第一篇 宝石学基础

第一章 结晶学基础
自然界中的宝石大多都是晶体或由晶体构成的。结晶学是一门涉及晶体结构、形态和性质的学科。它从本质上揭示了宝石的化学成分、结构、形态、物理化学性质及形成条件等之间的相互关系，是解决宝石学问题的重要理论基础。作为宝石学最重要的墓础学科之一，结晶学知识对宝石学家是必不可少的。宝石的化学成分和结构决定了宝石的种属和该宝石种可能出现的几何形态和物理化学性质。反之宝石学家通过对未知宝石形态和物理化学性质的研究和测试，可以推断其化学成分和结构，最终确定出宝石的种属。这就是宝石鉴定的基本原理。
宝石是那些具有宝石特性的矿物或矿物集合体。因此，从矿物学的角度来说，人们也称宝石为宝石矿物。矿物是指由地质作用形成的固态的天然单质或化合物， 它们具有一定的化学成分和内部结构，从而具有一定的几何形态、物理和化学性质，它们在一定的物理化学条件下稳定，是组成岩石的基本单位。绝大多数宝石矿物为无机物，少数为有机物，如琥珀等。目前人们发
现的 3000 余种矿物大多数为晶体。
岩石是指由地质作用形成的矿物集合体。 它可以是由一种矿物为主构成的集合体， 也可以是由多种矿物构成的集合体。根据岩石的成因可将其划分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。原生宝石矿物的成因也可归结为岩浆作用成因、沉积作用成因和变质作用成因三大类。

第一节 晶体与非晶体
一 、 晶体
晶体是指具有格子构造的固体。
格子构造是指晶体的内部质点(原子、离子)作规律排列，而且这种排列可在三维空间作周期性重复(见图 1-1-1)。

每种宝石矿物晶体都具有其个性特征，并通常表现出典型的规则几何形态(晶形)。这种形态是其格子构造的外观表现，如水晶、红宝石、祖母绿等。
由于晶体的共性是具有格子构造，这就决定了晶体有以下共同的基本性质。
自限性 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。 即晶体是由平的晶面所包围起来的封闭几何体，晶面相交成直的晶棱，晶棱会聚成尖的角顶。
均一性 因为晶体是具有格子构造的固体， 因此在同一晶体的不同部分， 质点的分布是相同的，所以晶体的各个部分的物理化学性质也是相同的，这就是晶体的均一性。
各向异性(异向性) 在晶体格子构造中，除对称原因外，往往不同方向上质点的排列是不一样的，因此晶体的性质也会随方向的不同而有所差异，这就是晶体的各向异性。如不同方向上硬度和解理的差异等都是晶体异向性的表现。
对称性 晶体具有格子构造本身就是对称的表现，从外部形态来看，晶体的晶面、晶棱和角顶在晶体的不同方向和部位有规律地重复出观便是晶体对称的直观体观。 对称是晶体极其重要的性质，下面还要专门介绍。
最小内能 指在相同的热力学条件下，晶体与同种成分物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。实验证明，物体由非晶质体、液体、气体向晶体转化时，都有热的析出，这就说明晶体的内能最小。
稳定性 由于晶体具有最小内能， 因而结晶状态是一种相对稳定的状态， 这就是晶体的稳定性。
晶体可分为单晶体和多晶体。 绝大部分宝石矿物是单晶体， 比如钻石、 蓝宝石、 祖母绿、海蓝宝石和紫晶等。也有部分宝石是多晶体，即玉石，它们是由许多细小同种或不同种晶体构成的集合体。根据构成集合体矿物颗粒的大小，可将其分为显晶质和隐晶质；隐晶质又可进一步划分为显微显晶质(或微晶质)和显微隐晶质。
显晶质是指直接用肉眼或借助普通 10 倍放大镜就可辨认出其中的单个矿物晶体颗粒的集合体，如结构比较粗松的翡翠和石英岩等。
隐晶质是指用肉眼或借助普通 10 倍放大镜不能观察和分辨出单个矿物颗粒的集合体。如果隐晶质在光学显微镜下可以观察到其颗粒，可称其为显微显晶质(或微晶质)，例如部分软玉和结构比较细腻的翡翠笺如果在光学显微镜下也不能观察到其颗粒或只有微弱的光性显示，则称其为显微隐晶质，如玉髓和软玉等。
对矿物集合体来说， 虽然构成集合体的每个晶体颗粒其内部质点做有序排列， 但其集合体往往不能表现出规则的几何外形，而多呈块状。
二、非晶质体
与晶体情况相反，有些物质的内部质点不作规则排列，不具格子构造， 因而没有规则的几何外形， 这类物质就称为非晶质或非晶质体。从内部结构的角度来看，非晶质体中的质点分布类似于液体。这类宝石材料包括火山玻璃、蛋白石和琥珀等(见图 1-1-2)。

非晶质体不具有晶体所具有的自限性、各向异性、对称性、最小内能和稳定性等基本性质。