第三章宝石矿物的化学成分资料
宝石矿物简介
宝石矿物简介宝石是什么？宝石是指色泽美丽，透明度好，硬度高，化学性质稳定矿物单晶体。
以价格稀有程度，社会公认为尺度。
可分为珍贵宝石和普通宝石。
金刚石、祖母绿、海蓝宝石、红宝石、蓝宝石等属珍贵宝石；紫水晶等较为常见属普通宝石。
下面介绍几种属于珍贵矿物的宝石。
一、金刚石—宝石之王金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的多象变体，只不过是结晶的形状不同而已。
常呈八面体或菱形十二面体晶形，晶面常鼓起成球面。
纯者无色透明，一般常带黄、蓝、褐、黑等色。
金刚光泽，在紫外线和X线照射下发天蓝色或浅紫色莹光。
硬度为10，是自然界最硬的矿物。
性脆，比重为 3.5-3.52。
有些金刚石体具有良好的半导体性和导热性。
金刚石在工业上大有用途，主要用于做红外窗口，高温半导体器件，金刚石散热片等，质量差的金刚石用作高硬度的切削，研磨材料。
金刚石还用作高级工艺装饰品材料。
金刚石产于金伯利岩中，当矿岩石风化后，它转入砂矿中。
二、刚玉石刚玉的化学成分为AI2O3，有时含微量铁、钛、铬等。
三方晶体。
晶体成腰鼓状，集合体呈粒状或块状。
一般为蓝灰、黄灰色、含铁者呈褐色，无色透明者称“白玉”。
蓝色透明的叫“蓝宝石”，（含钛），红色透明的叫“红宝石”（含铬）呈现放射状变彩的叫“星彩”刚玉。
佩带刚玉宝石饰品，被欧洲一些国的王室认为是高贵，典雅和气度的象征。
玻璃光泽，硬度9，比重为3.95-4.1，熔点高，不溶于酸，化学性质稳定。
产于富铝而贫硅的深成火成岩及变质岩中。
由于硬度高，作为研磨材料和精密仪器的轴承。
透明色美的刚玉是名贵的宝石。
红宝石的单晶用作激光材料。
近年来，人工合成的红宝石，广泛应用于工业技术上。
三、金绿宝石金绿宝石的化学成分为BeAI2O4，常含微量铬和铁，正交晶系。
单晶体呈假六方形，板状或短柱状；结合体成细粒状。
透明至微透明，玻璃光泽，硬度为8.5，比重为3.7。
常呈黄绿色，无色者少见；具有光彩度变化如猫睛者称“金绿猫睛石”；绿色而在灯光下变化紫红色者称“变石”。
几个常见宝石的矿物化学成分
几个常见宝石的矿物化学成分宝石是岩石中最美丽而贵重的一类石。
它们颜色鲜艳，质地晶莹，光泽灿烂，坚硬耐久，同时赋存稀少，是可以制作首饰等用途的天然矿物晶体，如钻石、水晶、祖母绿、红宝石、蓝宝石和金绿宝石（变石、猫眼）绿帘石等；也有少数是天然单矿物集合体，如冰彩玉髓、欧泊。
还有少数几种有机质材料，如琥珀、珍珠、珊瑚、煤精和象牙，也包括在广义的宝石之内。
宝石（jewel）指那种经过琢磨和抛光后,可以达到珠宝要求的石料或矿物装嵌。
该色泽美丽、硬度高、在大气和化学药品作用下不起变化的贵重矿石。
宝石一向是爱美人士的追求，它的化学成分是什么？又为何如此绚丽？宝石之王—钻石金刚石，亦名金刚，俗称金刚钻、钻石或水钻，成分为C,是碳元素的一种同素异形体，常为无色透明，硬度为10，是矿物中最硬的。
人工制造的又叫人造金刚石。
钻石属于单质类宝石，其晶莹通透，硬度极高，其化学成分是碳，常含有0.05%-0.2%的杂质元素，其中最重要的是N和B，他们的存在关系到钻石的类型和性质。
纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。
钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。
金刚石和石墨的区别?金刚石：共价晶体，碳原子是sp3杂化，形成正四面体结构，很稳定。
石墨：层状结构，碳原子是sp2杂化，每个层状结构就是这个六边形构成，层与层之间是范德法力，作用比较弱，然后碳原子还有一个电子空余，形成一个很大的∏键，因此导电性、导热性很好。
常林钻石重158.786克拉，长17.3毫米，颜色呈淡黄色，质地纯洁，透明如水，晶莹剔透。
晶体形态为八面体和菱形十二面体的聚形，比重3.52。
常林钻石是由山东省临沂市临沭县华侨乡常林村农民（时称临沂地区岌山公社常林大队社员)魏振芳于1977年12月21日在田间松散的沙土中翻地时发现的。
她把这块宝石献给了国家，成为我国的国宝。
常林钻石是我国到目前为止发现的第二块超过100克拉的宝石级天然大钻石，也是我国现存的最大钻石。
第三章 市场常见珠宝玉石品种介绍1
§4.1 常见宝石
一 、 红 宝 石
1、化学成分
Al2O3，含少量Cr3+。
2、矿物名称：刚玉 3、主要性质 （1）硬度高：摩氏硬度9级 （2）颜色：各种色调、明度、浓度的红色 （3）光泽：强玻璃光泽，抛光后光泽度好。
