I-2 宝石的物理学基础I

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 宝石的物理学基础,11/15/2024,1,宝（玉）石是一类特殊的矿产资源。90%以上的宝石材料是矿物界的产物。,大多数通过自然界的作用在地壳形成。,宝石的物理性质，取决于其化学成分和内部结构。,由于不同宝石的化学成分和内部结构不同，因而反映出不同的物理性质。,根据这些物理性质，是我们肉眼鉴定宝石的主要依据。,11/15/2024,2,宝石的物理性质,颜色,比重,硬度,解理,断口,透明度,光泽,特殊光学效应,折射与双折射,发光性,11/15/2024,3,颜色是宝石的重要光学性质之一。,不同宝石都有它自己特殊颜色，因此可以作为宝石的一种鉴定特征。,宝石的体色来源于观察宝石时所用的可见光。,颜色可由下列因素引起：,1.可见光的某些波长被吸收,2.色散,3.干涉,4.荧光,（一）颜色,11/15/2024,4,如果是对各种波长的光波普遍而均匀地吸收，则随吸收程度不同而呈现黑、灰、白等色。,如果是对各种波长的光波有选择性的吸收，则呈现各种较鲜艳的颜色。,宝石的颜色是由剩下的波长组成的,。,所有有色物体都具有吸收可见光某些波长的能力。,11/15/2024,5,颜色的组成:,牛顿认为:白光由7种不同颜色的光组成，这些光和它们的波长分别为：,光,波长（nm),红,750-630,橙,630-590,黄,590-570,黄 绿,570-550,绿,550-510,绿 蓝,510-480,蓝,480-450,靛、紫,450-400,11/15/2024,7,红宝石,祖母绿六方晶体,钻石 蓝宝石 橄榄石,11/15/2024,8,黄水晶,无色水晶,紫,水,晶,钻石,翡翠,11/15/2024,9,欧泊 萤石,金绿宝石猫眼,星光蓝宝石,11/15/2024,10,对于透明宝石来说，所有,透过光波的颜色,就是该宝石的颜色。,11/15/2024,11,各种颜色红宝石,11/15/2024,12,各种颜色红宝石,11/15/2024,13,各种颜色蓝宝石,11/15/2024,14,各种颜色蓝宝石,11/15/2024,15,各种颜色的翡翠,11/15/2024,16,翡翠手镯,翡翠挂件,墨色的瑕影响了翡翠的价值,色绿、纯净、透明,11/15/2024,17,致色元素：,大多数宝石能够引起光的选择性吸收的元素，它们决定了宝石的颜色。这些元素可能是微量元素。8种致色元素均为过渡元素。,致色元素,致色元素,元素,符号,原子序数,钛,Ti,22,钒,V,23,铬,Cr,24,锰,Mn,25,铁,Fe,26,钴,Co,27,镍,Ni,28,铜,Cu,29,11/15/2024,18,自色宝石:,指宝石的颜色由化学成分中的主要元素所致,。主要自色的宝石：,自色宝石,元素,宝石,颜色,Cr,钙铬榴石,绿色,Mn,锰铝榴石,橙色,蔷薇辉石,粉红-红色,Fe,橄榄石,绿色,铁铝榴石,红色,Cu,绿松石,天蓝-绿色,11/15/2024,19,自色宝石,钙铬榴石（Cr),锰铝榴石(Mn),蔷薇辉石(Mn),橄榄石(Fe),11/15/2024,20,不同颜色的石榴石,铁铝榴石,镁铝榴石,锰铝榴石,钙铝榴石,石榴石家族中的低档品，颜色较暗，呈褐红色,颜色比铁铝榴石浅，且内部包裹体含量较少,具有明亮的玻璃光泽，颜色常为黄橙、红和褐红色,颜色多样，有无色、黄色、绿色、橙色等,自色宝石,11/15/2024,21,翠绿榴石,镁铝榴石,钙铝榴石,钙铬榴石,铁铝榴石,镁铝榴石,钙铝榴石,钙铁榴石,自色宝石,不同颜色的石榴石,11/15/2024,22,他色宝石,他色宝石:,指宝石的颜色由微量元素所致,。如刚玉，含微量铬离子时形成红宝石，含铁、钛离子时形成蓝宝石。,红宝石（含Cr),蓝宝石（含FeTi),11/15/2024,23,他色宝石,元素,宝石,颜色,钛,蓝锥矿,蓝色,钒,绿柱石（非祖母绿）,绿色,铬,红宝石、红色尖晶石,红色,祖母绿、玉髓,绿色,变石,红和绿色,锰,红色绿柱石,玫瑰红色,铁,海蓝宝石、蓝宝石,绿和蓝色,电气石,绿和褐色,蓝色尖晶石,蓝色,软玉,绿色,天然、合成兰色尖晶石,蓝色,镍,绿玉髓,绿色,常见的他色宝石,11/15/2024,24,他色宝石,祖母绿（含Cr),电气石(含Fe),软玉（含Fe),海蓝宝石（含Fe),11/15/2024,25,在不同的地质条件下所生成的同一种宝石，由于含有其他杂质或成分的差异，往往表现出不同的颜色。