寶石結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)性質(zhì)

關(guān)于寶石結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)性質(zhì)12目的要求:1.掌握結(jié)晶學(xué)基本的理論2.準(zhǔn)確理解基本概念及寶石學(xué)意義3.認(rèn)識(shí)及描述常見(jiàn)寶石晶體第一節(jié)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第2頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天3一、晶體與非晶體1.晶體

是具有格子構(gòu)造的固體。內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間有序排列，晶形的充分發(fā)育導(dǎo)致外部具有一定的幾何形態(tài)。如：石榴石、水晶、剛玉等。第3頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天4鉆石和碧璽晶體3.單晶體整個(gè)寶石僅由一個(gè)晶體，或者幾個(gè)密切相連的晶體組成，大多數(shù)寶石為單晶體第4頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天5非晶態(tài)的歐泊與玻璃2.非晶體

內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無(wú)規(guī)則排列，不具有格子構(gòu)造的固體。如玻璃、琥珀、塑料等第5頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天64.多晶集合體部分寶石（玉石）由大量細(xì)小的晶體組成顯晶質(zhì)集合體肉眼或10×放大鏡可以辯認(rèn)晶體顆粒大小，如石英巖、翡翠隱晶質(zhì)集合體普通光學(xué)顯微鏡也難觀察的微晶集合體。如岫玉、玉髓、綠松石第6頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天7

5.晶體與玻璃的區(qū)分特征晶體玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)點(diǎn)規(guī)則排列（近程和長(zhǎng)程均有序）質(zhì)點(diǎn)不規(guī)則排列（可以近程有序，但長(zhǎng)程無(wú)序）外部形態(tài)具有一定的規(guī)則形態(tài)無(wú)規(guī)則形態(tài)表面特征有規(guī)則晶面及生長(zhǎng)紋有壓模痕或收縮坑及無(wú)定型的隨機(jī)形態(tài)內(nèi)部特征天然或合成的典型包裹體漩渦紋、氣泡等熔點(diǎn)固定的熔點(diǎn)無(wú)固定的熔點(diǎn)物理性質(zhì)光性、相對(duì)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(dǎo)熱性良好較差方向性特征有無(wú)對(duì)稱(chēng)性具有一定規(guī)則的對(duì)稱(chēng)性無(wú)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(shì)）第7頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天8玻璃的漩渦紋脫?；ＡРＡж堁鄣?頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(fù)排列的幾何點(diǎn)（即結(jié)點(diǎn)）所連結(jié)成的無(wú)限的立體幾何圖形。它是從具體的晶體結(jié)構(gòu)中抽象出來(lái)的。（1）結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)在直線上的排列構(gòu)成行列（2）面網(wǎng)結(jié)點(diǎn)在平面上的分布構(gòu)成面網(wǎng)第9頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天102.空間格子的特點(diǎn)（1）同一行列中及相互平行的行列上，結(jié)點(diǎn)間距是相同的；（2）不同方向的行列中，結(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)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10頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天113.平行六面體（1）定義一個(gè)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(gè)最小重復(fù)單位，那就是單位平行六面體。第11頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天12

（2）分類(lèi)根據(jù)單位平行六面體對(duì)稱(chēng)性的不同，空間格子分別歸屬于7個(gè)晶系；再根據(jù)結(jié)點(diǎn)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12頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天13第13頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天14三、晶體分類(lèi)1.晶體對(duì)稱(chēng)：不同的晶體因其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的規(guī)則不同具有不同的對(duì)稱(chēng)性。它包括幾何對(duì)稱(chēng)和物理性質(zhì)（光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)）對(duì)稱(chēng)。2.對(duì)稱(chēng)要素：通常描述晶體對(duì)稱(chēng)的幾何要素包括：對(duì)稱(chēng)面、對(duì)稱(chēng)軸、對(duì)稱(chēng)中心。第14頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天151）對(duì)稱(chēng)面（P）：

為一假想的平面，它將晶體平分為互為鏡像的兩個(gè)相同部分。對(duì)稱(chēng)面可以包含晶棱、垂直晶棱并通過(guò)它的中心，垂直并平分晶面。同一晶體內(nèi)可以包含多個(gè)對(duì)稱(chēng)面。第15頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天162）對(duì)稱(chēng)軸（Ln）：為一根假想的直線，當(dāng)晶體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，晶體中相同的部分可重復(fù)2次、3次、4次或6次。對(duì)應(yīng)的分別描述為L(zhǎng)2、L3、L4、L6。第16頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天173.對(duì)稱(chēng)中心（C）：為一假想的點(diǎn)，通過(guò)此點(diǎn)作任意直線，則在此直線上距對(duì)稱(chēng)中心等距離的兩端必定可找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)。晶體若存在對(duì)稱(chēng)中心時(shí)其晶面必然是兩兩平行并且相等。第17頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天184.晶體分類(lèi)六方晶系三斜晶系

