宝石学全套课件

宝石学

一、宝石的应用价值

1．宝石的商品价值

2．宝石的货币价值

3．宝石的艺术价值二、宝石学研究现状

1．宝石协会和宝石学院的成立（1908）

2．宝石鉴别仪器的研制和生产（二十世纪六十年代末）

3．进一步开展宝石地质工作，寻找新的宝石矿产(1973）

4．宝石改善

5．当前国际宝石学研究的重点：

绪论a、天然宝石矿床的探采

b、天然宝石的改善

c、天然宝石和人造宝石的区别

d、不同品种宝石戒面款式的设计和琢磨

e、宝石·贵金属首饰镶嵌款式的设计和工艺研究

第一节宝石的概念一、广义概念的宝石

凡是适于琢磨和雕刻成首饰和工艺品的名贵而价高的原料均属宝石。又可分为：

(一)、无机宝石主要包括天然宝石和人造宝石：

1．天然宝石是指自然界中色泽艳丽、透明、硬度大、耐腐蚀、经琢磨可以制成首饰和工艺品的单矿物晶体和岩石。如金刚石、红宝石、蓝宝石、翡翠、软玉等。

2．人造宝石：包括合成宝石和赝品两类：

(1)．合成宝石是指按照某些天然宝石的化学组成,模拟在自然界中生成时的物理、化学条件,用人工的方法合成的宝石。如合成红宝石、合成

第一章宝石及其经济评价的依据蓝宝石、合成祖母绿和合成金刚石等。

(2)．赝品是指色泽美丽的人造含铅玻璃、塑料制品和仿钻无机化合物等。如仿钻的立方氧化锆、钇铝榴石等,仿琥珀的塑料等。

(二)、有机宝石是指与生物有关由天然有机物成份组成，经加工可做首饰和工艺品的生物或生物遗体。如珍珠、珊瑚、琥珀和煤玉等。

二、狭义概念的宝石

自然界中色泽艳丽、透明无瑕、硬度大、化学性质稳定,或透明度稍差但具特殊光学效应、粒度大于3mm以上的单矿物晶体。宝石界人士泛指的宝石一般限于此类。如果涉及人造宝石必须注明“人造”两字。

三、玉石是指自然界中凡是质地细腻、坚韧、光泽强、颜色美观,由单矿物或多种矿物组成的岩石。如翡翠、软玉、岫玉等。

第二节天然宝石必须具备的条件一、美观：

1．颜色

2．透明度

3．出奇（特殊的光学效应，奇特的固态包体）。二、耐久：1．高硬2．稳定三、稀少第三节天然宝石经济评价的依据一、宝石品种1．高档宝石：通常指五大宝石（钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿和猫眼石)。

2．中—低档宝石：坦桑石、欧泊、海蓝宝石、电气石、尖晶石、橄榄石、水晶、黄玉等。

3．低档宝石：为装饰石,如孔雀石、绿松石、花岗岩、大理石等。二、宝石的质量主要是依据颜色的色相(色调)、亮度、饱和度、透明度、净度、特殊的光学效应及清晰程度来做为评价参数。

三、宝石的重量其与价格的关系通常可由下式计算：

价格=D2×k

式中：D为宝石的重量;k为每克拉的价格。

四、宝石的款式和磨工五、买主的喜爱

复习题

1．什么叫宝石？什么叫玉石？

2．什么叫合成宝石？什么叫人造宝石？

3．天然宝石必须具备哪三个条件？

4．天然宝石经济评价的依据有哪些？

第一节晶体和晶系一、晶体和非晶体

1．晶体

是指具格子构造的固体。即内部质点在三维空间做周期性重复排列的固体。如石盐。

2．非晶质体是指有一定的化学组成，内部质点在三维空间上做无序排列的貌似固态的物质。如火山玻璃。

二、晶体的特性

1．自限性2．均一性

3．对称性4．异向性第二章宝石的物理化学特征

图Ⅰ–1–1(a、b)石盐的晶体结构

图Ⅰ–1–1(c)石盐的晶格结构

5．稳定性

6．内能最小三、晶体的对称

1．对称面(P)2．对称中心(C)3．对称轴(Ln)4．旋轴反伸轴(Lin)5．对称型四、晶系(晶体的对称分类)

低级晶族

(无高次轴)三斜晶系无L2

、无P单斜晶系L2或P不多于一个斜方晶系L2或P的系数之和3

中级晶族

(高次轴只有一个)

高级晶族：等轴晶系有4个L3

(高次轴多于一个)

五、晶体定向

1．晶轴X(a)；Y(b)；Z（c）

2．轴角、、3．三轴定向有：等轴、四方、斜方、单斜、三斜

4．四轴定向有：三方、六方四轴定向分别用X(a)、Y(b)、U(u)、Z（c）表示。

四方晶系有一个L4或Li4三方晶系有一个L3六方晶系有一个L6或Li6

第二节矿物的形态一、矿物是指在各种地质作用中形成的天然单质或化合物。

二、矿物的形态主要包括矿物单体、连生体和集合体：

(一)、矿物单体的形态根据其结晶习性可分：

1．一向延长：柱状、针状

2．二向延展：板状、片状

3．三向等长：粒状

(二)、矿物连生体的形态

双晶：指由一个以上的同种矿物晶体,按一定的对称方式相互连生在一起的晶体。根据双晶个体连生方式又可分为：

(1)．接触双晶

(2)．穿插双晶

辰砂单晶,长9cmm,产自贵州铜仁刚玉晶体,长8cm铁铝榴石,单晶2.5cm,产自新疆阿勒泰萤石晶体,直径9cm,产自淅江武义

(三)、矿物集合体的形态

矿物集合体是指同种矿物的多个单体聚集在一起的整体。

1．显晶集合体

(1)．粒状集合体

(2)．片状、板状集合体

(3)．柱状、针状集合体

(4)．晶簇:

