鉴别 玉的特点.doc

一、 宝石的分类及命名

① 宝石的定义：
1. 广义：一切可琢磨或雕刻成首饰或工艺品的材料，包括人工和天然材料。
2. 狭义：自然界中美丽，耐久，稀少但可琢磨或雕刻成首饰或工艺品的矿物，岩石及部分有机材料。
② 宝石特性：⑴美丽 ⑵耐久，硬度大，坚韧不脆，化学性稳定 ⑶稀少 ⑷无害。

摩斯硬度：矿物的硬度是矿物抵抗外来机械作用（如刻划、压入、研磨等）侵入的能力。材料的硬度取决于原子间的键合力的性质和强度，不同的硬度测量方法有：摩氏硬度、压入硬度和研磨硬度。德国矿物学家摩氏在1822年为了评价矿物的硬度提出一种使用的分类表，实际上是一种刻划硬度，矿物硬度分为10级，从1-10分别为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。
矿物的硬度也具有对称型和方向性，这种硬度大小随方向而变化，例如蓝晶石，沿晶体延长方向的硬度是5，而垂直延长方向的硬度为7

天然珠宝玉石：
l 天然宝石：矿物单晶（可含双晶）
1) 高档宝石：H>7。例如：钻石，红宝石，蓝宝石，祖母绿，金绿宝石；
2) 中低档宝石：碧玺，石榴石，尖晶石，水晶等；
3) 稀少宝石：也叫收藏宝石，塔菲石，蓝锥矿，矽线石等。
l 天然玉石：矿物集合体和非晶质材料。
1) 高档玉石：H：6.5-7 翡翠，软玉；
2) 中低档玉石：H：4-6 玛瑙，岫玉，青金岩，天然玻璃等；
3) 雕刻石：H：2-4 图章石，砚石，装饰石等。

天然有机宝石：
珍珠，珊瑚，煤精，骨料，象牙，龟甲。

人工宝石：
合成宝石：有天然对应物，如合成红宝石，合成钻石
合成宝石必须具备三个条件：
a． 它应当是人工参与生产的无机产物。因为有机材料在外观上可能被模仿，但其生长过程是不能复制的。
b． 它必须有对应的天然宝石。
c． 它的物理性质、化学成分和晶体结构与相对应的天然宝石相同或几乎完全相同。但合成尖晶石却有微小的差异。
人造宝石：无天然对应物，如YAG（钇铝石榴石）；
拼合宝石：两块以上的材料组合在一起，如苏达祖母绿；
再造宝石：碎块在高温高压下粘结而成，如再造琥珀。

二、宝石的形成
l 矿物：由地质作用形成，通常为固体的无机晶质材料，也有有机的琥珀及非晶质材料欧泊，天然玻璃等；
l 岩石：矿物的天然集合体
1） 沉积岩：灰岩，生物碎灰岩；
2） 岩浆岩：花岗岩，玄武岩；
3） 变质岩：大理岩，片岩。
岩浆成矿作用
1） 处于地壳深部的岩浆具有很高的温度，在压力驱使下沿破裂带上升，形成火山岩和侵入岩
2） 岩浆在上升过程中，不断发生结晶分异作用，使有用组分聚集形成岩浆矿床
3） 金伯利岩：钻石，石榴石；
4） 玄武岩：橄榄石，蓝宝石；
5） 伟晶岩：海蓝宝石，黄玉，碧玺，各色水晶。
变质成矿作用：在地球内力影响下，固态岩石或矿物在基本保持固态下发生成分、结构、构造的变化，形成有用物质的聚集。
1） 区域变质作用：
1. 大理岩：Ruby，Sapphire;
2. 片岩：Emerald，Chrysoberyl.
2） 接触变质作用：蛇纹岩，软玉，翡翠等。
热液成矿作用：岩浆水、变质水、沉积水的流体与岩石作用发生充填和交代作用使有用物质析出形成矿床。
典型的热液充填——玛瑙、玉髓、水晶、冰洲石等。
晶洞：成矿热液沿构造裂隙及空间充填，晶体沿壁生长。
风化沉积成矿作用：当岩石或矿床裸露地表或处于近地表时，由于水、生物、氧化的环境和温差的变化加速了风化。
不稳定部分矿物——分解、淋失——在深部再析出形成淋积矿床。
形成的矿物为：欧泊、绿松石、孔雀石等。
抗风化能力强的矿物——残留下来——形成残积矿床——经过河流搬运、迁移，富集形成各种残积矿床。
这些矿有如下性质： 1.化学性质稳定（抗风化）2.高硬度（耐磨）3.比重大（经过迁移分异可以富集成矿）如钻石、红宝石、蓝宝石、尖晶石等。
冲击砂矿——河床；宝石富集于砾石层中（宝石砾）
海洋砂矿——海岸

