三、珠宝玉石的基本性质

北京大学王时麒珠宝玉石总论一、珠宝玉石的基本概念二、结晶学基础知识三、珠宝玉石的基本性质四、珠宝玉石鉴定仪器三珠宝玉石的基本性质1．光学性质2.力学性质3.宝石的包裹体1．光学性质颜色光泽透明度多色性色散折射率特殊光学效应偏光效应1．光学性质（1）颜色颜色是可见光波进入人眼的视觉效果。宝石的颜色是宝石对可见光相互作用的结果。传统宝石学将宝石的颜色划分为自色、他色。自色，由化学成分中的主要元素引起的颜色，自色相对固定。自色宝石主要有绿松石、孔雀石等。他色，由化学成分中微量元素引起的颜色。他色宝石十分纯净时无色，当其含有微量致色元素时可产生颜色，不同微量元素产生不同的颜色，如刚玉宝石，当其成分中含有Cr时显红色，含有Fe、Ti等元素时呈蓝色。金属光泽：如自然金、自然铂。宝石的光泽是指宝石表面反射光的能力。在宝石学中，根据光泽的强弱可分为以下几级：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽。（2）光泽半金属光泽：如赤铁矿、磁铁矿。金刚光泽：非金属矿物中最强的一种光泽，如金刚石。玻璃光泽：大多数晶质宝石的光泽，如水晶。由于宝石矿物表面光滑程度和集合体结构方式的不同，会使光泽发生变化，形成一些变异光泽。常见的变异光泽有：油脂光泽。树脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽。油脂光泽：一些颜色较浅的，具玻璃光泽或金刚光泽宝石的不平坦断面、颗粒集合体表面上见到的一种光泽，如羊脂玉。树脂光泽：树脂等表面所呈现的光泽，如琥珀。蜡状光泽：由反射面的不平坦产生的一种比油脂光泽暗些的光泽，如绿松石。丝绢光泽：以纤维状集合体出现或具完全解理矿物表面呈现的如丝绢的光泽，如虎睛石。珍珠光泽：珍珠或解理发育的浅色宝石表面所见到的柔和多彩的光泽，如珍珠。透明，宝石允许绝大部分光透过，当隔着宝石观察其后面的物体时，可以看到清晰的轮廓和细节。常见的宝石有无色水晶、托帕石、方解石等。（3）透明度透明度即宝石允许可见光透过的程度。宝石的透明度通常划分为透明、半透明、不透明几个等级。不透明，基本上不允许光透过，隔着宝石无法看到其后面的物体，常见的宝石有孔雀石、绿松石等。半透明，宝石能允许部分光透过，当隔着宝石观察其后面的物体时，仅能见到物体轮廓的阴影。常见的宝石有较高质量的碧玺等。（4）多色性颜色随光波在宝石中振动方向不同而改变的现象称为多色性。较典型的宝石为红柱石，对着光转动红柱石时，在不同的方向上可以看到黄色、红色、绿色三种颜色。蓝宝石有蓝色和蓝绿色二种颜色。表肉眼可见多色性的宝石（5）色散白光通过透明物质的倾斜平面时，被分解成不同波长的有色光的现象。较典型的实例是钻石，在自然光下转动切磨良好的圆钻型钻石，可以在其表面看到闪烁跳跃的五彩光芒。（6）折射率宝石的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，光的速度每秒钟30万公里。可是光在射入宝石后，速度会减慢。科学家们将光在真空中的速度和透明物质（宝石就是一种透明物质）中的速度之比，规定为这种透明物质的“折光率”，用符号N来表示。例如，光在金刚石中的速度为每秒12.5万公里，故它的折光率为：N（金刚石）=30万公里/12.5万公里=2.4即金刚石的折光率为2.4.宝石是透明矿物，它们的折光率在1.4至2.9之间。由于不同的宝石折光率数值不同，我们就可以利用宝石的折光率识别宝石。使用现代化的仪器，能够快速准确地测出宝石的折光率数值，并且毫不损伤宝石。宝石的折射率表（7）特殊光学效应①星光效应以弧面形切磨的某些宝石，表面呈现一组放射状闪动的亮线，形如夜空中闪烁的星星，称为星光效应。常为四射或六射星线。如红宝石、蓝宝石。红宝石六射星光蓝宝石六射星光②猫眼效应以弧面形切磨的某些宝石，表面呈现一条明亮光带，犹如猫的眼睛，随着样品的转动，光带会在宝石表面平行移动或出现光带张合现象。故而得名。如金绿宝石、石英、木变石等。