红宝石不同的颜色色调泰国红源自石缅甸红宝石星光效应：六射星光常见，罕见十二射星光
六射星光
十二射星光
（5）常见内含物：色带、愈合裂隙、金红石
4、产地特征
斯里兰卡、缅甸、印度、
泰国、柬埔寨、中国昌乐
柬埔寨
蓝宝石晶体
5、质量评价
质量取决于：颜色、净度、切工、重量
三、祖母绿
1、化学成分
Be3Al2[Si6O18]，含少量Cr3+。
2、矿物名称：绿柱石
1、主要特征
1）颜色：天蓝色、淡黄色、灰蓝色、蓝绿色、
绿、灰绿。土黄色。其中以天蓝色为佳
2）光泽：块状体为蜡状光泽
3）形态各异的铁线
2、品质评价
取决于颜色、质地、块度、有无铁线等。
四、独山玉
独山玉因产于河南省南阳市市郊独 山而得名，又名“独玉”或“南阳玉” 。 开发和利用的历史悠久，据南阳县黄山 出土的文物“南阳玉玉铲”考证，应属 新石器时代，距今约6000年。 独山玉以其丰富的色彩，优良的品 质，精美的设计和造型深受海内外人士 的青睐。
品质评价：取决于颜色、 裂纹、杂质及块度大小。
颜色
以色彩丰富、浓淡不一、 分布不均为特征。常见颜色 有黄、绿、白、青、紫、红、 黑等。同一块玉石中常因不 同矿物组合而出现多种颜色 并存的现象。以白色和绿色 为佳。
五、蛇纹石玉
蛇纹岩玉在自然界中广泛产出。我国 以辽宁岫岩县产的蛇纹岩玉质量最好，称 为岫玉。据考古专家研究，岫玉最迟在两 千多年以前就已开采，至今矿山资源仍然 很丰富，辽宁岫岩县岫玉矿自1957年成立， 向全国二十几个省市一百多家玉器厂提供 料源。岫玉色泽鲜艳，质地细腻，晶莹明 亮，是我国重要的玉器原料，各种工艺品 深受人们喜爱，是玉器的重要品种。
课程资料：矿石学
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赤铁矿
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➢ 胶体：一种物质的微粒(10～1000Å)分散于另一种 物质中所形成的细分散系。分散的质点称分散相， 容纳分散相的物质称分散媒(介质)。
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二、固溶体
➢ 固溶体就是固态均匀混合物，即固态溶液， 简称固溶体。
➢ 溶质可以是固体、液体和气体。
➢ 固溶体有三种类型：
1）置换固溶体；
2）插入固溶体；
3）缺位固溶体。
置换型固溶体。在MgO结构中
➢ 类质同象属置换固溶体F。e2+取代Mg2+ 结构
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地求出其他元素的原子数比率(如Co：0.0004÷1.6734/2)； 4) 根据元素晶体化学性质判断Co、Ni与Fe为类质同象关系，
则此黄铁矿的晶体化学式为(Fe0.9914Co0.0005Ni0.0002)0.9921S2
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§5 矿物的化学性质
➢矿物是由自然界中100多个元素当中任何一 个或二个以上的元素组成的，因此矿物的 化学性质就离不开这些元素的组合性质。
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§4 矿物的化学式
矿物的化学成分用化学式表达，即用元素 符号表示出来。表示方法有两种：实验式 和结构式（晶体化学式）。
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一、实验式
02宝石学基础(光学物理学性质)
7 多色性
宝石晶体在透射光条件下，从不同方向观察呈现出不 同的颜色，这种现象称为多色性。对于有色宝石来讲， 一轴晶一般呈现二色性,二轴晶呈现三色性。
蓝宝石具二色性：垂直光轴方向呈现蓝色、平行光轴 方向呈现绿色。蓝色黝帘石呈现三色性：蓝色、紫色、 黄绿色。
8 光泽
光泽（luster）是宝玉石表面对可见光的反射程度， 是由其反射光的强度所决定的，与宝玉石本身的折射率 和吸收系数有关，折射率愈高、吸收系数愈大，则其光 泽愈强。光泽亦是宝玉石的鉴别特征之一。
(3)二轴晶：在非均质晶体中，有两个方向不发生双折射 的晶体，称为二轴晶。二轴晶包括斜方晶系、单斜晶系 三斜晶系。这三个晶系的晶体，光在三个方向传播速度 均不相同，故属二轴晶的晶体有三个折光率：Ng、Nm、 Np。当Np靠近Ng为二轴晶正光性，当Np靠近Ｎm时为二轴 晶负光性。
5 颜色
