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1、一、绪论1. 宝玉石定义：狭义的 概念指自然界中美观、稀少、耐久可琢磨雕刻成工艺品、首饰的矿物或岩石，部分有机材料，如珍珠，象牙等。广义的 概念指一切经雕刻琢磨可成为首饰或工艺品的材料，包括天然宝石和人工宝石。2. 自然界发现的矿物已超过3000种，但可做宝石原料的仅230余种，而国际珠宝市场上的主要高中档宝石只不过20多种。3. 可见宝石是众多的矿物岩石中的精华，它必须具备一些特定的条件：美丽： 美丽是宝石价值的主要条件。宝石美丽由颜色、透明度、光泽、纯净度等众多因素组成。只有上述因素都恰到好处地结合时，宝石才能光彩夺目、美丽绝伦。耐久性： 宝石不仅应绚丽多姿，而且要经久不变，即具备一定的硬
2、度、韧性和抗腐蚀性等。稀有性： 宝石因产出稀少而名贵。这种稀有性包括品种上的稀有和质量上的稀有。4. 宝石： 天然珠宝玉石：天然宝石天然玉石天然有机宝石人工宝石：合成宝石人造宝石拼合宝石再造宝石5. 天然珠宝玉石：由自然界产出，具有美观、耐久、稀少性，具有工艺价值，可加工成装饰品的物质统称为天然珠宝玉石。包括天然宝石、天然玉石和天然有机宝石。天然宝石： 由自然界产出，具有美观、耐久、稀少性，可加工成装饰品的矿物的单晶体( 可含双晶 ) 。天然玉石： 由自然界产出的，具有美观、耐久、稀少性和工艺价值的矿物集合体，少数为非晶质体。天然有机宝石：由自然界生物生成，部分或全部由有机物质组成可用于首饰及
3、装饰品的材料为天然有机宝石。养殖珍珠 ( 简称“珍珠”) 也归于此类。6. 人工宝石： 完全或部分由人工生产或制造用作首饰及装饰品的材料统称为人工宝石。包括合成宝石、 人造宝石、拼合宝石和再造宝石。合成宝石： 完全或部分由人工制造且自然界有已知对应物的晶质或非晶质体，其物理性质，化学成分和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同。人造宝石： 由人工制造且自然界无已知对应物的晶质或非晶质体称人造宝石。拼合宝石： 由两块或两块以上材料经人工拼合而成，且给人以整体印象的珠宝玉石称拼合宝石，简称“拼合石”。再造宝石： 通过人工手段将天然珠宝玉石的碎块、碎屑熔接或压结成具整体外观的珠宝玉石。二、物理化学性
4、质1. 化学组成：（1）自然元素类：钻石；（2）硫化物类：黄铁矿FeS2；（3）氧化物类：红蓝宝石，欧泊，水晶，尖晶石，金绿宝石，金红石等；（4）含氧盐类：硅酸盐类、磷酸盐类、碳酸盐类、硫酸盐类（5）卤化物类：萤石CaF2 2. 物理性质：（1）力学性质：相对密度为宝石在空气中的质量与同体积的水在40C时的质量之比。SG （比重） = 宝石在空气中的质量/ （宝石在空气中的质量- 宝石在 4 C水中的质量）硬度是宝石抵抗刻划的能力。宝石的刻划硬度采用摩氏硬度计衡量。宝石的硬度可随方向不同。宝石在外力作用下不易破碎的性质为韧性 。宝石在外力作用下易破碎的性质为脆性 。解理 是宝石晶体在外力作用下
5、，沿一定结晶学方向裂开成光滑平面的性质。裂理 是指宝石晶体在外力作用下，沿一定的结晶学方向裂开的性质。断口 是宝石在外力作用下，发生随机的无一定方向的不规则破裂。（2）光学性质：折射率 是指光在空气中的传播速度和光在宝石中的传播速度之比，是宝石一个重要的光学常数。双折射率 最大折射率- 最下折射率。透明度： 宝玉石透过可见光的能力。分为：透明，亚透明，半透明，微透明，不透明。光泽： 宝玉石表面对可见光的反射能力。宝玉石的光泽大致分为：金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽、树脂光泽、油脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽等。颜色：宝玉石的颜色是由于宝玉石对不同波长的可见光选择吸收的结果。这种选择性吸收常常与所含的
