I-3宝石的矿物学基础

第三章 宝石的矿物学基础n n一、矿物学基础一、矿物学基础n n1 1矿物：矿物是指地质作用形成的天然单质或化合物，它们具有相对固定的化学组成，固态者还具有确定的内部构造；它们在一定的物理化学条件内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。金刚石（Diamond）1.5厘米产地:山东蒙阴2021/8/101自然金（Gold）13厘米产地：青海自然铜(Copper)8厘米产地：美国方铅矿(Galena)7厘米 产地：美国自然银(Silver)2.5厘米 产地:河南闪锌矿(Sphalerite)1厘米 产地:美国2021/8/102自然硫(Sulfur)6厘米产地:俄罗斯辰砂(Cinnabar)2厘米 产地：贵州铜仁辉锑矿（Stibnite）9厘米 产地：湖南新化黄铁矿(Pyrite)10厘米产地：法国雌黄(Orpiment)15厘米产地:湖南石门雄黄(Realgar)6厘米产地:湖南石门2021/8/103金刚石蓝宝石海蓝宝石海蓝宝石2021/8/104 说明说明：n n1 1）矿物系地球、月球及其他天体中）矿物系地球、月球及其他天体中天然形成天然形成的的产物。产物。n n2 2）矿物具有一定的成分、结构、形态和性质，矿物具有一定的成分、结构、形态和性质，藉此可鉴别矿物种。藉此可鉴别矿物种。但是，由于形成环境的复杂性，矿物的这些但是，由于形成环境的复杂性，矿物的这些特征可在一定范围内变化，故这些特征常可作为特征可在一定范围内变化，故这些特征常可作为反映矿物成因的标志。反映矿物成因的标志。2021/8/105 3 3 3 3）任何一种矿物均只是在一定的物理化学条件下相任何一种矿物均只是在一定的物理化学条件下相任何一种矿物均只是在一定的物理化学条件下相任何一种矿物均只是在一定的物理化学条件下相对稳定，得以保存。对稳定，得以保存。对稳定，得以保存。对稳定，得以保存。当外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，矿物当外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，矿物当外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，矿物当外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，矿物即会变成在新的条件下稳定的其他矿物。即会变成在新的条件下稳定的其他矿物。即会变成在新的条件下稳定的其他矿物。即会变成在新的条件下稳定的其他矿物。4 4 4 4）矿物的集合体，即可组成岩石或）矿物的集合体，即可组成岩石或）矿物的集合体，即可组成岩石或）矿物的集合体，即可组成岩石或矿石矿石矿石矿石。2021/8/106n n2 2矿物的分类：矿物的分类：n n矿物的分类方法很多，其中矿物的分类方法很多，其中矿物的分类方法很多，其中矿物的分类方法很多，其中晶体化学分类晶体化学分类晶体化学分类晶体化学分类是目前被是目前被是目前被是目前被广泛采用的一种分类方法。广泛采用的一种分类方法。广泛采用的一种分类方法。广泛采用的一种分类方法。n n矿物的晶体化学分类是以矿物的化学组成和晶体结矿物的晶体化学分类是以矿物的化学组成和晶体结矿物的晶体化学分类是以矿物的化学组成和晶体结矿物的晶体化学分类是以矿物的化学组成和晶体结构作为分类的依据（既考虑化学成分又考虑晶体结构作为分类的依据（既考虑化学成分又考虑晶体结构作为分类的依据（既考虑化学成分又考虑晶体结构作为分类的依据（既考虑化学成分又考虑晶体结构的分类），因为成分和晶体结构决定了矿物的性构的分类），因为成分和晶体结构决定了矿物的性构的分类），因为成分和晶体结构决定了矿物的性构的分类），因为成分和晶体结构决定了矿物的性质，并与一定的生成条件相关联，在一定程度上也质，并与一定的生成条件相关联，在一定程度上也质，并与一定的生成条件相关联，在一定程度上也质，并与一定的生成条件相关联，在一定程度上也反映了自然界化学元素结合的规律，该分类比较合反映了自然界化学元素结合的规律，该分类比较合反映了自然界化学元素结合的规律，该分类比较合反映了自然界化学元素结合的规律，该分类比较合理，目前被广泛采用。