宝石的颜色是宝石经济评价的主要 依据。颜色是矿物的重要光学性质之一。 不少矿物有它的特殊颜色，因此它可以 作为矿物的一种鉴定特征。例如孔雀石 的特殊绿色、蓝铜矿的特殊蓝色都是鉴 别这些矿物的重要特征。
(2) 当 自 然 光 进 入 非 均 质 宝 石 后 ， 原来是在任意方向振动的自然光便 分解成相互垂直的两条偏振光，传 播速度除特殊情况外(光轴方向)也 不相等，呈现了两条折光率不同的 光波，此种现象称为双折射。最大 折光率值和最小折光率值间的差值， 称为双折射率。双折射及双折射率 是识别宝石的主要特征之一。
(2) 非晶质：有些貌似固态的物质，有一定的化学组成， 但质点只按短程有序排列，不具格子状构造，称为非晶 质，如玛瑙、火山玻璃、琥珀和人造玻璃等。
2.晶系
按照晶体中质点的对称程度将晶体划分为三个晶族 七个晶系。
3第三讲矿物的化学成分和分类
如石英SiO2、方解石Ca［CO3］、白云母K｛Al2
［(Si3Al)O10 ](OH)2｝，铁闪锌矿(Zn,Fe)S。 (2) 对复化合物，阳离子按碱性由强至弱、价态从低 到高的顺序排列。 如白云石CaMg［CO3］2、磁铁矿FeFe2O4。
(3) 附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。
非化学计量——成分标型：
含金石英脉中黄铁矿(FeS2)， Fe/(S+As)>0.500，——形成深度小； Fe/(S+As)<0.500，——成矿深度大 (Н о в г о р о д о в а ，М ．И ．等，1980)。—— 判断剥蚀程度。
五、胶体矿物的化学成分特点
1、胶体与胶体矿物 一种或多种粒径介于1－100nm之间的物质微粒（分散质） 分散在另一种物质（分散媒）中形成的不均匀细分散体系，称 为胶体。分散媒多于分散质的胶体称胶溶体；反之称胶凝体。 胶体矿物一般是以水为分散媒、以固相为分散质的水胶凝 体，属非晶质或隐晶质矿物。如蛋白石（SiO2 . nH2O）。 胶体矿物经过长时间，转变为隐晶质的，或继续转变为显 晶质的，叫做胶体的老化。 2、胶体矿物的特殊性质 （1) 胶体矿物的比表面积极大，表面张力也极大，其形态 多为球形或半球形。 （2）分散质和分散媒的量比不固定，可发生老化。 （3）易吸附其他物质。
蛭石 （ Mg,C a） 0.34.5(H 2O)n { Mg3 (SiO1 0)( OH )2 }
层间 水 Interla yer water
H2 O
层间 域
110℃
层间 域缩 小 可再 吸附
写入
胶体水为特殊的吸附水，需写入化学式。
说明
1）单矿物的化学全分析数据中，H2O-称为负水，通 常意指不参加晶格的吸附水，当样品烘干到110度之 前即全部逸出：而正水H2O+系指参加晶格的结构水或 结晶水，其失水温度通常高于110度 2）有些参加晶格的的层间水、沸石水及部分结晶水 在低于110度也可逸出晶格，故分析时应以特殊方法 处理样品中的水。
宝石矿物化学成分的特点
•
2
．磷酸盐类
该类含有磷酸根[PO4] 3-，广阴离子。由于半径 较大，因而要求半径较大的阳离子(如Ca2+、 • Pb2+等)与之结合才能形成稳定的磷酸盐。此类矿 物成分复杂，往往有附加阴离子。属于此 • 类的宝石矿物有磷灰石Ca5(PO4)3(F,C1,OH)和绿 松石CuAl6(PO4)4(OH)8· 4H2O等。 •
宝石矿物化学成分的特点
宝石矿物化学成分的特点
一、宝石矿物晶体化学的分类 • 从晶体化学的角度，宝石矿物可划分为含 氧盐类、氧化物类和自然元素类等。
• (一) 含氧盐类
• 大部分宝石矿物属于含氧盐类，其中又以 硅酸盐类矿物居多。据统计，宝石矿物中 硅酸盐类矿物约占一半，还有少量宝石矿 物属磷酸盐类
• 1．硅酸盐类
• 在硅酸盐类矿物的晶体结构中，硅氧络阴离子配位
的四面体[SiO4]4 -是它们的基本构造单元。硅氧四
பைடு நூலகம்
面体在结构中可以孤立地存在，也可以以其角顶相
互连接而形成多种复杂的络阴离子(基型)。根据硅
氧四面体在晶体结构中的连接方式，可分成以下几
种。
• (1)岛状基型
• 表现为单个硅氧四面体[SiO4]4 -或每两个四面体以一个
•
非金属元素主要有Si、A1、Fe、Mn、Ti、Cr等。阴离子一
• 般按立方或六方最紧密堆积，而阳离子则充填于其四面体或 八面体空隙中。属于简单氧化物的宝石有刚玉矿物(A12O3)的 红宝石、蓝宝石，SiO2类矿物(SiO2和SiO2· nH2O)的紫晶、 黄晶、水晶、烟晶、芙蓉石、玉髓、欧泊、蛋白石及金红石
与环之间则靠其他金属阳离子连接。属于此类的宝石矿物
