宝石学讲义完全版.docx

1、宝石学讲义完全版宝石学第一章 宝石与宝石学的基本概念一、宝石的定义1、狭义的宝石 指自然界中，具有色彩瑰丽、晶莹剔透、坚硬耐久，并且稀少及可琢雕刻成首饰和工艺品的矿物单晶体，部分为有机材料。2、广义的宝石 广义的宝石是泛指一切经过琢磨、雕刻后可以成为首饰或工艺品的材料。我们在这里所说的宝石是指对天然宝玉石和人工宝石的统称。欧美国家所指的宝石指的是广义的宝石。二、天然宝石具备的条件1、美丽（1）颜色宝石有彩色和无色之分。对于彩色宝石要求其颜色艳丽、纯正、均匀。而对于那些无色宝石，颜色便不是评价的主要条件了。（2）透明度和纯净度宝石应有良好的透明度和纯净度。彩色宝石虽不能达到清澈透明，然而较高的透

2、明度将大大提高其总体质量。而无色宝石的透明度和纯净度是构成宝石美的重要因素。（3）光泽光泽是宝石表面反光的一种视觉效果，它为宝石增添了一份灵气。无色的钻石之所以成为宝石之王，很重要的一个因素是它具有极强的光泽。（4）特殊的光学效应有些宝石不以颜色称雄，但具特殊的光学效应，如星光效应、猫眼效应、变彩效应等。这些特殊的光学效应给宝石平添了几分姿色和神秘，因而使其身价倍增。2、宝石的耐久性 宝石不仅具有艳丽多姿，而且要经久不变，即具有一定硬度、韧性和抗腐蚀性等，也就是要有稳定的物理化学性质。3、 稀有性 稀有性就是物以稀为贵。自然界能满足上述条件的宝石材料很少。如已知世界上天然形成的矿物约4000多

3、种，而可作宝石材料者只有230余种，其中主要者（常见宝石）仅有20余种。宝石是众多矿物的精华！三、宝石的价值1、宝石的应用价值（1）装饰价值 宝石虽然不是人们物质生活方面（衣、食、住、行）的必需品，但它是人们精神生活方面（美感、快感）的需求品。（2）交换价值 宝石是一类特殊的商品，可以在社会上广泛流通，因而具有商品的交换价值。在一般情况下，也同样符合一般商品的价值规律。（3）储备价值 宝石有较强的保值功能，可以作为财产或“硬通货币”储存。宝石首饰品还具有体积小、质轻而易于携带保存的优点。（4）收藏价值 许多宝石首饰和工艺品还具有很高的艺术价值，石之美和工艺美都可能成为世界少有的乃至唯一的珍品，

4、作为珍宝收藏。2、影响宝石价值的因素（1）宝石的品种 天然宝石按“美、久、少”因素可粗略分为三个档次。高档宝石：钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、变石、猫眼石、欧泊、翡翠。中-低档宝石：蓝宝石（绿、黄、紫）、海蓝宝石、绿柱石、（黄、绿、粉）、坦桑石（蓝色黝帘石）、电气石、尖晶石、锆石、黄玉、水晶等；月光石、绿松石、青金石、独山玉、岫玉、孔雀石等。高档宝石中的劣质品种可下降至中-低档宝石；中-低宝石中，排位前的档次相当较高，排位后的档次相对较低。（2）宝石的质量 宝石质量的评价主要包括颜色、透明度、净度、特殊光学效应等因素。宝石质量优劣对价值的影响很大，同种宝石的不同质量价格相差悬殊。（3）宝石的重

5、量 宝石个体的重量越大越珍贵。宝石的价格通常以宝石个体重量的平方向上增长，即： 宝石价格=D2K D宝石重量(ct); K市场基价(元/ct) 克拉(ct): 宝石常用计量单位, 1ct=200mg(4)加工工艺水平加工款式、艺术造型、加工精细度(5)其它因素买主喜好、时髦性、季节性、经济环境、生辰石宝石生辰石的使用，大约始于1562年的德国或波兰，后流行于全世界。由于不同国家和民族对宝石的爱好不同，各国规定的十二个月的生辰石品种也不同。第二节 宝石学的基本概念一、宝石学的定义宝石学研究宝石的一门科学。具体地讲是一门系统研究宝石材料的探索、开发、鉴定、评价、加工、优化和人工合成的科学 宝石学是

