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§4矿物学、宝石学基础一、矿物学基础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。金刚石蓝宝石海蓝宝石2．矿物的分类：矿物的分类方法很多，其中晶体化学分类是目前被广泛采用的一种分类方法。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。矿物的晶体化学分类：(1)自然元素大类：金刚石C，自然金Au等金刚石自然金(2)硫化物及类似化合物大类：辰砂HgS，黄铁矿FeS2等辰砂辰砂辰砂黄铁矿(3)氧化物和氢氧化合物大类：氧化物类：红、蓝宝石Al2O3石英族SiO2赤铁矿Fe2O3锡石SnO2尖晶石MgAl2O4金绿宝石BeAl2O4金红石TiO2石英簇赤铁矿刚玉晶体尖晶石锡石金红石金绿宝石(4)卤化物大类：萤石CaF2萤石晶体(5)含氧盐大类：硅酸盐类：锆石、橄榄石……约占宝石的50%锆石晶体各种颜色品种锆石橄榄石橄榄石晶体碳酸盐类：孔雀石、菱锰矿、冰洲石冰洲石孔雀石菱锰矿磷酸盐类：磷灰石、绿松石、磷铝锂石等磷灰石磷灰石磷铝锂石绿松石硫酸盐类：重晶石、天青石柱状天青石晶体硼酸盐类：硼砂等硼砂3．宝石矿物的化学成分与化学式目前已知的矿物约有3000种左右，绝大多数是固态无机物。液态的（如自然汞）、气态的（如氮）以及有机物（如琥珀），仅占数十种。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）属于非晶质矿物。(1)矿物的化学成分a.化学组成基本固定的矿物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，以致在通常情况下可以忽略不计，它们遵守化学上的定比定律或倍比定律。如：金刚石C红宝石Al2O3等b.化学组成不固定的矿物如固溶体，含沸石水和层间水的矿物、胶体等SiO2·nH2O欧泊火欧泊“晶质”欧泊黑欧泊白欧泊c.不符合化学比的矿物如方铁矿Fe1-x0是由于晶体结构中存在某种缺陷所造成的。水钙铝榴石Ca3Al2[SiO4]3–x(OH)4x主要成分：1-100%次要成分：1%-1/万微量成分：1/万水钙铝榴石中的黑色包体(2)矿物的化学式化学式：表示矿物组成、元素种类、比例及某些结构特征的符号。矿物的化学式有两种，即实验式和结构式a、实验式：仅表示出组成矿物元素的种类及其原子数之比的化学式，可用元素的形式写出如BeAl2O4，也可用简单氧化物组合方式写出BeO·Al2O3b、结构式（晶体化学式）：除了能表示出组成元素的种类及其原子数之比外，还可反映矿物晶体结构中各组分相互结合的情况。如方解石：实验式CaO·CO2结构式Ca[CO3]※结构式（晶体化学式）的书写原则（自己复习）(1)阳离子在前，阴离子在后，如果有一种以上阳离子则按碱性强弱的顺序排列。如MgAl2O4(2)当出现阴离子团时，一定用方括号括起来，如锆石Zr[SiO4]。(3)附加阴离子氟、氯及羟基等，一般写在络阴离子之后，如托帕石Al2[SiO4]F(4)类质同象元素，写在小括号中，用逗号隔开，含量高者写在前面，如橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]。(5)若有分子水则排在最后，中间用·隔开，如欧泊SiO2·nH2O矿物的化学式是根据矿物的定量化学全分析数据，经过换算得来的，但由此得到的只是实验式、结构式要根据晶体结构和晶体化学原理确定或进行晶体结构分析。4．类质同象：晶体结构中某种质点（原子、离子或分子）为它种类似的质点所代替，仅使晶格常数（格子要素）发生不大的变化，而结构类型保持不变，这种现象称为类质同象。如橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]Mg2+Fe2+橄榄石①红宝石和蓝宝石Al2O3Al3+Cr3+②祖母绿和海蓝宝石③红碧玺和绿碧玺类质同象可根据代换量的多少分为两种类型：完全类质同象：代换量不受限制如橄榄石不完全类质同象：代换量不能超过一定限度，如红宝石此外类质同象还可分为等价类质同象和异价类质同象影响类质同象的外界条件很多，但主要是温度类质同象可以影响矿物的颜色、折射率、密度等，例如橄榄石，随着Fe2+的增加，颜色变深，折射率、密度等均增大。5．同质多象同种化学成分的物质，在不同物理化学条件下（温度、压力、介质）形成不同结构晶体的现象，称为同质多象。碳（C）的同质多象变体：金刚石等轴晶系石墨六方晶系六方金刚石六方晶系（陨石撞击地表时所形成）SiO2的同质多象变体573℃（常压）以上β石英（高温石英）六方晶系573℃以下α石英（低温石英）三方晶系石英（SiO2）与欧泊（SiO2·nH2O）不是同质多象！！Al2SiO5:红柱石斜方Al2[SiO4]O较低温、低压蓝晶石三斜Al2[SiO4]O中压、中高温矽线石斜方Al[AiSiO4]O较高温蓝晶石矽线石红柱石Ca[CO3]：方解石三方文石斜方Al4[Si4O10](OH)8单位晶胞结构单元层晶系高岭石单层三斜地开石双层单斜珍珠陶土六层单斜6.水在矿物中存在的形式(1)吸附水：呈中性的水分子存在(H2O)，不参与矿物晶体结构薄膜水毛细管水胶体水：是水胶凝体矿物中的分散媒而存在的水，即固定吸附在分散相表面的水。如：欧泊中的水SiO2·nH2O(2)结晶水：也是以中性水分子(H2O)的形式存在，但它参与组成矿物的晶格，有固定的配位位置。如石膏Ca[SO4]·2H2O绿松石CuAl6[PO4](OH)8·4H2O(3)化合水（结构水）：不是真正的水分子，而是以(OH)-1或H+、H3O+等离子形式参与组成晶体结构，并有固定的配位位置和确定的含量比。如绿松石CuAl6[PO4](OH)8·4H2O等(4)沸石水(5)层间水二、宝石学基础1．宝石的定义：珠宝玉石是对天然珠宝玉石和人工宝石的统称，简称宝石。2．宝石的分类：宝石（珠宝玉石）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仿宝石3．定名规则：珠宝玉石名称国家标准是在DZ/T0044-93和DZ/T0045-93基础上制定的，保留了上述地质部标准中实践证明适合我国国情的内容。国家标准参考了国际珠宝首饰联合会（CIBJO）制定的《钻石、宝石、珍珠手册》，以及美国宝石贸易协会（AGTA）制定的《宝石优化处理手册》（Gemstoneenhancementmanual）和日本全国宝石协会制定的《宝石和装饰品的定义命名法则的规定》。该标准规定了珠宝玉石的类别、定义、定名规则及表示方法，适用于珠宝玉石的鉴定、贸易活动，对于海关、保险公司及珠宝玉石进口也要参照执行。我国珠宝玉石的传统与宝石学新体系之间存在某些矛盾，为了使珠宝玉石概念明确，以利于销售、司法仲裁、国标对一些基本概念进行了明确定义。于2003.7.1发布了《珠宝玉石名称》修定版本（GB/T16552-2003）代替了1996年的原版本（GB/T16552-1996），并于2003、11、01实施。新版本与原版相比主要变化如下：——养殖珍珠可简称为珍珠——优化处理定名规则中关于处理宝石增加了宝石的名称描述方法——仿宝石增加了天然宝石仿制品的内容——珠宝玉石基本名称内容有所增加(1)定名总则各种珠宝玉石的定名必须以附录A中所列基本名称为基础，按标准中规定的各类定名规则及附录B确定。附录A基本名称未列入的其他名称，在使用时必须加括号并在其前注明附录A中所列出的同种矿物（岩石）或材料的珠宝玉石名称、附录A未列入的其他矿物（岩石）名称可直接作为珠宝玉石名称，“珠宝玉石”、“宝石”不能作为具体商品的名称。(2)各类宝石定义及定名规则天然珠宝naturalgems定义：由自然界产生，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。