是指一组具有共同基底的单晶成簇状的集合体。

2．隐晶和胶态集合体

(1)．结核体

(2)．鲕状及豆状集合体

(3)．分泌体

(4)．钟乳状集合体

图II一3一15矿物的集合体形态(1)图II一3一15矿物的集合体形态(2)自然硫晶簇,单晶最大8cm,产自俄罗斯辉锑矿晶簇,产自湖南新化

第三节矿物的分类一、矿物的化学成分类型

1．单质：是指由一种元素组成的矿物。

2．化合物：是指由多种离子或离子团组成的矿物。

二、晶体化学分类是依据矿物的化学成分和晶体结构而制订的一种分类方法：

大类类亚类族亚族种

亚种

其具体分类方法如下：

1．第一大类：自然元素矿物。

2．第二大类：硫化物及其类似化合物矿物。

3．第三大类：卤化物矿物。

4．第四大类：氧化物和氢氧化物矿物。

5．第五大类：含氧盐矿物。其又可分：

(1)．第一类：硅酸盐矿物。

(2)．第二类：碳酸盐矿物。

(3)．第三类：硫酸盐矿物。

(4)．第四类：其它含氧盐矿物。

第四节宝石的光学性质一、自然光和偏振光

1．自然光：a、传播方向与振动方向垂直

b、振动面以任意方向振动

2．偏振光：自然光经过反射、双折射或通过特制的偏光片后，改变了光的振动方向，使其成为只在一个固定方向振动的光波，称为平面偏光，简称偏振光或偏光。

二、光的折射、全反射和折光率

1．光的折射

根据折射定律：光由疏介质向密介质传播，光的传播方向向法线方向折射，入射角大于折射角。

当光由密介质向疏介质传播，光的传播方向向远离法线方向折射，入射角小于折射角2．光的反射

光由密介质向疏介质传播，当折射角等于90°时，入射角就是光疏质的“临界角”，如果入射角稍大于临界角，入射光就全部反射回原来介质中，这种现象称之为全反射。

3．折光率是指光在空气中的传播速度与在晶体中的传播速度之比。即：

N=V1/V2

式中：N为折光率；V1

为光在空气中传播速度；V2为光在晶体中传播速度。因光在入射介质中的速度与折射介质中的速度之比,等于入射角的正弦与折射角的正弦之比,是一个常数,即：

N=V1/V2=Sin/Sin

如果光由光密质(N1)进入光疏质(N2),在己知光密质折射率(N1)的前提下,就可求出光疏质的折光率(N2)：

N2/N1=Sin/Sin90ºN2=N1Sin

式中：为宝石的临界角。常见宝石的为：钻石24º25´；红蓝宝石43º37´；水晶40º50´。

三、光在均质体和非均质体中的传播

1．均质体

是指光在各个方向上传播速度相等的介质。光在其中传播有两个特点：

(1)．光速不变,且折光率相等

(2)．光的振动方式不变属均质体的有等轴晶系和非晶质体的宝石。

2．非均质体和双折射

(1)．非均质体：是指光的传播速度随光波振动方向不同而发生变化的介质。

(2)．双折射：是指自然光进入非均质体宝石后,原来在任意方向振动的自然光便分成相互垂直的两条偏振光,(传播速度除特殊方向外,均不会相等,)出现两条折光率不同的光波的现象。双折射率=最大折光率—

最小折光率双折射及双折射率是识别宝石的主要特征之一。中级晶族和低级晶族的宝石均属于非均质体。

四、一轴晶、二轴晶

1．光轴是指自然光在非均质体中传播时不发生双折射的方向。中级晶族：结晶轴Z就是光轴。低级晶族：光轴与Z轴有一定的交角。

2．一轴晶是指自然光在非均质体中只有一个方向不发生双折射的晶体。属于一轴晶的宝石有中级晶族的四方晶系、三方晶系、六方晶系的晶体。

当光线在这类晶体中传播时,有两个方向速度不同,故折光率也不同,为此一轴晶的晶体有两个折光率,即：

No

—常光(保持不变)和Ne

—非常光(随晶体转动有所变化)

当：Ne

—No>0为正光性；

Ne

—No<0为负光性。属于一轴晶的宝石有：锆石、红蓝宝石、祖母绿、电气石、水晶等。

3．二轴晶是指自然光在非均质体中有两个方向不发生双折射的晶体。它包括斜方晶系、单斜晶系和三斜晶系的宝石。由于这三个晶系的晶体光在三个方向传播速度不同,故有三个折光率,即：Ng、Np、Nm

