鐵鎂硅酸鹽--(Mg,Fe)2SiO4鐵鋁榴石--鐵鋁硅酸鹽--Fe3Al2（SiO4）3托帕石--鋁氟羥硅酸鹽--Al2SiO4(F,OH)2綠柱石--鈹鋁硅酸鹽Be3Al2Si6O16鋯石--硅酸鋯--ZrSiO4翡翠--鈉鋁硅酸鹽—NaAl(SiO3)2軟玉--含羥基的鈣鎂硅酸鹽--Ca2（Mg,Fe）5Si8O22(OH)2月光石--鉀鋁硅酸鹽--KAlSi3O82、硼酸鹽類屬于此類的寶石款物很少，屬于罕見寶石，如硼鋁鎂石Mg(Al,Fe)BO4等。3.磷酸鹽類磷灰石--Ca5（PO4）3(F,Cl,OH)綠松石--CuAl6（PO4）4(OH)8.4H2O4、碳酸鹽類菱鎂礦MnCO3孔雀石Cu2CO3(OH)2方解石CaCO3(珊瑚的主要晶質部分)文石CaCO3（珍珠的主要組成部分）第三節(jié)包裹體※（超級重要）一、天然寶石是在復雜的地質環(huán)境中形成的，因此，外來雜質、成礦溶液，以及溫度、壓力都會對寶石的生長產(chǎn)生影響，也會在寶石的內(nèi)部留下一些痕跡。包裹體指的是什么呢？包裹體是寶石礦物在生長過程中所產(chǎn)生的，并包裹在晶體內(nèi)的外來物質。包裹體的的大小和形狀不一，一般以固態(tài)、液態(tài)、和氣態(tài)等形式存在。包裹體包括礦物內(nèi)部的固體、液體、氣體等物質，還有帶狀結構（包括色帶），雙晶，斷口和解理，與內(nèi)部結構有關的表面特征。2.分類（成因分類和相態(tài)分類）包裹體的成因分為原生、同生、次生三種類型。A、原生包裹體：在寄主寶石形成之前就已經(jīng)存在，被包裹到后來形成的寶石晶體中。A、原生包裹體的特征：通常為固體包裹體，通常是各種礦物，如：陽起石、透閃石、云母、磷灰石、鉆石、鉻鐵礦、鋯石、金紅石、透輝石、橄欖石、石榴石等。如：鉆石包裹橄欖石，祖母綠包裹透閃石鉆石包裹橄欖石祖母綠包裹透閃石寶石學意義反映寶石礦床母巖的特征，可以作為天然寶石的鑒定特征和產(chǎn)地特征。例如：斯里蘭卡的藍寶石中的云母緬甸抹谷藍寶石中的方解石B、同生包裹體與寄主礦物同時形成，在與寄主寶石晶體同時生長過程中被包裹到寄主寶石中。同生包裹體的特征有哪些呢？有氣、液、固態(tài)的內(nèi)含物，以及生長帶、色帶等生長結構。例如：海藍寶石的管狀包裹體孔雀石的環(huán)帶結構剛玉的六方生長色帶尖晶石的八面體負晶海藍寶石的管狀包裹體孔雀石的環(huán)帶結構色帶剛玉的六方生長色帶尖晶石的八面體負晶研究的意義

反映寶石礦床的成礦作用的特征，可以作為天然寶石的鑒定特征和產(chǎn)地特征。三、次生包裹體什么是次生包裹體呢？形成的時間晚于寄主礦物，可因固溶體出溶作用、應力釋放、充填作用等形成。特征有哪些呢？有各種出熔體、各種裂縫；具有熔融、溶蝕特征的固體包裹體；具有特殊圖案或者現(xiàn)象的充填裂紋。紅寶石的金紅石出熔體寶石學意義最重要的意義在于指示優(yōu)化處理，例如：玻璃充填鉆石玻璃充填紅寶石祖母綠的浸油處理內(nèi)含物的鑒別及鑒定方法一、肉眼及10倍放大鏡下觀察1、色帶寶石中典型的色帶可幫助鑒定。如：藍寶石的六方生長色帶碧璽中的球面三角形色帶等天然水晶的色帶碧璽三角色帶水晶中的色帶2、特征包裹體水晶中的黃鐵礦發(fā)晶中的金紅石針東陵石中的鉻云母片琥珀中的昆蟲3、解理和裂理礦物晶體受力后常沿一定方向破裂并產(chǎn)生光滑平面的性質稱為解理。解理可以分為：最完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、極不完全解理或稱無解理。

