寶石學(xué) 第3章寶玉石的物理化學(xué)性質(zhì)

1、3寶玉石的物理化學(xué)性質(zhì)3.1晶體和晶系水晶和金剛石水晶金剛石一、晶體和非晶體1晶體 格子構(gòu)造格子構(gòu)造: :不論晶體外部形態(tài)如何，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、或分子）都是有規(guī)律排列的。這種規(guī)律表現(xiàn)為同種質(zhì)點(diǎn)作周期性的重復(fù)，構(gòu)成了所謂的格子構(gòu)造格子構(gòu)造。 抽象地選取晶體中任一個(gè)質(zhì)點(diǎn)作為相當(dāng)點(diǎn)相當(dāng)點(diǎn)，相當(dāng)點(diǎn)的分布規(guī)律可以體現(xiàn)晶體構(gòu)造中所有質(zhì)點(diǎn)的重復(fù)規(guī)律。三度空間中相當(dāng)點(diǎn)的格子狀排列就稱為空間格子空間格子。隱晶質(zhì)隱晶質(zhì): :一些礦物，雖然其內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)作有序排列，但不具外部規(guī)則的幾何形態(tài)，它們由無(wú)數(shù)的微晶組成，但這些微晶尺寸很小，甚至用普通顯微鏡都無(wú)法觀察到，這些礦物稱隱晶質(zhì)，如玉髓、軟玉、綠松石等。紅玉

2、髓吊墜晶體晶體：晶體是具有格子構(gòu)造格子構(gòu)造的固體，晶形的充分發(fā)育可導(dǎo)致其外部晶面呈規(guī)則的幾何形態(tài)(由晶面、晶棱、角頂構(gòu)成)。多晶質(zhì)多晶質(zhì): :一些礦物也是由細(xì)小的晶體組成，然而其組成晶體可用放大鏡、甚至肉眼觀察到，這些礦物稱多晶質(zhì)多晶質(zhì)，如翡翠、獨(dú)山玉等。獨(dú)山玉雕2.非晶質(zhì)非晶質(zhì) 有些貌似固態(tài)的物質(zhì),它們內(nèi)部組成質(zhì)點(diǎn)不作規(guī)則排列，即只按短程有序排列，不具格子構(gòu)造，因而沒(méi)有規(guī)則的幾何外形，這類物質(zhì)稱非晶質(zhì)非晶質(zhì)或非晶非晶質(zhì)體質(zhì)體。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)的角度看，非晶質(zhì)體中的質(zhì)點(diǎn)分布類似于液體。如火山玻璃、玻璃、蛋白石、琥珀和松香等。蒙鑲琥珀煙壺蛋白石晶體具有固定的熔點(diǎn)固定的熔點(diǎn)，而非晶體無(wú)明顯的熔點(diǎn)；晶體呈

3、現(xiàn)各向異性各向異性，而非晶體是各向同性的；晶體具有自范性自范性，即它通常能以平面作為其與周圍介質(zhì)的分界面，具有形成規(guī)則多面體外形的傾向，非晶體無(wú)自范性；晶體還具有高度的對(duì)稱性對(duì)稱性，非晶體無(wú)對(duì)稱性。 晶體和非晶體物理性質(zhì)的差異晶體和非晶體物理性質(zhì)的差異 晶體與非晶體之間的宏觀性質(zhì)上的差異，是由微觀結(jié)構(gòu)的不同所引起的二、晶系 為描述晶體的形態(tài)，假設(shè)有某些固定線作為描述格點(diǎn)相對(duì)位置的坐標(biāo)系統(tǒng)，這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)可認(rèn)為是無(wú)限長(zhǎng)的假想線，沿著晶體某些限定方向穿過(guò)理想晶體。它們相交在晶體內(nèi)部被稱為原點(diǎn)原點(diǎn)的一個(gè)點(diǎn)上。這些假想的線稱為晶軸晶軸，根據(jù)晶軸的長(zhǎng)短晶軸的長(zhǎng)短，相互之間的交角交角和晶體的對(duì)對(duì)稱性稱性，晶

4、體共分七大晶系七大晶系。 任何晶體所屬的晶系均可由晶軸的數(shù)目晶軸的數(shù)目、相對(duì)長(zhǎng)度相對(duì)長(zhǎng)度及夾角夾角來(lái)確定。1等軸晶系（立方晶系）等軸晶系（立方晶系） 晶體中有三個(gè)晶軸(直立軸是c軸、前后軸是a軸、左右軸是b軸)三軸長(zhǎng)度相等，垂直相交，即abc，90。 理想的晶形是立方體、八面體、菱形十二面體和由許多小面組成近圓的球型。等軸晶系螢石青金石屬于等軸晶系的主要寶石有鉆石、螢石、石榴石、青金石等2四方晶系四方晶系 3個(gè)相互垂直的晶軸，其中2個(gè)晶軸長(zhǎng)度相等，另一個(gè)不等，不等的晶軸為縱軸，兩個(gè)相等的晶軸為橫軸，即abc，90。 理想的晶形是四方柱和四方雙錐。 四方晶系符山石鋯石四方晶系代表寶石有鋯石、方柱

5、石和符山石等3六方晶系六方晶系 3個(gè)或4個(gè)晶軸，以4晶軸表示法為例，其縱軸或主軸（c軸）比其他3個(gè)相等的晶軸長(zhǎng)或短，3個(gè)相等的晶軸相互以120相交，縱軸垂直于3個(gè)相等晶軸組成的平面，即a1=a2=a3c,=90，=120。 如 用 三 晶 軸 表 示 ， 則 為 a = b c ， =90,=120。六方晶系 理想的晶形是六方柱和六方雙錐,代表的寶石有綠柱石、磷灰石和藍(lán)錐礦等綠柱石藍(lán)錐礦4.三方晶系（菱方晶系）三方晶系（菱方晶系） 與六方晶系相似，但其對(duì)稱程度較低。abc，特殊角。理想的晶形是三方柱、菱面體。代表性寶石有剛玉、石英、電氣石、硅鈹石、方解石和菱錳礦等。三方晶系方解石剛玉（紅寶石）

