第二部分、寶石的基本特性第一節寶石的結晶特性第二節寶石的光學性質第三節寶石的力學性質第四節寶石中的包裹體第一節寶石的結晶特性一、寶石的結晶性二、寶石的晶系、結晶習性及常見寶石一、寶石的結晶特性寶石根據其結晶性分為兩類:結晶寶石:寶石為結晶的礦物晶體。特點:1）、具有相對固定的化學組成2）、化學組成中的質點呈有規律的周期性重復排列3）、晶體外部具有受晶格構造制約的幾何外形（晶形）寶石中絕大多數都是結晶的礦物晶體非晶質寶石:特點:內部質點短程有序，不具格子構造非晶質寶石主要有歐泊、琥珀、火山玻璃（黑耀巖）晶形晶形石榴石

透明剛玉

二、寶石的晶系、結晶習性及常見寶石

寶石礦物據其結晶特征分屬七大晶系：1.等軸晶系：三個晶軸互相垂直，軸單位相等寶石晶體形態：三軸等長、多呈粒狀、近球形。如八面體、立方體、十二面體、二十四面體等軸晶系的寶石礦物主要有:金剛石螢石石榴子石青金石2.四方晶系四方晶系:三個晶軸互相垂直，其中兩個軸單位相等寶石晶體形態:四方柱、四方錐等。寶石礦物主要有:鋯石、方柱石3.六方、三方晶系六方、三方晶系:四個晶軸中三個軸單位相等，成120°相交，第四軸與這三軸垂直寶石晶體形態:三方柱、三方雙錐；六方柱、六方雙錐等。橫斷面常為六邊形寶石礦物主要有:紅寶石、藍寶石、祖母綠、海藍寶石、綠柱石、電氣石、水晶、磷灰石等。晶形晶形紅寶石晶體抹谷藍寶石水墨藍,藍黑、淺藍干凈透明、雜質少具硬金紅石、水鋁石包裹體雙晶明顯藍寶石晶體六邊形生長紋西瓜碧璽

綠柱石

4.斜方晶系斜方晶系:三個晶軸互相垂直，但三個軸單位都不相等寶石晶體形態:多呈柱狀、短柱狀。寶石礦物主要有:金綠寶石、黃玉、紅柱石、堇青石、橄欖石、黝簾石、頑火輝石等。金綠寶石（真貓眼）:

黃玉

菊花石（紅柱石）

橄欖石5.單斜晶系單斜晶系:三個晶軸中兩個互相垂直，一軸斜交；但三個軸單位都不相等寶石晶體形態:多呈板柱狀、短柱狀。寶石礦物主要有:翡翠、軟玉、月光石、孔雀石蛇紋石、等

月光石翡翠岫玉孔雀石6.三斜晶系三斜晶系:三個晶軸皆斜交；三個軸單位都不相等寶石晶體形態:多呈板狀或不規則。寶石礦物只有:日光石

寶石光學性質在鑒賞中的意義寶石的光學性質是寶石鑒定的依據之一。寶石中存在許多美麗的光學效應:如變彩、變色、光澤、顏色、貓眼、星光等都是光在寶石中的反射、折射、散射、全反射以及色散所引起的。對正確評價寶石以及改善寶石的切磨工藝具有重要意義。第二節寶石的光學性質一、寶石的顏色二、寶石的光澤和透明度三、寶石的折射率和色散四、寶石的多色性五、寶石的發光性六、寶石的特殊光學效應寶石光學性質研究內容一、寶石的顏色1.研究意義：寶石顏色是評價寶石質量和價值的重要依據；如：紅寶石以鴿血紅最為珍貴祖母綠以濃綠色正為佳品不少寶石的特有顏色可以作為其重要鑒定特征；如、孔雀石、綠松石、青金石等

了解寶石顏色的致色原因,對寶石的合成、改色、鑒別等工作都一定的指導意義。一、寶石的顏色類型

類型:自色:是礦物固有的顏色（本色），是礦物選擇性地吸收一定波長的光波，余下的互補色光構成礦物的本色。呈色的原因:色素離子（如Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu等）、晶格缺陷形成“色心”他色:是由混入物引起的顏色；假色:是由於某種物理光學過程所致，如斑銅礦新鮮面為古銅紅色，氧化后因表面的氧化薄膜引起光的干涉而呈現藍紫色的錆色，礦物內部含有定向的細微包體，當轉動礦物時可出現顏色變幻的變彩，透明礦物的解理或裂隙有時可引起光的干涉而出現彩虹般的暈色等。