6、矿物学的一个分支。研究对象：具有工艺美术价值的矿物原料（无机矿物、有机矿物、矿物集合体）及其工艺制品。英Gemmology(Gemology)名源 拉丁Gemma（宝石）希腊文 Logos（论述）二、宝石学的特点1、植根于地质学，特别是结晶学、矿物学和岩石学，可以说它是地质学的一门分支科学。（宝石学是矿物学的一个分支。）2、是一门实验性很强的科学。3、与经济密切结合的科学。4、宝石的评价既有科学性，又存在一定的不确定性。5、是一门综合性科学。三、宝石学的研究内容和方法（一）主要研究内容：1、研究宝石矿产成因、产状2、研究宝石的分类特征及其各种宝石的物理化学性质3、研究宝石的鉴定特征4、研究新的

7、宝石鉴定方法5、研究新的宝石检测仪器6、开发新的宝石资源7、研究人工合成宝石方法和工艺流程（二）主要的研究方法：1、应用地质学、结晶学、矿物学、岩石学和生物学等方法的理论2、应用现代的科学仪器的研究方法和手段3、市场调查研究方法4、实验方法第三节 宝石学的发展历史与现状一、国外宝石学的发展1、宝石学作为一门科学来研究，最早源于英国。1908年，英国首先创立了宝石研究机构英国宝石协会（Gemological Association of Great Britain），开始宝石理论与实践的研究。1913年组织了世界上第一次宝石学考试。这个机构在全世界进行宝石函授教育，每年在全世界进行一次统一考试，

8、开始合格者发给证书，承认其为会员，它的会员用FGA（Fellow of The Gemological Association of Great Britain）来表示。2、美国宝石学研究与教育1909年到1913年，美国的一些矿物学教授在美国的科罗拉州矿业学校讲授宝石学，1916年，美国的密执安大学推出了供半年用的宝石学教材“宝石与宝石材料”。到1920年，哥伦比亚大学推荐了一些晚间学习的宝石学教材。以后其它大学也不断开设宝石学这一科。 1931年美国成立了世界上第一所专门研究宝石的高等院校美国宝石学院（FGAGemological Institute of America），它是由罗伯特.

9、希伯利先生创办的。1955年，美国通用电气公司成功地合成了世界上第一颗人造钻石；1985年该公司又第一次成功地合成了翡翠。3、1934年德国成立了宝石协会。4、1965年日本和澳大利亚分别成立了宝石协会5、1978年泰国成立了“泰国亚洲宝石学院”（创始人何荣光先生）；1979年泰国人掌握了红宝石、蓝宝石的热处理技术以及商业评价技术。5、中国的宝石学研究与教育起步较晚，自改革开放后蓬勃发展二、中国的宝石教育与研究1、我国对宝石开发利用已有5000年以上的历史了。 2、20世纪70年代，世界掀起“宝石热”之时，恰逢我国经济体制进入改革时期，市场经济的逐渐繁荣，带动着珠宝事业的日趋兴旺。3、1988

10、年以来，桂林冶金地质学院、中国地质大学、北京大学、天津商业大学、上海同济大学、中央民族大学等一些与地质学相关的院校开始招收宝石学方向的本、专科学生和硕士、博士研究生，许多大学都开设了宝石学、首饰设计、首饰加工等方向的辅修专业，或开设全校性的宝石学公选课，有些单位还举办了各种短期培训班、函授班，培养宝石专门人才，开始了珠宝学历教育和普及教育的历程。三、世界上重要宝石教育机构（或组织） 英国宝石协会FGA（Fellow of The Gemmological Association of Great Britain） 美国GIA（Gemmological Institute of American