6、硅鈹石5.斜方晶系斜方晶系(正交晶系正交晶系) 晶體具有3個(gè)不等長(zhǎng)的晶軸，彼此相互垂直，即abc，=90。其中最長(zhǎng)的主軸（c軸）直立，其他兩個(gè)晶軸水平。 理想的晶形是柱狀和柱狀雙錐。斜方晶系頑火輝石代表性寶石有紅柱石、金綠寶石、堇青石、橄欖石、托帕石（黃玉）、黝簾石、頑火輝石等黃玉黝簾石6.單斜晶系單斜晶系 三個(gè)軸不等長(zhǎng)，兩軸相互垂直，一軸斜交。即abc，=90，90。屬這個(gè)晶系的寶石有翡翠、軟玉、紫鋰輝石、月光石、透輝石、孔雀石、蛇紋石等。 單斜晶系紫鋰輝石透輝石7.三斜晶系三斜晶系 三軸不等，皆相互斜交，即abc，90。常見(jiàn)的寶石僅有日光石。三斜晶系3.2寶石的光學(xué)性質(zhì) 寶石的光學(xué)性質(zhì)在寶

7、石鑒定、評(píng)價(jià)以及設(shè)計(jì)加工中的意義寶石的光學(xué)性質(zhì)在寶石鑒定、評(píng)價(jià)以及設(shè)計(jì)加工中的意義 1.寶石的顏色、光澤以及所具有的一些特殊的光學(xué)效應(yīng)都是光與寶石寶石的顏色、光澤以及所具有的一些特殊的光學(xué)效應(yīng)都是光與寶石相互作用的結(jié)果；相互作用的結(jié)果； 2.對(duì)寶石的鑒定，一般要求無(wú)損傷鑒定，所依據(jù)的主要是寶石的光學(xué)對(duì)寶石的鑒定，一般要求無(wú)損傷鑒定，所依據(jù)的主要是寶石的光學(xué)性質(zhì)，如折射率、雙折射率等；性質(zhì)，如折射率、雙折射率等； 3.為了最大限度地體現(xiàn)寶石的美，必須將寶石所能產(chǎn)生的最吸引人的為了最大限度地體現(xiàn)寶石的美，必須將寶石所能產(chǎn)生的最吸引人的效果顯示出來(lái)，為此，在寶石加工中必須充分了解寶石的光學(xué)性質(zhì)。效果

8、顯示出來(lái)，為此，在寶石加工中必須充分了解寶石的光學(xué)性質(zhì)。光寶石影響最佳加工琢型及比例評(píng)價(jià)寶石的重要依據(jù)鑒定寶石的理論基礎(chǔ)及方法產(chǎn)生的效應(yīng)相互作用一、光的本質(zhì) 光的本質(zhì)是電磁波，它既具有波動(dòng)性，又有粒子性。電磁波的振動(dòng)方向垂直于傳播方向，即光波是橫波橫波，并可用波長(zhǎng)波長(zhǎng)、波幅波幅來(lái)表示。電磁波譜二、自然光和偏振光 1自然光自然光 根據(jù)光振動(dòng)的特點(diǎn)不同，可將光分成自然光和偏振光。 自然光自然光是一切普通光源所發(fā)出的光波，如太陽(yáng)光和電燈光等，它們是光源中大量分子或原子輻射的電磁波的混合波。混合波中的光振動(dòng)不是只沿一個(gè)方向，而是在垂直光傳播方向的平面內(nèi)的一切方向都有光振動(dòng)。自然光的振動(dòng)與傳播方向通過(guò)偏

9、光片的自然光A自然光 B偏光片 C偏振光2偏振光偏振光 自然光經(jīng)過(guò)反射、雙折射，或通過(guò)特制的偏光片以后，改變了光的振動(dòng)方向，使其成為只在一個(gè)固定方向振動(dòng)的光波，這種光波為平面偏光，簡(jiǎn)稱偏振光偏振光或偏光偏光。三、光的折射、全反射和折光率1.光的折射光的折射 折射定律折射定律：光由光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)時(shí)，光的傳播方向向法線方向折射，入射角大于折射角()；光由密介質(zhì)向疏介質(zhì)傳播時(shí)，向遠(yuǎn)離法線方向折射，入射角小于折射角(No時(shí)為一軸正晶一軸正晶。 No、Ne及都是每種一軸晶的特征性光學(xué)常數(shù)。3二軸晶二軸晶 在非均質(zhì)晶體中，具有兩個(gè)光軸的晶體，稱為二軸晶二軸晶。兩光軸所在的平面稱為光軸面光軸面（opti

10、c axial plane）,兩光軸間的夾角成為光軸角光軸角（optic axial angle），記為2V。二軸晶包括斜方晶系斜方晶系、單斜晶系單斜晶系、三斜晶系三斜晶系的寶石。這三個(gè)晶系的晶體，光在三個(gè)方向傳播速度均不相同，故屬二軸晶的晶體有三個(gè)折光率：Ng、Np、Nm。 在二軸晶中，光沿任一光軸傳播時(shí)均不發(fā)生雙折射，并具有同一折射率Nm；光沿其他方向傳播時(shí)均發(fā)生雙折射，且兩個(gè)偏光的振動(dòng)方向和對(duì)應(yīng)的折射率均隨光傳播方向的改變而改變，其一大于Nm而另一個(gè)小于Nm；當(dāng)光的傳播方向與光軸面垂直時(shí)，2個(gè)折射率分別達(dá)到最大值Ng和最小值Np。其雙折射率NgNp。 Ng、Np、Nm、及2V都是每種二軸