有蓝锥矿BaTiSi3O9。(三方环)、绿柱石Be3A12Si6O18。 (六方环)、堇青石(Mg,Fe)2A13A1Si5O18。(六方环)和电气 石(六方环)等。
石头的化学成分
石头的化学成分石头是一种常见的固态物质，具有坚硬、不可塑性、不易燃烧等特点。
它的化学成分主要由矿物质组成，其中含有许多元素。
本文将介绍石头的主要化学成分，并探讨它们在自然界和人类生活中的重要性。
1. 硅(Si)：硅是石头中最常见的元素之一。
它是地壳中含量最高的元素，约占地壳质量的28％。
硅的化学性质稳定，能与氧结合形成二氧化硅(SiO2)。
二氧化硅是石英、石英砂和石英石的主要成分，具有高硬度和热稳定性，被广泛用于建筑、玻璃制造和电子工业。
2. 铝(Al)：铝是地壳中含量第三的元素，约占地壳质量的8％。
它通常与氧、硅等元素结合形成矿物质，如长石和云母。
铝矿石经过提炼可以得到纯铝，广泛应用于建筑、交通工具、包装材料等行业。
3. 铁(Fe)：铁是地壳中含量第四的元素，约占地壳质量的5％。
它是一种重要的金属元素，广泛用于制造工具、机械设备和建筑材料。
铁可以与氧结合形成氧化铁矿物，如赤铁矿和磁铁矿。
这些矿物赋予石头以不同的颜色和纹理，被用于装饰、雕刻和建筑。
4. 钙(Ca)：钙是地壳中含量第五的元素，约占地壳质量的3.6％。
它通常以碳酸钙的形式存在于石灰石和大理石中。
石灰石是建筑材料和工业原料的重要来源，大理石则常用于雕塑和建筑装饰。
5. 钾(K)和钠(Na)：钾和钠是碱金属元素，可以在一定条件下与硅、氧等元素结合形成矿物质，如长石和云母。
这些矿物质在地壳中广泛分布，是岩石和土壤的重要组成部分。
钠和钾也是人体内必需的元素，对神经传导和细胞功能起重要作用。
6. 镁(Mg)：镁是地壳中含量第八的元素，约占地壳质量的2.1％。
它通常以镁矿物的形式存在于岩石中。
镁矿物如辉石和角闪石具有高硬度和耐火性，广泛应用于耐火材料、建筑材料和化工工业。
除了上述元素外，石头还可能含有微量的其他元素，如锰、铬、铜、锌等。
这些元素的存在使得石头具有丰富的颜色和纹理，被用于宝石和装饰材料。
总的来说，石头的化学成分丰富多样，不同的成分赋予了石头不同的物理和化学性质。
宝石的化学成分PPT课件
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翠绿榴石
镁铝榴石
钙铝榴石
钙铬榴石
铁铝榴石
镁铝榴石
钙铝榴石
钙铁榴石
石榴石族
不同成分的石榴石（2）
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（1）岛状硅酸盐 4）黄晶（黄玉）成分 Be3Al2(SiO3)6
黄晶
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黄晶
黄晶
黄晶
贵黄晶
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（2）环状硅酸盐 1）绿柱石，化学成分 Be3Al2(SiO3)6
祖母绿
祖母绿
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（2）环状硅酸盐 1）绿柱石，化学成分 Be3Al2(SiO3)6
祖母绿
极罕有的达碧兹品种
The star of Andes(安第斯之星）：重80.61克拉，现存于大英帝国，伦敦维多利亚及艾博特博物馆
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（2）环状硅酸盐 1）绿柱石，化学成分 Be3Al2(SiO3)6
绿松石
绿松石
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磷灰石
磷灰石
磷灰石
(2)磷灰石成分：Ca5[PO4](OH,F)
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独居石
独居石
独居石
(3)独居石成分：(Ce,La,Nd,Th)PO4
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大多数宝石属于硅酸盐岩。 （1）岛状硅酸盐 1）锆石化学成分 ZrSiO4
锆石
*
*
元素与元素之间通过原子（或原子团）、离子（或离子团）之间靠化学键结合在一起。 与宝石有关的化学键主要为离子键合共价键。硅酸盐主要靠 Si-O骨干组成的。
岛状
三方环
六方环
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四方环
单链
