宝石学基础.docx

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宝石学基础

第二单元  无机宝石

按教学大纲要求，本教材要求掌握的常见无机宝石有钻石、刚玉、绿柱石、金绿宝石、锆石、尖晶石、橄榄石、电气石、托帕石（黄玉）、石榴石、石英、常见玉石有翡翠、软玉、蛇蚊石、绿松石、青金岩、欧泊。

重点掌握每个宝石种的基本性质、鉴定特征。

并能对宝玉石的质量进行评价。

本课程理论12课时，实践6课时。

钻石

钻石的形成

（1）钻石形成的条件

金刚石由碳原子组成，当碳原子呈六方环状的层状排列时，形成的是低硬度的高温耐火材料石墨，当碳原子呈立方最紧密堆积，彼此以共价键相连时，就形成自然界最硬的矿物金刚石。

钻石来源于地幔深处，它是高温高压的矿物。

钻石分橄榄岩型和榴辉岩，从其中的包裹体分析出，橄榄岩型形成温度为9000C—13000C，压力为（45—60）×108Pa，相当于地球130—180Km的深度；榴辉岩型形成温度大约12500C，可能来自180Km以下的深度。

（2）钻石形成的年代

从钻石包裹体年代推测，橄榄岩型钻石大约形成于33亿年前；而榴辉岩型钻石大约形成于10—15年。

（3）钻石产出的环境、类型

1827年前首先在印度和巴西的砂、砾石中发现了钻石，而在1866年这种类型的钻石原岩才在南非的金伯利镇发现。

金伯利岩是一种混杂成因的岩石，流体捕虏了含钻石的橄榄岩和榴辉岩，使得岩浆携带这些捕虏体、晶（包括钻石），以直立岩筒或层状体形式，沿构造薄弱地带到达地表。

1979年在西澳大利亚的金伯利地区发现另一种赋存钻石的岩石—钾镁煌斑岩。

具有经济价值的金刚石矿床有两大成因：

金刚石原生矿和砂矿。

前者在世界范围内有广泛分布，但所产的金刚石极其有限，约占金刚石总产量的四分之一；后者提供四分之三的金刚石产量，并有大量的宝石级金刚石产出。

形成宝石级金刚石的首要条件是：

高温高压下形成的无色透明的金刚石，在上升过程中压力基本保持不变或下降速度很慢。

钻石的基本特性

1、钻石的化学成和分类

钻石主要成分是C，其质量分数可达99.95%，次要成分有N、B、H，微量元

素有Si、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性气体及稀土稀有元素，达50多种，这些次要组分决定了钻石的类型、颜色及物理性质。