宝石矿床的分类及特征

成因类型
岩类
宝石种类

内生矿床
岩浆型
金伯利岩
金刚石、镁铝榴石、橄榄石
基性喷出岩
蓝宝石、锆石
酸性喷出岩
贵榴石、托帕石
伟晶岩型
晶洞伟晶岩
海蓝宝石、绿柱石、水晶、锂辉石、锰铝榴石
稀土金属伟晶岩
彩色电气石、铯绿柱石、托帕石、长石
气成 热液型
超基性岩交代岩
翡翠、翠榴石
云英岩（云母、石英）
祖母绿、红宝石
矽卡岩
红宝石、蓝宝石、尖晶石、铁铝榴石
热液型
深成型
紫水晶、黄水晶
火山成因型
紫水晶、蛋白石、托帕石
远程低温型
祖母绿
变质型
动力变质型
翡翠
区域变质型
红宝石、蓝宝石
混合型
月光石、SiO2类玉

外生矿床
生物沉积
褐煤
煤玉、琥珀
风化壳型
砂—粘土质岩石超基性面性风化
欧泊、澳玉
含硫化物铜矿的浅性风化
绿松石、孔雀石
　砂矿
残坡积型
所有宝石
冲积砂矿
所有宝石
海成砂矿
所有宝石
三、宝石的化学组成
⒈宝石的化学成分
1） 单质—钻石 C
2） 氧化物—刚玉，尖晶石，金绿宝石，石英
3） 硅酸盐—绿柱石，石榴石，翡翠，橄榄石，黄玉，碧玺，锆石
4） 高硬度、耐腐蚀
5） 碳酸盐—冰洲石，珊瑚，珍珠
6） 低硬度、不耐酸、有解理。 有解理：敲的时候容易碎成一片一片
7） 磷酸盐—磷灰石，绿松石
8） 有机材料—煤精，琥珀，龟甲以有机成分为主，珍珠，珊瑚含少量有机成分
⒉ 质多像与类质同象
同质多像：化学组成相同的物质，在不同的物化条件下结晶成具有不同晶体结构的晶体的现象。如钻石和石墨（碳）是两种非常不同的材料。一个具有作为宝石所需要的重要特征，而另一个则是重要的工业用润滑剂。
类质同像：物质结晶时，其晶体结构中某些离子或原子的位置，被部分相似的离子或原子占据，其晶体结构和化学键类型不发生变化，但会引起其晶胞参数及物理性质发生变化的现象。如石榴石
（Fe.MG）3AI2(SIO4)3
Fe-AI
Mg-AI
RI,色散，SG颜色，光谱，硬度

四、结晶学基础
晶系； 七大晶系：对称特点、品轴、轴角关系、——晶体几何常数特点、最高对称型、主要单行形、矿物实例

晶体的特征：只有方向性的物理性质：多色性、理解、差异硬度
1. 晶质与非晶质材料

1）晶体：具有格子构造的固体，晶体的内部质点（原子、离子或分子）在三维空间内进行规则、有序的周期性重复，在自由生长条件下，能自发形成规则的多面体形态。

2）非晶质：内部质点不作规则排列（不具格子构造），无一定的外观形态。

晶质与非晶质的关系与区别：
晶质稳定，非晶质相对不稳定。

非晶质-脱玻化-形成雏晶，例如火山玻璃；
晶体-放射性-脱晶质化-非晶质，例如高锆-低锆。
晶质结构的转变------

晶质
非晶质
宝石矿物
宝石矿物
hA具有方向性的物理性质：多色性、解理、差异硬度
B外形和性质具有对称性
C有固定熔点,例如刚玉2050°熔化
D具最小内能、稳定性——非晶质向晶质转化的趋势
无对称型
无规则的几何外形
无方向性的物理性质
无固定熔点
钻石、刚玉、托帕石等
火山玻璃、欧泊、琥珀等