当：Ng—Nm>Nm

—Np

时,为正光性

Ng

—Nm<Nm

—Np

时,为负光性属于二轴晶的宝石有：橄榄石、黄玉、金绿宝石等。

五、颜色

1．颜色的概念颜色是一种具有一定波长的电磁波，一定波长的可见光会呈现一定的颜色。宝石的颜色是宝石对可见光区域内（400-700nm),不同波长的光选择性吸收后，透射或反射出光的混合色。各种颜色的光波波段为：紫色400—450nm

蓝色450—480nm

青色480—510nm

绿色510—550nm

黄色550—590nm

橙色590—630nm

红色630—700nm

自然光照射到宝石上，宝石产生选择性吸收后的补色就是宝石的颜色。红宝石的红色是自然光通过红宝石时,红宝石将其中的蓝色和绿色波段吸收后,透射出来的光呈现红色；如果宝石对白光中各波段的光全被吸收,宝石就呈现出黑色；若对各波段的光均匀吸收不完全则为灰色；若全部通过宝石则无色透明。

2．三原色是指红色(R)、蓝色(B)和绿色(G)三种基色。反映到我们眼睛里的颜色有两种情况：

(1)．加色：是指不同颜色的光源叠加在一起呈现的颜色。

(2)．减色：是指白光通过宝石时,宝石吸收了部分波段的光然后透射或反射出光的混合色。国际上统一使用的标准白色光源的色温是6500°K，是由三束能量近似相等的三色光源—红光、绿光、蓝光混合而成。

3．颜色三要素

(1)．色调(色相)(2)．饱和度（彩度）

(3)．亮度

是指宝石的明亮程度。宝石戒面的亮度取决于以下四个方面：

A、宝石本身折光率大小；

B、宝石翻面款式的设计是否合理；

C、宝石表面的光洁程度；

D、宝石颜色的深浅。根据以上三要素,色调纯正、亮度大、饱和度高的宝石为佳品。

4．颜色的表示方法

(1)．目测法

(2)．对比法是指根据标准色度图册对比来确定宝石所属标准颜色的方法。

5．颜色产生的原因

(1)．自色(2)．他色(3)．假色六、色散是指白光斜射入宝石时,不同的色光因折射角不同而发生分离,将白光分解为七种不同色光的现象。色散度通常分为：强(>0.050)、中(0.050—0.010)、弱(<0.010)。折射率越高，色散越强。标准色谱法二名法类比法

七、多色性是指宝石晶体在透射光照射下,不同方向呈现不同颜色的现象。通常具有多色性的宝石均属非均质体,可分为：

1．二色性：一般中级晶族的三方、四方、六方晶系中的宝石具有二色性。如蓝宝石、红宝石。

2．三色性：一般低级晶族的斜方、单斜、三斜晶系中的宝石具有三色性。如坦桑石。

八、光泽是指宝石表面反射光量和透射光量的总和。宝石的光泽与其透明度和折光率有关,透明度高,光泽弱；折光率高光泽则强。根据其折光率的大小可将宝石光泽分为：

1．金属光泽如：金

2．金刚光泽如：金刚石

3．亚金刚光泽如：锆石

4．玻璃光泽如：水晶、尖晶石等如果宝石内部具有特殊结构,还可以造成如下特殊光泽：

1．丝绢光泽：如虎睛石

2．油脂光泽：如石英

3．珍珠光泽：如珍珠

4．蜡状光泽：如岫玉

5．树脂光泽：如琥珀

6．沥青光泽：如煤玉九、透明度是指宝石透过可见光的能力。透明度的大小可用透射系数Q来表示：

Q=I/Io

式中：I为光透过1cm厚的宝石时的透光强度；Io

为射入宝石的光线强度。Q越大,宝石越透明,反之为半透明或不透明。由此可将宝石分为：

1．透明：如钻石、水晶。

2．半透明：如电气石。

3．亚透明：如高档翡翠。

4．半亚透明：如优质玛瑙。

5．不透明：如青金石。

影响宝石透明的因素主要有宝石自身的物理化学特点和内部所含杂质、包裹体和裂纹等。

十、宝石中特殊的光学效应

由于宝石内部保存了结晶过程中遗留下来的某些痕迹,如包裹体、双晶、微细球状结构等,当光线与宝石这些特殊内在因素发生作用时,则造成光的干涉、散射、衍射等现象,使宝石呈现出特殊的光学效应,常见的特殊光学效应有：

1．猫眼效应：弧面宝石在光线的照射下，在宝石表面呈现出平行移动的丝绢状光带，象猫眼睛的虹膜，这种现象称为猫眼效应。“猫眼石”指具猫眼效应的金绿宝石。

2．星光效应：弧面宝石在光线照射下，在宝石表面呈现相互交会的四射、六射、十二射星状光带，好似夜空中的星光，这种现象称为星光效应。星光红宝石

星光蓝宝石

3．月光效应：月光石是钾、钠长石交替平行排列，互相垂直具格子状双晶的微斜长石，当双晶很薄时，入射光在微细双晶面上造成光的散射作用，无规律的反射光聚集在一起，造成朦胧状的蔚蓝色的晕色，如同月光，称为月光效应。