如石英-内部含有不同杂质，颜色上有差异。,他色宝石,黄水晶,烟晶,戒面,11/15/2024,26,无色水晶,乳石英,蔷薇水晶,紫,水,晶,他色宝石,11/15/2024,27,各种颜色的玛瑙,他色宝石,11/15/2024,28,一些宝石的颜色，可以通过人工改造或充填一些其他物质，使其颜色发生变化。如蓝宝石的改色、海蓝宝石的改色、翡翠的B、C货。,他色宝石,裂缝填充“粉红色”钻石,左：经漂色後，底色变白,右：未漂色的翡翠，底色带黄,11/15/2024,29,（二）比重,相对密度:,物质单位体积的质量。,比重:,宝石的比重是指纯净、均匀的宝石在空气中的重量与同体积水在4时重量之比,也可称之为比重,。,宝石的比重决定于,其化学成分和内部结构,。宝石的比重是鉴定宝石的重要特征之一。,宝石比重的变化很大，可由小于1（如琥珀）至23（如锇铹族宝石）。贵重金属比重最大。,11/15/2024,30,测量物体的比重的方法一般有静水称重和重液法两种：,指针显示为宝石在水中的重量,宝石置于金属兜中,右盘放同样重量的金属兜以消除其对宝石重量的影响,11/15/2024,31,重液法,将宝石放入比重为2.65、2.89、3.05、3.33的标准液（三溴甲烷2.89、二碘甲烷3.33）进行检测，通过宝石上浮、悬浮、下沉来判断宝石的比重。,11/15/2024,32,用重液测定宝石的比重,宝石比重重液,11/15/2024,33,(三)硬度,指宝石抵抗外来机械作用力(如刻画、压入、研磨等)侵入的能力,。,Friedrich mohs(1822)提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，即摩氏硬度计。,1.滑石,6.正长石,2.石膏,7.石英（水晶）,3.方解石,8.黄玉,4.萤石（夜明珠）,9.刚玉（红蓝宝石）,5.磷灰石,10.,金刚石（钻石）,摩氏硬度计,11/15/2024,34,摩氏硬度计,这10种矿物所代表的硬度，只是其相对大小，各级之间的差异并非均等。,常见指甲硬度2.5，刀刃硬度5.5，玻璃硬度6。,一般宝石的硬度大于5，易于佩戴和保存。,11/15/2024,35,(四)解理,宝石晶体在受到外力打击时，能沿晶面或结晶的特殊方向，即晶格中一定方向的面网发生破裂的性质称为解理。沿解理产生的平行的、光滑的破裂面称为解理面。,根据晶体在外力的作用下裂成光滑的解理面的难易程度，可以把解理分成：,1.极完全解理,2.完全解理,3.中等解理,4.不完全解理,5.极不完全解理。如石英、石榴子石等。,11/15/2024,36,完全菱面体解理,冰洲石,极完全解理,锂云母,完全立方,体解理,方铅矿,完全菱面体解理,萤石,11/15/2024,37,11/15/2024,38,(五)断口,在外力作用下，宝石矿物可按一定结晶方向发生的断裂面称为断口。,根据断口形状将断口为贝壳状断口、平坦状断口、锯齿状断口、参差状断口等。,贝壳状断口,贝壳状断口,11/15/2024,39,（六）透明度,宝石的透明度就是,指宝石透过可见光波的能力,。除个别宝石外，一般宝石都透明。,宝石的透明度受内部杂质、包裹体、气泡、裂隙、放射性影响以及集合体方式的不同而发生差异。,光线可以透过钻石和海蓝宝石,11/15/2024,40,我国山东和海南产的蓝宝石含有较多的包裹体，颜色深、透明不好，一般都采取物理加热的手段改变其颜色，透明度变好。,Co扩散处理蓝宝石,11/15/2024,41,（七）光泽,宝石表面反光的能力称为光泽，它在很大程度上取决于宝石的折射率，也取决于宝石的抛光程度。,宝石一般为金刚光泽、玻璃光泽、土状光泽、珍珠光泽、油脂光泽、蜡状光泽和树脂光泽等。,1.金刚光泽：金刚石,2.玻璃光泽：红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石,3.珍珠光泽：珍珠,4.土状光泽：绿松石,5.树脂光泽：琥珀,6.蜡状光泽：绿松石,11/15/2024,42,宝石光泽,红宝石晶体,祖母绿晶体,无色水晶,金刚石晶体,金刚光泽,玻璃光泽,玻璃光泽,玻璃光泽,11/15/2024,43,锆石,油脂光泽,珍珠,珍珠光泽,绿松石,土状光泽,水晶,油脂光泽,宝石光泽,11/15/2024,44,树脂光泽,琥珀,蜡状光泽,绿松石,宝石光泽,11/15/2024,45,