1.自色顏色的本質:顏色是具有一定波長的電磁波。一定波長的可見光,會呈現一定的顏色。在整個電磁波譜中,能引起人眼視覺的可見光只是一小部分,一般取400~700nm波長作為可見光的范圍（實際范圍可達380~780nm）。單色光的波長由長到短,對應的顏色感覺由紅到紫。紅色770——620nm綠色530——500nm橙色620——590nm青色500——470nm黃色590——560nm藍色470——430nm黃綠560——530nm紫色430——380nm日常見到的自然光,就是由以上幾種色光混合而成的白光。將各種色光的顏色排成扇形圓環圖,任意一對對角扇形區兩種顏色的色光,都可以適當比例混合成為白光,這兩種顏色稱為互補色。紅橙黃黃綠綠藍靛紫顏色波長范圍nm能量（ev）紅色700--6401.59--1.97橙色640--5951.97—2.10黃色595--5752.10—2.17黃綠色575--5502.17—2.25綠色550—5102.25—2.43青色510--4802.43—2.58藍色480--4502.58—2.76紫色450--3802.76—3.26不同的波長直接反映了光源輻射能的大小以及光譜色的特點,光波波長越短,光源輻射的能量越高。光的振幅的大小反映了光強度的大小。cm-1,波數,單位長度內波的數量,波數值與波長成反比。顏色表示方法:波長（λ）單位:納米（nm）能量（E）單位:電子伏（ev）E(ev)×λ(nm)≈1240400nm紫光相當于3.10ev;700nm紅光相當于1.77ev即可見光的能量范圍大致為1.77~3.10ev。波長越短，能量越大。700nm400nm寶石的顏色是寶石對不同波長的可見光選擇性吸收的結果。當可見光（白光）照射寶石時:如果寶石選擇吸收了某些波長的色光，則寶石呈透射或反射色光的混合色，相當于被吸收色光的補色或補色的混合色；如果寶石普遍均勻的吸收所有色光，則寶石隨吸收程度不同而呈黑、灰或白色；如果所有的色光都有通過寶石，則寶石呈無色透明。成分:Al2O3,含Cr2O3Cr3+→Al3+有3個d電子基態e激發態吸收紫光、綠-黃光,透過紅光、藍光（少量）,呈紅色、紫紅色吸收ACD紅寶石的呈色機理2.他色:含各種不同雜質,呈現不同顏色藍寶石的致色原因藍寶石成分:Al2O3含Fe2+、Ti4+等雜質。Fe2+——Ti4+電荷轉移吸收紅、黃光，呈藍色。3.假色—物理光學致色指由于寶石內部的結構、構造、裂隙、包裹體等到因素，對光發生物理光學作用而使寶石呈色。這些作用主要有:1）干涉作用致色2）衍射作用致色3）散射作用致色4）有色包體致色干涉作用致色干涉:當兩條光線相遇而疊加沿同一路線傳播時，由于彼此的位相原因造成光波相互增強或抵消的一種光學現象，其效果是產生非純正光譜色。常見于有裂隙、薄層包裹體或具不同物質薄層結構的材料。例一:暈彩石英例二:珍珠，B.衍射作用致色衍射:為光干涉的一種特殊類型。這種現象主要見于歐泊:產生衍射的寶石具有規則的不同折射率的交替層堆積，當白光與之相互作用時發生光波的定向傳播，其效果產生純正光譜色。C.散射作用致色寶石材料內部結構不規則、或粒度超出衍射限定范圍（約100~400nm）、或含直徑大于可見光波長的包裹體、微晶微裂隙或氣泡，入射光線與這些不符合衍射條件的物質界面相互作用，造成光在不同方向上的反射而呈現顏色。例:普通蛋白石、乳石英等。4）有色包裹體致色寶石材料中含有有色包體雜質,因它們的體色影響,使寶石呈現出相應的顏色。例如,石英中可含藍線石包體而呈藍色、日光石因含紅色赤鐵而呈紅色等。二、寶石的透明度和光澤（一）寶石的透明度（二）寶石的光澤（一）寶石的透明度透明度:指寶石充許可見光透過的程度。①寶石晶體的透明度與其化學成分和結構有關。如果內部存在有較多自由電子，電子躍遷會吸收大量光波，透過光少，故透明度低或不透明；如果內部不存在自由電子或較少，則對光波的吸收少，透過光多，透明度較高。②玉石的透明度與組成礦物的透明度和集合體方式有關。一般透明度低或不透明。即使主要由透明礦物集合而成，因內部顆粒之間的界面對光線產生散射，也表現出較低的透明度。③與寶玉石中的雜質、包裹體、裂隙，以及表面是否光滑等因素有關。寶石透明度分級寶石的透明度通常是對加工成一定規格大小的成品而言。