③光彩效应宝石内部的包裹体或结构特征反射出的光所产生的一种漫反射效应，称光彩效应，常见宝石有月光石等。④变彩效应由宝石的特殊结构对光的干涉、衍射作用而显示出的颜色，颜色随光源或观察角度的变化而变化，这种现象称为变彩效应，常见宝石有欧泊。⑤变色效应在不同光源照射下，作品颜色呈现出明显变化的现象称为变色效应，常用日光和白炽灯两种光源进行观察。如变石，在日光下为绿色，在白炽灯下为红色。⑥晕彩效应光通过折射率不同的薄膜或薄层时，在宝石表面或内部产生的彩虹色为晕彩效应。如拉长石。⑦砂金效应由宝石内部细小的片状矿物包裹体对光的反射作用而形成的一种闪烁现象，常见宝石有日光石。变石、拉长石、日光石⑧荧光矿物在外来能量激发下发出可见光，激发停止发光也即刻终止的现象称为荧光。见下表宝石的荧光特征宝石的荧光特征⑨磷光矿物在外来能量的激发下发光，激发停止后，在一短时间内仍继续发出可见光的现象称为磷光。8偏光效应1.均质体宝石均质体宝石包括等轴晶系和貌似固态但原子无序排列的未结晶的宝石。这两种宝石的化学结构，在宝石内部的不同方向上的排列方式相同，光在其中的传播速度和振动方式也相同，当一束自然光入射进入宝石后，除传播速度变慢之外，出来的仍是一束自然光。所以这类宝石只有一个折光率，没有双折射现象，通常称为单折光宝石，如：钻石、尖晶石、石榴石、萤石等。2.非均质体宝石非均质体宝石是指宝石的晶体结构，在不同方向上有所差异，当光线进入后，会沿着晶体不同方向，分解成两条或三条传播速度不同、振动方向相互垂直的偏振光线。光在四方晶系、三方晶系和六方晶系，可以分解成两条光线，即有两个不同的折光率，称为双折光宝石，而光在斜方晶系、单斜晶系和三斜晶系中传播，可分解为三条光线，即有三个不同的折光率，称为三折光宝石。常见的双折光宝石有红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石、水晶、方柱石、锆石、电气石、磷灰石等；常见的三折光宝石有金绿宝石、黄玉、红柱石、堇青石、橄榄石、月光石、黝帘石（坦桑石）、透辉石等。2.力学性质密度硬度解理断口韧性和脆性（1）密度宝石单位体积的质量称为宝石的密度，单位。密度的测定方法有多种，计算公式为：式中：为样品在室温中的密度，；为样品在空气中的质量，；为样品在水中或其他液体中的质量，；为不同温度下或其他液体介质的密度。1momm3/gcm3/gcmm1mogg宝石密度表（2）硬度宝石抵抗压入、刻划或研磨的性能称为宝石的硬度。常用的相对硬度是摩氏硬度，摩氏硬度计是德国矿物学家FiedrichMohs根据10种标准矿物的相对硬度而确定的：①滑石；②石膏；③方解石；④萤石；⑤磷灰石；⑥正长石；⑦石英；⑧托帕石；⑨刚玉；⑩金刚石。摩氏硬度仅仅是一个硬度顺序，而硬度增大的幅度是不等的，如刚玉与钻石间的硬度差异远远大于刚玉和滑石间的硬度差异，另外，在日常生活中人们还可利用生活中常见的物品的硬度作为摩氏硬度计的补充，如指甲2．5，铜针3，门窗玻璃5-5.5，刀片5.5-6。常见宝石和有关物质硬度表（3）解理晶体在外力作用下，沿特定的结晶方向，一般平行于理想晶面方向，裂开成光滑的平面，称为解理。这些裂开的平面称为解理面。受力解理矿物（4）断口晶体在外力作用下发生随机的、无一定方向的不规则的破裂面，称为断口。常见的断口有贝壳状断口、锯齿状断口。贝壳状断口的断裂而呈同心圆纹的规则曲面，状似蚌壳壳面，如水晶的断口。锯齿状断口的断裂面呈尖锐的锯齿状。（5）韧性和脆性宝玉石受外力作用不易破碎的性质称韧性，相对韧性而言，宝玉石受外力作用易破碎的性质称为脆性。注意不要把硬度和韧脆性概念混淆，认为硬度大则韧性大脆性就小。硬度是指材料抵抗其它物质刻划和和磨蚀的能力，而韧脆性是指材料受外力作用易不易破碎的性质，是两种不同的概念。如橡皮硬度很小，小刀一划就一个口子，但韧性很强，用锤子难以砸碎。钻石硬度最大的物质，但韧性小脆性大，用锤子是很容易砸碎。和田玉比翡翠硬度小，但韧性却比翡翠大一倍。玉石的韧度如以和田玉为1000，则翡翠为500，蛇纹石为250，石英岩为20。3.