4．变彩效应：

欧泊是由整齐排列的层状二氧化硅球粒组成，当光线照射到规则排列的层状球层上时，球层对自然光发生衍射作用，使之变成波长相同的单色光。

产于澳大利亚的黑欧泊

产于澳大利亚和墨西哥的黑欧泊和白欧泊

白欧泊项链坠和戒面椭园形弧面石澳大利亚产黑欧泊

5．变色效应金绿宝石有一个绿色变种,它在日光(以波长550nm为主)照射下呈现绿色,而在白炽灯下(波长大于600nm为主)呈红色,这种现象称为变色效应。通常将具有此种效应的金绿宝石称为变石。许多宝石品种也能产生变色效应,如石榴石、蓝宝石和尖晶石等。

6．砂金效应是指透明的宝石内部含有许多不透明的固态包体,如细小云母片、黄铁矿、赤铁矿和小金属片等,当观察宝石时,包体对光的反射作用呈现许多星点状反光点,宛若水中砂金,称为砂金效应。具有这种效应的天然宝石有日光石,人造砂金石。

第五节宝石的力学性质一、宝石的密度(比重)1．密度：是指单位体积的质量。

=m/v

单位：g/cm3

己知水在4ºC的密度为1g/cm3,金刚石的密度为3.52g/cm3,红宝石为4.00g/cm3。说明不同的宝石密度不同,其大小取决于组成元素的原子量、原子或离子半径及堆积方式,通常可由下式计算：

=(MZ×1.6608×10–24)/V

式中：M为晶体化学式中元素的原子量之和；Z为单位晶胞中相当晶体化学式中的分子数；V为晶胞的体积。

2．比重：是指宝石在空气中的重量与同体积水在4ºC时的重量之比。即：

G=P/(P–P1)

式中：P为宝石在空气中的重量(可直接称得)；P1

为宝石在水中的重量；P–P1

为宝石在水中失去的重量,即排开同体积水的重量。

因为比重又是相对密度，即比重=宝石的密度/水的密度。水在4°C时的密度是1g/cm3,故宝石的比重值就是密度值。由于密度测定的手续繁杂，可以用测比重的方法求测定密度。目前国际上比重已经废除，统一用比重值后面冠以密度单位（g/cm3

），即测定密度（Dm）,来表示宝石的密度。二、宝石的硬度是指宝石抵抗其它物质刻划和磨蚀的能力。目前测定宝石硬度的方法主要有：

1．摩氏硬度是利用十种标准矿物作为摩氏硬度计来进行相互刻划测定。

①滑石②石膏③方解石④萤石⑤磷灰石

⑥长石⑦石英⑧黄玉⑨刚玉⑩金刚石除十种标准矿物外，指甲硬度为2.5，小刀硬度为5.5，玻璃硬度为5.5。

2．绝对硬度目前主要利用各种显微硬度仪测定宝石的绝对硬度。由于设备和测试方法都比较复杂,故多用于科研。

三、解理、断口和裂开

1．解理是指宝石在外力作用下(敲打、挤压),沿着一定结晶方向破裂成一系列光滑平面的性质称之为解理。如果宝石受外力打击后在任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面（如贝壳状、锯齿状等），这样的断面称之为断口。根据解理面产生的难易程度，解理可分为：

(1)．极完全解理：如云母

(2)．完全解理：如方解石

(3)．中等解理：如金刚石

(4)．不完全解理：如绿柱石

(5)．极不完全解理：如石英

2．断口是指宝石受外力打击后在任意方向破裂,并呈各种凹凸不平的断面。断口不论在晶体或非晶体宝石上均可发生,易产生断口的宝石其断口常具有一定的形态,可作为鉴定宝石的一种辅助特征。常见的宝石断口有：贝壳状断口：如水晶、玻璃等。参差状断口：如磷灰石等。通常解理与断口的发育互为消长,解理发育断口不发育,断口发育解理则不发育。

3．裂开也是宝石晶体在外力作用下沿着一个结晶方向裂开的性质,但裂开多是沿着双晶接合面或因含有杂质的方向发生。如海南岛的蓝宝石平行菱面体的三组聚片双晶十分发育,常沿此方向发生裂开。四、宝石的韧性和脆性

1．韧性是指宝石受外力作用时不易破碎的性质。

2．脆性是指宝石受外力作用时易破碎的性质。硬度大的宝石不一定比硬度小的耐破损,如金刚石硬度为10,一般不易磨损,但韧度较小,为7.5,脆性较大,受打击易破碎；黄玉硬度为8,韧度为5；石英硬度为7,韧度为7.5,所以黄玉比水晶易加工。

第六节宝石的发光性宝石的发光性是指宝石受外加能量激发,能发出可见光的性质。根据其发光时间长短,可分为：

一、荧光性是指宝石发光体停止受激,宝石的发光现象立即消失的性质。如在长短波紫外线下：红宝石发红色荧光；祖母绿发红色荧光；而钻石则发蓝色、绿色、黄色或粉红色荧光。通常的发光激发源有：

①光致发光：可见光、紫外光、红外光等。②阴极射线发光：X射线、射线等。常用以紫外线作为激发源对不同宝石激发可以使它们发出不同颜色的荧光，帮助我们迅速鉴定矿物。利用宝石的发光性可鉴定宝石的真伪,如人造立方氧化锆在短波紫外线和长波紫外线下都能发出均匀的黄色荧光,而钻石在短波紫外线下蓝色荧光。常用的荧光仪有两个灯管：长波365nm,