11、晶的特征性光學(xué)常數(shù)。六、顏色1顏色顏色 寶石的顏色是寶石對(duì)可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)（400700nm)，不同波長(zhǎng)的光選擇吸收后，透射或反射出光的混合色?？梢?jiàn)光光波波段是：紫色 400450nm藍(lán)色 450480nm青色 480510mn綠色 510550nm黃色 550590nm橙色 590630nm紅色 630700nm2 三原色三原色 不同顏色的光源疊加在一起呈現(xiàn)的顏色，我們稱之為加色加色。 物體對(duì)可見(jiàn)光選擇吸收后透射（反射）出的顏色，我們稱之為減減色色，也就是寶石的顏色。 國(guó)際上統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)白色光標(biāo)準(zhǔn)白色光源源的色溫是6500K ，是由三束能量近似相等的三色光源紅光、綠光、藍(lán)光混合而成。紅色、綠色

12、、藍(lán)色就稱之為三原色三原色。三原色含量不同，寶石的顏色也就不同。3顏色的三要素顏色的三要素 色調(diào)（色相色調(diào)（色相color hue） 所有寶石的顏色可分為彩色與非彩色兩大類。非彩色非彩色的表示寶石是黑、白及各種灰色。彩色彩色的有紅、黃、藍(lán)等顏色。色調(diào)色調(diào)是指彩色的類別，如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等，通常以主波長(zhǎng)主波長(zhǎng)表示。 例如某寶石色調(diào)的主波長(zhǎng)是 589nm ，表明寶石顏色相當(dāng)于波長(zhǎng) 589nm的橙黃色；另一個(gè)寶石色調(diào)的主波長(zhǎng)為 550nm ，它也是黃色，但與前一種不同，它較偏綠。 紅寶石：紅色中帶玫瑰色調(diào)紅色尖晶石：紅色中帶冷灰色調(diào)紅色石榴石：紅色中帶褐色調(diào)紅色碧璽：紅色中帶粉色調(diào) 飽和

13、度（純粹度或彩度飽和度（純粹度或彩度saturation） 是指顏色的鮮艷程度。通常用色光與白光的比例來(lái)定量表示。 例如主波長(zhǎng)650nm，飽合度60的色光，主波長(zhǎng)說(shuō)明它是深紅色，飽合度說(shuō)明它相當(dāng)于60波長(zhǎng)為 650nm 的深紅光加40的白光混合而成。它看起來(lái)不如100的650nm深紅色光那樣鮮艷，但比飽和度低于60的要鮮艷。 亮度亮度（brightness） 亮度即彩色的明亮程度。 寶石戒面的亮度取決于4個(gè)方面： 寶石本身折光率的大?。?寶石翻面款式的設(shè)計(jì)是否合理，也就是說(shuō)底刻面的每個(gè)小面是否能將入射光全部反射到臺(tái)面上來(lái)； 寶石表面是否光潔； 寶石顏色的淺深，一般色淺的亮度高，色深的亮度低。

14、綜合三個(gè)要素，色調(diào)純正、亮度大、飽和度高色調(diào)純正、亮度大、飽和度高的寶石為佳品。翡翠項(xiàng)鏈珠子直徑：15.0915.84mm8000萬(wàn)港幣，1997.104.顏色的表示方法顏色的表示方法目測(cè)法目測(cè)法 人眼睛中的視網(wǎng)膜上有三種顏色的錐狀感光細(xì)胞（紅色、綠色、藍(lán)色），能辨別不同的顏色。一般情況下根據(jù)人的視覺(jué)觀感來(lái)描述寶石的顏色。顏色是寶玉石對(duì)光的吸收、反射、折射、衍射、干涉等物理效應(yīng)的綜合結(jié)果。因此目前寶玉石界廣泛使用的是肉眼觀察、定性描述的方法。描述時(shí)要力求準(zhǔn)確、簡(jiǎn)明、通俗。 2種色調(diào)的混合色用雙重命名法，將為主的顏色寫(xiě)在后面。如藍(lán)綠色祖母綠，即該祖母綠顏色是以綠色為主，但帶有藍(lán)色。橄欖石以綠色為

15、主，但帶黃色，就描述成黃綠色；鎂鋁榴石以紅色為主，帶有紫色就描述成紫紅色。橄欖石鎂鋁榴石若系同種色調(diào)，但有深淺之分則用比較法，如深紅、淺黃等。若上面描述方法仍顯不夠形象時(shí)，則用比擬法，即用常見(jiàn)的物體作比喻。如優(yōu)質(zhì)紅寶石之顏色多呈“鴿血紅”，海藍(lán)寶石則呈海藍(lán)色(海水樣的藍(lán)色)。對(duì)比法對(duì)比法 為減少人為的視覺(jué)差別，出版有標(biāo)準(zhǔn)系列的顏色圖冊(cè)，圖冊(cè)上有各種不同的顏色，只要將寶石與圖冊(cè)對(duì)比，就得知寶石所屬的標(biāo)準(zhǔn)顏色。顏色指數(shù)表示法顏色指數(shù)表示法 通過(guò)測(cè)量寶石在可見(jiàn)光范圍內(nèi)（400700nm) ,不同波長(zhǎng)的三刺激值三刺激值，也稱色散值色散值（即紅光、綠光、藍(lán)光的含量），對(duì)顏色的三個(gè)要素（色調(diào)、亮度、飽和度