11、） 美国宝石协会AGS（American Gem Society） 国际色石协会ICA（International Color Gemstone Association） 国际钻石联合会IDC（International Diamond Council） 国际珠宝首饰业同盟CIBJO（International Confederation of Jewellery Silverware、Diamond、Peals and Gemstone） 瑞士宝石协会SSG（Swiss Gemmological Association） 戴比尔斯De Beers 德国宝石学院DGemG 高级宝石学学会MGS

12、（Master Gemmological Society ） 国际鉴定家协会ISA （International Society of Appraisers） 美国国际宝玉石学院GII（Gemmological International Institute） 中国宝石协会GAC（Gemmological Association of China） 四、宝石学研究现状（一）宝石矿产资源的找寻1、金刚石2、红宝石3、软玉 （二）人造宝石 50年代：钻石、水晶、刚玉80年代：钆镓榴石、立方氧化锆、合成变石90年代：祖母绿（三）宝石测试技术与方法 1、红外光谱2、拉曼光谱3、顺磁共振4、电子探针5、

13、阴极发光 等 （四）优化处理1、辐照处理：例如 黄玉、蓝宝石2、热处理：例如蓝宝石（五）宝石鉴定-方法和技术相对落后五、发展方向1、新的宝石矿床的勘探2、新的宝石品种的发现3、新的宝石鉴定方法、仪器的研究与研制4、新的宝石合成方法、工艺的研究5、宝石的优化与处理6、宝石的评估第二章 宝石的地质学基础第一节 宝石的结晶学基础一、晶体与非晶体（一）晶体1、晶体的概念（1）原始定义：具有天然长成的（非人工琢磨而成）、规则的凸几何多面体形态的固体。（2）晶体的现代定义：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体，或：具有格子状构造的固体。（二）非晶质体（1）定义：内部质点在三维空间不呈规律性重复排列，即

14、不具有格子构造的物质称为非晶体。（三）非晶体与晶体的区别（1）内部结构上在非晶体的各个部位上，没有任何两部分的内部结构是完全相同的，它们只是统计意义上的均一；同时，非晶体中的内部质点在不同方向上的排布状况，也无任何规律可循，但它们在统计上都是同一的；（2）外形上非晶体在任何条件下都不可能自发地长成规则的几何多面体形状，只是一种无规则形状的固体，因而也称为无定形体；（3）非晶质体在内部性质上是统计均一的各向同性体。晶体与非晶体的根本区别是是否具有格子构造。 二、 晶体的空间格子1、晶体空间格子的概念空间格子：由结点在三维空间作周期性重复排列后构成的无限图形2、空间格子的组成结点：构成空间格子的几

15、何点，代表晶体结构中一类等同点的位置行列：由任意两个结点连成的直线，有无数个行列 结点间距：每个行列上最小的结点重复周期，等于一个行列上两个相邻结点间的距离规律： 平行的各个行列上结点间距相等； 不平行的行列，其上的结点间距一般不等面网：结点在平面上的分布即构成面网面网密度：单位面积内的结点数面网间距：两个相邻面网的垂直距离规律：相互平行的面网，其面网密度和面网间距都相等 不平行的面网，其面网密度和面网间距一般不等 面网密度大的面网之间，其面网间距大 面网密度小，其面网间距小三、 晶体的基本性质（1） 自限性：自限性是指晶体在适当的条件下可以自发地形成几何多面体的性质。（2） 均一性：因为晶体

16、是具有格子构造的固体，在同一晶体的的各个不同部分，质点的分布是一样的，所以晶体各个部分的物理性质与化学性质也是相同的，这就是晶体的均一性。（3）异向性（各向异性）同一格子构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同有所差异，这就是晶体的异向性。（4）对称型在晶体的外形上，常有相等的晶面、晶棱和角顶重复出现。这种相同的性质在不同的方向或位置上作有规律地的重复，这就是晶体的对称性。（5）最小内能性在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体、液体、气体相比较，其内能最小。（6） 稳定性晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。这就是晶体的稳定性。四、晶体的