短波253.7nm,

通常对人体有害,不能直接照射。

二、磷光性是指激发停止后,宝石仍能持续发出一段时间的光的性质。利用宝石的磷光性可鉴定其真伪,如天然欧泊可发绿色磷光,而人工合成欧泊则无磷光。

第七节宝石的热学性质一、热导性是指宝石对热的传递能力。宝石的热导性与其晶体化学结构有关,一般用热导率来表示。热导率是反映穿过给定厚度的材料,并使该材料升高一定温度所需要的热量,单位为卡/厘米·秒·度。常见材料的热导率为：锆石0.48刚玉2.6

金红石0.54金31.0

水晶0.81银44.2

尖晶石1.0钻石70.7—212.0

二、钻石的热导性钻石的相对热导率较各种宝石高出数十倍,所以利用热导仪可迅速鉴定其真伪。由于钻石导热性极好,故哈气在钻石表面没有雾气存在而在其它宝石表面则有雾气存在。

第八节宝石的电学性质一、热电性是指宝石被加热时,在其晶体两端产生电压或电荷的性质。如碧玺,当用灯泡烘烤时,两端表面有吸尘现象。而其它矿物表面则比较干净,利用这一性质可对宝石进行鉴定。

二、导电性是指将宝石两端加上一定电压,宝石中有电流通过的性质。利用宝石的导电性可鉴定其真伪。如天然蓝色钻石可导电,而由辐射改色的蓝色钻石不导电。

三、静电性是指将琥珀宝石表面用力摩擦,其表面能产生静电荷,可以吸起小纸片。利用这一特性可快速鉴定琥珀和塑料制品。

复习题

1．何谓折射率？双折射率？

2．什么是均质体？均质体宝石有几个折射率？什么是非均质体？非均质体宝石有几个折射率？

3．何谓色散？

4．何谓多色性？

5．宝石中特殊的光学效应有哪几种？每种光学效应呈现什么现象？

6．宝石的光泽有哪几种？特殊的变异光泽有哪几种？

7．宝石的透明度可分为哪几级？

8．摩氏硬度计从软到硬由哪十种矿物组成？

9．何谓热导性？天然宝石中哪种宝石的热导率最高？

第一节宝石放大镜及宝石显微镜

一、宝石放大观察及所使用的仪器

1．宝石放大镜

(1)．种类

a.单镜一般为：3X。

b.双镜可校正一部分图形极变。

c.三合镜可校正相差—图形极变；色差—彩色边缘效应。一般有：5X、10X、20X、30X；通常多使用10X。

(2)．宝石放大镜的迭购

a.是否有相差第三章宝石鉴定仪器及其应用

b.是否有色差

(3)．使用方法

2．宝石显微镜

(1)．种类：a.单筒变焦显微镜；b.双筒变焦显微镜；

c.双筒立体变焦显微镜。

(2)．结构：a.显微镜支架；b.目镜(10X、12.5X、15X)；c.可变放大物镜(1—60X)；d.底光源；e.辅助设备(供透射和反射光的照明光源、镊子等)。

(3)．照明方式：a.

暗域照明；b.亮域照明；c.顶灯照明；

d.散射照明。e.油浸槽：常用的浸油：水1.33；苯1.50；一溴化苯1.56；三溴甲烷1.59；一碘化苯1.62；二碘甲烷1.74。

(4)．使用方法(5)．注意事项二、宝石显微镜和放大镜的用途

1．观察宝石表面特征

2．观察宝石的内部特征

(1)．包裹体

(2)．裂隙(或裂纹)(3)．生长纹

(4)．解理

(5)．双晶纹

(6)．色带

(7)．双折射重影

(8)．鉴别拼合石：二层石、三层石及其结构面上气泡和光泽的变化。

第二节折光仪及其折光率的测定一、折光仪的原理及结构

1．原理折光仪是根据光的全内反射原理制成的。当光由密介质向疏介质传播时,若折射角=90º,这时入射角是光疏介质的“临界角”；如果入射角稍大于临界角,入射光就全部反射回原来的密介质中。它们之间的关系为：N2<N1；<

N2/N1=Sin/Sin

式中：N2

为光疏介质折光率；N1

为光密介质折光率；为光的入射角；为光的折射角。因Sin=1,所以N2=N1·Sin。如果光疏介质为宝石,己知临界角,而光密介质的折光率己知,根据：N宝

=N密·Sin

。制成标准折射仪。密介质的选择：铅玻璃：折光率1.96,H=4；立方氧化锆：折光率2.15,H=8.5。

2．结构:(1)．半球形工作台:折光率为2.15

的立方氧化锆

(2)．刻度尺：把临界角换算成直接能读出来的数值

(3)．目镜：放大

(4)．凸透镜：放大、聚焦

(5)．棱镜：改变光路

(6)．偏光片：把两条光分开，读出其中的一个数值

(7)．光源：

(8)．折射油：(9)．待测宝石折射油：配制原科：

二碘甲烷(密度为3.33),折射率为1.74；二碘甲烷+硫,折射率为1.78；二碘甲烷+硫+四碘乙烯,折射率为1.81。折射油易挥发,且有毒性,应避光保存在棕色瓶内。折光仪的型号很多,目前常用的折光仪只适用于测折光率为1.36—1.81范围内的宝石。折光仪用来测定宝石的折光率、双折射率及光性符号。二、折光仪的操作方法