分級標準（五級）:（1）透明:可充分透過可見光，隔著寶石可清晰透視另一側物體，如優質鉆石、水晶等；（2）半透明:可較好地透過部分可見光，隔著寶石可透射另一側物體，但不清淅，如電氣石、月光石等；（3）亞透明:可較差地透過部分可見光，隔著寶石不能透視另一側物體，如優質翡翠、軟玉、岫玉、玉髓等；（4）半亞透明:只能透過很少可見光，或光線只能透過寶石薄片，如瑪瑙、黑曜巖、天河石等；（5）不透明:基本上不能透過可見光，即使磨成薄片也不透明，如青金石、孔雀石等。（二）寶石的光澤光澤:指寶石表面對可見光的反射能力。但對透明度很高的寶石來說，其光澤應是反射光量（主要）和透射光量（次要）的總和。寶石光澤的強弱取決于寶石的折射率（N）、吸收系數（K）、反射率（R）。它們的關系如下:透明寶石R=(N-1)2/(N+1)2不透明寶石R=[(N-1)2+K2]/[(N+1)2+K]寶石光澤分級根據折射率（N），分為五級:金屬光澤N﹥3赤鐵礦半金屬光澤N=2.6~3.0金紅石金剛光澤N=2.0~2.6金剛石半金剛光澤N=1.9~2.0鋯石強玻璃光澤N=1.7~1.9金綠寶石、鈣鋁榴石玻璃光澤N=1.54~1.70尖晶石、電氣石、水晶半玻璃光澤N=1.21~1.54歐泊、螢石寶石的特殊光澤主要包括:油脂光澤:蠟狀光澤:樹脂光澤:絲絹光澤:珍珠光澤:油脂光澤:由于極微細的粗糙表面（拋光面或斷面）使光線漫反射而顯示油脂般的反光現象。如軟玉、蛇紋石玉、石英斷口等。蠟狀光澤:由隱晶質塊體或微細顆粒表面對光線漫反射而呈現出蠟狀反光現象，較油脂光澤弱。如綠松石、玉髓等。樹脂光澤:由于質軟或折射率低，呈現出如同樹脂般的微弱反光現象。如琥珀、塑料等。絲絹光澤:由于具有纖維狀結構或構造，各纖維的反射光相互影響而呈現出絲絹般的反光現象。如木變石、纖維石膏等。珍珠光澤:為珍珠特有的光澤，因具有細微的同心層狀結構，對光層層反射干涉而呈現出朦朧的暈色光澤。其它某些具有細微平行層面結構的寶石材料有時也可出見類似的光澤，如月長石等。三、寶石的折射率和色散（一）折射率（二）雙折射率（三）色散一）折射率當光線從空氣（光疏介質）傳播到寶石（光密介質）表面時，一部分光線按反射定律返回空氣，一部分光線按折射定律進入寶石:反射定律:反射角等于折射角，r′=i折射定律:折射角小于入射角，r=iir′ir′根據折射定律:寶石的折射率N為光在空氣中的傳播速度Vi與光在寶石中的傳播速度Vr之比，它等于入射角i的正弦與折射角r的正弦之比，是一常數。例:已知光在空氣的傳播速度為300000km/s,在鉆石中的傳播速度為123967km/s,則鉆石的折射率為:寶石的折射率與光在其晶體中的傳播速成度成反比。傳播速度越小，折射率越大；反之，則折射率小。折射率是寶石的一種穩定光常數，各種寶石都其固定的折射率值，故是鑒定寶石的重要依據。例如:鉆石2.42紅寶石1.762~1.770黃玉1.619~1.627水晶1.544~1.553結晶質:內部質點作規則排列，即具格子狀構造。結晶質在空間的有限部分稱為晶體。非晶質:內部質點不作規則排列，即不具格子構造。如玻璃。稱為非晶質體。（二）雙折射率均質體寶石:非均質體寶石:雙折射率很大的寶石材料,可呈見出明顯的雙影現象,如冰洲石(0.172)、金紅石(0.287)、鋯石(0.059)等。雙折射率也是鑒定寶石的光學數據。雙折射雙影現象及其明顯程度可作為肉眼鑒別非均質體寶石的標志。（三）色