双链
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三、宝石中常见的化合物 1）石英：SiO2 2) 欧泊: SiO2.nH2O 3）尖晶石：MgO.Al2O3 4）金绿宝石：BeO.Al2O3 5）刚玉：Al2O3
地球科学概论---第三章_矿物
化学键：质点间的结合力 金刚石中C原子的共价键
石墨层间的范德华力
同质多象：相同成分，不同结构
类质同象：相同结构，不同成分
橄榄石
（Mg, Fe)2〔SiO4〕
晶体的生长
晶体内部空间格子与外形
第三节 矿物的主要性质
1、矿物的形态
（1）单体形态： 电气石 ❖ 一向延长：柱状，针状，放射状
石膏
透辉石
方解石
孔雀石
菱锰矿
2、矿物的光学性质
（1）矿物的颜色
自色：矿物本身含有致色离子
他色：矿物中含有杂质
（2）矿物的条痕
条痕是鉴定矿物的重要手段
（1）矿物的光泽
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽 玻璃光泽
脂肪光泽 珍珠光泽
丝绢光泽 土状光泽
（1）矿物的透明度
透明矿物
半透明矿物
不透明矿物
3、矿物的力学性质
红柱石
辉铋矿
❖ 二向延长：板状，片状
电气石
黑云母 滑石
黑云母
❖ 三向延长：等轴粒状
电气石
方解石
黄铁矿
石榴子石
（2）集合体形态：
❖ 纤维状或毛发状
透闪石
蛇纹石
❖ 鳞片状
铀云母
石膏
❖ 粒状或块状、土状
❖ 放射状
蓝铜矿
绿铜锌矿
辉锑矿
❖ 晶簇状
石膏
绿帘石
❖ 鲕状、豆状
❖ 钟乳状
❖ 葡萄状、肾状、 结核状
矿物的硬度
矿物的解理
解理：矿物在外力作用下，沿着一定的结 晶方向裂成光滑平面的性质。而这种破裂面 则叫做解理面，解理面一般非常平滑且有光 泽，不同矿物或一种矿物的不同方向上解理 发育程度不同。
任务1宝石的化学成分
任务1 宝石的化学成分一、含氧盐类大部分宝石都属于含氧盐类，以硅酸盐居多，其他还有磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐类。
在含氧盐晶体结构中，含氧酸根呈独立的阴离子团存在，成为配阴离子。
自然界中最主要的配阴离子有[SiO4]4-、[PO4]3-、[SO4]4-和[CO3]2-等，它们呈平面三角形、四面体等各种形状，具有比一般简单化合物的阴离子（O2-、S2-、Cl-等）大得多的离子半径，但各种配阴离子的形状、半径、电价以及某些化学特性的差别，对矿物的化学成分、物理性质以及成因有决定性影响。
1、硅酸盐类在硅酸盐的晶体结构中，硅氧四面体SiO4-4是它们的基本构造单元。
硅氧四面体在晶体结构中可以单独存在，也可以以其角顶相互连接而形成多种复杂的络合阴离子。
根据硅氧四面体在晶体结构中的链接方式，可以分为以下几种：（1）岛状硅酸盐：由单个硅氧四面体或者每两个硅氧四面体公用一个角顶形成双四面体独立存在，彼此之间是靠金属阳离子链接，呈孤立的岛状。
此类宝石代表有：橄榄石、石榴石、锆石、托帕石、榍石、绿帘石、十字石等等。
岛状硅氧骨干A.孤立硅氧四面体[SiO4]4-；B.孤立双硅氧四面体[Si2O7]6-（2）环状硅酸盐：由三个、四个或者六个硅氧四面体所组成的封闭的环，即三方、四方、六方环。
环内每个四面体以两个角顶分别与相邻的两个四面体相连接，环与环之间靠金属阳离子链接。
此类代表宝石有：绿柱石、堇青石、碧玺等等。
A B C环状硅氧骨干A. 三环［Si3O9］6-；B. 四环［Si4O12］8-；C. 六环［Si6O18］12-（3）链状硅酸盐：每个硅氧四面体与两个角顶分别与相邻两个硅氧四面体链接成一条无限延伸的链状，链与链之间通过金属阳离子连接。
此类代表宝石有：翡翠、软玉、透辉石、蔷薇辉石等等。
链状硅氧骨干A.单链硅氧骨干（辉石单链[Si2O6]4-）；B双链硅氧骨干（角闪石双链[Si4O11]6-）（据高福裕、刘贤儒，1985）（4）层状硅酸盐：硅氧四面体成层状连接，两层硅氧四面体层错开形成双层构造。
宝石的结晶学和矿物学基础
b.中级晶族共有25种单形，分成六组：柱体 组、单锥体组、双锥体组、四方四面体和复三 方偏三角面体组、菱面体与复三方偏三角面体 组、偏方面体组。
c.高级晶族共有15种单形，分为三组：四面 体组、八面体组、立方体组。
3.常见单形及特征 (1)低级晶族常见单形
(3)等轴晶系的单形
立方体
由两两平行 的6个全等正 方形组成
四六面体
立方体的每 个正方形分 成4个三角形
菱形十二面体
由12个全等的 菱形组成
五角十二面体
由12个全等的 五边形组成
小结
低 级 晶