1．近视法－刻面宝石折光率的测定

(1)、清洗宝石样品：清洗液用二甲苯、乙醇、乙醚或二者混合液(2)．清洗工作台

(3)．调节好仪器光源

(4)．滴油：

(5)．将宝石的最大刻面放在浸油滴上(刻面抛光必须极好,表面不平整的样品不能测试)；

(6)．读数并记录；

(7)．取下宝石并清洗工作台；

(8)．现象及正确解释。

A、单折射率的测定单折射宝石（只有一个折光率）为均质体（等轴或非晶质体)。1.501.60暗域(折射)亮域(全反射)B、双折射率的测定

具有双折射率的宝石可能是一轴晶或二轴晶，除宝石晶体的光轴方向外，在同一测面上均具两个数值不同的折光率。二轴晶宝石的第三个折射率需调换测面测试。

C：测光性及光性符号

2．远视法－弧面宝石点测法

(1)．清洗样品及工作台；

(2)．取下折光仪的目镜(偏光片)；

(3)．调整好光源；

(4)．滴油；

(5)．将抛光好的宝石孤面放在小油滴上；在眼睛距折光仪30—35cm处观察,在视域刻度尺上可见一个小斑点,小斑点愈小愈好,最好不超过2—3个刻度,如超过就应将多余的油用软纸吸掉,在视域中上下调整观察角度,斑点也随之在刻度尺上移动,当刻度尺上的点相当于宝石的折射率时,其斑点呈半明半暗,

在亮暗分界处出现蓝绿色色带,此值就是所测宝石的折光率。优点：扩大测试范围。缺点：精度差,只能测到小数点后两位,而刻面宝石±0.002误差。点测法不能测双折射率,因为点测法是个估计值。三、注意事项

1．测定时在视域中见不到宝石的影像

(1)．检查光源；

(2)．重复操作步骤；

(3)．样品的折射率>浸油的折射率(1.78—1.81)看到的边界为油的边界。

2．浸油不宜过多

3．测试完要清洁工作台

4．切忌在工作台上使用镊子

四、折射率的相对测量法—浸没法

(一)、原理

(二)、浸液水1.33

甘油1.46+水(蛋白石1.45)

甲苯1.50

三溴甲烷1.59+甲苯(水晶1.544)

二碘甲烷1.745+甲苯(橄榄石1.66)

(三)、观察测定

第三节偏光器(偏光镜)

一、偏光器的原理偏光器是依据平面偏振光垂直相交时,光线通不过的原理制造的一种简单光学仪器。

二、偏光器的结构

1．上、下两个振动方向垂直的偏光片

2．支架

3．照明灯(光源)

三、偏光器的用途主要用来检测宝石的光性(均质体或非均质体)和多色性。

四、宝石光性的测定方法

1．操作步骤

2．现象及解释

(1)．样品全黑,没有明暗变化,这时应将样品调整一个角度观察,如果仍不亮,则属于均质体的宝石(等轴晶系和非晶质体)。如尖晶石、石榴子石等。

(2)．样品全亮,但无明暗变化,则可能是隐晶质或多晶集合体,如翡翠、玉髓等。

(3)．样品有四明四暗变化,则表现为非均质体,属非均质体的有三方、四方、六方晶系的一轴晶宝石和二轴晶的斜方、单斜和三斜晶系的宝石。如红宝石、橄榄石等。

(4)．异常图案,具灰暗的蛇纹状、网格状或不规则形状现象,可能是均质体宝石所呈现的异常干涉色,与非均质体的区别方法是将宝石转到最亮位置,再将上偏光片转动90º,使上偏与下偏光平行,注意观察宝石的明暗变化：

A、宝石变得更亮,

则为异常干涉色,属均质体；

B、宝石保持不变或变暗,属非均质体。

五、检查宝石的多色性转动上偏光片,使其与下偏光片的振动方向一致,在这样的单偏光镜下观察,并转动宝石,就可看到宝石的多色性。从而可验证宝石的非均质性或均质性。

六、注意事项

1．包体、裂隙很多的透明宝石不能观察

2．不透明的宝石不能观察

第四节二色镜一、二色镜的原理与结构

1．原理自然光通过非均质体的宝石时,会分解成两束振动方向和传播速度均不相同的偏振光,由于晶体的不同方向对偏振光的吸收不同,对有色宝石而言,可因方向不同而呈现出不同颜色,即多色性。多色性是宝石异向性的反映。二色镜就是用冰洲石或偏光片制成的仪器,用来观察宝石的多色性。