16、）進(jìn)行定量分析。 表達(dá)顏色的各項(xiàng)指數(shù)：主波長(zhǎng)（色調(diào)或色相）、視覺(jué)反射率（亮度）、飽和度（彩度）。 5.寶石的致色因子寶石的致色因子寶石的顏色主要是由寶石本身的化學(xué)組成決定的，寶石中含有某些致色元素，寶石中致色作用最大的是過(guò)渡元素，它們既可以是寶石的基本組成成分，也可以是微量元素。自色寶石自色寶石：如果致色元素是寶石成分中的一種固有組分，則其顏色基本是不變的，此即所謂的自色自色（idiochromatic），相應(yīng)的寶石稱為自色寶石；常見(jiàn)自色寶玉石鐵鋁榴石致色元素致色元素寶石名稱寶石名稱顏顏 色色鉻（Cr）鈣鉻榴石綠色錳（Mn）錳鋁榴石薔薇輝石橙色粉紅紅色鐵（Fe）橄欖石鐵鋁榴石綠色紅色銅（Cu）

17、孔雀石硅孔雀石綠松石綠色淡綠藍(lán)色天藍(lán)綠色綠松石錳鋁榴石 他色寶石他色寶石：有些寶玉石的主要成分中無(wú)穩(wěn)定的致色組分，但若含有微量的某些過(guò)渡元素時(shí)，則顯現(xiàn)出較為美麗的顏色，此即所謂的他色他色（allochromatic)，相應(yīng)的寶石稱為他色寶石。 常見(jiàn)他色寶玉石致色元素致色元素寶石名稱寶石名稱顏顏 色色鈦（Ti）藍(lán)寶石藍(lán)色釩（V）綠柱石坦桑石綠色淡紫/藍(lán)色鉻（Cr）紅寶石祖母綠金綠寶石（變石）紅尖晶石玉髓紅色綠色紅/綠紅色綠色錳（Mn）紅色綠柱石玫瑰色鐵（Fe）海藍(lán)寶石藍(lán)色尖晶石綠/藍(lán)藍(lán)色鈷（Co）天然藍(lán)色尖晶石合成藍(lán)色尖晶石藍(lán)色藍(lán)色鎳（Ni）綠玉髓綠色比如成分純凈的剛玉為無(wú)色，但若含有微量的Cr

18、3時(shí)，顯現(xiàn)紅色，稱之為紅寶石；若含有Fe2和Ti4時(shí)，顯現(xiàn)藍(lán)色，稱之為藍(lán)寶石。寶石的致色原因：過(guò)渡金屬離子致色過(guò)渡金屬離子致色 當(dāng)寶石組分中含有過(guò)渡金屬元素（Cr、Ni、Co、V、Ti、Fe、Mn、Cu等）時(shí)，不論其含量多少，都是產(chǎn)生顏色的物質(zhì)基礎(chǔ)。 緬甸紅寶石中含2左右的Cr2O3，在可見(jiàn)光譜中400-460nm和500-600nm兩處吸收，600-700nm 紅色波段和460500nm青色波段通過(guò)。因此，紅寶石呈微帶紫色的玫瑰紅色。 由過(guò)渡金屬離子致色的有色寶石有紅寶石、紅色尖晶石（含Cr3）、藍(lán)寶石（含Ti4、Fe2）、綠松石（Cu2）、祖母綠（Cr3）、藍(lán)色黝簾石（V4）、紅色綠柱石（

19、 Mn3）、橙黃色錳鋁榴石（Mn2）、紫紅色鎂鋁榴石（Fe2）、藍(lán)色尖晶石（ Co2）等。尖晶石元素離子間的電子轉(zhuǎn)移或電荷轉(zhuǎn)移致色元素離子間的電子轉(zhuǎn)移或電荷轉(zhuǎn)移致色 在晶體結(jié)構(gòu)中，相鄰離子間在外來(lái)能量（光子）作用下可產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，即離子發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。這種作用主要表現(xiàn)為氧化還原過(guò)程。 許多過(guò)渡金屬離子具有一個(gè)以上的價(jià)態(tài)，如Fe2和Fe3、Mn2和 Mn3以及Ti3和Ti4等。這種具有不同價(jià)態(tài)的過(guò)渡金屬元素，最有利于電子轉(zhuǎn)移。 不同價(jià)態(tài)的元素可使寶石呈現(xiàn)不同的顏色。色心致色色心致色 在寶石晶體結(jié)構(gòu)中具有能吸收光而呈現(xiàn)顏色的晶體結(jié)構(gòu)缺陷稱為色心色心(color center)。色心是一種晶體結(jié)構(gòu)缺陷

20、，即晶格位置上的離子被攆走造成晶格缺位。 綠色金剛石的綠色就是碳原子從原來(lái)的晶格位置上被攆走后形成空位所致。 如果鉆石的中C元素被N所取代，就會(huì)多出一個(gè)電子，于是產(chǎn)生電子色心電子色心，使鉆石產(chǎn)生黃色調(diào)； 如果鉆石中C元素被B所取代，就會(huì)少一個(gè)電子，于是產(chǎn)生空穴色心空穴色心，使鉆石產(chǎn)生珍貴的藍(lán)色調(diào)。物理光學(xué)作用致色物理光學(xué)作用致色 以上所討論的都是寶玉石內(nèi)部的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)缺陷所引起的顏色，即所謂的體色體色(body color)。除此以外，寶玉石的顏色還可由于其中的包裹體、裂隙、雙晶、定向排列的雜質(zhì)夾層等，在可見(jiàn)光的照射下，發(fā)生物理光學(xué)作用，如干涉、散射、衍射干涉、散射、衍射等引起。這種顏