2. 多晶质

显晶质：由一些细小的颗粒构生的集合体，放大镜下可见这些颗粒，集合体不具有几何对称外形；

隐晶质：由无数细微的晶体颗粒组成的集合体，显微镜下无法看出晶体颗粒。

多晶质
隐晶质
非晶质
宝石矿物
宝石矿物
宝石矿物
无规则的几何外形
无规则的几何外形
无规则的几何外形
晶体
晶体
非晶体

属于多晶质，但在宝石显微镜下无法看出晶体颗粒
内部质点不作规则排列（不具格子构造）
翡翠
玛瑙、玉髓
玻璃、琥珀

晶体的对称：
所有的晶体是对称的
取决于其内部质点的规律性排列
不仅形态而且物性都是对称的
对称要素
对称面 对称轴 对称中心

对称要素：对称面P，对称轴L，对称中心C
① 对称面P：是一个假象的平面，将一个晶体划分为互为镜像反映的两个相等部分。如果一个晶体沿对称面切割成两半，并将切割下来的半个晶体的切割面对着镜面放置，影像将重现所失去的另半个晶体。根据晶体的特点，晶体中的对称面的可能数目是0-9个，立方体最高，有9个对称面。中级晶族中的四方晶系最多有5个对称面；六方晶系最多有7个对称面；三方晶系最多有3个对称面；低级晶族中的斜方晶系最多有5个对称面；单斜晶系最多有1个对称面，三斜晶系没有对称面。
② 对称轴
③ L：是指通过晶体中心的一根假象的直线。当晶体围绕其旋转一圈360°时，其相同的外形能重复出现2、3、4或6次。对称轴分别称为二次轴、三次轴、四次轴和六次轴。三次对称轴以上的称之为高次轴。对称轴穿过晶面中心、晶棱中心、角顶中心
④ 对称中心C：一个假想的点，通过此点作任意直线，在此 线上与对称中心C等距离的两端上必定可找到对应的点。

对称轴L
对称面P
对称中心C
晶体对称要素
晶体对称要素
晶体对称要素
假想的几何要素
假想的几何要素
假想的几何要素
线
面
点
穿过晶面中心
穿过晶棱中心
穿过角顶
L2、L3、L4、L6
垂直平分晶面
垂直平分晶棱并通过其中心
包含晶棱
最多9P，最少无
最多一个，最少无
晶体定向：
结晶轴：简称晶轴，用来确定晶面，晶棱在晶体上的方向而人为选定的三根或四根坐标轴。
结晶轴交于晶体中心—原点，平行于对称轴、对称面的法线或平行晶棱。
轴角：结晶轴的夹角
轴率：轴单位比 a：b：c
高级晶族
立方晶系
有四个三次轴4L3
中级晶族
六方晶系
三方晶系
四方晶系
L6
L3
L4
低级晶族
斜方晶系
单斜晶系
三协晶系
二次轴或P多于一个
二次轴或P不多于一个
无二次轴和P

高级晶族：有多个高次对称轴

等轴晶系（立方）
均质体（各向同性），单折射
最高对称形
四面体组：四面体、三角三四面体、四角三四面体、五角三四面体、六四面体
八面体组：八面体、三角三八面体、四角三八面体、五角三八面体、六八面体
六面体组：立方体、四六面体、棱形十二面体、五角十二面体
3L44L36L29PC
钻石、尖晶石、萤石、石榴石
中级晶族：非均质体，双折射，一轴晶，仅有一个高次对称轴，为C轴。
柱类
三方柱 复三方柱
四方柱 复四方柱
六方柱 复六方柱

锥类
三方单锥、双锥 复三方单锥、双锥
四方单锥、双锥 复四方单锥、双锥
六方单锥、双锥 复六方单锥、双锥
棱面体、三方偏方面体 平行双面 单面

四方晶系：L44L25PC，仅有一个高次对称轴，为L4，a=b≠c，四方柱，四方双锥等，c⊥a⊥b
六方晶系：L66L27PC
a1=a2=a3≠c
a1=a2=a3 ≠c
aI＾a2=a2＾a3=aI＾a3=120°
c⊥a
六方柱，六方双锥，平行双面（磷灰石、绿柱石）
三方晶系：L332L23PC，仅有一个高次对称轴，为L3-C轴三方柱，三方双锥，菱面体，平行双面
低级晶族：非均质体，双折射，二轴晶。
没有高次对称轴
斜方晶系：L2或P多于一个，3L23PC，斜方柱，斜方双锥，平行双面
单斜晶系：L2或P不多于一个，L2PC，斜方柱，斜方双锥，平行双面
三斜晶系：无L2或P，只有C，
a≠b≠c
b＾a＾c＾b≠90°
平行双面，双面，单面（绿松石、天河石）

斜方晶系
没有高次对称轴
L2或P多于一个
3L2 3PC
a≠b≠c c⊥a⊥b
单斜晶系
无高次对称轴 L2 PC a≠b≠c b⊥a,c
晶形：

1. 单形：由同种晶面（同形等大）所组成的品体形态：指由对称要素联系起来的一组晶面的总和。是借对称型中全部对称要素的作用可以使它们相互重复的一组晶面，它们具有相同的性质。晶体的几何形态共有47种单形。
如三方晶系的三方双锥、三方柱等；四方晶系的四方双锥、四方单锥

单形可以分为开形和闭形2种。

开形：晶面不能完全包围一定空间的单形，须和其它聚合才能形成晶体。例如平行双面、柱类和单锥类。

闭形：晶面可以包围成一个封闭的空间的单形。例如立方体和八面体等。

2. 聚形：单形的聚合，是由两个或两个以上单形组成的。但单性的聚合不是任意的，必须是属于同一对称型的单形才能聚合。如四方体—四方柱和平行双面
六、双晶
两个或者两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生，相邻两个个体可以通过对称操作使2者彼此重合或平行。

