第三节 宝石中的包体
天然宝石是在复杂的地质环境中形成的，外来杂质的混入、成矿溶液的浓度及温度压力的变化都会宝石的生长产生影响，同时也会在宝石的内部留下一定的痕迹，这就是我们常说的包体。宝石中包体的形成与矿物包体形成一样，往往与晶体生长过程中产生的晶体缺陷有关。晶体中缺陷的形成则和晶体的结构类型、晶核的数量、晶体的生长速度及环境(如温度、压力、介质浓度等)密切相关。19世纪初，人们就开始研究矿物中的包体，只是到了19世纪末和20世纪初，由于合成红宝石和蓝宝石的出现，人们才意识到宝石内部的包体的重要性。
研究宝石的包体极为重要，它可以帮助我们鉴定宝石品种、区分天然和合成宝石、判别宝石的优化处理、评价宝石的品质和了解宝石的成因甚至产地。
一、包体的概念
包体的概念来源于矿物学，在宝石学中给予丁沿用和扩展。
宝石包体的概念有狭义和广义之分。狭义包体的概念是指宝石矿物生长过程中被包裹在
晶格缺陷中的原始成矿熔浆，其至今仍存在于宝石矿物中，并与主体矿物有相的界线。
广义包体的概念是指影响宝石矿物整体均一性的所有特征。即除狭义包体外，还包括宝 石的结构特征和物理特性的差异，如带状结构、色带、双晶、断口和解理，以及与内部结构 有关的表面特征等。宝石学中多涵盖的是广义包体概念。
二、宝石中包体的分类
(一) 依据包体与宝石形成的相对时间分类 依据包体与宝石形成的相对时间，可将包体分为原生包体、同生包体和次生包体。
1．原生包体
原生包体是指比宝石形成更早，在宝石形成之前就已结晶或存在的一些物质，在宝石晶体形成过程中被包裹到宝石内部。原生包体的形成主要与介质环境(如成矿溶液成分和浓度的变化)及晶体的快速生长有关。宝石中的原生包体都是固态的，它可以与寄主矿物同种，也可以不同。合成宝石一般不存在原生包体，但对于有种晶的一些合成方法，也可把合成宝石中的种晶视为一种原生包体。
2．同生包体
同生包体是指在宝石生成的同时所形成的包体，它们的形成主要与晶体的差异性生长、晶体的不规则生长结构、晶体的生长间断、溶液过饱和度的变化、外来杂质的出现、体系温度或压力的突然变化等因素有关。此类包体可以是固态的，也可以是含有呈各种组合关系的固体、液体和气体，甚至空洞或裂隙等，还可以是导致分带性的化学组分变化所形成的色带、幻晶等。
(1)同生固态包体
在某些情况下，若包体矿物与宝石晶体沿结合面的原子结构相似，当宝石晶体停止生长时，包体矿物可聚集和生长在宝石晶体的表面；晶体的重新生长会覆盖这些生长在表面的矿物，使之成为包体。纤维状矿物的生长速度比主体宝石的生长速度快，因而可以形成长丝状的包体，如水晶中呈针状的金红石、闪石包体。
在高温下结晶均匀的固溶体矿物，当温度缓慢下降时，固溶体的溶解度减小达到过饱和状态，而出溶成为两个彼此不同的矿物，可使宝石晶体中含有片状或针状矿物晶体，而且它们的方向往往与寄主晶体的某个结构方向平行。例如：从刚玉中出溶的金红石结晶成三组针状的晶体，相互的交角为120。，而且均平行于刚玉的底轴面。
钛化合物如金红石、榍石和钛铁矿是宝石中最常见的出溶矿物。这是由于Ti元素的丰度大，易于为寄主晶体所容纳并从寄主晶体晶格中出溶。大量的出溶针状物可在刚玉、石榴石和尖晶石等宝石中产生猫眼和星光效应。其他的出溶矿物有日光石、堇青石中的赤铁矿；月光石中的钠长石；拉长石中的针铁矿等。
(2)同生流体(气液)包体
产于某些地质环境的宝石可含有大量的气液包体。由于形成条件的制约，气液包体很少见于火成岩，常见于伟晶岩中。这是因为伟晶岩形成于较低的温度，并含有大量的水溶液。晶体在生长过程中可能破裂，成矿溶液可以进入其裂隙中，直到裂隙在适当部位愈合为止。以这种方式形成的愈合裂隙在富含水溶液环境条件下生成的宝石中是常见的。愈合裂隙可以呈扁平状或弯曲状，常说的“指纹状包体”就属于此类(见图1-2-3)。
有的宝石内部可含有管状的孔道或具有规则形状的孔洞。这是由于宝石晶体在生长的过程中生长阻断或生长速度过快造成的。在生长过程中，孔道或孔洞的形状可能会发生改变或愈合。如海蓝宝石中的“管状”包体可以呈断断续续的“雨丝状”。很多情况下，经常见到液态包体与气态、固态包体共存。