21、色是為假色假色(pseudo chromatism)。如：鉆石五顏六色的閃光（鉆石是無(wú)色透明的）。干涉干涉 光波的疊加或抵消，可以使寶石呈現(xiàn)不同的顏色。 例如：珍珠是由同心圓形層狀文石和角質(zhì)兩種物質(zhì)構(gòu)成。文石和角質(zhì)在同一層中相間垂直層面排列，當(dāng)入射光在兩種折光率不同的層面間發(fā)生反射時(shí)，反射光波的相互干涉產(chǎn)生漂亮的暈色。再如，裂隙或其中充填的鐵質(zhì)因反光面不同，也會(huì)造成光的干涉而呈現(xiàn)顏色。衍射衍射 光干涉的一種特殊類型。即白光與一個(gè)規(guī)則的結(jié)構(gòu)層相互作用產(chǎn)生光波定向傳播的效應(yīng)。 歐泊中不同顏色的彩片，就是粒徑相等的細(xì)小微粒狀二氧化硅小球，作層狀規(guī)則堆積，對(duì)入射光進(jìn)行衍射而成。 歐 泊散射散射 寶石內(nèi)

22、部結(jié)構(gòu)不規(guī)則或顆粒的大小超出衍射條件時(shí)，入射光通過(guò)寶石內(nèi)部時(shí)與散射中心相互作用，造成在不同方向發(fā)生反射作用而呈現(xiàn)顏色。 如月光石是由鉀、鈉長(zhǎng)石交替平行排列，具格子雙晶的條紋長(zhǎng)石。但條紋層很薄，一般在501000nm之間。當(dāng)入射光照在縱橫交錯(cuò)的格子雙晶面上造成光的散射，使其產(chǎn)生淡藍(lán)的朦朧暈色。月光石七、條痕七、條痕 寶石的條痕是寶石粉末的顏色，一般是指寶石在白色瓷板上劃擦?xí)r留下的粉末的顏色，是寶石呈粉末狀態(tài)時(shí)對(duì)白光中不同波長(zhǎng)光波吸收的結(jié)果。寶石的條痕可以與其本來(lái)的顏色一致，也可以不一致。條痕在某些情況下有助于鑒定寶石。一些礦物的體色和條痕色一些礦物的體色和條痕色寶石寶石體色體色條痕色條痕色赤鐵礦

23、黃鐵礦白鐵礦孔雀石青金石方鈉石光亮的金屬狀黑色光亮的金屬狀金色光亮的銀黃色淡綠深綠色艷藍(lán)色深藍(lán)色紅色綠黑色暗灰色淡綠色藍(lán)色白色黃鐵礦八、色散(火彩) 白光斜射入寶石時(shí)，不同的色光因?yàn)檎凵浣遣煌l(fā)生分離，將白光分解為七種色光的現(xiàn)象稱色散色散。 色散度色散度（dispersive power）通常用430.8nm的藍(lán)光和686.7nm的紅光分別測(cè)同一個(gè)寶石的折光率，折光率之間的差值，就是該寶石的標(biāo)準(zhǔn)色散值，即色散度。色散現(xiàn)象較為明顯的寶石寶石名稱寶石名稱色散度色散度錳鋁榴石0.027釔鋁榴石（人造寶石）0.028鋯石0.038鉆石0.044榍石0.057翠榴石0.057立方氧化鋯（人造寶石）0.

24、060鈦酸鍶（人造寶石）0.20合成金紅石（人造寶石）0.300鉆石（0.044）合成金紅石（0.3）藍(lán)錐礦（0.047）九、多色性 寶石晶體在透射光照射下，不同方向呈顯不同顏色的現(xiàn)象，稱之為寶石的多色性多色性。非均質(zhì)的寶石晶體，當(dāng)自然光進(jìn)入晶體后，就被分解成為兩條互相垂直的平面偏振光。每束光按自己的波長(zhǎng)和光路在晶體中傳播，晶體的不同方向?qū)獠ǖ奈詹煌?，所以呈現(xiàn)不同的顏色。具多色性的寶石均屬非均質(zhì)體，具二色性二色性的有正方、三方、六方晶系中的寶石；斜方、單斜、三斜晶系寶石，多具有三色性三色性。 例如：藍(lán)寶石具二色性，在垂直c軸方向呈藍(lán)色，而在平行c軸方向呈藍(lán)綠色。坦桑尼亞石（黝簾石）具三色性

25、，即藍(lán)色、紫色和黃綠色。返回變色效應(yīng)十、光澤（luster） 寶石表面的總光量稱為光澤。對(duì)于透明度很高的寶石來(lái)說(shuō)，除了寶石表面反射光量之外，還應(yīng)考慮透射光量。也就是說(shuō)寶石表面的光澤，是反射光量（主要的）和透射光量（少數(shù)的）的總和。 寶石的光澤與透明度和折光率有關(guān)：透明度高，光澤弱；折光率高，光澤強(qiáng)。金屬光澤（金屬光澤（metallic luster） N3 表面所具有的一種象金屬一樣的光澤。黃鐵礦 金剛光澤（金剛光澤（adamantine luster） N2.02.6 由金剛石表面所顯示的一種光澤類型，是非金屬礦物中最強(qiáng)的一種光澤。亞金剛光澤（亞金剛光澤（subadamantine lust