2．结构

A、目镜

B、窗口

S、冰洲石

G、玻璃棱镜

二、使用方法

1．将二色镜的窗口对着光源,用强的阳光或灯光透射宝石。

2．眼睛对着目镜,可见到二色镜的视域为两个平行的长方形或方形亮块。通过旋转宝石和二色镜,根据长方形或方形亮块内颜色的变化,就可确定宝石是否具有多色性：

A、如果二个窗口内颜色一样，转动也没有变化，无二色性。

B、如发现有颜色变化就转动二色镜180°，如果二个窗口内颜色互换，宝石具二色性。

C、如果转动二色镜360°，发现有三种颜色的变化，宝石具三色性。具二色性的宝石可能是一轴晶，也可能是二轴晶，但具三色性的宝石属二轴晶。

三、注意事项

1．待测试的宝石必须具有颜色、透明而且必须是单晶，玉石不不能测多色性。

2．多色性为体色的不同色调。第五节分光镜一、分光镜的原理

1．自然光由不同波长的光组成，通过棱镜(或光栅)可分解为一个连续的可见光谱；

2．含有过渡金属元素,如Cr、Ni、Co、V、Ti、Fe、Mn的宝石,会对光有选择性吸收,形成连续光谱中的黑线(吸收线)或黑带(吸收带)。宝石的颜色,是宝石中所含的某些过渡金属元素(Cr、Ni、Co、V、Ti、Fe、Mn)对可见光选择性吸收后,剩余光波的混合色。通过分光器观察就能得到一个被选择性吸收后的不连续的可见光吸收谱。由于每种元素在可见光谱中有固定吸收波段,因此，依据宝石见光谱的吸收和透射现象,来研究宝石颜色的组成和致色因子,可达到鉴别宝石的目的。

二、用途：测宝石对可见光的吸收光谱。可见光吸收光谱是宝石的主要鉴定依据。三、分光镜的结构(棱镜式)

四、分光器的种类及使用方法

1．分光镜的种类2．使用方法

(1)、选择好光源，透明宝石用透射法，不透明宝石用反射法。

(2)、将分光镜置于样品前几毫米处；

(3)、调节分光镜下端狭缝,滑管焦距；

(4)、观察蓝色波段吸收谱时向外拉；

(5)、观察红色波段向内推,直到最清晰为止。

3．注意事项

要在暗室或光线暗的地方进行，光源要强、样品要大、透明度要好、样品颜色要深。测试时勿用手持样品,因血液会产生波长为592nm的吸收线,影响测试结果。五、不同色素离子的特征吸收光谱从特征性吸收光谱可以看出,不同的金属离子致色的宝石,吸收光谱的特征均不相同。但同种金属离子致色的宝石吸收光谱的特征相似。

1．铬在透明宝石中,由铬离子致色的宝石多呈鲜艳的红色和绿色。颜色的明度大,有较好的反光效果,多属高档宝石品种。如祖母绿、翡翠、变石、红宝石和粉红色尖晶石、粉红色黄玉、钙铁榴石等。这些宝石由于本身铬的含量不同,颜色上的差异使吸收线和吸收带在可见光吸收谱中略有差异,但总的规律是一致的。无论是红色宝石,还是绿色宝石,在可见光谱中的紫色、蓝色、橙色(黄色)光波区均有宽的灰色吸收带。在红色光波段有2—4条平行排列的黑色吸收线。所以我们可据此判断某种宝石的致色元素。如玫瑰红色红宝石的吸收光谱：除在红色波段(610-700nm)和青色波段(480-510nm)处能通过红色和青色外，其余波段的颜色均被吸收，呈灰黑色，这说明玫瑰红色红宝石的颜色是由红色和青色组成。在可见光谱中红色波段655、675、687处有三条黑色吸收线，在蓝色波段467、477、478处有三条黑色吸收线，红区的吸收线是铬离子所处的位置，蓝区的吸收线是铁离子所处的位置，这说明玫瑰红色红宝石中含有Cr离子和Fe离子，鲜艳的玫瑰红色是由铬离子及少量的铁离子致色。

2．铁铁元素对可见光有较强的吸收性,所以由铁致色的宝石颜色明度一般较暗。如泰国的红宝石,是由铬和铁两种元素致色,所以颜色呈暗红色,反光效果远较缅甸红宝石差。铁的含量和价态不同,在宝石中可以呈显各种颜色,如蓝宝石、红色石榴石、绿色电气石及黑色电气石、绿柱石、海蓝宝石、蓝色尖晶石、堇青石和透辉石等。由铁致色的吸收光谱特征是：除红色宝石外,在红色区、黄色区、紫色区均有灰色吸收带。在蓝色、绿色、青色区透光；在蓝光区至青光区有数条黑色吸收线(一般集中在蓝色光区)。

六、主要宝石的吸收光谱

第六节查尔斯滤色镜一、原理查尔斯滤色镜最初是为测祖母绿的真伪而制造的。祖母绿和合成祖母绿由铬离子致色,有透过红光和绿光的特征。当通过查尔斯滤色镜观察祖母绿和合成祖母绿时,宝石的绿色被滤色镜吸收,只有红光通过,所以祖母绿就呈现红色或粉红色,由V致色的祖母绿在查尔斯镜下呈绿色。而其它与祖母绿相似的天然绿色宝石,用查尔斯滤色镜观察时不显红色。