散1.光的色散：指白光被分解為單色光而形成七色光譜現象。棱鏡分光原理圖解:ir2.寶石的色散：當白光通過加工成特定琢型的刻面型寶石后，也會發生色散現象。俗稱“出火”、“火彩”。白光色散光(火彩)色散值:指一定波長的紫光(430.8nm)和一定波長的紅光(686.7nm)—這兩個波長分別是太陽光譜中的G線和B線，在晶體中產生的折射率之差。例如:鉆石NG=2.451NB=2.407色散值=0.044影響寶石色散現象（火彩）的因素:①寶石材料本身必須具備足夠大的色散值。一般色散值在0.03以上的透明無色或淺色寶石都可產生明顯的色散現象。②寶石刻面的切磨比例和角度。只有刻面比例和角度（冠角、亭角）合適，才能產生較好的色散現象。四、寶石的多色性多色性:有色寶石晶體，在光的透射照明下，不同方向呈現不同顏色的現象。產生原因:均質體寶石:不具有多色性。非均質體寶石二色性—四方、三方、六方晶系寶石三色性—斜方、單斜、三斜晶系寶石多色性特征是鑒定寶石的重要依據之一。五、寶石的發光性發光性:指寶石在外加能量（紫外線、X射線）的激發作用下，能發出可見光的性質。發光性分兩種:熒光——在外激發光的能量停止作用時，發光也隨即停止。磷光——在外激發光的能量停止作用后，發光還能繼續一段時間。400500700能量能量高激發態激發態基態吸收帶吸收發光AB發光性的實質是寶石晶體結構吸收了較高的外加能量，然后以較低的能量（可見光）再發射出來。發光過程大致經兩個階段:1）電子吸收光子能量進入高能級（A）；2）電子以發射光子和釋放熱的形式放出能量回落到低能級（B）。發光性原理發光性影響因素與寶石本身的化學成分有關，主要是過渡元素、特別是稀土元素的種類和數量有關；與外來雜質、幅照環境條件等因素有關。發光性鑒定意義:有些寶石的發光性特征較穩定，有時可作為有效鑒別依據；有些寶石的發光性特征變化很大，不能作為可靠的鑒定依據。六、寶石的特殊光學效應指寶石外表出現的一些奇異光學現象。主要有以下幾種:貓眼效應星光效應變彩效應變色效應月光效應砂金效應1.貓眼效應