双晶主要类型
接触双晶（两个个体以简单平面接触）
1. 简单接触双晶：
尖晶石律、三角薄片双晶、膝状双晶
双晶结合面 凹角 外形对称性的变化
2．聚片双晶：
*多个薄板状个体以同一双晶体律连生，结合面互相平行。相邻2个个体方向相反。
*钠长石
3.穿插双晶：两个个体互相穿插形成的双晶（两个或者两个以上）
*正长石的卡氏双晶
*十字石——十字穿插双晶
4.轮氏双晶：两个以上的个体以同一双晶律连生，为若干接触双晶或穿插双晶的组合，各结合面互不平行，依次呈等角度相交，使双晶整体呈环状或辐射状
*金绿宝石的三连晶
七、实际晶体
1、表面生长特征：
*生长纹
*三角形生长标志
2、鉴定要结合物理性质——颜色、光泽、解理、断口、硬度等。
3、结晶习性：矿物产出时经常呈现的形态
4、晶体变形——生长 条件及环境的影响
*晶面大小变化但夹角不变
集合体：1块状2葡萄状3钟乳状4同心环状5条带状（玛瑙）6结核状7放射状8晶族状
矿物形态
单晶体：
连生：*规则连生（平行连生、双晶）不规则连生
集合体：*结核状 钟乳状、葡萄状、块状
等轴晶系
1钻石2尖晶石3石榴石4萤石5黄铁矿
钻石：*八面体*菱形十二面体*三角凹痕*生长纹理*三角薄片双晶*八面体解理
颜色：无色——浅黄、浅褐、浅灰
金刚光泽
阶梯状端口
石榴石：四角三八面体 菱形十二面体
*强玻璃光泽 *红、深红、褐红、紫红、橙色、黄色、绿色、淡黄、淡绿 *生长纹理 *贝壳状断口
尖晶石：*八面体
*八面体与菱形十二面体的聚形
*尖晶石律双晶
*玻璃光泽
*红（贵）、蓝、褐色、紫色等
*无解理
萤石：*立方体
*八面体完全解理（解理块）
*阶梯状端口
*弱玻璃光泽：H低，表面磨损严重
*除了红、黑的其它各色
晶面与解理面
晶面为晶体结构的最外层的面网晶面上有生长条纹或标志
解理面是晶体结构的薄弱面解理面平滑、有珍珠光泽
黄铁矿：
*金黄色
*金属光泽
*立方体
*五角十二面体
*二者的聚形
*生长纹理
四方晶系：*方柱石
*符山石
*锆石
锆石：*亚金刚光泽*四方柱与四方双锥*褐、红、无色（褐红色最常见）
方柱石：*四方柱与四方双锥及平行双面
*紫色、橙色、无色
*柱面纵纹
*玻璃光泽