三斜晶系 单斜晶系
单面 平行双面 (日光石) 双面 (透辉石、月光石)
族 斜方晶系 斜方柱 斜方四面体 斜方单锥 斜方双锥
第三章 宝石的结晶学和矿物学基础
宝石是一种坚硬耐磨的固体物质，宝石材 料经过精心设计和人工琢磨，形成规则的几 何形态，发出奇光异彩，映出奇妙花纹，所 有这些首先归功于人类的艺术创造，但本质 上是归功于宝石材料的结晶学和矿物学性质， 因此，结晶学是宝石学重要的基础学科之一， 结晶学和矿物学知识对于宝石学家是必不可 少的。
1895年德国物理学家伦琴(W.C.Rentgen )发现X射线 后，1912年德国物理学家劳埃（M.Von Laue）第一次 用X射线在实验上证明了晶体的根本特性——晶体内 部质点在三维空间周期性地排列。
所以，晶体的现代定义（从本质）：
晶体（crystal）是内部质点(原子、离子或分子) 在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。这种 质点在三维空间周期性地重复排列也称格子构造，所 以晶体是具有格子构造的固体。
(1) 原始格子(P)：结点分布于平行六面体的8 (2) 底心格子(C)：结点分布于平行六面体的角顶及某一对面的中心。 (3) 体心格子(I) (4) 面心格子(F)：结点分布于平行六面体的角顶和3对面的中心。
宝石矿物的化学成分
第一节 宝石矿物的化学成分特点
一、宝石矿物多属于含氧盐类硅酸盐、氧 化物类和自然元素类，一些次要的宝石 可以是硼酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸 盐、卤化物、硫化物等
(一)含氧盐类
大部分宝石矿物属于含氧盐类，其中 又以硅酸盐类矿物居多。据统计，宝石矿 物中硅酸盐类矿物约占一半。还有少量宝 石矿物属磷酸盐类等。
硫盐矿物，硫与半金属元素砷、锑或铋组成锥状 络阴离子[AsS3]3-、[BiS3]3-，以及由这些锥状 络阴离子相互联接组成复杂形式的络阴离子与阳
离子结合而成。
(五)硫化物类
闪锌矿ZnS、黄铁矿FeS2、辰砂HgS等
二、宝石矿物的化学组成 具有一定范围的可变性
许多宝石矿物的化学组成并不是固定不变的， 而是有一定的变化幅度。
（4）层状硅酸盐
硅氧四面体SiO4成层连接，两层硅氧骨干 层错开联成“双层”构造。在硅氧骨干中， 阳离子八面体层中以及双层之间的离子都 可以发生其他相似离子的替代。
（4）层状硅酸盐
蛇纹石质玉（岫玉）
蛇纹石：Mg6(Si4O10)(OH)8 雕刻石,如寿山石、青田石、鸡血石等的矿物成分为地开石、 高岭石、伊利石、叶蜡石等层状硅酸盐。
中等较大 中等-
较小 较小 较弱
较小 较小 较弱
2．硼酸盐类
[BO3]3-、 [BO4]5-两种络阴离子是硼酸盐的 基本构造单位，在晶体结构中他们可以独立出现， 形成岛状结构；也可以通过共角顶联结成复杂的 络阴离子，形成环状、链状、层状、架状结构的 硼酸盐。
硼铝镁石：MgAlBO4 （岛状结构）
3．磷酸盐类
地开石、高岭石： Al4(Si4O10)(OH)8 叶蜡石:Al2(Si4O10)(OH)2 葡萄石： Ca2Al (AlSi3O10)(OH)2
各类宝石的化学成分
各类宝石的化学成分各类宝石的化学成分2010-12-10 08：05 1、钻石钻石就是一种碳的单质(铅笔的铅芯材料石墨也是碳单质)钻石，也叫金刚石，俗称"金刚钻"。
化学式为c，晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形，没有杂质时，无色透明，与石墨同属于碳的单质，素有"硬度之王"和宝石之王的美称。
钻石是自然界中最硬物质，最佳颜色为无色，但也有特殊色，如蓝色、紫色、金黄色等。
这些颜色的钻石稀有，是钻石中的珍品。
2、红宝石和蓝宝石红宝石和蓝宝石都属于刚玉矿物，基本化学成份为Al2O3(所有的铝制品外层都有Al2O3，它被称为铝锈)。
红色的称为红宝石，而其他色调的刚玉在商业上统称蓝宝石。
刚玉颜色多种，有无色、黄(色素离子Ni)、红(色素离子Cr3+)、蓝(色素离子Ti4+、Fe2+)、绿(色素离子Co3+、Ni2+、V3+)、紫(Ti4+、Fe2+、Cr3+)、棕、黑(色素离子Fe2+、Fe3+)、白炽灯下蓝紫、日光灯下红紫效应(色素离子V2+)。
3、祖母绿祖母绿是宝石级的绿色绿柱石。
绿柱石是自然界产出的，主要成分为Be3Al2[Si6O18]，具有六方对称的铍铝硅酸盐矿物(硅酸盐矿物俯拾皆是)。
因含适量的Cr2O3(0.15~0.6%)，而形成祖母绿。
祖母绿的颜色十分诱人，有人用菠菜绿、葱心绿、嫩树芽绿来形容它，但都无法准确表达它的颜色。