钻石分类及颜色特征

类型

氮原子存在形式

颜色特征

Ia

碳原子被氮取代，氮在晶格中呈聚合状不纯物存在

无色到深黄色

Ib

碳原子被氮取代，氮在金刚石内呈单独不纯物存在

无色到黄色、棕色（所有合成钻石及少量天然钻石）

Ⅱa

不含氮，碳原子因位置错移造成缺陷

无色到棕色粉红色（极少）

Ⅱb

含少量硼元素

蓝色（极稀少）

2、钻石的结晶习性、表面特征

钻石属等轴晶系。

常以单晶产出。

常见单形有八面体、立方体和菱形十二面体，有时也呈聚形。

钻石晶体通常呈歪晶，由于溶蚀作用使晶面棱弯曲，晶面常留下蚀象。

且不同单形晶面上的蚀象不同，八面体晶面上可见倒三角形凹坑，立方体晶面上可见四边形凹坑，十二面体晶面上可见有线理和显微圆盘状花纹。

3、钻石的光学性质

颜色：

无色至浅黄（褐、灰）色系列和彩色系列两大类。

光泽；金刚光泽

透明度：

透明—半透明—不透明（根据所含杂质元素和矿物包裹体多少）

光性：

均质体，偶见异常消光。

折射率：

2.42

色散：

0.044

多色性：

钻石属均质体矿物，无多色性。

发光性；钻石在紫外线照射后可发出浅蓝色、蓝色、黄色、黄绿色、粉红色、橙红色、淡蓝、白色及几乎白色的光。

吸收光谱：

无色—浅黄色的钻石在紫区415.5nm处有一吸收谱带；褐—绿色钻石在绿区504nm处有一条吸收窄带，有的钻石可能同时具有这两条吸收带。

4、钻石的力学性质

解理：

钻石具八面体完全解理

硬度：

摩氏硬度10

密度：

3.52g/cm3

5、钻石的内部特征

钻石内主要矿物包裹体除金刚石本身外，还有石墨、石榴子石、辉石、橄榄石、蓝晶石、刚玉、红柱石、云母、长石、铬透辉石、绿泥石、锆石等；另外，在显微观察下还可见生长纹、解理等特征。

6、钻石的热性能和电性能

钻石具很大的热导性；Ⅱb型钻石具导电性。

刚玉

刚玉类宝石是指以矿物刚玉为原料的宝石

基本性质：

化学成分：

Al2O3   氧化铝

晶系：

三方晶系

结晶习性：

完善的晶体常为六边形桶状或柱状，有时呈板状、具双晶。

表面特征：

在锥面和柱面上常有横的条纹。

三角形生长标志。

解理：

差

断口：

贝壳状

硬度：

9

比重：

3.9—4.1

折射率：

1.76—1.78

双折射率:

0.008

光性:

一轴晶, 负光性

色散:

 低 0.018

光泽：

亚金刚光泽至玻璃光泽

透明度：

透明—不透明

颜色：

红色为红宝石，其他颜色为蓝宝石。

光学效应：

星光效应、变色效应

多色性：

根据颜色中至强。

颜色

多色性

红色

深红—浅红、红色—橙红、紫红—褐红、玫瑰红—粉红

蓝色

深紫蓝色—蓝色、蓝色—浅蓝色、蓝色—蓝绿色、蓝色—灰蓝色

黄色

金黄色—黄色、橙黄色—浅黄色、浅黄色—无色

包裹体：

可见到有丝状金红石构成的丝绢状包裹体。

常定向排列成三组，其交角为1200，当丝绢包裹体呈三组方向密集排列时，在弧面形宝石中可见到六射星光，当出现双晶时，会呈现六组方向排列的包裹体，形成十二射星光。

另外有云母、磷灰石、尖晶石、锆石等包裹体，还有指纹状、羽状气液包裹体。

光谱：

红宝石，铬致色（Cr）蓝宝石，铁致色（Fe）

主要产地：

缅甸、泰国、斯里兰卡、中国等。

红宝石的主要相似宝石及鉴别：

锆石、铁铝榴石、镁铝榴石、尖晶石、黄 玉、电气石、玻璃。

主要通过肉眼、放大观察、硬度、比重、折射率、双折射率、二色性等鉴别。

蓝宝石的主要相似宝石及鉴别；蓝晶石、合成尖晶石、黄玉、电气石、海蓝宝石、堇青石、玻璃等。

主要通过肉眼、放大观察、硬度、比重、折射率、双折射率、二色性等鉴别。

绿柱石

绿柱石类宝石是指以绿柱石矿物为原料的一类宝石。

基本性质

化学成分：

Be3Al2（SiO3）6，铍铝硅酸盐

晶系：

六方晶系

结晶习性：

呈六方柱状，具柱、锥和平行双面。

主要品种：

祖母绿、海蓝宝石、铯绿柱石、金色绿柱石

解理：

不完全，与晶体底面平行。

断口：

贝壳状

硬度：

7.25—7.75，祖母绿性脆

折射率；1.56—1.59，取决于品种

双折射率：

0.004—0.009，取决于品种

光性：

一轴晶，负光性

光泽；玻璃光泽

色散：

低，0.014

多色性：

根据颜色中至强，

品种

多色性

祖母绿

蓝绿—黄绿

海蓝宝石

蓝色—无色

铯绿柱石

粉红—蓝粉红色

金色绿柱石

多变

包裹体：

祖母绿按产地。

光谱：

祖母绿   铬致色（Cr）

主要产地：

哥伦比亚、俄罗斯、巴西、中国新疆、坦桑尼亚等。

祖母绿的主要相似宝石及鉴别：

翡翠、萤石、电气石、磷灰石、玻璃等。

主要通过肉眼、放大观察、硬度、比重、光性、折射率、双折射率、二色性等鉴别。

海蓝宝石的主要相似宝石及鉴别：

蓝宝石、锆石、黄玉、合成尖晶石、玻璃等。

主要通过肉眼、放大观察、偏光镜、硬度、比重、折射率、双折射率、二色性等鉴别。

金绿宝石

基本性质

化学成分：

BeAl2O4，铍铝氧化物

晶系：

斜方晶系

结晶习性：

扁平状或板状晶体双晶显六边形结晶习性，可通过假六边形晶面上的凹角辨识出来，也称之为三连晶。

表面特征：

垂直面上常有条纹。

解理：

差到中等的柱状解理

硬度：

8.5

比重：

3.73

折射率：

1.74—1.75

双折射率：

0.009

光性：

二轴晶，正光性

光泽：

玻璃光泽

色散：

低，0.014

多色性：

中等，

品种：

金绿宝石、猫眼、变石

猫眼：

在宝石中具最佳猫眼效应的宝石是金绿宝石中的猫眼。

这种宝石展现的猫眼光活。

最名贵的颜色是绿黄色或棕黄色，近于蜂蜜颜色。

相似宝石主要有石英猫眼、电气石猫眼、绿柱石猫眼、磷灰石猫眼。

可通过放大观察、硬度、比重、折射率、双折射率、光性等鉴别。

变石：

具有在烛光及钨丝灯光的照射下呈红色和在日光照射下呈绿色的特殊效应。

诗人称之为“白昼里的祖母绿，黑夜里的红宝石”。

又名亚历山大石。

相似宝石主要有合成刚玉、合成尖晶石、石榴石、红柱石。

可通过放大观察、硬度、比重、折射率、多色性等鉴别。

光谱：

金绿猫眼     铁致色（Fe）

主要产地：

斯里兰卡、俄罗斯、巴西等。

锆石

无色锆石可作钻石的仿制品

基本性质

化学成分：

ZrSiO4，锆的硅酸盐

晶系：

四方晶系

结晶习性：

晶体呈四方柱和四方双锥，偶见似八面体的双锥晶体。

颜色：

无色、蓝色、红色、黄色、棕色

断口：

贝壳状

硬度：

高型7—7.5，低型6，性脆

比重：

高型4.6—4.8，低型3.9—4.1

折射率：

高型1.93—1.99，低型1.78—1.84

双折射率：

0.059，可见边棱重影。

低型无

光性：

一轴晶，正光性

光泽：

亮玻璃光泽

透明度：

透明—半透明

多色性：

根据颜色

光谱：

放射元素铀（U）、钍（Th）致色

主要产地：

柬埔寨、泰国、缅甸、斯里兰卡、法国等。

尖晶石

基本性质

化学成分：

NgAl2O4   镁铝氧化物

晶系：

等轴晶系

结晶习性：

常呈八面体，有时可有双晶

表面特征：

八面体面常有三角形凹痕。

品种：

红色尖晶石（主要含微量元素铬，珍贵品种）、蓝色尖晶石、变色尖晶石、      星光尖晶石。

断口：

贝壳状

硬度：

7.5—8

比重：

3.6

折射率：

1.71—1.83，根据品种

光性：

各向同性

光泽：

亮玻璃光泽

透明度：

透明—不透明

相似宝石主要有红宝石、黄玉、电气石、红色绿柱石。

可通过肉眼、放大观察、折射率、双折射率、硬度、比重等鉴别。

主要产地：

斯里兰卡、缅甸、泰国、尼日利亚等

橄榄石

基本性质

化学成分；（Mg，Fe）SiO4   镁铁硅酸盐

晶系：

斜方晶系

结晶习性：

短柱状，完好晶形少见。

颜色品种：

草绿色、黄绿色、褐绿色

硬度：

6.5—7

比重：

3.34

折射率：

1.65—1.69

双折射率：

0.036，可见刻面边棱重影

光性：

二轴晶，正光性

光泽：

玻璃光泽

透明度：

透明

多色性：

根据颜色，强

光谱：

铁致色（Fe）

主要产地：

中国河北、巴西、澳大利亚、前苏联等。

电气石

电气石的名称来源于它自身所具有的热电性质。

宝石学名称碧玺.