17、对称一、对称的概念 对称:就是物体或一图形中相同部分有规律的重复须满足的条件：对称的图形必须由两个以上的相同部分组成相同的部分通过一定的操作（旋转、反映、反伸）作彼此可以重合起来，使图形恢复原来的形状。1、对称的概念：对称就是物体相同部分有规律的重复。2、对称操作与对称元素（1）对称操作：欲使对称图形中相同部分重复的操作，称为对称操作。（2）对称元素：在进行对称操作时所凭借的几何要素，称为对称要素。例如点、线、面。晶体包括宏观对称和微观对称两种晶体宏观对称：相同的晶面、晶棱和角顶作有规律的重复晶体对称的特点1.所有的晶体都是对称的2.晶体的对称是有限的3.晶体的对称既包含几何含义，也包含物理含

18、义五、对称操作和对称要素1、对称操作：为使晶体上的相同部分作有规律的重复 所进行的操作 反伸 旋转 反映2、对称要素：在进行对称操作时所凭借的辅助几何要素 点 线 面对称面（P）定义：将物体（图形）平分为互为镜象的两个相同部分的假想平面对称操作：对于此平面的反映标志：两部分上对应点的连线是否与对称面垂直等距可能出现的位置： 垂直并平分晶面 垂直晶棱并通过它的中心数目：0 P 9 包含晶棱对称轴（Ln）定义：通过晶体几何中心的一根假想的直线对称操作：是围绕此直线的旋转 特征：当图形围绕此直线旋转一定角度后，可使相同部分重复重复时所旋转的最小角度称基转角（）旋转一周重复的次数称为轴次（n），n=3

19、60/ 规律：晶体上不可能出现五次或高于六次的对称轴对称轴可能出现的位置 数目 A. 过一对平行晶面的中心 0 L2 6 B. 过一对晶棱的中心 0 L3 4 C. 相对两角顶的连线 0 L4 3 D. 角顶、晶面中心和棱中点任意两个的连线 0 L6 1对称中心（C）定义：位于晶体几何中心的一个假想的点 对称操作：是对此点的反伸 特点：如果通过此点作任意直线，则在此直线上距对称中心等距离的两端上必定可以找到对应点 识别标志： 两两成对 对对平行 同形等大 方向相反旋转反伸轴（Lin）定义：一根过晶体几何中心假想的直线对称操作：围绕此直线的旋转和对此直线上的一个点反伸的复合操作六、 对称要素组合

20、定律 欧拉定律：任意两个对称要素组合，必然要产生第三个对称要素定理1 Pi Pj Ln 基转角= 2P1 P2 定理2 LnP/LnnP定理3 LnL2LnnL2定理4 L2nPL2nPC定理5 Lin L2P/ Lin nL2nP（n为奇数） Lin (n/2)L2(n/2)P（n为偶数）定理6 Lm Ln nLmmLn 且Lm Ln。 七、 对称型的概念 概念 结晶多面体中全部对称要素的组合种类 32对称型符号 习惯符号 按一定的顺序表示出晶体所有对称要素的符号mLnmPC(n-对称轴轴次，从高到低排列，m-对称轴或对成面的数目）国际符号（反映对称要素及其在空间的取向） N单独一个对称轴L

21、n N单独一个Lin N/m Ln垂直它的P的组合 N22或N2 Ln和垂直它的L2的组合N1时，1省略 Nmm Ln和包含它的P的组合N1时，1省略， N=2时，特写为mm2 N2m Lin和包含它的P以及垂直它的L2的组合 N/mmm Ln和包含它的P以及垂直它的P的组合 X3Y或X3第二位上为3者表示4L3第二节 宝石的矿物学基础一、矿物矿物是由自然界地质作用所形成的天然的单质或化合物。强调：均匀且比较固定的化学组成稳定的晶体结构稳定在一定的物理化学条件构成地壳物质的基本单元晶体或非晶体，但以晶体为主二、矿物的形态（一）矿物单体的形态晶体的实际形态取决于晶体结构中不同面网的组成、面网密度