理，目前被广泛采用。理，目前被广泛采用。理，目前被广泛采用。2021/8/107矿物的晶体化学分类：矿物的晶体化学分类：n n(1)(1)自然元素大类自然元素大类：金刚石：金刚石C C，自然金，自然金AuAu等等金刚石金刚石2021/8/108自然金自然金2021/8/109n n(2)(2)(2)(2)硫化物及类似化合物大类硫化物及类似化合物大类硫化物及类似化合物大类硫化物及类似化合物大类：辰砂：辰砂：辰砂：辰砂HgSHgSHgSHgS，黄铁矿，黄铁矿，黄铁矿，黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2 2 2等等等等辰砂辰砂辰砂辰砂辰砂辰砂2021/8/1010黄铁矿黄铁矿2021/8/1011n n(3)(3)氧化物和氢氧化合物大类氧化物和氢氧化合物大类：n n氧化物类：氧化物类：n n红、蓝宝石红、蓝宝石 Al Al2 2O O3 3n n石英族石英族 SiO SiO2 2n n赤铁矿赤铁矿 Fe Fe2 2O O3 3 n n锡石锡石 SnO SnO2 2n n尖晶石尖晶石 MgAl MgAl2 2O O4 4 n n金绿宝石金绿宝石 BeAl BeAl2 2O O4 4n n金红石金红石 TiO TiO2 22021/8/1012石英簇石英簇赤铁矿赤铁矿刚玉晶体刚玉晶体乌钢石乌钢石/赤铁矿赤铁矿2021/8/1013尖晶石尖晶石锡石锡石2021/8/1014金红石金红石金绿宝石金绿宝石2021/8/1015n n(4)(4)卤化物大类卤化物大类：萤石萤石CaFCaF2 2萤石晶体萤石晶体2021/8/1016n n(5)(5)含氧盐大类含氧盐大类：n n硅酸盐类：锆石、橄榄硅酸盐类：锆石、橄榄石石约占宝石的约占宝石的50%50%锆石晶体锆石晶体各种颜色品种锆石各种颜色品种锆石橄榄石橄榄石橄榄石晶体橄榄石晶体2021/8/1017n n碳酸盐类：孔雀石、碳酸盐类：孔雀石、菱锰矿、冰洲石菱锰矿、冰洲石冰洲石冰洲石孔雀石孔雀石菱锰矿菱锰矿2021/8/1018n n磷酸盐类：磷灰石、绿松石、磷铝锂石等磷酸盐类：磷灰石、绿松石、磷铝锂石等磷灰石磷灰石磷灰石磷灰石磷铝锂石磷铝锂石绿松石绿松石2021/8/1019n n硫酸盐类：重晶石、天青石硫酸盐类：重晶石、天青石柱状天青石晶体柱状天青石晶体2021/8/1020n n硼酸盐类：硼砂等硼酸盐类：硼砂等硼砂硼砂2021/8/10213 3矿物的化学成分矿物的化学成分 目前已知的矿物约有目前已知的矿物约有30003000种左右，绝大种左右，绝大多数是固态无机物。液态的（如自然汞）、多数是固态无机物。液态的（如自然汞）、气态的（如氮）以及有机物（如琥珀），仅气态的（如氮）以及有机物（如琥珀），仅占数十种。占数十种。在固态矿物中，绝大部分都属于晶质在固态矿物中，绝大部分都属于晶质矿物，只有极少数（如水铝英石、蛋白石）矿物，只有极少数（如水铝英石、蛋白石）属于非晶质矿物。属于非晶质矿物。2021/8/1022n n(1)(1)矿物的化学成分矿物的化学成分n na.a.a.a.化学组成基本固定化学组成基本固定化学组成基本固定化学组成基本固定 这类矿物的化学成分基本上是固定不变的，这类矿物的化学成分基本上是固定不变的，这类矿物的化学成分基本上是固定不变的，这类矿物的化学成分基本上是固定不变的，或者说其成分上变异范围非常小，以致在通常情况或者说其成分上变异范围非常小，以致在通常情况或者说其成分上变异范围非常小，以致在通常情况或者说其成分上变异范围非常小，以致在通常情况下可以忽略不计，它们遵守化学上的定比定律或倍下可以忽略不计，它们遵守化学上的定比定律或倍下可以忽略不计，它们遵守化学上的定比定律或倍下可以忽略不计，它们遵守化学上的定比定律或倍比定律。比定律。比定律。比定律。