宝石学基础结晶性

宝石的结晶学特征授课人：陈再显第一节晶体的基本特征一、晶体和非晶质体1、晶体：晶体是具有格子结构的固体。一切晶体不论其外形如何，它的内部质点（原子、离子或者分子）都是作规律排列的。这种规律主要表现为质点的周期重复。晶体的六大共有的基本性质：A、自限性：晶体在自由生长状态下能自发地形成封闭的凸几何多面体的特性。在理论上，所有的晶体都有这种对称的几何形态，平直的晶面相交形成封闭的几何多面体B、均一性：晶体的格子构造决定了同一晶体不同部分的原子排列、原子密度、结合能力等相同。某些性质相对均一，如：密度、导热性、折射率值等。C、各向异性（异向性）在同一晶体的不同方向上常常具有不同的性质和特征。比如：晶体的颜色、解理、和光学性质都有随方位而变化的特点。如碧玺在平行长轴和垂直长轴方向上颜色不一样，等等。D、对称性指晶体中的相同部分（晶面、面角）或性质重复出现的特性。这是由于晶体内部质点有规律地重复造成的，是晶体内部结构的对称性在外部形态上的反映，是晶体非常重要的性质。碧玺碧玺碧玺水晶红宝石E、最小内能在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。F、稳定性晶体质点的规律排列，使其相互间引力和斥力达到平衡，与同种物质的液态和气态相比，晶体的内能最小，所处的状态最为稳定。晶体宝石（钻石、红宝石、蓝宝石、碧玺、尖晶石、水晶、祖母绿、锆石、托帕石等。）2、非晶质体含义：内部质点不作规则排列（不具格子构造），无一定的外观形态，即为非晶质或者非晶质体如。天然玻璃、琥珀、欧泊、玛瑙、玉髓等。第三节宝石矿物晶体形态及表面特征理想形态的宝石矿物晶体可分成A、单形B、聚形单形的含义：单形是指由对称要素联系起来的一组晶面的晶面总和。聚形的含义：两个或两个以上单形的聚合称为聚形。三、晶体的规则连生含义：无论是自然界中的天然晶体，还是实验室中的人工制造的晶体，都可以见到多个晶体生长在一起，形成连生体型宝石。分类：同种晶体的规则连生可分成平行连生和双晶连生。1.平行连生平行连生指由两个或两个以上同种的单晶体彼此平行地连生在一起，连生着的单晶体相对应得晶面都相互平行。八面体的平行连生实物图片2.双晶双晶的含义：双晶是指两个或者两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称规律形成的规则连生。双晶第四章宝石矿物的化学成分特征宝石矿物的化学成分和晶体结构决定了一个宝石矿物的基本性质与特征，而化学成分构成了宝石矿物的物质基础。宝石矿物是由各种化学元素组成的单质或化合物组成的。一、自然元素大类 这类宝石为自然元素单质矿物宝石，元素以单质形式呈独立矿物出现。典型代表：钻石（C）、金（Au）、银(Ag)二、硫化物及卤化物大类极少数宝石属于此类矿物，卤化物宝石如：萤石（CaF2）硫化物宝石如：黄铁矿（FeS2）等。三、氧化物大类氧化物是一系列金属和非金属元素与氧，化合而成的化学物，其中包括含水氧化物。如：刚玉（Al2O3）的红宝石、蓝宝石石英类矿物（SiO2）的紫晶、黄晶欧泊（SiO2-nH2O）金绿宝石（BeAl2O3）四、含氧盐大类大部分宝石属于含氧盐类。1、硅酸盐类硅酸盐类矿物的晶体结构中，硅氧配位四面体（SiO4）-4是它们的基本构造单元。橄榄石--铁镁硅酸盐--(Mg,Fe)2SiO4铁铝榴石--铁铝硅酸盐--Fe3Al2（SiO4）3托帕石--铝氟羟硅酸盐--Al2SiO4(F,OH)2绿柱石--铍铝硅酸盐Be3Al2Si6O16锆石--硅酸锆--ZrSiO4翡翠--钠铝硅酸盐—NaAl(SiO3)2软玉--含羟基的钙镁硅酸盐--Ca2（Mg,Fe）5Si8O22(OH)2月光石--钾铝硅酸盐--KAlSi3O82、硼酸盐类属于此类的宝石款物很少，属于罕见宝石，如硼铝镁石Mg(Al,Fe)BO4等。3.磷酸盐类磷灰石--Ca5（PO4）3(F,Cl,OH)绿松石--CuAl6（PO4）4(OH)8.4H2O4、碳酸盐类菱镁矿MnCO3孔雀石Cu2CO3(OH)2方解石CaCO3(珊瑚的主要晶质部分)文石CaCO3（珍珠的主要组成部分）第三节包裹体※（超级重要）一、天然宝石是在复杂的地质环境中形成的，因此，外来杂质、成矿溶液，以及温度、压力都会对宝石的生长产生影响，也会在宝石的内部留下一些痕迹。包裹体指的是什么呢？包裹体是宝石矿物在生长过程中所产生的，并包裹在晶体内的外来物质。包裹体的的大小和形状不一，一般以固态、液态、和气态等形式存在。包裹体包括矿物内部的固体、液体、气体等物质，还有带状结构（包括色带），双晶，断口和解理，与内部结构有关的表面特征。2.分类（成因分类和相态分类）包裹体的成因分为原生、同生、次生三种类型。A、原生包裹体：在寄主宝石形成之前就已经存在，被包裹到后来形成的宝石晶体中。A、原生包裹体的特征：通常为固体包裹体，通常是各种矿物，如：阳起石、透闪石、云母、磷灰石、钻石、铬铁矿、锆石、金红石、透辉石、橄榄石、石榴石等。如：钻石包裹橄榄石，祖母绿包裹透闪石钻石包裹橄榄石祖母绿包裹透闪石宝石学意义反映宝石矿床母岩的特征，可以作为天然宝石的鉴定特征和产地特征。例如：斯里兰卡的蓝宝石中的云母缅甸抹谷蓝宝石中的方解石B、同生包裹体与寄主矿物同时形成，在与寄主宝石晶体同时生长过程中被包裹到寄主宝石中。同生包裹体的特征有哪些呢？有气、液、固态的内含物，以及生长带、色带等生长结构。例如：海蓝宝石的管状包裹体孔雀石的环带结构刚玉的六方生长色带尖晶石的八面体负晶海蓝宝石的管状包裹体孔雀石的环带结构色带刚玉的六方生长色带尖晶石的八面体负晶研究的意义