斜方晶系單斜晶系三方晶系四方晶系等軸晶系晶系根據(jù)晶體對(duì)稱(chēng)性特點(diǎn)，分為七大晶系第18頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(jí)晶族：有多個(gè)高次軸，等族晶系中級(jí)晶族：一個(gè)高次軸四方、三方、六方晶系低級(jí)晶族：無(wú)高次軸斜方、單斜、三斜晶系第19頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天20等軸晶系第20頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天21四方晶系第21頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天22四方晶系第22頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天23三方晶系第23頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天24六、方晶系第24頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天25斜方晶系第25頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天26單斜晶系三斜晶系第26頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天27四、晶體形態(tài)分類(lèi)1.單形由對(duì)稱(chēng)要素聯(lián)系起來(lái)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(kāi)形和閉形。第27頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天28（1）開(kāi)形：?jiǎn)涡蔚木娌荒軌蛲耆鼑臻g，如四方柱、四方錐、平行雙面等。（2）閉形：?jiǎn)涡蔚木婺軌蛲耆鼑臻g，如立方體、八面體、四方雙錐等。（3）聚形：由2個(gè)或2個(gè)以上的單形聚合。通常是屬于同一對(duì)稱(chēng)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28頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天29開(kāi)形閉形閉形聚形第29頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天302.單形的種類(lèi)共47種幾何單形，146種結(jié)晶單形第30頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天31五、結(jié)晶習(xí)性

2.影響因素由成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)條件共同決定的。生長(zhǎng)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(jiàn)的晶體形態(tài)稱(chēng)為結(jié)晶習(xí)性。第31頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(jiàn)寶石晶體習(xí)性第32頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天33第33頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天34第34頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天35托帕石晶體第35頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天36第36頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天37第37頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天38第38頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天39尖晶石晶體綠柱石晶體第39頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天40六、平行連生和雙晶兩類(lèi)

1.平行連生：指同種晶體的個(gè)體彼此平行地連生在一起，連生著的每一個(gè)晶體的相應(yīng)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40頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天41

2.雙晶是兩個(gè)或兩個(gè)以上的同種晶體按一定的對(duì)稱(chēng)規(guī)律形成的規(guī)則連生，相鄰的兩個(gè)個(gè)體的相應(yīng)的面、棱并非完全平行，但它們可以對(duì)稱(chēng)操作，使兩個(gè)單體彼此重合或平行。第41頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(diǎn)，雙晶的一個(gè)單體可以通過(guò)它的反伸可與另一個(gè)單體重合（1）雙晶面為一個(gè)假想的平面，通過(guò)反映可以使相鄰的兩個(gè)個(gè)體重合或平行（2）雙晶軸為一根假想的直線，其中一個(gè)單體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度（常為180°）后可與另一個(gè)單體平行或重合第42頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天43

3.雙晶的類(lèi)型按照雙晶個(gè)體的連生方式可分為：（1）接觸雙晶：兩個(gè)個(gè)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(gè)個(gè)體以同一雙晶律連生在一起，結(jié)合面相互平行。如鈉長(zhǎng)石的聚片雙晶。第43頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天44（3）穿插雙晶兩個(gè)個(gè)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(gè)以上的單體，按同一雙晶律組成，結(jié)合面表現(xiàn)為等角的相交，總體稱(chēng)環(huán)狀或放射狀。如金綠寶石和文石的三連晶。第44頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天45

4.雙晶的形成（1）在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中形成；（2）在同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變過(guò)程中形成，如β石英轉(zhuǎn)變?yōu)棣潦⑹尚纬呻p晶；（3）由機(jī)械作用形成，如方解石在機(jī)械壓力作用下可形成雙晶。

5.雙晶識(shí)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(jié)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45頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天46七、晶體的定向

1.晶軸：通過(guò)晶體中心、描述晶體或晶面在空間分布的坐標(biāo)軸。

2.坐標(biāo)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(biāo)系，用a1、a2、a3、c表示4根軸。第46頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天47晶系選軸原則晶體常數(shù)特點(diǎn)最高對(duì)稱(chēng)型等軸以相互垂直的L4或相互垂直的L2為X、Y、Z軸a=b=cα=β=γ=90°3L44L36L29PC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?yàn)閄、Y軸a=b≠cα=β=γ=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(gè)L2或P的法線為X、Y、U軸a1=a2=a3≠cα=β=90°γ=120°L33L23PcL66L27Pc斜方以相互垂直的3個(gè)L2為X、Y、Z軸a≠b≠cα=β=γ=90°3L23PC單斜以L2或P的法淺為Y軸，以垂直Y軸的主要晶棱方向?yàn)閆及X軸a≠b≠cα=γ=90°β≠90°L2PC三斜以不在同一平面內(nèi)的三個(gè)主要晶棱的方向?yàn)閄、Y、Z軸a≠b≠cα≠β≠γ=90°C第47頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天48

第二節(jié)、礦物的類(lèi)質(zhì)同象目的要求:1.掌握結(jié)晶學(xué)基本的理論2.準(zhǔn)確理解基本概念及寶石學(xué)意義3.認(rèn)識(shí)及描述常見(jiàn)寶石晶體第48頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天49