基本特性

化学成分：

铝、镁、铁的复杂硼硅酸盐

晶系：

三方晶系  没有对称中心

热电性质：

加热时，这种性质在晶体两端产生相反的电荷。

结晶习性：

呈柱状，三方或六方柱。

通常在垂直晶体两端发育有不同的单形。

电气石晶体通常终止于被称为单面的单形，或终止于锥。

锥面在晶体的另一端也不重复，以单锥出现。

表面特征：

柱面上纵纹发育,横断面呈球面三角形

颜色品种：

随成分而异，红、绿、蓝、多色。

另外当电气石中含大量平行排列的纤维状，管状包裹体时，可见猫眼效应。

断口；贝壳状

硬度：

7—7.5

比重：

3.01—3.11

折射率：

1.624—1.664

双折射率：

0.018（最高达0.040）

光性：

一轴晶，负光性

光泽：

玻璃

透明度：

透明--半透明—不透明

多色性：

中--强，颜色随体色而变化

相似宝石及鉴别：

红色电气石主要有粉红色黄玉、红色尖晶石、红柱石等。

绿色电气石有绿色蓝宝石、绿色透辉石等。

主要通过折射率、双折射率等鉴别。

主要产地：

巴西、斯里兰卡、缅甸、前苏联、中国新疆等。

黄玉

基本性质

化学成分：

Al2SiO4（F,OH）2      铝氟硅酸盐

晶系：

斜方晶系

结晶习性：

柱状习性，

表面特征：

柱面上有纵纹。

颜色：

黄棕、褐黄、蓝、粉红及无色。

解理：

完全的底面解理。

韧性差。

硬度：

8

比重：

3.53

光泽：

玻璃光泽

透明度：

透明

光性：

二轴晶，正光性

折射率：

1.61—1.64

双折射率：

0.008—0.010

多色性：

根据颜色弱至强

相似宝石及鉴别：

海蓝宝石、碧玺、磷灰石等。

可通过折射率、双折射率、多色性比重等鉴别。

主要产地：

巴西、斯里兰卡、前苏联、美国、缅甸、澳大利亚、中国等。

石榴子石

石榴子石是一族矿物的总称。

晶系；等轴晶系

结晶习性：

通常具有完好的晶形，常见的晶形有菱形十二面体，四角三八面体，以及上述二者的聚形。

表面特征：

晶面上常有平行四边形长对角线的聚形纹。

断口：

参差状

硬度：

6.5—7.5

比重：

3.5—4.2

光泽：

玻璃光泽

透明度：

透明

光性：

各向同性，由于应力作用、类质同象、内反射的影响常见异常消光现象

品种：

镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铝榴石、钙铁榴石（翠榴石）、钙铬榴石、水钙铝榴石。

不同品种石榴子石的化学成分和折射率

品种

化学成分

折射率

镁铝榴石

Mg3Al2（SiO4）3

1.72—1.74

铁铝榴石

Fe3Al2（SiO4）3

1.75—1.83

锰铝榴石

Mn3Al2（SiO4）3

1.75—1.80

钙铝榴石

Ca3Al2（SiO4）3

1.73—1.75

钙铁榴石

Ca3Fe2（SiO4）3

1.89

钙铬榴石

Ca3Cr2（SiO4）3

1.88

水钙铝榴石

Ca3Al2（SiO4）3

1.710—1.729

光谱：

铁铝榴石  铁致色（Fe）                           

以石榴子石为顶的拼合石及鉴定

主要产地：

缅甸、泰国、美国、俄罗斯、法国、中国等。

石英

基本性质

化学成分：

SiO2，二氧化硅。

品种：

单晶质（水晶、紫晶、黄晶、烟晶、蔷薇石英等）

隐晶质（玉髓、玛瑙、碧玉）

多晶质（东陵玉、密玉、马来玉）

二氧化硅交代玉石（木变石、硅化木）

基本性质对照表

