宝石的矿物学基础

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1、宝石的矿物学基础一、矿物学基础1．矿物：矿物是指地质作用形成的天然单质或化合物，它们具有相对固定的化学组成，固态者还具有确定的内部构造；它们在一定的物理化学条件内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。金刚石（Diamond）1.5厘米产地:山东蒙阴自然金（Gold）13厘米产地：青海自然铜(Copper)8厘米产地：美国方铅矿(Galena)7厘米产地：美国自然银(Silver)2.5厘米产地:河南闪锌矿(Sphalerite)1厘米产地:美国自然硫(Sulfur)6厘米产地:俄罗斯辰砂(Cinnabar)2厘米产地：贵州铜仁辉锑矿（Stibnite）9厘米

2、产地：湖南新化黄铁矿(Pyrite)10厘米产地：法国雌黄(Orpiment)15厘米产地:湖南石门雄黄(Realgar)6厘米产地:湖南石门金刚石蓝宝石海蓝宝石说明：1）矿物系地球、月球及其他天体中天然形成的产物。2）矿物具有一定的成分、结构、形态和性质，藉此可鉴别矿物种。但是，由于形成环境的复杂性，矿物的这些特征可在一定范围内变化，故这些特征常可作为反映矿物成因的标志。3）任何一种矿物均只是在一定的物理化学条件下相对稳定，得以保存。当外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，矿物即会变成在新的条件下稳定的其他矿物。4）矿物的集合体，即可组成岩石或矿石。2．

3、矿物的分类：矿物的分类方法很多，其中晶体化学分类是目前被广泛采用的一种分类方法。矿物的晶体化学分类是以矿物的化学组成和晶体结构作为分类的依据（既考虑化学成分又考虑晶体结构的分类），因为成分和晶体结构决定了矿物的性质，并与一定的生成条件相关联，在一定程度上也反映了自然界化学元素结合的规律，该分类比较合理，目前被广泛采用。矿物的晶体化学分类：(1)自然元素大类：金刚石C，自然金Au等金刚石自然金(2)硫化物及类似化合物大类：辰砂HgS，黄铁矿FeS2等辰砂辰砂辰砂黄铁矿(3)氧化物和氢氧化合物大类：氧化物类：红、蓝宝石Al2O3石英族SiO2赤铁矿Fe2O3

4、锡石SnO2尖晶石MgAl2O4金绿宝石BeAl2O4金红石TiO2石英簇赤铁矿刚玉晶体乌钢石/赤铁矿尖晶石锡石金红石金绿宝石(4)卤化物大类：萤石CaF2萤石晶体(5)含氧盐大类：硅酸盐类：锆石、橄榄石……约占宝石的50%锆石晶体各种颜色品种锆石橄榄石橄榄石晶体碳酸盐类：孔雀石、菱锰矿、冰洲石冰洲石孔雀石菱锰矿磷酸盐类：磷灰石、绿松石、磷铝锂石等磷灰石磷灰石磷铝锂石绿松石硫酸盐类：重晶石、天青石柱状天青石晶体硼酸盐类：硼砂等硼砂3．矿物的化学成分目前已知的矿物约有3000种左右，绝大多数是固态无机物。液态的（如自然汞）、气态的（如氮）以及有机物（如琥珀

5、），仅占数十种。在固态矿物中，绝大部分都属于晶质矿物，只有极少数（如水铝英石、蛋白石）属于非晶质矿物。(1)矿物的化学成分a.化学组成基本固定这类矿物的化学成分基本上是固定不变的，或者说其成分上变异范围非常小，以致在通常情况下可以忽略不计，它们遵守化学上的定比定律或倍比定律。如：金刚石C红宝石Al2O3等b.化学组成不固定如固溶体，含沸石水和层间水的矿物、胶体等SiO2·nH2O欧泊火欧泊“晶质”欧泊黑欧泊白欧泊c.不符合化学比如方铁矿Fe1-x0是由于晶体结构中存在某种缺陷所造成的。水钙铝榴石Ca3Al2[SiO4]3–x(OH)4x主要成分：1-10

6、0%次要成分：1%-1/万微量成分：<1/万水钙铝榴石中的黑色包体（2）类质同象和同质多象类质同象：晶体结构中某种质点（原子、离子或分子）为他种类似的质点所代替，仅使晶格常数（格子要素）发生不大的变化，而结构类型保持不变，这种现象称为类质同象。橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]Mg2+Fe2+橄榄石①红宝石和蓝宝石Al2O3Al3+Cr3+Fe2++Ti4+②祖母绿和海蓝宝石Cr3+Fe3+③红碧玺和绿碧玺MnLiCr类质同象可根据代换量的多少分为两种类型：完全类质同象：代换量不受限制如橄榄石不完全类质同象：代换量不能超过一定限度，如红宝石此外类质同象还

7、可分为：等价类质同象：等价离子替换异价类质同象：不等价离子替换类质同象可以影响矿物的颜色、折射率、密度等，例如橄榄石，随着Fe2+的增加，颜色变深，折射率、密度等均增大。同质多象：同种化学成分的物质，在不同物理化学条件下（温度、压力、介质）形成不同结构晶体的现象，称为同质多象。碳（C）的同质多象变体：金刚石等轴晶系石墨六方晶系六方金刚石六方晶系（陨石撞击地表时所形成）SiO2的同质多象变体β石英（高温石英）六方晶系--573℃（常压）以上α石英（低温石英）三方晶系--573℃以下石英（SiO2）与欧泊（SiO2·nH2O）不是同质多象！！β石英α石英Al

8、2SiO5:红柱石斜方Al2[SiO4]O较低温、低压蓝晶石三斜Al2[SiO4