六方晶系：*磷灰石
*六方柱+六方双锥
*浅绿、浅蓝、黄色
*贝壳状的断口
*H低，表面有明显磨损

绿柱石：*六方柱+平行双面+六方双锥
*玻璃光泽
*贝壳状断口
*绿、红、浅蓝、无色
*海蓝宝石柱面有纵纹
三方晶系： *电气石 碧玺
*六方柱+三方柱（复）三方单锥+单面
*晶体结构没有对称中心的
*异极象：晶体两端出现不同的单行的现象
碧玺（柱面条纹*球面三角形横断面*贝壳形断面 ）
刚玉（各色*六方双锥+六方柱+平行双面+菱面体*菱面体裂及地面裂理*强玻璃光泽*地轴面上有三角形生长的标志）有裂理的比较差
石英（六方柱+菱面体2个+三方偏方面体+三方双锥*左形*右形）
水晶（柱面有横纹*玻璃光泽*贝壳状断口*无色、紫色、黄色、烟色、黑色）
方解石（柱状，但一般仅见解理块*菱面体解理*阶梯状断口*强的双折射*H低，表面磨损严重*无色*多为集合体形式存在*汉白玉——碳酸盐质玉*大理岩）
斜方晶系：黄玉 托帕石
黄玉（斜方柱+斜方双锥+平行双面*地面完全解理*阶梯状断口*纵纹*无色、黄、褐、蓝色）托帕石最好的就是黄色
赛黄晶（斜方柱+斜方双锥+平行双面*纵纹*无地面完全解理*无色、褐色、黄色）
金绿宝石（贵重的五大宝石之一）（黄绿色、褐色*玻璃光泽*斜方柱+斜方双锥*柱面纵纹*三连晶——三个晶体互相穿插）有凹角
单斜晶系：正长石*月光石*平行双面+斜方柱*无色*2组完全中等解理*阶梯状断口（只有一个L2一个P）
三斜晶系：天河石*平行双面*单面*二组完全解理*阶梯状断口*蓝绿色*格子状颜色分布（有白色的网格）
第五章 力学性
一、刻划硬度：材料抵抗刻划的能力；
材料的硬度取决于原子间的键合力的性质和强度
二、摩氏硬度机H
矿物硬度分为10级，从1-10分别为：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
指甲2.5 小刀5.5 窗玻璃5.5 合成水晶7
A、 只是相对大小；金刚石与刚玉间的差大于滑石与刚玉之间的差
B、 H大于7，耐磨
C、 差异硬度：方向性差异，翡翠的差异硬度导致橘皮效应；
钻石的差异硬度使之得以切磨
2 硬度的测试
刻划硬度：注意事项
A． 破坏性，主要对原石，其他尽量避免使用；
B． H笔：从软到硬测试，以便只留下一条划痕
C． 雕件及成品测试部位：不显眼处
D． 观察硬度特征：刻面棱锋利笔直者硬度高，刻面棱圆滑则硬度低。
3．硬度的意义：
A、鉴定宝石
B、加工时，磨料的选择、琢形的选择、避免橘皮效应、切磨钻石
C、首饰的维护：首饰类型的选择、镶嵌方式及佩戴注意的问题等
抗压硬度：维克H Kg/mm2
二、 条痕
*当材料在白色无釉瓷板上刻划时留下特征颜色的粉末。
*区分体色相同的某些宝石：
*赤铁（褐红色）与钢珠（无）
*方钠石（白色）与青金岩（蓝色）
*珊瑚（白色）与“合成”珊瑚（红褐色）
*注意：破坏性测试，慎用
*放大下进行后观察
三、解理
*在外力的作用下，材料倾向于沿某些特殊方向破裂形成平坦断面的性质；
*解理面平行于其结构弱面；
*方钠石、钻石、黄玉；
*长石、辉石（翡翠）
*1、分类：
*一组（底面）解理：黄玉
*二组（柱面）解理：辉石
*三组（菱面体）解理：方解石
*四组（八面体）解理：钻石、萤石
解理分级：
*晶体受力后：
*极完全解理：极易沿解理面分成薄片，解理面平整光滑。
*完全解理 ：沿解理面裂成平整面
*中等解理 ：沿解理面分裂，解理面不很平整
*不完全解理：沿解理面分裂困难，解理面不平整也不明显。
*宝石的解理只有：有三类（完全解理、中等解理、不完全解理）
2、应用或者意义
A．鉴定
—初始解理：胡须、蜈蚣状包体；
B.加工
*能较容易除去质量较次的部分
*平行解理面方向不能抛光宝石，一般要与解理方向有5°倾斜，否则，产生粗糙不光的抛光面
*劈开钻石、避免胡须、破裂
识别：
*解理面上珍珠光泽
*阶梯状断口
*初始解理
*晶面与解理面的区别：
*晶体最外层的网面
*只有一层
*生长特征：生长纹，标志
四、裂理
*在外力作用下，材料沿双晶结合面或包体聚集的平面破裂或裂开形成平坦的断面。
*红宝石、蓝宝石中常见见底面或菱面体裂理。（每个钻石的晶体都有解理）并不是所有的刚玉都裂理。
*原因:
*包裹体沿某些晶体结构面出溶结晶，
*聚片双晶的结合面，
*裂理面平坦，缺少珍珠光泽
*注意：解理与裂理的差异、产生的原因
*方向：整个宝石种——某个体
*特征：
*实例：
五、断口
*宝石在歪理作用破裂形成的随机的无方向性的破裂面
*类型：
*阶梯状断口：解理发育的材料；
*贝壳状断口：解理不发育的材料；如玻璃、水晶；
*平坦、不平坦状断口：
*锯齿或裂木状断口：软玉；
—应用：鉴定
六、韧性：材料抵抗分裂的能力
*金刚石是世界上最硬物质，但韧性不够强。
*软玉硬度虽低，但是经受钢锤冲击，有强的韧性。
*集合体材料的韧性较好，如软玉、硬玉等，适用于雕琢
*韧性与脆性相反
*大小顺序：软玉、硬玉、红宝石、蓝宝石、金刚石、水晶、海蓝宝石、橄榄石、祖母绿、黄玉、月光石、金绿宝石、萤石；
锆石:H6.5-7.5，但有纸蚀现象；（意思是，可以用纸敲碎棱容易破）
七、稳定性
*材料抵抗由光、热、化学反应造成物理或化学性质的变化的能力。
*琥珀：100°变软
*欧泊：受热脱水、龟裂
*珍珠：汗水、化妆品的腐蚀
*材料的耐久性：取决于H、韧性、稳定性
八、比重：即相对密度
*材料在空气中的重量与同体积积水在4℃、1个大气压时的重量之比；
*1立方厘米谁在在4℃时的重量为1克。
*琥珀：1.08；
*水晶：2.65
*钻石：3.52
*鉴定宝石
*测试方法：静水称重法、比重液法；
*原理：阿基米德定律
*当物品完全侵入液体中时，所受到的浮力相当于所排开液体的重量。
八、相对密度
密度：单位体积内物质的质量，单位g/cm³
密度=质量/体积 p=m/v
影响因素:组织物质的元素类型，晶体结构。
相对密度：指材料在空气中的重量与同体积水在4℃、一个大气压时的重量之比。
1cm³水在4℃的重量为1g。
琥珀：SG=1.08；水晶：SG=2.65
●原理：阿基米德定律
●当物品完全浸入液体中时，所受到的浮力相当于所排开液体的重量。
●相对密度的测试方法：静水称重法、重液法