二、结构由两片透明胶片组成,其仅让红光和少量黄绿色光透过,吸收绿色光和其它色光。

三、使用方法用强光源(聚光手电或笔式手电),置于反射镜下观察,观察时宝石样品、滤色镜、眼睛应相距很近,不超过1cm为佳。

四、其它用途

第七节荧光仪一、原理二、仪器结构

1．两支长波(365nm)和短波(253.7nm)荧光灯管；2、暗箱。

第八节热导仪一、热导仪的原理及结构热导仪是根据钻石具有良好传热性而制造的。其结构见下图。

二、热导仪的种类：表头式、蜂鸣式三、使用方法

1．打开热导仪电源,经过20秒对探头预热；

2．将热针触及样品表面,根据热导仪发出的信号(鸣叫或指针摆动),可确定被测样品是否为钻石。

第九节宝石密度的测量方法一、掂量法二、重液法

通常使用的重液密度：饱和盐水溶液：1.13

三溴甲烷：2.9+乙醇2.9—2.5

二碘甲烷3.33+二甲苯3.33—2.9

克来里奇液4.15+水4—3.33

三、静水力学法根据：

G=P/P–P1×液体密度例如：宝石重4克拉,在28°C的四氯化碳中称重2.42克拉,四氯化碳在28°C时的密度为1.579,代入

G=4/4–2.42×1.579=3.997

这个结果表明所测宝石是刚玉,再加上密度单位为3.997g/cm3。

复习题

1．常用的宝石鉴定仪器有哪几种？并说明各自的用途。其中：放大镜的倍数；偏光镜的四种现象解释；折光仪的测定范围等。

第一节宝石之王—钻石一、概述

1．名称的由来

(1)、矿物名称：金刚石(2)、英文名称：Diamond2．钻石的形成

高温：>1600°C高压：4-6万大气压产金刚石的母岩：金伯利岩、钾镁煌斑岩

3．钻石产地的变迁

1700年以前，只有印度产金刚石

1727年：巴西1866年：南非

1953年：刚果(金)

1954年：原苏联

第四章天然宝石

1977年：澳大利亚

4．钻石的重量

国际钻石贸易中使用的重量单位：克拉、分克拉：符号“ct”分：符号“point”1克拉=200毫克1克拉=100分

通常根据重量划分：大钻>1ct

中钻0.99~0.25ct

小钻<0.24ct

二、钻石的销售

1880年英国人朗德(Rhode)在南非创立了戴比尔斯公司二十世纪30年代创立了中央销售系统(CSO),总部设在伦敦

总部→配销商→零销商三、钻石的物理化学特性

1．化学组成：C

常含微量杂质元素,如N、B、Be、Al等根据金刚石中所含微量元素的种类及含量,把金刚石分为两个类型：

Ⅰ型：含N,98%的天然金刚石均属此类。

Ⅱ型：不含N,含微量的B、Be、Al等,一般呈微带蓝的天蓝色。在自然界金刚石中的含量不超过2%。

2．晶系及结晶形态等轴晶系,晶体呈八面体、四面体、菱形十二面体。

3．物理性质

(1)．颜色

白色系列：无色、白色、淡黄色、淡褐色。

彩色系列：淡蓝色、蓝色、粉红色、红色、紫色、淡绿色等。

(2)．光泽：金刚光泽

(3)．透明度：天然钻石透明；工业钻石透明度差

(4)．光性特征：均质体,但偏光镜下很难全暗,(因折光率太高)。

(5)．折光率：2.417；为单折射

(6)．色散度：中等0.044(7)．硬度：HM=10

(8)．密度：3.52g/cm3

(9)．解理：一组不完全解理；∥｛111｝。

(10)．韧性：较差,易破碎

(11)．荧光性：长波紫外线下Ⅱ型发弱淡蓝色荧光,短波紫外线Ⅱ型发弱荧光，除此之外还有黄色、绿色、橙色、红色,但少见。

(12)．吸收光谱：在紫色区415nm处呈现吸收窄带。

(13)．包裹体：常见有石墨、石榴石、橄榄石、透辉石、铬尖晶石、磁铁矿等细小矿物包裹体。

4．化学性质

(1)．耐强酸、强碱甚至王水中也不分解；

(2)．燃点：

1770ºC,大于此温度会燃烧。

5．特殊性质

(1)．热导率：导热极好,用热导仪测十分灵敏。

(2)．亲油性：手摸易沾污痕迹。

四、鉴定方法

1．肉眼鉴定钻石的最大特点是强金刚光泽,色散高,折光率高,硬度高,粒度小。对脂肪吸附力强,用手触摸后看上去有一层油膜,琢磨后成品不漏光。

2．仪器检测

(1)．热导仪

(2)．硬度

(3)．折光率测定(浸油法)

鉴别群镶小钻石时,可将镶好的首饰浸入二碘甲烷中,因二碘甲烷折光率为1.74比钻石(折光率2.42)小得多,会呈现出清晰的钻石外形,其它仿制品的折光率与二碘甲烷的接近,宝石外形不清晰。

(4)．偏光镜鉴定钻石密度为3.52,无色黄玉为3.56,二者十分相近,需通过偏光镜检查,是否为均质体来进行区别。

(5)．包裹体除极少最佳钻石外,一般钻石都含有少量极细小的矿物包裹体,用10X放大镜观察时能看到,被称为钻石缺陷或瑕疵。常见的包裹体有黑色石墨、深红色尖晶石、镁铝榴石等。

(5)．荧光性钻石用荧光仪检测时,在Lw、Sw均有荧光,以淡蓝为主,五颜六色,强弱不一,而仿制品的荧光性与钻石不同,多呈均匀一致的色彩。

(6)．分光仪鉴定：钻石的吸收光谱在415nm处具吸收窄带。

五、钻石的人工处理方法

1．镀膜

2．染色

3．激光打孔

4、充填

5．辐照改色

6．钻石夹层石(夹心钻)

六、合成金刚石和常见钻石仿制品

1．合成金刚石

2．