它绿中带点黄，又似乎带点蓝，就连光谱都好象缺失了点波长，无论何时它总是发出柔和而浓艳的光芒。
这就是绿色宝石之王--祖母绿的魅力所在。
4、珍珠珍珠是一种有机宝石，自古以来一直被人们视做奇珍，据地质学和考古学的研究证明，在两亿年前，地球上就已经有了珍珠。
珍珠有白色系、红色系、黄色系、深色系和杂色系五种，多数不透明。
珍珠与玛瑙、水晶、玉石一起并称我国古代传统"四宝"。
珍珠是一种古老的有机宝石，产在珍珠贝类和珠母贝类软体动物体内，由于内分泌作用而生成的。
5矿物的物理性质及化学性质
16
晕色
17
乳光
颜色
锖色-某些不透明金属矿物表面氧化膜引起反射光 的干涉产生的彩色。
变彩-转动观察某些矿物时，其表面可以呈现出不 同的可变化的颜色。如拉长石，在一定角度范围 内可以看到美丽的蓝绿、金黄、红紫等连续改变 的变彩 、变彩欧泊。多数是源于矿物内部有微细 叶片状包裹物，引起光的干涉作用。
硬度是矿物物理性质中具普遍性的， 比较固定的性质，因而是一项重要的 鉴定特征。
测量矿物的硬度时，要在洁净、新鲜 的单个晶面上进行。
刻划时，用力要缓且均匀，避免用力 压掘。
硬度也是影响矿石工艺加工生产和选 矿成本的重要因素之一。
57
解理
解理：矿物晶体受力作用后，沿一定方向裂开形 成一系列光滑平面的性质。
颜色 透明度
条痕 光泽
非金属色
金属色
透明 透明-半透明 微透明 不透明
白色
白色-彩色 深彩色 黑色
玻璃
金刚 半金属 金属
实例
石盐 方解石
石英
金刚石 自然硫 闪锌矿
赤铁矿 磁铁矿
自然铜 方铅矿 黄铁矿
43
发光性
发光性：矿物受到外界能量激发（如加热、紫外 线、X射线等）时发出可见光的性质。
实质：矿物晶体结构中的质点受外界能量激发， 发生电子跃迁，在电子由激发态回到基态的过程 ， 又将吸收的能量以可见光的形式释放出来。
他色可作为鉴定某些矿物的辅助依据； 假色一般不具有鉴定意义。
22
矿物颜色的命名与描述
标准色谱法 利用标准色谱中的颜色来描述矿物的颜色，如 斜长石的颜色为白色。 当矿物颜色与标准色谱颜色有深浅等差别时， 可在标准色谱前加上适当的形容词，如浅灰色、 淡红色。
地质学基础03矿物
第三节 矿物的形态
蓝晶石
一 矿物的
单体形态
二 矿物的
钙沸石
集合体形
态
一 矿物的单体形态
结晶习性分为三种基本类型：
一向延长型 二向延长型 三向等长型
一向延长型
石英
黄玉
磷灰石
蓝晶石
二向延长型
石膏
云母
黄铁矿
三向等长型
方铅矿
石榴子石
方解石
晶面花纹：矿物晶体表面出现多种凹凸花纹。
黄铁矿
石英
二 矿物的集合体形态
钾长石包含正长 石、钾微斜长石、 透长石及冰长石等 变种，其成分无变 化，仅结构略有差 别。其中常见的是 正长石。单晶体常 为柱状或板柱，常 为肉红色，有时具 有较浅的色调。玻 璃光泽。硬度6。 有两组方向相互垂 直的解理。
微斜长石
倍长石 （右）
钠长石 （左）
斜长石：
钠长石与 钙长石组 成类质同 像系列， 包括：
• 天然产出 • 具有一定的内部结构 • 具有一定的化学成分 • 组成岩石的基本单位 萤石
二 晶体与非晶体
• 晶体：结晶质点呈规则排 列的固体。如：石英晶体， 石盐晶体。
• 非晶体：质点无规则排列。 如：玻璃质，胶体等。
石英晶体（SiO2）
• 自然界中以晶体矿物为主， 也存在非晶质矿物。
宝石
石盐的晶体结构（立方体）
石 英
石英晶簇
晶
簇
矿物的个体（晶体颗
粒或胶粒）集合在一起 以集合体形式出现的。
阳起石（左） 放射状集合体
孔雀石（右） 肾状集合体
第四节 矿物的物理性质
一 矿物的光学性质 二 矿物的力学质 三 矿物的其他性质一 矿物的光学性质
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石榴子石
（2）环状结构：
堇青石
蓝锥矿
绿柱石
（3）链状结构：
双链 单链
辉石式 -[Si2O6]-4
角闪石式 [Si4O11]-6
软玉
蔷薇辉石
（4）层状结构： 三八面体型
蛇纹石
寿山石
（5）架状结构
月光石
拉长石
方柱石 日光石
2、硼酸盐类 基本构造单元(BO3)3- 和(BO4)5晶体中独立出现形成岛状结构； 通过共角顶而连结成各种复杂的阳离子，形
1、硅酸盐类 基本构造单元：[SiO4]4-
硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，也可 以以其顶角相互连接而形成多种复杂的络阴 离子；
（1）岛状结构：
单四面体 [SiO4]4-
两个硅氧四面体共 用一个角顶构成双 四面体[Si2O7]6-