1． 重液法近似测比重
宝石的相对密度>重液 宝石下沉
宝石的相对密度=重液 宝石悬浮
宝石的相对密度<重液 宝石漂浮

实验中常用的重液为：
三溴甲烷（加一溴荼稀释，SG=1.48）：SG=2.65；
三溴甲烷（微黄色液体）：SG=2.89
二碘甲烷（一溴荼或三溴甲烷稀释）：SG=3.05； 翡翠SG=3.33 粉碧玺SG=3.05
二碘甲烷（黄色液体）：SG=3.32；
饱和盐水SG=1.12；7克盐溶于50ml水，琥珀上升，塑料下降。

宝石在比重液中的现象（见PPT）

重液法操作步骤
● 将待测宝石擦干净；
● 用镊子夹住宝石，送入重液中间，轻轻松开，侧视观察宝石的行为；
● 每在一种重液中测完，取出时要用酒精清洗样品，擦干，以防交叉污染。
● 重复测2-3次验证。

重液法注意事项
A、 多孔、有机材料、塑料、拼合宝石及某些处理材料避免用此方法，如”穿衣”翡翠、珍珠等；
B、 宝石太大不用；
C、 重液的保护：密封、避光存于阴凉处、深色瓶、加铜丝防变质分解或颜色加深；
D、 防止重液挥发、校正SG
E、 重液的毒性，通风、洗手、防止弄入眼中；
F、 观察时平视；
G、 测试完洗净、擦干，防止交叉感染；
H、 因为折射率相近，宝石轮廓不清晰，难取出，所以尽量先放在较重的液体中。

重液法测比重的优缺点
● 优点：合适较小的宝石、成包混装的宝石，可顺便观察颜色分布
● 缺点：有毒、有害；价格昂贵（只适合小宝石）；需在通风设备好的实验室中使用；不适宜多孔、有机及拼合宝石。

2、比重瓶法精确测比重
原理：阿基米德定律；（图见ppt）

比重瓶法的操作步骤
A、 调试重液：先将宝石放入某重液中，如下沉，则选较重的重液加入，否则选较轻的加入，边加边搅动。停下观察，再一滴一滴加直至悬浮；
B、 取一比重瓶，清洗、晾干、称重（带瓶塞）W1；
C、 将重液注入瓶内，充满，盖塞，让多余液体从毛细管中溢出，并擦干；
D、 确认瓶内无气泡后，称重W2
E、 瓶子体积是已知的，直接计算即可得到重液及宝石的精确比重值。
●SG=(W2-W1)/V

3、静水称重法精确测比重
根据阿基米德定理：
先称出空气中的重量G空，再称出在水中的重量W水，计算：SG=G空/（G空-W水）。
如：样品空气中重1.60，水中重1.20，则
计算：SG=1,60/(1.60-1.20)=4.00

方法：
a． 单盘天平
b． 双盘天平
c． 弹簧秤
d． 直读比重天平

a. 单盘天平静水称重
操作步骤：
A. 擦净宝石，称宝石在空气中的重量W空；
B. 将悬挂样品的支架放在天平盘上，把阿基米德桥垮放在盘上，不接触盘；
C. 取烧杯装2/3蒸馏水，滴洗涤剂1滴消除表面张丽，将烧杯放在桥上；
D. 支架末端挂有金属网兜，让网兜完全浸没于烧杯中的水中，并不接触杯底及杯壁；
E. 将天平清零；
F. 将宝石缓缓放入网兜中，消除气泡，称出宝石在水中的重量W水；
G. 计算SG=W空/（W空-W水）；
H. 重复测量2-3次验证。