6、化学成分、结构、电荷迁移以及其它物理效应有关。根据 过渡元素 在宝玉石中的 含量 分为 ：自色宝石： 由构成宝石的主要化学成分的元素所致色的宝石。它色宝石： 宝石的微量元素致色的宝石。假色宝石： 颜色与宝石的化学成分和晶体结构没有直接关系，而与光的物理作用有关，如宝石中细小包裹体、平行解理等对光的反射、折射、干涉、衍射及漫反射等光学作用而产生的颜色。干涉： 在宝石中产生晕彩现象，常见宝石有晕彩拉长石、珍珠光泽、晕彩石英、火玛瑙等。衍射： 光波在遇到障碍物时，偏离直线方向传播的现象。衍射的条件是障碍物的大小与光波的波长相近。典型宝石：变彩欧泊。散射： 由传播介质的不均匀性引起的光线向四面八方射去
7、的现象。尺度与波长可比拟的不均匀性引起的散射可视为衍射作用，而介质中不均匀团块的尺度大于波长的数量级时，散射可视为在这些团块上的反射和折射。典型宝石：金星石、砂金石、黑曜岩。多色性： 非均质体有色宝石的光学性质因方向不同，对光波的选择吸收及吸收总强度随方向而异，是由于光波在宝石晶体中的振动方向和相应折射率值不同而使宝石颜色发生变化的现象。色散： 当光波穿过一种有两个斜面的透明介质时，由于不同波长的光传播速度不同，白光会被分解成由红、橙、黄、绿等组成色。因色散而使宝石呈现光谱色闪烁的现象称为火彩。发光性： 宝玉石在外来能量的激发下，能够发出可见光的性质。外来能量有：摩擦、加热、阴极射线、紫外线、
8、X射线等，宝石学中常用长波紫外和短波紫外线以及X 射线。宝玉石的发光性包括：荧光和磷光。特殊光学效应：猫眼效应、星光效应、月光效应、变彩效应、变色效应、砂金效应。猫眼效应产生的条件：（1）内部含有一组细小的密集平行排列的包裹体和结构；（2）宝石必须切磨成弧面型，且其底面必须平行定向排列的包体。猫眼效应的产生是宝石中的定向包体或结构对可见光的折射和反射作用的结果。星光效应： 其形成机理与猫眼效应相同，但是必须有两组或两组以上定向排列的包体。变彩效应： 由于宝石的特殊结构对光的干涉、衍射作用所产生的颜色，颜色随着光源或观察角度的变化而变化。欧泊石是典型的具有变彩效应的宝石。变色效应： 宝石的颜色随
9、着如色光波波长的不同而发生变化的现象。变石（金绿宝石）是典型的具有变色效应的宝石，在日光下为绿色，在白炽灯下为红色。白天的祖母绿，夜晚的红宝石。砂金效应： 在透明或半透明的宝石内部含有大量大致定向排列的赤铁矿、针铁矿或其它金属矿物薄片，随着宝石的转动能反射出红色或金色的发光。常见宝石为日光石和人造砂金石。月光效应： 半透明乳白色弧面型宝石表面，随着宝石的转动，在一定的角度范围内，可以见到白色至蓝色的朦胧的乳光。月光效应产生的原因：月光石是由折射率稍有差异的正长石和钠长石呈薄的互层生长，该结构对光的散射、反射和干涉作用的综合效应使宝石表面产生朦胧的光彩。薄层的厚度决定了乳光的颜色，层厚为白色，层
10、薄为蓝色或淡蓝色。三、宝玉石包裹体1. 包裹体概念：地质学中的包裹体是指一个封闭的地球化学系统，该系统由一相或多相物质组成，且与主矿物具有相的界限，其物质来源可以是与主矿物无关的外来物或是相同于主矿物的成岩、成矿介质。2. 宝玉石中的包裹体包括：（1）矿物学中的包裹体：包含在宝玉石矿物内部的固相、液相和气相物质；（2）包裹体还包括那些影响宝玉石透明度、净度的所有内、外部特征，如：带状结构包括颜色分带和生长带等；双晶、断口、解理和裂隙；与内部结构有关的表面特征。（裂纹，钻石的胡须等）3. 包裹体的研究意义：（1）宝玉石质量评价（2）天然和人工宝玉石的区别（3）宝玉石品种的鉴别（4）宝玉石成因探讨
11、（5）产地识别（6）优化处理的识别4. 包裹体类型： （ 1）相态分类：固、液、气以及多相包体；（2）按时间分：原生、同生、后生包体。四、仪器1. 折射仪：折射仪的测量精确度为0.002 ，测量范围取决于标尺读数，折射油的折射率大小1.78-1.81。主要用途： 测定宝玉石的折射率、双折射率、确定宝石为各向同性还是各向异性、确定宝石的轴性和光性符号。测量刻面型宝玉石：近视法或平面法，读数保留到小数点后3位，最后一位为估计值。转动宝石一周现象分析：1）只有一条阴影边界且不移动，说明被测宝石为单折射宝石（各向同性），阴影下边界读数为该宝石的折射率；2）有两条阴影边界则为双折射宝石（各向异形），宝石