性质

单晶质

隐晶质、多晶质、二氧化硅交代

断口

贝壳状

硬度

7

6.5

比重

2.65

2.58—2.64

折射率

1.544—1.553

1.53—1.54

双折射率

0.009

隐晶质：

玉髓为超显微隐晶质石英集合体。

玛瑙为环带状结构。

多晶质：

东陵玉为一种具砂金石效应的石英岩，含铬云母呈绿色。

密玉为一种含细小鳞片状绢云母的致密石英岩。

二氧化硅交代玉石：

木变石是石棉被二氧化硅所置换的产物。

包括虎睛石、鹰睛石。

硅化木数万年前深入地下的树干被二氧化硅置换，保留了树干及其结构的产物。

色散

0.013

光性

一轴晶,正光性

光泽

玻璃光泽

颜色

无色、紫色、黄色、烟晶

多色性

弱--强，视品种而定

其它特性

电特性，压电、热电及磨擦发光

主要产地：

世界各地都有产出。

中国主要产在辽宁、内蒙、江苏等。

常见玉石

翡翠

翡翠是以硬玉为主的由多种细小矿物组成的矿物集合体。

基本性质

化学成分：

NiAlSi2O6，钠铝硅酸盐

晶系：

本身是矿物集合体，其主要的组成矿物硬玉属单斜晶系。

结构：

交织结构

解理：

硬玉具两组完全解理，在翡翠表面上表现为星点状闪光，也称“翠性”。

硬度：

6.5—7

密度：

3.30—3.36

颜色：

白色、绿色、紫色、黄—红色和黑色。

光泽：

玻璃光泽

透明度：

半透明—透明

折射率：

1.666—1.680，点测法为1.65—1.67，一般为1.66

光性特征：

非均质集合体

光谱：

铬致色（Cr）

相似宝石及鉴别：

软玉、蛇纹石、石英质玉、独山玉、天河石、葡萄石等。

可通过肉眼、放大观察结构、硬度、比重、折射率等鉴别。

主要产地：

缅甸

软玉

软玉的主要矿物组成为透闪石—阳起石类质同象系列。

基本性质

化学成分：

CaMg（SiO2）4，钙镁硅酸盐

晶系：

单斜晶系

结构：

纤维交织结构、块状构造。

硬度：

5—6

比重：

2.95

颜色：

白、灰白、黄、黄绿、灰绿、深绿、墨绿、黑等。

光泽：

玻璃光泽、蜡状光泽

透明度：

半透明—不透明

折射率：

1.60—1.61

品种：

白玉、青玉、青白玉、碧玉、黄玉、糖玉、花玉。

相似宝石及鉴别：

石英岩、岫玉、等，可通过放大观察结构、折射率、硬度、比重、等鉴别。

主要产地：

中国和甸。

蛇纹石玉

基本性质

化学成分：

Mg6Si4O10（OH）8，含水的镁硅酸盐。

晶系：

单斜晶系

结晶习性：

常见晶形为细叶片状或纤维状

结构：

均匀的致密块状构造。

断口：

呈平坦状

硬度：

2—6

比重：

2.57

颜色：

无色至淡黄色、黄绿色至绿色。

品种：

岫岩玉、酒泉蛇纹石、信宜蛇纹石、陆川蛇纹石、台湾蛇纹石等。

光泽：

蜡状光泽—正玻璃光泽

透明度：

半透明—不透明

光性：

为非均质矿物的集合体，在正交偏光下表现为消光位。

折射率：

点测1.56—1.57

包裹体：

少量黑色矿物包裹体，灰白色透明的矿物晶体，灰绿色绿泥石鳞片聚集成

的丝状、细带状包裹体以及由颜色的不均匀而引起的白色、褐色条带或团块。

相似宝石及鉴别：

相似宝石有软玉、翡翠、玉髓、玻璃等，右通过放大观察结构、

密度、偏光镜、折射率等鉴别。

主要产地：

中国、阿富汗、南非。

绿松石

基本性质：

化学成分：

CuAl6（PO4）4（OH）8。

4H2O，一种含水的铜铝磷酸盐。

晶系：

三斜晶系

结晶习性：

平行双面晶类，晶体极少见，偶见有短柱状单晶。