注意事项
● 样品干净无油污，采用蒸馏水或凉开水，避免用自来水（气泡多），消除表面张丽；
● 多孔宝石不宜
● 只适用于大于1-2ct的宝石，小的误差大
● 天平净度要求高。

b.双盘天平静水称重
操作步骤：
A. 擦净宝石，称宝石在空气中的重量W空；
B. 取烧杯加2/3蒸馏水，滴洗涤剂1滴消除表面张丽；
C. 将细铁丝平分2半，一半作宝石兜挂左盘上方的挂钩上；
D. 将阿基米德桥跨在左盘上方并不接触盘，桥上放装2/3水的烧杯，将网兜浸没于水中，并不接触杯底和边部，调整右盘细铁丝长度使天平平衡；
E. 将宝石放入网兜内，宝石完全浸没于水中，且不接触杯底和边部，称宝石在水中的重量W水。注意消除气泡；
F. 计算SG,=W空/（W空-W）
G. 重复测量2-3次验证

★ 用于测定相对密度的双盘天平装置（见ppt）

c.弹簧秤法
适用于：大雕件、大原石、很大的琢型宝石，10-1000g重的。若宝石很大，可采用杠杆和水桶。
步骤：
A． 用尼龙兜装宝石，称在空气中的重量（A）；
B． 准备一个大烧杯，装满2/3的水；
C． 将宝石完全浸没于水中（水中加洗涤剂1滴），消除气泡，称其在水中的重量(W)；
D． 计算：SG=A/(A-W)
E． 重复测量2-3次验证。

静水称重的优缺点及注意事项：
● 优点：能快速准确测定许多不规则宝石比重，无复杂计算；无毒无害无污染、经济；
● 缺点：不能准确测定较小的宝石（小于小于3ct的宝石不太准确，<0.5ct不用此法）；多孔的宝石不适宜（如绿松等，尽量减少在水中测试的时间）
注意事项：
多测几次验证结果；样品干净无油污；消除表面张力（水的选择、加洗涤剂、刷气泡）。

可选用CCI4代替水
CCI4表面张力较水明显小，但CCI4随温度变化，p变化明显，注意测试时的温度。
SG=A/（A-W）*p
温度℃
P液体的比重
3
1.630
18
1.599
28
1.579

d.直读比重天平
●不必计算，1-100ct皆可
●由专门厂家制作，与横梁天平相似，但增加了一个双盘装置及在横梁上的刻度尺，可直接读出比重。
●用来测定小宝石比重的一种有效仪器。

★总结宝石大小与测试方式的选择
宝石大小
密度测试方法的选择
很小
重液法
>2-3ct
单、双盘天平法
1-100ct
直读比重天平法
10-1000g
弹簧秤法
很大
测量体积称重

4、各种规则形态材料的测量方法
重量/体积=密度
球体：4πr3/3；
立方体：a3；
长方体：abc；
圆柱体：πr2h；
不规则的大件材料：

第四章 光学基础及宝石的光学性质

一．光的本质
1．光的波动性
光的电磁波理论认为光是一种电磁波，是一种横波，在波动中质点的振动方向和传波方向互相垂直。
光的波动理论能解释光的反射、折射、干涉、衍射及偏振化现象。

图见（ppt）
可见光
400-430紫；
430-490蓝；
490-550绿；
550-590黄；
590-630橙；
630-700红；

2．光的粒子性
量子理论认为各种频率的光只能不连续地被发射和吸收，称为量子，光能量是不连续的，具量子化特征。
E=1240/γ（nm）
3.26-1.59ev；
光的粒子性可解释宝石颜色的某些成因及荧光现象。
2． 现代物理学认为光具有波粒二像性。

二．自然光与平面偏振光
1．自然光：从光源直接发出的光，如太阳光、灯光。特点：在垂直光波传播方向的平面内，沿各个方向振动且振幅相等的光。
2．平面偏振光：在垂直光波传播方向的单一平面内，沿一固定的方向振动的光波。
（图见ppt）
● 自然光可以通过反射、折射、双折射及选择性吸收等作用转变成偏振光
● 自然光—偏振片—偏振光

赛璐珞透明材料的薄片制成的，表面涂了硫酸奎宁细微的晶体，这种微晶按一定方向排列。

三．折射、折射定律、折射率
1．折射：光从一种介质进入另一种具有不同光密度的介质时，传播方向发生改变的现象。
当光线从光疏介质进入光密介质时，光线偏向法线折射，折射角<入射角。

光疏介质和光密介质
● 两种介质相比，将RI较小（光在期中传播速度速较大）的介质叫做光疏介质，RI较大的介质叫光密介质。
● 光疏和光密是相对而言的，如
RI空气=1，RI水=1.33，RI玻璃=1.5，
水（光密）—空气（光疏）
水（光疏）—玻璃（光密）。