12、转动一周后折射仪显示出的最大和最小读数之差为该宝石的双折射率（最大值和最小值可能不会同时出现）；3）两条阴影边界只有一条移动，则为一轴晶宝石，低值移动为负光性，高值移动为正光性；4）两条阴影边界都移动，说明宝石为二轴晶，低值移动范围大为负光性，高值移动范围大为正光性，两者移动范围相同，不能确定光性正负；5）只有一条移动的阴影边界，通常为双折射率很大的一轴晶负光性宝石，其折射率高值大于折射油的折射率。测量素面型宝玉石：远视法或点测法，读数保留到小数点后两位。折射率读数的精度和可靠性取决于：样品待测部位的状态，如抛光质量、刻面的平整度、干净程度等；样品台的状态；折射油的多少：太多样品浮起；太少，不
13、能形成良好的光学接触；光源：一般使用黄色单色光（波长为589.5nm） 。2. 宝石显微镜：显微镜 工作距离较大，能观察足够大的宝石，不会因调焦不当而对宝石有所埙害。镜下物像呈现三维立体图像，并可连续放大，通常为1060倍。立式显微镜的光源通常有底光源和顶光源两种。通过调节挡光板，可提供几种不同的照明方式。显微镜用途：（1）观察宝石内外部特征：表面是否有损伤；刻面的工艺质量、刻面抛光质量、拼合现象、解理或断口的特征等；内部的气、液、固包体等，由此判断样品天然还是合成，是否经过人工优化处理等（2）显微照像。3. 电子天平和静水称重法：宝石称重的电子天平最高要求的精确到0.001ct 。 1ct=
14、0.2g 静水称重法原理：m/(m-m) 0：样品在室温时的密度；m ：样品在空气中的质量；m ：样品在液体中的质量；0：测量温度下液体的密度。4. 分光镜：结构和原理：宝石中的各种致色元素对可见光谱具有不同程度的选择性吸收，使连续的可见光谱中出现垂直黑线（带）。分光镜就是利用色散元件（光栅或棱镜）将白光分解成不同波长的单色光，构成连续可见光谱。5. 二色镜：原理和结构 ：透过各向异性有色透明宝石的光线，常分解成两束不同振动方向、不同折射率、不同传播速度的偏振光。宝石对每束偏振光有不同的选择性吸收，产生不同颜色色调或颜色深浅变化，即多色性。二色镜内可以将这两束偏振光分离开来，就可看到不同颜色。
15、主要用途：（1）区分各向同性和各向异性宝石；（2）在加工中对宝石进行定向；（3）有助于鉴定宝石品种。注意事项：（1）等轴晶系和非晶质体宝石无多色性；（2）无色的各向异形宝石无多色性，无需检测；（3）一轴晶宝石垂直光轴面无多色性，应从其它方向观察；（4）当通过宝石的两个偏振光与冰洲石棱镜的两个振动方向呈45度时不显多色性；（5）集合体宝玉石不可测，所以无需观察多色性；（6）一些二轴晶宝石仅仅显示二色性，如有三色性肯定是二轴晶；（7）多色性观察应注意多色性和色带、色块等的区分。6. 偏光镜：原理与结构：宝玉石材料可分为均质体和非均质体，不同光性的宝石在偏光镜下的现象不同。主要用途和现象解释：（1）
16、光性测定1）各个方向转动360，全黑，样品为均质体；2）各个方向转动360，四明四暗，样品为非均质体；3）各个方向转动360，全亮，说明样品为非均质集合体，多晶质，隐晶质。（2）轴性测定（3）二色性测定：使偏光镜上、下偏振片平行，将宝石置于其中观察。注意事项（1）适用于透明到半透明宝石，不适用于不透明宝石；（2）均质体有可能出现异常消光，要区分与四明四暗的区别；（3）不适用于样品内部含大量包体和裂隙时；（4）镶嵌宝石检测较困难；（5）高折射宝石切工好时台面朝下观察会产生全反射。7. 滤色镜：原理与结构：常见查尔斯滤色镜由仅让红光和部分黄绿光通过的光学滤色镜。某些Cr致色的宝石在该滤色镜下呈现红色。8. 紫外荧光灯：原理与结构：某些宝石在外部能量作用下，内部的电子吸收能量，从基态激发到高能级的激发态，当返回基态时释放光子，从而产生发光性。紫外荧光灯采用LW365nm 和SW253.7nm 两个紫外灯管分别照射暗箱中的宝石样品，并观察其发光性。主要用途：（1）帮助鉴定宝石品种；（2）帮助判别某些天然和合成宝玉石；（3）帮助鉴别钻石及其仿制品，如群镶钻石；（4）帮助判别样品是否