反映宝石矿床的成矿作用的特征，可以作为天然宝石的鉴定特征和产地特征。三、次生包裹体什么是次生包裹体呢？形成的时间晚于寄主矿物，可因固溶体出溶作用、应力释放、充填作用等形成。特征有哪些呢？有各种出熔体、各种裂缝；具有熔融、溶蚀特征的固体包裹体；具有特殊图案或者现象的充填裂纹。红宝石的金红石出熔体宝石学意义最重要的意义在于指示优化处理，例如：玻璃充填钻石玻璃充填红宝石祖母绿的浸油处理内含物的鉴别及鉴定方法一、肉眼及10倍放大镜下观察1、色带宝石中典型的色带可帮助鉴定。如：蓝宝石的六方生长色带碧玺中的球面三角形色带等天然水晶的色带碧玺三角色带水晶中的色带2、特征包裹体水晶中的黄铁矿发晶中的金红石针东陵石中的铬云母片琥珀中的昆虫3、解理和裂理矿物晶体受力后常沿一定方向破裂并产生光滑平面的性质称为解理。解理可以分为：最完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理或称无解理。

极完全解理矿物晶体极易裂成薄片，解理面较大而平整光滑，如云母，透石膏、石墨等。完全解理矿物极易裂成平滑小块或薄板，解理面相当光滑，如方解石，石盐、方铅矿等。中等解理解理面往往不能一批到底，不很光滑，且不连续，常呈现小阶梯状，如普通角闪石，普通辉石、等。不完全解理解理程度很差，在大块矿物上很难看到解理，只在细小的碎块上才可看到不清晰的解理面，如磷灰石、橄榄石等。极不完全解理（无解理）如石英，磁铁矿、石榴子石、黄铁矿等。对具有解理的矿物来说，同种矿物的解理方向和解理程度总是相同的，性质很固定，因此，解理是鉴定矿物的重要特征之一。方向不同矿物的解理，可能有一个方向，也可能有多个方向。常见的有一向（石墨、云母等）、二向（角闪石等）、三向（方解石等），此外还有四向（如萤石）、六向（如闪锌矿）解理。裂理属于矿物的力学性质，是矿物晶体受外力作用时，有时沿着一定的结晶方向，但并非是晶格本身薄弱方向破裂成平面的性质。这种平面称裂开面。什么是裂理？

裂理是杂质、包裹体、固溶体等组分在矿物结晶过程中沿某些结晶学方向上均匀规则排列，致使该方向成为力学薄弱面，当收到外力作用时表现出来的类似于解理的特性。

裂理和解理的表现形式十分相似，但是裂理不是矿物晶体固有的性质，不严格遵循晶体的对称性，矿物中存在定向缺陷，矿物才会出现裂理。裂理只在少数矿物晶体中常有出现，可作为鉴定这些矿物的辅助标志，如：刚玉研究包裹体的八大意义！！！第一：确定宝石的产地及来源。如：A、津巴布韦祖母绿中含有鲜绿色的透闪石针状包裹体。B、哥伦比亚祖母绿含有三相包裹体第二：帮助鉴定宝石的品种如：A、翠榴石中的纤维状包裹体（阳起石）B、发晶（水晶的一个品种）中的针状包裹体纤维状包裹体（金红石）第三区分天然宝石和合成宝石如：维尔纳叶法（焰熔法1885年发明）合成刚玉中的形成的弯曲包裹体，和天然刚玉中平直的六边形色带包裹体相区分。助熔剂法合成的祖母绿会有助熔剂残留是鉴定合成宝石的典型特征！第四：鉴别优化处理宝石在宝石的优化处理过程中，会在宝石形成新的包裹体，这些包裹体是鉴别优化处理宝石的有效证据！如：染色处理宝石裂缝中的浓集的染色剂热处理宝石部分熔融得断续状的金红石包裹体第五：宝石分级与评价的依据宝石的包裹体会影响宝石的质量。如：A、在钻石的4C分级中，净度分级（CLARITY）就是根据包裹体的大小，位置和数量等特征进行分级的。备注：包裹体在钻石台面位置对宝石价值影响最大！B、一些特殊的包裹体可以提高宝石的价格如：刚玉中的针状包裹体产生的星光效应。C、金绿宝石的猫眼效应第六：了解宝石的成因及形成环境第七：了解宝石的结晶习性第八：指导加工，根据包裹体的在宝石中的位置，大小、数量和分布状态等特点，来指导加工款式，保证实现宝石的最大经济价值！内含物的鉴别及鉴定方法一、肉眼及10倍放大镜下观察1、色带宝石中典型的色带可帮助鉴定。如：蓝宝石中的六方生长色带碧玺中的球面三角形色带玛瑙中