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：naturalgemstones定义：由自然界产生，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）。定名规则：直接使用天然宝石基本名称或其矿物名称，无需加“天然”二字，如“金绿宝石”、“红宝石”等。a.产地不参与定名：如禁止使用“南非钻石”、“缅甸红宝石”等。b.禁止使用由两种天然宝石名称组合而成的名称，（“变石猫眼”除外），如“红宝石尖晶石”、“变石蓝宝石”等。c.禁止使用含混不清的商业名称，如“蓝晶”、“绿宝石”、半宝石等（香港把海蓝宝石叫“蓝晶”，我国古代把蓝色尖晶石叫蓝晶宝石）天然玉石naturaljades定义：自然界产生的，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。定名规则：直接使用天然玉石基本名称或其矿物（岩石）名称。在天然矿物或岩石名称后可附加“玉”字，无需加“天然”二字，“天然玻璃”除外。a.不用雕琢形状命名天然玉石b.不允许单独使用“玉”或“玉石”直接代替具体的天然玉石名称。c.附录A表A2中列出的带有地名天然玉石基本名称，不具产地含义：如岫玉、蓝田玉、独山玉、寿山石、青田石等。目前常用的玉石的命名方法有：a.直接采用矿物、岩石名称b.采用珠宝行业传统名称c.采用英文译音，如欧泊、查罗石等天然有机宝石naturalorganicsubstances定义：由自然界生物生成，部分或全部由有机物质组成，可用于首饰及装饰品的材料为天然有机宝石，“养殖珍珠”（可简称为珍珠）也归于此类。定名规则：a.直接使用天然有机宝石基本名称，无需加“天然”二字，“天然珍珠”、“天然海水珍珠”、“天然淡水珍珠”除外。b.养殖珍珠可简称为“珍珠”，海水养殖珍珠可简称为“海水珍珠”，淡水养殖珍珠可简称为“淡水珍珠”。c.不以产地修饰天然有机宝石名称，如“波罗的海琥珀”等。人工宝石artificialproducts定义：完全或部分由人工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syntheticstones定义：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。定名规则：必须在其所对应的天然珠宝玉石名称前加“合成”二字，如“合成红宝石”、“合成欧泊”等。a.禁止使用生产厂、制造商的名称直接命名，如“查塔姆祖母绿”。b.禁止使用易混淆或含混不清的名词定名，如鲁宾石、红刚玉等。人造宝石artificalstones定义：由人工制造且自然界无已知对应物的晶质或非晶质体。定名规则：必须在材料前加“人造”二字。如“人造钇铝榴石”，玻璃、塑料除外。a.禁止使用生产厂、制造商的名称直接定名。b.禁止使用生产国或地名参与定名，如瑞士钻（人造钛酸锶）、美国钻（提拉法YAG1960年，美国碳化物公司用提拉法制造成功）c.不允许使用生产方法参与定名。拼合宝石compositestones定义：由两块或两块以上材料经人工拼合而成，给人以整体印象的珠宝玉石称拼合宝石，简称拼合石。定名规则：a.逐层写出组成材料名称，在组成材料名称之后加“拼合石”二字，如蓝宝石合成蓝宝石拼合石，也可只写顶部材料名称后“加拼合石”三字，如蓝宝石拼合石。b.由同种材料组成的拼合石，在组成材料名称之后加拼合石之字，如锆石拼合石。c.对于分别用天然珍珠、珍珠、欧泊或合成欧泊为主要材料组成的拼合石，分别用拼合天然珍珠、拼合珍珠，拼合欧泊，或拼合合成欧泊的名称即可，不必逐层写出材料名称。再造宝石reconstructedstones定义：通过人工手段将天然珠宝玉石的碎块或碎屑熔接或压结成具整体外观的珠宝玉石。如再造琥珀、再造绿松石等。定名规则：在所组成天然珠宝玉石名称前加“再造”二字。仿宝