宝石的包裹体从人们的希望来说，宝石当然是越纯净越好，最好是透明如水，毫无杂质，事实上这是不可能的，就连在实验室中用人中制造的宝石晶体，其中也有不少杂质，至于天然宝石，其中包含的杂质就更多了。例如水晶，本应无色透明，可因为常包有大量气泡而变成乳白色。在矿物学上，把晶体中所含有的，可以观察到得杂质叫做“包裹体”，简称包体。包体在宝石晶体中一般非常微小，肉眼看来常常细如针尖，细致观察必须用放大镜，甚至显微镜。当然也有很粗大的包体，如水晶中包裹的针状金红石，可长达几厘米，但这毕竟是个别情况。有时，大量的细微包体和裂隙在宝石中排成线状或不规则纤维状，我国珠宝界称之为“绵”。组成包体的物质种类甚多，可分为：矿物多相包体动物或植物矿物包体是细小的固体矿物，例如在天然红宝石和蓝宝石中，经常包含有按一定方向排列的细小金红石针状晶体。斯里兰卡红宝石中长针状金红石针发晶中的金红石包体钻石中的石榴石包体钻石中的透辉石包体多相包体包体是一个细小的封闭空洞，其中可能充满气体，如H2、CO2等，叫做气体包体；也可能充填液体，例如盐水，叫做液态包体；如果充填的是气体和液体，如二氧化碳和水，叫做气液包体，亦称两相包体，在气液包体中，气体常成为圆球形的气泡，漂浮在液体中，甚至移动，此外，还有可能是固体、液体和气体三者都有，例如盐+水+二氧化碳，这叫三相包体海蓝宝石中的包体水晶中的包体尖晶石中的八面体晶体包体和负晶哥伦比亚祖母绿的特征：气、液、固三相包体动物或植物只有琥珀中，才会出现昆虫等动物或植物包体主要是宝石晶体在结晶时，将外界细小的固体、液体乃至气体物质包入晶体内而成。在个别情况下，也有些气体或液体包体是在宝石晶体生成后，沿裂隙进入晶体中的。对宝石而言，了解包体的情况是极其重要的，这表现在两方面：影响宝石质量在大多数情况下，有包体就会降低宝石的质量。例如宝石金刚石，必须在强烈的照明条件下，用10倍的放大镜仔细观察，看不见任何包体，这才算是最佳品。在少数情况下，包体也会提高宝石的价值。例如红宝石因为包有大量的定向排列的细小金红石针状晶体，当琢磨成半球形素面宝石时，会产生灿烂的六射星光，这就增加了宝石的珍贵程度。识别宝石真伪在当今市场上有着大量的人造宝石和冒充珍贵宝石的廉价宝石（俗称假宝石），为了识别真假，观察其中的包体是极其重要的。因为真假宝石有时非常相似，可是它们内部的包体却大不相同，并且无法伪造，因此可据以识别。4.优化处理珠宝玉石的命名原则优化处理的定义：指除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石外观（颜色、净度或特殊光学效应）、耐久性或可用性的所有方法。分为优化和处理两类。1.优化是指传统的，被人们广泛接受的，是珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法。常见的有：热处理、浸蜡、漂白（有机宝石）、浸无色油、染色（玉髓，玛瑙类）、辐照（石英类）。定名规则如下：1.直接使用珠宝玉石名称2.珠宝玉石鉴定证书中不附注说明2.处理是指非传统的，尚不被人们接受的优化处理方法。常见方法有：漂白（翡翠）、浸有色油、充填（玻璃充填、塑料充填或其他聚合物等硬质材料充填）、浸蜡（长石、方解石、绿松石）、染色（除玉髓，玛瑙类）、辐照（除石英外）、激光钻孔、覆膜、扩散、高温高压处理等。定名规则如下：1.在所对应珠宝玉石名称后加括号注明“处理”二字或注明处理方法，如“蓝宝石（处理）”、“蓝宝石（扩散）”、“翡翠（处理）”、“翡翠（漂白充填）”；也可在所对应珠宝玉石名称前描述具体处理方法，如“扩散蓝宝石”、“漂白充填翡翠”2.在珠宝玉石鉴定证书中必须描述具体处理方法。3.在目前一般鉴定技术条件下，如不能确定是否经处理时，在珠宝玉石名称中可不予表示，但必须加以附注说明并采用下列描述方式，如“未能确定是否经过×××处理”，或“可能经过×××处理”，如“托帕石，备注：未能确定是否经过辐照处理”，或者“托帕石，备注：可能经过辐照处理”。4.经过处理的人工宝石可直接使用人工宝石基本名称定名。