2．折射定律和折射率
折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内。对于给定的两种相接处的介质及给定波长的光来说，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一个常数。
折射率=sin入射角/sin折射角；
采用黄色纳光源测得，589.5nm。
钻石：RI=2.417；刚玉：RI=1.78。

四．反射、反射定律、反射率
1．反射：光在遇到物质表面时，被折回的现象。
2．反射率：指光在垂直介质分界面入射时，反射光的强度与入射光的强度的百分比。
3． 反射定律：⑴入射光线、反射光线和法线在同一平面内。⑵入射角=反射角
4． 透明材料折射率与反射率的转换：
R=（RI-1）2/(RI+1)2
钻石：17%
反射仪（见ppt）
5． 全内反射与临界角
⑴当光线从光密介质进入光疏介质时，光线偏离法线折射，折射角大于入射角；当光线的入射角增大到某一角度时，折射角增大到90°，此时的入射角称为临界角，折射光线将沿两介质分界面传播。
⑵当入射角继续增大，大于临界角时，不再发生折射，二十全部反射回入射介质中，且遵循反射定律：反射角=入射角。这一现象称为全内反射。（见ppt）

介质的RI与临界角成反比
如YAG：1.83 33.5°
Diamond：2.42 24.5°
应用：1.设计理想切磨角度，增强宝石的亮度；
2.依全内反射原理设计折射仪鉴定宝石。
（图见ppt）

五．晶体光率体及光性
1．光性均质体（各向同性）
光学性质在各个方向都相同，光波在均质体宝石中传播时，其传播速度不因光波在晶体中振动方向不同而发生改变，只有一个RI值。
包括：等轴晶系（钻石、尖晶石、石榴石、萤石等）和非晶质（天然玻璃、玻璃、塑料、欧泊等）。
2．光性非介质体（各向异性）
中级晶族（三方、四方、六方晶系和低级家族（斜方、单斜、三斜晶系）的宝石的光学性质随方向变化（除特殊方向外）
当光线进入非介质体宝石，讲被分解为传播方向不同，振动方向相互垂直的两条平面偏振光，其传播速度不同，RI不同。
(图见pt)）
3．双折射率：各向异性宝石的最大折射率和最小折射率的差值，记为DR.。
RImax-RImin=DR，如水晶1.553-1.544=0.009
● 双折射率现象可通过放大观察重影现象。DR越高，重影现象越明显。
钻石无重影，莫伊桑石有重影（仿钻）
锆石，橄榄石，碧玺 双折射率大重影明显。
4．光轴
所有各向异性宝石都有一个或两个不发生双折射的方向，称为光轴。
一轴晶：三方、四方和六方晶系的宝石有一个不发生双折射的方向，即有一个光轴方向。
二轴晶：斜方、单斜和三斜晶系的宝石有两个不发生双折射的方向，即有两个光轴方向。

5．光率体
是表示光波在晶体中传播时，光波振动方向与相应折射率值之间关系的一种几何图形。
a. 均质体宝石的光率体
光率体为圆球形，任何方向切面都是圆切面，其半径为RI值，即各个方向RI值相同。
● 均质体始终只有一个折射率值

●异常双折射
等轴晶系和非晶质体宝石，常常在正交偏光下出现波状消失，旋转宝石一周出现明暗相间条纹或斑点、黑十字、黑色弯曲带等，这种现象是由宝石内应力产生，如钻石、石榴石等。

b．一轴晶光率体（三方、四方、六方晶系）：
光率体为旋转椭球体，以Ne（非常光）轴为旋转轴，No（常光）为半径组成的旋转椭球体。

c．二轴晶光率体（斜方、单斜、三斜晶系）：光率体为三轴不瞪的椭球体。
三个光学主轴：Ng、Nm和Np，两两垂直，代表二轴晶三个主要光学方向。

二轴晶光率体切面
三个主轴面：NgNm、NmNp、NgNp
二个圆切面
一个光轴面
各类斜交主轴的切面
其中平行光轴的切面与主轴面NgNp面相当。其双折射率最大。

六、宝石的光学性质
1．光泽
⑴定义：宝石表面反射光的能力，在很大程度上取决于宝石的RI大小，宝石的抛光程度。
⑵影响光泽强弱的因素：
a． 宝石的折射率值高低；
b． 宝石的表面的状态：平整度、抛光质量；
c． 矿物集合体的集合方式。
⑶宝石光泽的等级
RI>3，金属光泽，如金、银、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿等；
RI：2.6-3，半金属光泽，如乌刚石；
RI：1.9-2.6，金刚光泽、亚金刚光泽，如金刚石、锆石、翠榴石。
RI：1.3-1.9，玻璃光泽，绝大多数宝石，如水晶、碧玺、托帕石等。
石榴石族、刚玉族、金绿宝石等为亮玻璃光泽