(3)同生的非物质性包体
宝石晶体中常见同生不均匀性包体，主要表现为下述几种分带现象。
包体分带 宝石晶体生长的暂时停顿使外来的晶体集结在寄主晶体的表面。若寄主晶体重新生长，便可形成或多或少的呈面状分布的薄层包体，即所谓的“幻晶”。
颜色分带 颜色分带通常取决于宝石中化学成分的变化，它反应了宝石生长环境和流体化学成分的变化，如红宝石、蓝宝石中的平直或角状色带。
结构分带 结构分带通常是由宝石中的双晶造成的，如钻石、长石和红蓝宝石中的生长纹和双晶纹。
合成宝石的包体大都属于同生包体，它们可以是固态、气态或液态。但它们往往从形态和组成上与天然宝石明显不同，可作为区分天然与合成宝石的主要或诊断性特征。如助熔剂法合成红宝石中的助熔剂残留，水热法中合成祖母绿中的铂金片、合成祖母绿中由硅铍石和空洞构成的“钉头”状包体，焰熔法合成红宝石中的弧形生长纹和气泡等。
3．次生包体
次生包体是指宝石形成后产生的包体，它是宝石晶体形成后由于环境的变化，如受应力作用产生裂隙，外来物质沿其渗入及裂隙充填所形成的包体，甚至可能是由于放射性元素的破坏作用所形成的包体。
(1)次生裂隙及外来物质充填胶结
宝石停止生长后产生的裂隙中可能会有外来物质进入并在其中沉淀。常见的外来物质是铁和锰的氧化物，如水晶或玛瑙中的黑色树枝状包体。
(2)放射性元素的破坏作用
有些宝石经常含有微量的放射性元素，如锆石常含有放射性元素u和Th，由于它们的存在不但可以破坏宝石本身的晶体结构，同时，当锆石作为包体出现在其他宝石矿物中时，放射性元素在破坏锆石晶格的同时，还会使锆石的体积增大，也可对主晶宝石晶格产生破坏，产生的应力可导致在锆石周围形成放射状的裂隙等痕迹，这就是我们所说的“锆石晕”。
合成宝石往往不存在次生包体。但对于优化处理的宝石，可含有一些次生包体。如，红蓝宝石的热处理，往往会导致内部固态包体的体积发生变化，使之发生爆裂而在周围产生次生裂隙；也会使宝石中存在的Fe、Ti出溶，而形成金红石针；也可使同生的针状金红石包体熔蚀，形成呈点状排列的金红石。这些也都可以作为宝石热处理的鉴定特征。
另外，宝石的染色处理、充填处理也可视为次生的包体；扩散处理造成的颜色在刻面宝石的腰棱部位的颜色集中、激光打孔处理和KM处理钻石所留下的痕迹和裂隙也可视为次生包体。
(二) 依据包体的相态分类
根据包体的相态特征，可将包体分为固相包体、液相包体、气相包体。
固相包体主要指在宝石中呈固相存在的包体，如红宝石中的金红石、祖母绿中的黄铁矿和方解石等。
液相包体指单相、两相的流体为主的包体，最常见的液体为水、溶解盐(石盐水、含碳酸的水)，有机液体也偶有出现(萤石中的石油液态包体)。例如蓝宝石中的指纹状包体、萤石和黄玉中的两相不混溶的液态包体等。
气相包体指主要由气体组成的包体，如琥珀中的气泡、祖母绿中的CO，气态包体、合成红蓝宝石和玻璃中的气泡等。
在实际宝石中，往往可见到两种或两种以上相态包体共存的现象，从而可将其分为单相、两相、三相或多相包体。单相包体指以固相、液相或气相单一相态存在的包体，其多为单相的固态包体，在合成宝石中也常见单相的气态包体(即气泡)；两相包体可以是气—液(如指纹状包体多为气液两相包体)、液—液(如黄玉中的两相不混溶的液态包体)、液—固两相包体；三相包体主要指同一包体内含有气—液—固三相或液—液—气三相包体，如祖母绿中常见的由石盐—气泡—水构成的三相包体。
两相或多相包体的形成往往都与前期形成的流体的液态包体有关。当流体被捕获到宝石晶体的孔洞时，流体可能是均一的(少数情况下由液体和悬浮晶体、液体和悬浮气体或两相不混溶液体组成)，这种均一的流体会随着温度的下降而发生变化，分离出气体、固体或其他液体。
天然宝石中存在于液态包体中的气态包体多为低压水蒸气、二氧化碳或甲烷。它们多为由于温度或压力的下降从溶液中逸出的气体。
存在于液态包体中的固态包体多为盐类晶体，它们也是液态包体温压的下降造成溶液过 饱和从溶液中析出的晶体。主要晶体为钠、钾、钙、镁的氟化物、氯化物、碳酸盐或硫酸盐。 其中最常见的是石盐(氯化钠)、钾盐(氯化钾)和石膏(硫酸钙)。