22、及结晶时的介质条件1、晶体习性(结晶习性)同种晶体所习见的单形晶体在三维空间延伸的比例2、晶面特征晶面条纹 一种晶体生长现象，只见于晶面上，故又称生长纹或聚形纹 晶体的晶面上一系列平行的或交叉的条纹，它们都是严格的沿一定的结晶学方向排列的粗细宽窄不同的条纹。它往往是两种单形相互交替生长留下的痕迹。由于单形是晶体对称性的一种表现，所以晶面条纹的分布也是服从晶体的对称性的。蚀象晶体形成后，晶面因受溶蚀而形成的凹坑（溶蚀坑）。它受晶面内质点的排列方式控制，故有一定的形状和方向。晶体的不同单形其晶面上蚀像的形状和方向不同，只有属于同一单形的各个晶面蚀像才相同，其形状和取向与晶体对称相一致（二）矿物的规

23、则连生体的形态1、平行连生同种晶体彼此平行的连生在一起，连生着的每一个晶体的相对应的晶面和晶棱都是相互平行的 平行连生从外形来看是多晶体的连生，但它们的内部格子构造是平行、连续的 2、双晶定义：两个或两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生构成双晶的两个个体之间其结晶格子不平行，不连续双晶要素双晶面：为一假想的平面，通过它的反映，可使双晶相邻的两个个体重合或平行双晶轴: 为一假想的直线，假想双晶中的一个个体不动另一个体围绕此直线旋转180后，可使两个个体重合、平行或连成一个完整的单晶体注意：双晶面不能平行于单晶体中的对称面 基转角为180双晶轴不能平行单晶体的偶次轴双晶类型A 接触双晶

24、 双晶个体以简单的平面相接触而连生 简单的接触双晶：由两个个体组成 聚片双晶：多个板状个体以同一双晶律连生，接合面相互平行。 环状双晶：多个双晶个体彼此以同样的双晶律连生，但接合面互不平行，而是依次以等角相交。B 穿插双晶 由个体相互穿插而形成的双晶（三）矿物集合体的形态显晶集合体形态 按单体的结晶习性及集合方式的不同可分为粒状、片状、板状、针状、柱状、棒状、放射状、纤维状、晶簇状等集合体 隐晶质集合体三、矿物与宝石的关系:1、矿物的种类：目前世界上已发现的矿物4000种左右可用作宝石的矿物仅200余种。常见的有金刚石、刚玉、绿柱石、电气石、黄玉、石英、石榴石、橄榄石、锆石、尖晶石、长石、黝帘

25、石等。2、矿物与宝石的关系主要是部分矿物与狭义的宝石概念的对应关系。3、宝石是矿物中数量极少的那部分美丽、耐久、稀少的优质晶体。第三节 宝石的岩石学基础一、岩石的基本概念岩石是指在一定地质条件下，天然产出的具有一定结构、构造的矿物集合体。二、岩石的类型岩石的种类繁多，从形成的地质作用来分主要有三大类：岩浆岩：岩浆岩是岩浆在地下或地表冷凝后形成的岩石，例如花岗岩变质岩：变质岩是原岩在新的特定的环境中，由于高温、高压和化学流体作用，在固态状态下使原岩发生物理化学变化形成的岩石。片岩、变粒岩。沉积岩：沉积岩是在地表或接近地表的条件下，由母岩风化剥蚀的产物，经外力地质作用（搬运、沉积、淋滤等）以及成岩

26、作用而形成的岩石。例如页岩、灰岩。三、岩石与玉石的关系岩石与绝大多数玉石是相互对应等同的关系，岩石是由矿物集合体构成，玉石也同样如此。二者的差异是玉石具有色美、结构细腻、透明度较好的特点，而通常的岩石则不具备此特征。第四节 宝玉石产出与地质作用的关系（略）第五节 宝石中的包裹体1、狭义包裹体：狭义包裹体的概念主要来源于矿物学，即与矿物学中所指的包裹体概念相当。指包含在宝石材料内部的固相、液相和气相物质。常简称“包体”2、广义包裹体：指宝石材料中放大可见的各种内部特征，除包括宝石材料中所含的固相、液相、气相物质外，还包括各种生长现象，如生长带、色带、双晶纹等，以及裂隙、解理、断口乃至与内部结构有