26、er ） N1.90-2.0 鋯石、蘇聯(lián)鉆鋯石 強(qiáng)玻璃光澤強(qiáng)玻璃光澤 N1.701.90 金綠寶石、鈣鋁榴石 金綠寶石 石榴石玻璃光澤（玻璃光澤（vitreous luster） N1.541.70 尖晶石、水晶、紅寶石、祖母綠、托帕石、碧璽等黃 玉亞玻璃光澤（亞玻璃光澤（subvitreous luster） N1.21-1.54 歐泊、螢石 螢 石蠟狀光澤（蠟狀光澤（waxy luster）樹(shù)脂光澤（樹(shù)脂光澤（resinous luster） 琥珀、塑料絲絹光澤（絲絹光澤（silky luster） 透明寶石成纖維狀集合體時(shí)，表面具有明亮的、絲絹一樣的光澤，稱絲絹光澤。如纖維狀木變石、虎睛

27、石、石膏、孔雀石、貓眼石等。 木變石珍珠光澤（珍珠光澤（pearly luster） 由于珍珠具有放射同心圓狀結(jié)構(gòu)（在表面為具有疊瓦狀構(gòu)造），對(duì)光造成散射呈現(xiàn)出朦朧的暈色，即為珍珠光澤。是一種柔和、多彩的光澤，常見(jiàn)于珍珠表面或月光石表面。 油脂光澤（油脂光澤（greasy luster） 具貝殼狀或似貝殼狀斷口的寶石，在平坦的斷口上顯出油脂般的光澤。如軟玉、石榴石、磷灰石、石英。 瀝青光澤（瀝青光澤（bitumen luster） 半透明或不透明的黑色寶石，在平坦的斷口上具有的烏亮的光澤，如煤玉。 十一、透明度（transparency） 寶石透過(guò)可見(jiàn)光的能力稱為透明度透明度。透明度的大小取決

28、于寶石的化學(xué)成分與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 含有較多自由電子的晶體，對(duì)光波的吸收較多，因而透過(guò)的光就少，透明度很低，稱為不透明不透明。反之，一些具離子鍵或共價(jià)鍵的礦物（如金剛石、冰洲石等），由于不存在自由電子，它們對(duì)可見(jiàn)光吸收較少，因而透過(guò)光就多，透明度較高，稱為透明透明。 通常將寶石的透明度劃分為以下5個(gè)級(jí)別： 透明透明 可充分透過(guò)光線。通過(guò)寶石可極明顯的看到對(duì)面的物體，如質(zhì)地優(yōu)良的鉆石和水晶。 水 晶半透明半透明 寶石能透光，通過(guò)寶石可透視物體，但不太清楚，如電氣石。 亞透明亞透明 雖可透光，但不能透視物體，如高檔翡翠、軟玉、黃玉。 半亞透明半亞透明 透光很少，如優(yōu)質(zhì)瑪瑙?，旇У衩坊焿夭煌该鞑煌该?磨

29、成薄片也不透明。如青金石、孔雀石。青金石孔雀石十二、寶石中特殊的光學(xué)效應(yīng) 常見(jiàn)的特殊光學(xué)效應(yīng)有星光效應(yīng)、貓眼效應(yīng)、變色效應(yīng)、變彩效應(yīng)、暈色（月光）效應(yīng)和砂金效應(yīng)等。1貓眼效應(yīng)貓眼效應(yīng) 弧面寶石在光線照射下，在寶石表面呈現(xiàn)可以平行移動(dòng)的絲絹狀光帶，象貓眼睛的虹膜，這種現(xiàn)象稱為貓眼效應(yīng)貓眼效應(yīng)（chatoyancy） 。 隨著光源或?qū)毷臄[動(dòng)或觀察角度的改變，光帶在寶石表面作反方向平行移動(dòng)。 形成貓眼效應(yīng)必須具備下列條件： 寶石中含有極其豐富的呈一個(gè)方向定向排列的包裹體； 切磨寶石的底面平行于包裹體組成的平面； 寶石必須切磨成弧面型，其長(zhǎng)軸方向垂直于包裹體延伸的方向。 自然界中常見(jiàn)具貓眼效應(yīng)的寶石

30、有電氣石、綠柱石、磷灰石、金綠寶石、石英、月光石、海藍(lán)寶石等。由于具貓眼效應(yīng)的金綠寶石多呈褐黃色，光帶明亮，酷似貓的眼睛，所以寶石學(xué)界稱其為“貓眼石貓眼石”。其它具貓眼效應(yīng)的寶石均需在“貓眼”前面注明寶石名稱，如電氣石貓眼、綠柱石貓眼、石英貓眼、月光石貓眼等。電氣石貓眼月光石貓眼海藍(lán)寶石貓眼石英貓眼磷灰石貓眼方柱石貓眼紅柱石貓眼玻璃貓眼2.星光效應(yīng)星光效應(yīng) 弧面寶石在光線照射下，在寶石表面呈現(xiàn)相互交會(huì)的四射、六射或十二射星狀光帶，就像夜空中的星光，這種現(xiàn)象稱之為星光（星光（asterism）效應(yīng)效應(yīng)。隨著寶石的轉(zhuǎn)動(dòng)或光源的轉(zhuǎn)動(dòng)，星光將在寶石表面作反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 形成星光效應(yīng)必須具備下列條件： 寶石

31、必須含有極豐富的至少呈兩個(gè)方向定向排列的包裹體； 切磨寶石的底面平行于包裹體排列方向組成的平面； 寶石必須切磨成弧面型評(píng)價(jià)：各亮帶是否清晰、細(xì)窄、完整；亮帶交叉點(diǎn)是否位于弧面中心。 b 當(dāng)星光是由寶石內(nèi)部包裹體反射所致時(shí)，這種星光叫表星光表星光（epi-asterism），如剛玉。若星光是由光透過(guò)寶石并照亮包裹體所致時(shí)，這種星光叫透星光透星光（di-asterism），如鐵鋁榴石、薔薇石英。許多寶石，具有定向排列的包裹體，但其數(shù)量不足以顯示星光，當(dāng)這些寶石偶爾可見(jiàn)到從所含包裹體反射出的光，這種光稱為絲光絲光。 六射星光六射星光的有，星光紅寶石、星光藍(lán)寶石、星光芙蓉石；四射星光四射星光有星光透輝