定義:指某些寶石加工成弧面型后，在其弧形表面可以呈現出一條明亮的光帶，并且對著光帶轉動寶石時，光帶也隨之平行移動的光學現象。原理:寶石內部具有平行的纖維構造或含有平行密集的針狀、纖維狀礦物包體或管狀氣-液包體等，當垂直這些平行結構或構造方向將寶石切磨拋光成弧面型時，在光線照射下，弧面迎光部位的各個纖維或針、管狀包體的反光點連在一起，就構成一條明亮光帶。當轉動寶石時，光帶隨著迎光部位的改變而移動。品種金綠寶石、綠柱石、電氣石、磷灰石、石英、木變石、方柱石、鋰輝石、透輝石、頑火輝石、綠簾石、黝簾石、透閃石、硅灰石、紅柱石、硅線石等都可以產生貓眼效應。共有20多種,以金綠寶石出現的貓眼效應最好。名稱:金綠寶石貓眼石，可簡稱“貓眼”、“貓眼石”。其它具貓眼效應寶石，“該寶石名+貓眼（石）”。如“海藍寶石貓眼（石）”。2.星光效應定義:某些寶石當加工成弧面型后，在其弧形表面可以呈現出多條相互交叉的光帶，構成四射、六射或十二射的放射狀星光圖案的光學現象。原理:寶石中含有沿著二個、三個或六個幾何方向排列的針狀礦物包體、或管狀氣-液包體，當平行這些包體的交織展布面（⊥C軸）切磨原料加工成弧面型，各方向包體對光反射產生的光帶相互交叉，就構成星狀圖案。品種:星光紅寶石和星光藍寶石（六射、十二射）、星光芙蓉石（六射）、星光綠柱石（六射）、星光鐵鋁榴石（四射）、星光尖晶石（四射）、星光透輝石（四射）、星光頑火輝石（四射）、星光透閃石（四射）、星光堇青石（四射）等。最漂亮的是星光紅寶石、星光藍寶石。3.變色效應定義:指某些寶石，能在日光和燈光照射下呈現出不同的顏色的光學現象。變色現象最早發現于含鉻的金綠寶石（變石），它在日光下呈綠-藍綠色，在燈光下呈紅-紫紅色。原理:與寶石中的化學成分（Cr3+、V3+)有關。變石:含微量Cr3+,使它對綠光透射最強，對紅光透射次之，對其它光波強烈吸收。因此，在日光照射下，由于光源中綠光成分相對較多，變石透過綠光多而呈綠色；在白熾燈、燭、油燈光照射下，由于光源中紅光成分多，變石透過紅光多而呈紅色。品種:變石（含鉻金綠寶石）。其它少數含鉻或釩的鎂鋁榴石和錳鋁榴石、哥倫比亞含釩藍寶石、東非含釩電氣石等。合成剛玉變石、合成尖晶石變石、立方氧化鋯變石等。4.變彩效應變彩:主要指歐泊（貴蛋白石）所特有的暈彩。可定義為“光從歐泊所特有的結構反射時，由于干涉或衍射作用產生的一系列顏色變化現象”。特點:在同一寶石表面呈現出多種光譜色，呈不規則的各種彩片分布，色彩隨著轉動寶石而變幻。＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊SiO2

μ=1.45空穴

θd白光入射布拉格公式:nλ=2dμSinθ當n=1,θ=90°,μ=1.45,則λ=2.9d對400nm紫光，d=400nm/2.9=138nm對700nm紅光，d=700nm/2.9=241nm結論:當球粒增大時，衍射波的波長也增加。歐泊的衍射原理5.月光效應定義:指在加工成弧面型的月光石表面所呈現的淡藍-乳白色暈彩，如同朦朧的月光。原理與月光石所具有的薄層及格子狀雙晶結構有關。6.砂金效應定義:指寶石中的細小包體對光呈星點狀反射的光學現象。尤如水中的砂金一樣。原因:含有許多細小不透明的片狀礦物包體，如云母、赤鐵礦等。品種:日光石砂金石東陵石金星石