1．類(lèi)質(zhì)同象的定義：晶體結(jié)構(gòu)中某質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）為其它類(lèi)似的質(zhì)點(diǎn)所代替，其結(jié)構(gòu)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(diǎn)的價(jià)態(tài)分：（1）同價(jià)類(lèi)質(zhì)同象：如K+→Na+、Zn2+→Fe2+（2）異價(jià)類(lèi)質(zhì)同象：如Al3+→Si4+

、Na+→Ca2+第49頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天50（1）

原點(diǎn)半徑相近—易發(fā)生替代（2）相同的化學(xué)鍵或者離子類(lèi)型化學(xué)?。x子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵）離子類(lèi)型(銅型離子、惰性氣體型)（3）電價(jià)平衡：?jiǎn)我唬篗g2+→Fe2+或Ca2+

方解石成對(duì)：Na++Si4+→Ca2++Al3+

斜長(zhǎng)石不等量：2Al3+→3Mg2+

云母2.類(lèi)質(zhì)同象的條件

內(nèi)部條件：質(zhì)點(diǎn)半徑，離子類(lèi)型，化學(xué)鍵外部條件：溫度、壓力和成分第50頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天51（4）溫度：溫度升高有利于類(lèi)質(zhì)同象發(fā)生及替代比例增大；（5）壓力：壓力升高限制類(lèi)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(dāng)介質(zhì)中某一組分不足時(shí)，與之相似組分最容易以類(lèi)質(zhì)同象方式進(jìn)行補(bǔ)償。第51頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天52

3．類(lèi)質(zhì)同象的意義（1）通過(guò)研究化學(xué)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(diǎn)等，為鑒定寶石的種屬服務(wù)。（2）研究寶石的成礦的環(huán)境條件。第52頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天53

4.類(lèi)質(zhì)同象對(duì)寶石性質(zhì)影響（1）對(duì)寶石顏色的影響：

如碧璽：顏色的復(fù)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53頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天54（2）對(duì)RI、DR、SG的影響

寶石系列折射率雙折率相對(duì)密度鎂鋁榴石--

鐵鋁榴石1.74-1.83/3.7-4.2

鎂碧璽--

鐵碧璽1.61-1.680.014-0.0303.03-3.25

鈉柱石--

鈣柱石1.54-1.580.006-0.0362.50-2.78

鎂橄欖石--

鐵橄欖石1.64-1.690.035-0.0403.28-3.50

鈉長(zhǎng)石--

鈣長(zhǎng)石1.53-1.580.007-0.0132.6-2.8第54頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天55（3）對(duì)寶石硬度的影響礦物中化學(xué)成分的差異影響寶石的硬度，例如橄欖石中：Fe2+→Mg2+H：6.5→7，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(dǎo)致硬度增大。碧璽硬度變化為7-7.5

尖晶石硬度變化為8~8.25。（4）對(duì)寶石光譜的影響如：剛玉、翡翠、綠柱石等。第55頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天56第三節(jié)寶石的礦物學(xué)特征目的要求:1.掌握結(jié)晶學(xué)基本的理論2.準(zhǔn)確理解基本概念及寶石學(xué)意義3.認(rèn)識(shí)及描述常見(jiàn)寶石晶體第56頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天57一、實(shí)際晶體與晶面條紋1.理想晶體與實(shí)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(shí)際晶體：因自然生長(zhǎng)條件復(fù)雜性使晶體偏離理想狀況，常見(jiàn)的有：歪晶、凸晶、彎晶。2.實(shí)際晶體（1）歪晶：在非理想環(huán)境下生長(zhǎng)的、偏離理想晶體的實(shí)際晶體，表現(xiàn)為同一單形的各晶面發(fā)育不等或缺失。但晶面交角與理想晶體一致。第57頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天58（2）凸晶晶面相對(duì)凸起而呈曲面，晶棱彎曲而呈弧線的實(shí)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(zhǎng)過(guò)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58頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天59黃鐵礦碧璽第59頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天60

二、寶石的光學(xué)性質(zhì)

1.顏色：是眼底視神經(jīng)對(duì)光波的感應(yīng)而在大腦中產(chǎn)生的感覺(jué)?？梢?jiàn)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60頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天61

2.條痕：是指將礦物在白色無(wú)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(cè)試是破壞性測(cè)試，只能用于未加工的寶石或琢型寶石不顯眼的部位。第61頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天62

3.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(guān)，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(guān)。礦物學(xué)中，通常按光澤的強(qiáng)弱將光澤分為四級(jí)：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62頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天63

4.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63頁(yè),共71頁(yè)，2024年2月25日，星期天64三、寶石的力學(xué)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(jié)晶方向發(fā)生破裂,并能裂出光滑平面的性質(zhì)稱(chēng)為解理。解理是由礦物的晶體結(jié)構(gòu)決定的。由于晶體具有各向異性，鍵力在不同的結(jié)晶方位是有差異的，解理往往沿著面網(wǎng)間化學(xué)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(lèi)型：完全解理；中等解理；