32、石、星光鐵鋁榴石、星光尖晶石；十二射星光十二射星光寶石有星光紅寶石、星光藍(lán)寶石等。 星光紅寶石 星光藍(lán)寶石四射星光透輝石3. 月光效應(yīng)（乳光月光效應(yīng)（乳光opalescence效應(yīng)）效應(yīng)） 月光石是鉀、鈉長(zhǎng)石交替平行排列，互相垂直具格子狀雙晶的微斜長(zhǎng)石。當(dāng)雙晶很薄、厚度在50-1000nm時(shí)，入射光在微細(xì)雙晶面上造成光的散射散射作用，無(wú)規(guī)律的反射光聚集在一起，造成朦朧狀的蔚藍(lán)色乳白暈色，如同月光，稱為月光（乳光月光（乳光）效應(yīng)效應(yīng)。 月光石4 .變彩效應(yīng)變彩效應(yīng) 光線從寶石的特殊結(jié)構(gòu)中反射出經(jīng)過(guò)干涉或衍射作用而產(chǎn)生的顏色，顏色隨著光源或觀察角度的變化而變化，這種現(xiàn)象稱為變彩變彩（chatoya

33、nce）效應(yīng)效應(yīng)。 歐泊表面是直徑為150400nm排列整齊的層狀二氧化硅球粒，球粒之間孔洞的形狀彼此相同，距離相等。在同一塊彩片上的球粒，大小相等，當(dāng)自然光照到規(guī)則排列的層狀球粒上時(shí)，球?qū)訉?duì)自然光發(fā)生衍衍射射作用，使之變成波長(zhǎng)相同的單色光。球粒的大小決定著衍射光束的波長(zhǎng)，當(dāng)球粒增大時(shí)，衍射光的波長(zhǎng)也增加。因此，由小球組成的彩片呈現(xiàn)紫色變彩，而由大球粒組成的彩片呈現(xiàn)紅色變彩。 歐 泊 歐泊是在同一寶石戒面上可以同時(shí)顯示出多種光譜色（紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫）的罕見(jiàn)寶石。歐泊呈不規(guī)則排列的各種彩片，但在同一彩片上的顏色還是相同的。5.變色效應(yīng)變色效應(yīng) 金綠寶石有一個(gè)綠色變種，它在日光下照射時(shí)呈

34、綠色，而在白熾燈光照射下呈紫紅色，這種現(xiàn)象稱為變變色（色（color change）效應(yīng)效應(yīng)。其原因是這種金綠寶石有兩個(gè)透光區(qū)，一個(gè)是綠色波段，一個(gè)是紅色波段，由于日光成分中綠光偏多，所以在日光照射下綠色加濃，寶石就呈現(xiàn)綠色，而白熾燈光中紅色成分多，所以在白熾燈照射下紅色加濃，寶石現(xiàn)紅色。具變色效應(yīng)的金綠寶石又稱為變石（變石（alexandrite即亞歷山大石）即亞歷山大石）。 返回多色性變石燭光下呈紅色，日光下為藍(lán)綠色產(chǎn)生變色的前提條件： 寶石的可見(jiàn)光吸收光譜中存在著兩個(gè)明顯相間分布的色光透過(guò)帶，而其余色光均被較強(qiáng)吸收。 具變色效應(yīng)的寶石還有：哥倫比亞含釩藍(lán)寶石、泰國(guó)綠色藍(lán)寶石、立方氧化鋯變

35、石、璧璽、人造剛玉變石、人造尖晶石變石等。6.砂金效應(yīng)砂金效應(yīng) 透明的寶石內(nèi)部含有許多不透明的固態(tài)包體，如細(xì)小云母片、黃鐵礦、赤鐵礦和小金屬片等，當(dāng)觀察寶石時(shí)，包體對(duì)光的反射作用呈現(xiàn)許多星點(diǎn)狀反光點(diǎn)，宛若水中的砂金，稱為砂金（砂金（aventurine）效應(yīng)效應(yīng)。具這種效應(yīng)的天然寶石有日光石和砂金石。日光石東陵玉七星陣（砂金石）十三、發(fā)光性 物體受外在能量的激發(fā)，發(fā)出可見(jiàn)光的性質(zhì)即為發(fā)光發(fā)光性性(luminescence)。外在能量的激發(fā)，主要是紫外線、陰極射線、X射線等各種高能輻射。 若外在能量的激發(fā)作用停止后的10-8s內(nèi)，發(fā)光現(xiàn)象即消失，稱之為熒光熒光(fluorescence)；若超過(guò)

36、這段時(shí)間后，仍能繼續(xù)發(fā)光，則稱之為磷光磷光（phosphorescence)。 寶玉石的發(fā)光性與晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷及雜質(zhì)有著密切的聯(lián)系，能夠引起發(fā)光的晶格缺陷及雜質(zhì)稱為激活劑激活劑(activators)。發(fā)光性是寶玉石的鑒別特征之一。 紫外線輻照引起的發(fā)光效應(yīng)，在寶玉石中應(yīng)用得最為廣泛，其常用紫外線的波長(zhǎng)有二種：253.7nm 短波紫外線(short wave ultraviolet radiation， SWUV)365.4nm 長(zhǎng)波紫外線(long wave ultraviolet radiation， LWUV) 鉆石在紫外光下的發(fā)光性3.3寶石的力學(xué)性質(zhì)一、寶石的密度和比重金剛石 綠柱