通常见到的绿松石多

隐晶质—非晶质集合体。

原矿大致可分出结核状、浸染状、细脉状三种

结构：

在绿、蓝色的基底上常可见一些细小的不规则的的白色纹理和斑块。

绿松石中常有褐色、黑褐色的纹理和色斑，“铁线”由褐铁矿和炭质等杂质聚集而成。

颜色：

蓝、绿、白、杂色

品种：

晶体、致密块状集合体、块状、浸染状

硬度：

5—6

比重：

2.76

光泽：

蜡状光泽

透明度：

不透明

折射率：

1.61—1.65

其他性质：

绿松石是一种非耐热的宝石，在高温下绿松石会失水、爆裂。

绿松石在盐酸中可溶解。

绿松石孔隙发育，在鉴定中不宜与有色的溶液接触，以防有色溶液将其污染。

相似宝石及鉴别：

天蓝石、染色玉髓、蓝铁染骨化石、玻璃等，可通过放大观察、 

结构、比重、点测等鉴别。

主要产地：

伊朗、美国、中国。

青金岩

基本性质

化学成分：

主要组成矿物青金石的化学成分（Na,Ca）8（AlSiO4）6（SO4,S）2。

另外有方解石、黄铁矿、方钠石、透辉石、云母、角闪石等矿物。

晶系：

等轴晶系

结晶习性：

菱形十二面体，而青金岩为一种粒状矿物集合体。

颜色：

蓝色，粗粒材料可呈蓝白斑杂色。

断口：

可具粒状，不平坦断口。

硬度：

5—6

比重：

2.5—2.9

光泽：

玻璃光泽至树脂光泽

透明度：

半透明至不透明

条痕：

白色至浅蓝色。

折射率：

1.50

发光性：

短波紫外线下可发绿色或白色荧光，青金岩内的方解在长波紫外线下发褐

红色荧光。

相似宝石及鉴别：

主要相似宝石有方钠石、蓝铜矿和天蓝石、蓝线石、染色碧玉  

（瑞士青金石）等。

可通过放大观察包裹体点测折射率、比重

透明度、查尔斯滤色镜等鉴别。

主要产地：

阿富汗、前苏联、缅甸、美国等。

欧泊

矿物组成：

贵蛋白石，另有少量石英、黄铁矿等杂质矿物。

基本性质：

化学成分：

SiO2+H2O

结晶状态：

非晶质体

断口：

贝壳状

硬度：

5—6

比重：

2.15

颜色：

黑色、白色、橙色、蓝色、绿色等。

光泽：

玻璃光泽至树脂光泽

透明度：

透明至不透明

折射率：

1.45，火欧泊1.37

光性：

均质体

品种：

黑欧泊、白欧泊、火欧泊

相似宝石及鉴别：

相似宝石有拉长石、火玛瑙、玻璃等。

可通过观察结构、比重等 

鉴别。

主要产地：

澳大利亚、墨西哥、巴西、美国等地。

附：

无机宝石质量评价

宝玉石种

质量评价

单

晶

质

体

红、蓝宝石

1、颜色评价（纯度、饱和度；内反射和内反射色；均匀程度、台面无多色性）

2、净度评价（有无瑕疵、瑕疵的大小、数量、位置、对比度是否影响透明度和耐久性）

3、切工评价（琢型、比例、对称性、修饰度）

祖母绿

1、颜色（翠绿色、中到深绿色）

2、透明度及净度（内部杂质、裂隙少）

3、切工（阶梯型切磨）

金绿宝石

猫眼：

1、猫眼宝石光带居中、平直为正品，以闪光强为好（斯里兰卡著称于世）；其中以蜜黄色光带呈三条线者为特优质品。

总之以颜色、光线、重量、完美程度平决定。

变石：

1、最受欢迎的两种颜色是能够在日光下呈现祖母绿色，而在灯光下呈现红宝石红色。

石榴石

尖晶石

锆石

电气石

海蓝宝石

橄榄石

托帕石

水晶

长石

通常以颜色、透明度、净度、质量以及切工等方面为依据。

颜色浓艳、纯正，内部洁净、透明度高、颗粒大、切工完美者具有较高价值。

玉

翡翠

软玉

主要从颜色、透明度、结构、净度、裂纹、加工工艺、图案设计、造形、历史价值等综合评价