(三) 依据包体成分分类
根据包体成分特点可将包体分为有机包体和无机包体两大类。
有机包体是指主要由有机物质组成的包体，如琥珀中的动植物包体及萤石中的石油包体等。
无机包体是指各种晶体、熔体及气液流体包体，它们由无机物质组成，绝大部分宝石中的包体都是无机包体。
(四) 依据包体存在形式分类
根据包体的存在形式，可将包体分为物质型包体和非物质型包体两大类。
1．物质型包体 是指以实际物质形态存在的包体，如固态、液态和气态包体等。
2．非物质型包体 是指由晶体缺陷及后期应力作用形成的内部缺陷所构成的包体，它们往往不是以实际的 物质形式存在，而多呈一种现象出现，如空晶、双晶面、解理纹等。多是由晶体成分的变化、 晶体缺陷、放射性蜕变所导致的与主体宝石颜色有明显差异的色带、色团、色晕等组成的包 体，以及由宝石的物理性质引起的特征现象。
(1)颜色分布 宝石中颜色的分布特征对揭示宝石优化处理、合成和天然类型是非常有用的。平直的颜 色分带是诸如茶晶、紫晶和蓝宝石等许多天然宝石的典型特征，但平直的色带并不一定就是 天然宝石的特征。焰熔法合成宝石往往具有弯曲的色带。人工改色的宝石的颜色分布具有独 特性，在染色宝石中，宝石的颜色集中在裂隙中和晶粒的边界处；扩散处理的宝石，颜色集 中在尖角、棱线和表面的裂隙处。
(2)表面特征 表面特征能提供关于宝石结构和宝石定名的相关线索，如钻石中的双晶可在抛光面上产生“纹路”；处理的翡翠表面可显示“沟渠状”或“蛛网状”的现象。
(3)解理和断口 解理和断口对某些宝石的鉴别有一定价值。玻璃显示贝壳状断口，而可被玻璃仿制的绿 松石则具暗淡平坦的断口；具阶梯状断口说明宝石的解理发育，如锂辉石、长石；解理对鉴 定钻石意义重大，钻石腰围的须状腰、“V”形缺口、天然面是其仿制品所不具备的。
(4)双晶
刚玉、金绿宝石、长石中常可见到双晶。早期双晶被认为是天然成因的证据，但在助熔剂法合成的宝石中也已见到双晶。矿物中的双晶可以是同生的或次生的，如方解石的双晶可以在晶体停止生长后因形变而形成，刚玉中的双晶也可以此方式形成。
(5)重影
对于双折射率大的宝石来说，用10倍放大镜或显微镜，在适当的角度可以看到明显的后刻面棱线和内微镜，在适当的角度可以看到明显的后刻面棱线和内 部包体的重影，如橄榄石、碧玺、锆石、合成金红石等。
以上不同的分类从不同的角度归纳了包体的特征，每一个分类都不可能涵盖宝石包体的全部特征，熟悉这些分类方法对宝石鉴定具有重要意义。
三、研究宝石包体的意义
宝石包体的研究在宝石学中具有重要意义，归纳起来有如下几点。
(1)了解天然宝石的生成条件，指导找矿和确定合成宝石实验条件
宝石中的包体是研究宝石形成条件最直接的证据，通过宝石中的包体我们可以测定宝石形成时的温度、压力、氧逸度等数据，这些数据对于宝石的找矿、勘探、开采及进行人工合成宝石具有重要意义。
(2)根据典型包体及包体的组合特征，确定宝石品种及优化处理方法
各种宝石之间各项物理常数有时是重叠的，这时宝石中的包体就具有重要意义。通过对宝石包体的观察，可以区分天然宝石、人工宝石，确定宝石品种，判别宝石的优化和处理方法。
(3)根据宝石的典型包体及包体组合确定宝石的产地
有时可以根据宝石中的特征包体来判断宝石的产地。但只有发现宝石中的确存在某些特
殊的包体组合时，判断宝石产地的结果才会可靠。如祖母绿中含有氟碳钙铈矿或含有立方体
石盐的三相包体时，我们可以判断该祖母绿的产地是哥伦比亚。
(4)根据宝石中包体的特点对宝石进行合理加工
某些宝石因为具有特征的包体，可以使宝石增值，如水胆玛瑙。若宝石中存在一组或多组平行排列的纤维状包体时，经过合理的加工，可使宝石产生猫眼效应或星光效应，也可提高宝石的价值。
(5)根据宝石包体的大小及分布特征对宝石进行评估和分级
宝石包体的存在有时会提高宝石的价值，有时会降低宝石的价值。根据包体的特征，可以对宝石的质量做出综合评价。例如根据钻石中包体的大小、位置、数量、可见度对钻石进行品质等级划分。
(6)了解宝石包体的性质，确定对宝石进行技术处理的可能性
如钻石的激光处理