27、关的表面特征（如钻石结节knot）等。二、包裹体的分类从矿物学角度，包裹体一般是指矿物在生长过程中所捕获的或由某些外部因素造成的包裹在晶体内部的外来物质。通常按成因和物理状态进行分类：1、按成因分类（1）原生包裹体指比主矿物先形成，后被主矿物生长时所包裹而成为的包裹体。均为固态矿物包裹体，主要见于岩浆作用和变质作用成因的宝石矿物中。如金刚石中的小八面体金刚石包体；红宝石中的磷灰石包体。包体常具有其晶形棱角因受熔蚀而变得圆滑的特征。原生包裹体的成因：变质作用和岩浆作用（2）同生包裹体是在主矿物生长过程中同时形成的包裹体。主要是气-液包体。但也可形成一些固态的子晶矿物包体。如石英中的石英包体、金刚

28、石中的铬透辉石和橄榄石包体、钙铁榴石中的石棉纤维包体等。包括 固体包体、气体包体、分带现象、愈合裂隙、出溶。气-液包体的形态复杂多样，同生固态矿物包体一般具有棱角分明的晶形特征。由于包体在形成时受晶体结构的影响，可显示平行定向排列，根据生长速度的快慢，可形成短或长针状包体。指纹状愈合裂隙：（在富含水溶液的环境中生成的宝石（红宝石、绿柱石，祖母绿）等，这种羽状包体是常见的。（3）后生包裹体是在主矿物停止生长以后形成的包裹体。这类包裹体可以由以下作用形成：化学蚀变作用、出溶作用、外来物质沿裂隙渗入沉淀、放射性元素的破坏作用圆盘状裂隙：环绕晶体可发育应力裂隙，成矿溶液沿裂隙渗入，形成愈合裂隙。（如橄

29、榄石的睡莲叶状包体）2、按相态分类（1）单相包裹体： 包括呈单一相出现的固态、气态、液态1）气相包裹体：完全为气体或气液比大于50%；2）液相包裹体：完全为液相或气液比小于50%；（2）两相包裹体：多为气、液两相（3）多相包裹体：由气相、液相和固相（子晶）组成。如哥伦比亚祖母绿常含有二氧化碳气泡、盐水和石盐晶体组成的三相包体3、按形状分类（1）不规则状气-液包裹体的形态可分为三类：圆形、椭圆形、汨滴形、管状以及各种不规则形状。羽状、网状、指纹状、云雾状等，系由许多细小的气液包体沿着宝石晶体在生长过程中产生的愈合裂隙分布构成。负晶形，即因受主晶矿物结晶习性控制，形成较为规则的与主晶矿物晶形相一致

30、的气液包体。（2）负晶体 包裹体与宿主矿物具有同样的晶形。（3）颈缩状 包裹体在早期阶段为气液包裹体，当温度从高到低慢慢冷却时，企业包裹体则变成为“颈缩状”进而断开最后成两个包裹体三、包裹体在宝石中的作用1、鉴定宝石种属例如，红宝石与红色尖晶石十分相似，但红宝石常含有针状、绢丝状金红石包裹体，其平行红宝石的晶体六方面，构成三组交角为60度和120度。而尖晶石中常有八面体的尖晶石包裹体2、判别部分宝石的产地；例如：斯里兰卡红宝石中的金红石包裹体为细丝状，而缅甸的红宝石中金红石为针状3、区分天然宝石和人造宝石例如，天然红宝石的形成的是六边形生长线或色带，而人工合成的红宝石，特别焰熔法合成的红宝石生长线为弧状4、检测优化处理的宝石；加热改色宝石与天然宝石十分相似，难以区别，包裹体成为重要的鉴定特征。例如，加热改色的宝石其中的包裹体会膨胀，在其周围产生圆盘状裂隙。5、评价宝石的净度和品质对宝石来说，一些包裹体的出现是有害的，影响宝石的透明度，进而影响宝石的价值；另一些包裹体的存在会增加宝石的价值，例如，水胆玛瑙、有昆虫的琥珀、发晶等。6、提供宝石形成的物理化学条件及成因信息。原生包裹体可以有固态、液态、气态，或者他们共存，当加热到一定温度，不同