如：金刚石如：金刚石如：金刚石如：金刚石C C C C 红宝石红宝石红宝石红宝石AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3等等等等2021/8/1023n nb.b.b.b.化学组成不固定化学组成不固定化学组成不固定化学组成不固定 如固溶体，含沸石水和层间水的矿物、胶体等如固溶体，含沸石水和层间水的矿物、胶体等如固溶体，含沸石水和层间水的矿物、胶体等如固溶体，含沸石水和层间水的矿物、胶体等 SiO SiO SiO SiO2 2 2 2nHnHnHnH2 2 2 2O O O O欧泊欧泊欧泊欧泊火欧泊火欧泊“晶质晶质”欧泊欧泊黑欧泊黑欧泊白欧泊白欧泊2021/8/1024n nc.c.c.c.不符合化学比不符合化学比不符合化学比不符合化学比 如方铁矿如方铁矿如方铁矿如方铁矿FeFeFeFe1-x1-x1-x1-x 0 0 0 0是由于晶体结构中存在某种缺是由于晶体结构中存在某种缺是由于晶体结构中存在某种缺是由于晶体结构中存在某种缺陷所造成的。陷所造成的。陷所造成的。陷所造成的。水钙铝榴石水钙铝榴石水钙铝榴石水钙铝榴石CaCaCaCa3 3 3 3AlAlAlAl2 2 2 2SiOSiOSiOSiO4 4 4 4 3 3 3 3 x(OH)x(OH)x(OH)x(OH)4x4x4x4x 主要成分：主要成分：主要成分：主要成分：1-100%1-100%1-100%1-100%次要成分：次要成分：次要成分：次要成分：1%-1/1%-1/1%-1/1%-1/万万万万 微量成分：微量成分：微量成分：微量成分：1/1/1/10(10(10(1010 10 10 10 cm)cm)cm)cm)为非导体为非导体n nb型蓝钻为半导体可导电，辐照蓝钻不导电,无色钻石不具导电性，合成SiC导电，可用导电仪鉴别2021/8/10118n n介电性：介电性：介电性指非导体或半导体在电场作用下被极化的性能，以介电常数（）表示n n压电性：压电性：某些电介质晶体，当受到定向压力或张力作用时，能激起晶体表面荷电的性质n n正压电效应：正压电效应：应力作用下晶体表面荷电的效应n n反压电效应（电致伸缩）：反压电效应（电致伸缩）：即电场作用而引起晶体发生机械伸缩的效应 如压电石英（具压电性的晶体中没有对称中心）2021/8/10119n n热电性：热电性：某些电介质晶体，当受热或冷却时，能激起晶体表面，荷电的性质 如电气石：加热时两端出现数量相等而符号相反的电荷，可吸引灰尘、纸屑。电气石具有热电性，同时具有压电性。n n静电性：静电性：指一些非导电性材料因摩擦而表面产生电荷的性质，如琥珀，塑料等。2021/8/10120n n磁学性质：磁学性质：n n磁性：磁性：在外磁场作用下，物体被磁化时表现出能被在外磁场作用下，物体被磁化时表现出能被外磁场吸引、排斥或对外界产生磁场的性质。外磁场吸引、排斥或对外界产生磁场的性质。n n一般将磁性分为三级：一般将磁性分为三级：一般将磁性分为三级：一般将磁性分为三级：铁磁性铁磁性铁磁性铁磁性：可被一般磁铁吸引的物质，如自然铁、磁：可被一般磁铁吸引的物质，如自然铁、磁铁矿、磁黄铁矿。既可被永久磁铁所吸引，本身又能铁矿、磁黄铁矿。既可被永久磁铁所吸引，本身又能吸引铁质物体。吸引铁质物体。顺磁性顺磁性顺磁性顺磁性：可被磁力很强的电磁铁吸引的物质，如赤铁：可被磁力很强的电磁铁吸引的物质，如赤铁矿、自然铂、黑云母、黑钨矿等。在外磁场中磁化微矿、自然铂、黑云母、黑钨矿等。在外磁场中磁化微弱，只能被磁场强度大的电磁铁吸引。弱，只能被磁场强度大的电磁铁吸引。抗磁性抗磁性抗磁性抗磁性：不能被强磁性的电磁铁吸引的物质，如方解：不能被强磁性的电磁铁吸引的物质，如方解石、萤石、自然银等。磁化方向与外磁场方向相反，石、萤石、自然银等。磁化方向与外磁场方向相反，微现被排斥的性质。微现被排斥的性质。n n一般只在分选宝石时才应用到一般只在分选宝石时才应用到一般只在分选宝石时才应用到一般只在分选宝石时才应用到2021/8/10121n n一般肉眼鉴定时一般肉眼鉴定时，以马蹄形磁铁或磁化小刀以马蹄形磁铁或磁化小刀来测试矿物的磁性来测试矿物的磁性，粗略分为三级：粗略分为三级：n n 强磁性：矿物块体或较大的颗粒能被