寶石的力學性質一、寶石的硬度二、寶石的解理和斷口三、寶石的韌性和脆性四、寶石的比重（相對密度）一、寶石的硬度硬度:指寶石抵抗其它物體刻劃或壓入其表面的能力。根據測量方法，可表示為:刻劃硬度——相對硬度壓入硬度——絕對硬度1.硬度的表示方法（1）摩氏硬度:屬于一種刻劃硬度，即利用摩氏硬度計與被測礦物相互刻劃比較而測定的硬度。摩氏硬度計由十種不同硬度的礦物組成，分為十級:（2）努普(Knoop)硬度:屬于一種壓入法測試的顯微硬度。壓入頭是一個用金剛石制成的菱面錐體，壓痕的長對角線為短對角線的7倍，為深度的30倍。以一定荷重（＜1kg）將壓頭壓入試樣，根據壓痕對角線長度和荷重計算努普硬度(Hkn)值。計算公式:Hkn=P/Cp*L(kg/mm2)P——壓入頭荷重（kg/mm2）Cp——努普壓痕常數=0.07028L——壓痕的長對角線長度（mm2）寶石的摩氏硬度與努普硬度的關系:2.硬度的相關因素3.硬度在寶石中的作用（1）硬度對寶石加工的影響不同硬度的寶石材料，加工的難易程度不同，需要使用不同的加工方法、加工設備及工藝材料。（2）硬度對寶石鑒定的作用硬度是寶石的一種重要物理常數，可作為鑒定寶石的重要依據。但硬度測試屬破壞性鑒定法，必須謹慎使用。寶石鑒定中，測試硬度的常用工具有:硬度筆——用標準硬度礦物碎片鑲在筆桿上制成。硬度板——用標準硬度礦物研磨拋光制成的方形小片。二、寶石的解理和斷口解理和斷口都是寶石材料在外力作用下所表現出的破裂面性質。但解理僅出現于寶石晶體中,而斷口不論在晶體、非晶體以及礦物集合體上都可以發生。（一）解理1、解理定義：2.解理分級：3、解理在寶石中的作用A、解理是鑒定寶石的重要特征。B、解理對寶石的加工有很大影響。C.解理發育的寶石對寶石的耐用性有一定影響，受力后容易破碎。（二）斷口1、斷口定義2.常見斷口：貝殼狀斷口——水晶、鋯石、橄欖石、芙蓉石、歐泊、瑪瑙、綠松石等。參差狀斷口——磷灰石、翡翠、軟玉、青金石、石英巖玉、木變石等。3.斷口在寶石中的應用A、斷口的形態特征可以作為鑒定寶石的輔助依據。B.通過對斷口的觀察，可以了解玉石質地的細膩程度。例如綠松石：質地細膩者，斷口平坦或近似貝殼狀；質地粗糙者，斷口參差粒狀。通過對斷口的觀察，可以了解玉石質地的細膩程度。三、寶石的韌性和脆性（1）定義:韌性脆性（2）韌、脆性與硬度的關系（3）寶石的韌、脆性特點常見寶石材料的韌性值常見寶石韌性由強→弱:黑金剛石→軟玉→硬玉→剛玉→金剛石→水晶→海藍寶石→橄欖石→祖母綠→黃玉→月光石→金綠寶石→螢石4.韌、脆性對寶石加工及使用的影響韌性大的寶石一般加工難度較大,主要是不易拋光；脆性大的寶石一般也不好加工,因容易破碎；對于韌性低或脆性大的寶石在加工和使用過程中要注意維護,以免受外力影響而破碎。四、寶石的比重（相對密度）1.定義相對密度，指礦物在空氣中的重量與同體積水在4℃時的重量之比。在4℃時，1cm3水的質量為1g。在國際單位制和我國的法定計量單位中，比重已經廢除，改用相對密度。但由于行業習慣，在寶石界仍普遍使用“比重”一詞。目前，寶石界也常用“密度”一詞，其定義是：寶石單位體積的質量（g/cm3）。它在數值上與比重相同。2.比重的測定方法寶石比重的測定有:靜水稱重法重液法第四節寶石中的包裹體一、包裹體的概念二、包裹體的分類三、包裹體在寶石中的應用一、包裹體的概念包裹體也稱內含物,其英文詞為Inclusion。但在國內寶石界,人們對該詞的理解卻有所不同。有人認為包裹體與內含物的含義相同；有人則認為內含物涵蓋包裹體。據最近出版的《珠寶首飾英漢-漢英詞典》（陳鐘惠主編,1999）,將包裹體分為廣義包裹體和狹義包裹體兩種概念。1、廣義包裹體：指寶石材料中放大可見的各種內部特征，除包括寶石材料中所含的固相、液相、氣相物質外，還包括各種生長現象，如生長帶、色帶、雙晶紋等，以及裂隙、解理、斷口乃至與內部結構有關的表面特征（如鉆石結節knot）等。2.狹義包裹體：指包含在寶石材料內部的固相、液相和氣相物質。常簡稱“包體”。狹義包裹體的概念主要來源于礦物學，即與礦物學中所指的包裹體概念相當。二、包裹體的分類按成因分類原生包裹體同生包裹體后生包裹體按物理狀態分類固態包裹體氣液包裹體礦物包裹體玻璃包裹體氣相包裹體液相包裹體多相包裹體從礦物學角度,包裹體一般是指礦物在生長過程中所捕獲的或由某些外部因素造成的包裹在晶體內部的外來物質。通常按