極完全解理礦物晶體極易裂成薄片，解理面較大而平整光滑，如云母，透石膏、石墨等。完全解理礦物極易裂成平滑小塊或薄板，解理面相當光滑，如方解石，石鹽、方鉛礦等。中等解理解理面往往不能一批到底，不很光滑，且不連續(xù)，常呈現(xiàn)小階梯狀，如普通角閃石，普通輝石、等。不完全解理解理程度很差，在大塊礦物上很難看到解理，只在細小的碎塊上才可看到不清晰的解理面，如磷灰石、橄欖石等。極不完全解理（無解理）如石英，磁鐵礦、石榴子石、黃鐵礦等。對具有解理的礦物來說，同種礦物的解理方向和解理程度總是相同的，性質很固定，因此，解理是鑒定礦物的重要特征之一。方向不同礦物的解理，可能有一個方向，也可能有多個方向。常見的有一向（石墨、云母等）、二向（角閃石等）、三向（方解石等），此外還有四向（如螢石）、六向（如閃鋅礦）解理。裂理屬于礦物的力學性質，是礦物晶體受外力作用時，有時沿著一定的結晶方向，但并非是晶格本身薄弱方向破裂成平面的性質。這種平面稱裂開面。什么是裂理？

裂理是雜質、包裹體、固溶體等組分在礦物結晶過程中沿某些結晶學方向上均勻規(guī)則排列，致使該方向成為力學薄弱面，當收到外力作用時表現(xiàn)出來的類似于解理的特性。

裂理和解理的表現(xiàn)形式十分相似，但是裂理不是礦物晶體固有的性質，不嚴格遵循晶體的對稱性，礦物中存在定向缺陷，礦物才會出現(xiàn)裂理。裂理只在少數(shù)礦物晶體中常有出現(xiàn)，可作為鑒定這些礦物的輔助標志，如：剛玉研究包裹體的八大意義?。?！第一：確定寶石的產(chǎn)地及來源。如：A、津巴布韋祖母綠中含有鮮綠色的透閃石針狀包裹體。B、哥倫比亞祖母綠含有三相包裹體第二：幫助鑒定寶石的品種如：A、翠榴石中的纖維狀包裹體（陽起石）B、發(fā)晶（水晶的一個品種）中的針狀包裹體纖維狀包裹體（金紅石）第三區(qū)分天然寶石和合成寶石如：維爾納葉法（焰熔法1885年發(fā)明）合成剛玉中的形成的彎曲包裹體，和天然剛玉中平直的六邊形色帶包裹體相區(qū)分。助熔劑法合成的祖母綠會有助熔劑殘留是鑒定合成寶石的典型特征！第四：鑒別優(yōu)化處理寶石在寶石的優(yōu)化處理過程中，會在寶石形成新的包裹體，這些包裹體是鑒別優(yōu)化處理寶石的有效證據(jù)！如：染色處理寶石裂縫中的濃集的染色劑熱處理寶石部分熔融得斷續(xù)狀的金紅石包裹體第五：寶石分級與評價的依據(jù)寶石的包裹體會影響寶石的質量。如：A、在鉆石的4C分級中，凈度分級（CLARITY）就是根據(jù)包裹體的大小，位置和數(shù)量等特征進行分級的。備注：包裹體在鉆石臺面位置對寶石價值影響最大！B、一些特殊的包裹體可以提高寶石的價格如：剛玉中的針狀包裹體產(chǎn)生的星光效應。C、金綠寶石的貓眼效應第六：了解寶石的成因及形成環(huán)境第七：了解寶石的結晶習性第八：指導加工，根據(jù)包裹體的在寶石中的位置，大小、數(shù)量和分布狀態(tài)等特點，來指導加工款式，保證實現(xiàn)寶石的最大經(jīng)濟價值！內(nèi)含物的鑒別及鑒定方法一、肉眼及10倍放大鏡下觀察1、色帶寶石中典型的色帶可幫助鑒定。如：藍寶石中的六方生長色帶碧璽中的球面三角形色帶瑪瑙中