37、石 紅寶石 金綠寶石 水 密度（密度（density）是單位體積的質(zhì)量。 密度質(zhì)量/體積，單位是g/cm3。 比重比重(specific gravity，S.G.)是指寶石在空氣中的重量與同體積水在4時(shí)重量之比，是無(wú)量綱無(wú)量綱的。 比重又是相對(duì)密度，即 比重寶石的密度/水的密度。 水在4時(shí)密度是1g/cm3，故寶石的比重值與密度的數(shù)值相等，在其它溫度下，二者有差別，但差別不大。 國(guó)際上統(tǒng)一用比重值后面冠以密度單位(g/cm3)，即測(cè)定密度(Dm)，來(lái)表示寶石的密度。 二、寶石的硬度 寶玉石的硬度硬度(hardness)是指：寶玉石在受到外來(lái)機(jī)械作用力刻劃、壓入或研磨時(shí)，所表現(xiàn)出來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度。

38、1.摩氏硬度摩氏硬度硬硬 度度代表礦物代表礦物硬硬 度度代表礦物代表礦物1滑石6正長(zhǎng)石2石膏7石英3方解石8黃玉4螢石9剛玉5磷灰石10金剛石摩斯硬度計(jì) （Mohs scale of hardness） 常見(jiàn)寶石和有關(guān)礦物硬度表 其它常見(jiàn)物質(zhì)：指甲硬度為2.5，銅針是3，小刀5-5.5，玻璃5.0-6.0，鋼銼6.5-7.0，碳化硅9.5。2.絕對(duì)硬度絕對(duì)硬度 絕對(duì)硬度的測(cè)定常用顯微硬度計(jì)顯微硬度計(jì)，其方法是在寶石磨光面上加一定質(zhì)量的金剛石角錐壓入，以質(zhì)量和壓痕面積之比（kg/mm2）來(lái)表示寶石的硬度。產(chǎn)生單位面積壓痕所需的質(zhì)量越大，寶石的絕對(duì)硬度也就越大。這樣測(cè)得的硬度叫壓入硬壓入硬度度，壓

39、入硬度是絕對(duì)硬度的一種。 摩氏硬度與絕對(duì)硬度的比較寶石礦物寶石礦物摩氏硬度摩氏硬度絕對(duì)硬度絕對(duì)硬度金剛石剛 玉托帕石石 英長(zhǎng) 石磷灰石螢 石方解石石 膏滑 石1098765432110000-25002500-21002100-15501550-12001200-760760-530530-200200-120120-6868-2 布氏硬度布氏硬度（HB）：以一定的載荷把一定大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2。 維氏硬度維氏硬度（HV）：以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136的金剛石

40、方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值(HV)。 布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等方法多用于材料、尤其是金屬等性能的測(cè)試，在寶玉石界很少使用。 洛氏硬度洛氏硬度（HR）：當(dāng)HB450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的情況。HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度較高的材料（如硬質(zhì)合金等）。HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的

41、硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）。3.寶石硬度的各向異性寶石硬度的各向異性 寶石硬度的各向異性指的是同一寶石晶體的不同方向上，因晶體結(jié)構(gòu)的不同而硬度有所差異的現(xiàn)象。金剛石晶體三種常見(jiàn)晶形：八面體、菱形十二面體和立方體三、韌性和脆性 寶石在外力作用下抵抗碎裂的性質(zhì)稱為韌性韌性（toughness）。相對(duì)韌性而言，寶石受外力作用易碎裂的性質(zhì)稱為脆性脆性（brittleness）。韌性和脆性是一個(gè)問(wèn)題的二個(gè)方面，它們是寶玉石抗碎裂程度的一種標(biāo)志。韌性或脆性與寶玉石的硬度之間沒(méi)有必然的聯(lián)系，硬度大的寶石

42、不一定比硬度小的寶石耐破損。 在考慮寶石耐久性這一問(wèn)題上，除化學(xué)組分穩(wěn)定之外，要綜合硬度和韌度兩個(gè)方面的因素。 寶石韌度表寶石韌度表常見(jiàn)寶石的韌度從高到低的排序?yàn)椋汉谏饎偸④浻?、翡翠、剛玉、金剛石、水晶、海藍(lán)寶石、橄欖石、綠柱石、黃玉、月光石、金綠寶石、螢石。 寶石名稱寶石名稱 韌性值韌性值寶石名稱寶石名稱 韌性值韌性值寶石名稱寶石名稱 韌性值韌性值黑金剛石軟玉翡翠剛玉鉆石109887.5水晶綠柱石橄欖石祖母綠黃玉7.57.565.55月光石瑪瑙鋰輝石褐簾石5 3.532.5四、解理、裂解和斷口 解理解理(cleavage)是指晶體在外力作用下，嚴(yán)格按照晶體中一定結(jié)晶方向發(fā)生破裂，并或多或少留下光滑平面的性質(zhì)。因解理而裂開(kāi)的平面稱為解理面解理面。 解理總是沿著晶體結(jié)構(gòu)的薄弱處發(fā)主，且同種寶石必定具有相同的解理，因此，解理是寶石晶體所固有的性質(zhì)，是寶玉石的鑒別標(biāo)志之一，并可以根據(jù)寶石的解理特征選擇琢型，并對(duì)寶石進(jìn)行有效保養(yǎng)。根據(jù)解理發(fā)生的難易程度和解理面發(fā)育的程度，將其分為五級(jí)：極完全解理極完全解理：極易發(fā)生，解理面顯