橄榄石 （Mg，Fe）2［SiO4］
绿帘石 Ca2（Al，Fe）3［Si2O7］［SiO4］ O［OH］
第三章 宝石矿物的化学成分
➢ 教学内容： 1、掌握宝石矿物的晶体化学分类及特点。 2、掌握类质同象的概念以及条件。 3、了解宝石矿物中水的存在形式。 ➢ 教学重点、难点：
类质同象的条件。
1、矿物化学成分分类： (1)单质：金刚石C，自然金Au等
金刚石
自然金
(2) 化合物： 简单化合物、复杂化合物：
类型中宝石的实例。 4、简述类质同象的条件。 5、简述类质同象对宝石性质的影响。 6. 为什么首饰展柜里要放一杯水。
3、结构水 以OH- 、H+、H3O+等离子形式参加矿物晶格 的“水”，其中OH- 的形式最为常见。 结构水在晶格中占有固定的位置，在组成上具 有确定的比例。
如绿松石CuAl6[PO4](OH)8·4H2O
思考题
1、举例说明矿物成分可以分为哪些类型？ 2、什么是类质同象，可以划分为哪些类型？ 3、宝石矿物中的水可以分为哪些类型？举出各
（2）根据相互取代的质点电价的不同： 等价类质同象： 相互替代的两种质点电价相同。 不等价类质同象： 相互替代的两种质点电价不相同。
3、类质同象的条件 原子或离子半径相近：相互替代的离子半径 相差越小，则彼此之间替换能力越强，替换 量越大。
离子类型相近：离子类型相近，形成键性相 一致，才能发生类质同象替代。
或渗入矿物集合体颗粒间的普通水，呈水分子
状态。
胶体水：是水胶凝体矿物中的分散媒而存在的
水，即固定吸附在分散相表面的水。
如：欧泊中的水
SiO2·nH2O
2、结晶水 在晶格中具有固定的位置，起着构造单位的 作用，以中性水分子存在，是矿物化学组成 的一部分。 如石膏Ca[SO4]·2H2O 绿松石CuAl6[PO4](OH)8·4H2O
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）
Al2SiO5: 红柱石
蓝晶石
矽线石
斜方Al2SiO5 三斜Al2SiO5 斜方Al2SiO5
较低温、低压 中压、中高温 较高温
红柱石
矽线石
蓝晶石
第三节 宝石矿物中水的存在形式
1、吸附水
不参加晶格，只存在于宝石矿物表面、裂隙
成环状、链状、层状和架状结构的硼酸盐。
硼铝镁石 Mg(Al, Fe)BO4
3、磷酸盐类 ➢ 基本构造单位：磷酸根（PO43-） ➢ 特点：需半径较大的阳离子与之结合才能形
成稳定的磷酸盐。
➢ 磷灰石、绿松石。
磷灰石：Ca5[PO4]3[F，Cl]
绿松石 CuAl6[PO4]4(OH)8.5H2O
离子电价平衡：代替与被代替的离子电价必 须保持一致。
4、类质同象对宝石性质的影响
（1）对宝石颜色的影响 （2）对宝石矿物的折射率、密度的影响 （3）对宝石硬度的同种化学成分的物质（单质或 化合物）在不同的物理化学条件下（温度、 压力、介质溶液）下能够形成不同晶体结构 的现象，称为同质异象。
石英簇
刚玉晶体 赤铁矿
尖晶石
金红石 金绿宝石
三、自然元素类 有些金属和半金属元素呈单质形式独立矿物 出现。 钻石（C）、自然金（Au)
第二节 类质同象
一、类质同象 1、概念：
晶体结构中某种质点A（原子、离子）为它种 类似的质点B所代替，仅使晶格常数发生不大 的变化，而结构形式并不改变的现象 。 代替某一元素A的物质B称为类质同象混入物 （固溶体）。
黄铁矿
辰砂HgS
橄榄石 （Mg，Fe）2［SiO4］
第一节 宝石矿物的晶体化学分类
一、含氧盐类 含氧盐是各种含氧酸根络阴离子与金属阳离 子所组成的盐类化合物。
根据络阴离子种类的不同，含氧盐大类矿物分类：
硅酸盐[SiO4]4-、碳酸盐[CO3]2-、 硫酸盐[SO4]2-、磷酸盐[PO4]3-、 硝酸盐[NO3]- 硼酸盐[BO3]3-
石榴石
Mg2+
镁铝榴石 Mg3Al2[SiO4]3
Fe2+ 铁铝榴石 Fe3Al2[SiO4]3
2、分类： （1）根据晶体中一种质点被另一种质点代替的
数量限度不同：
完全类质同象：——石榴石 在类质同象混晶中，若A、B两种质点可以任 意比例相互取代。可形成一个连续系列。
不完全类质同象：——闪锌矿 在类质同象混晶中，若A、B两种质点相互代 替的数量局限在一个有限的范围内，不能形 成连续的系列。
4、碳酸盐类 基本构造单位：CO32特点：阴离子呈等边三角形，碳作为阳离子 位于三角形的中央，三个氧离子围绕碳分布 在三角形的三个角顶上，C-O之间以共价键联 系。
孔雀石、方解石、白云石。
孔雀石 CuCO3.Cu(OH)2
二、氧化物类 是一系列金属和非金属元素与氧离子O2- 化 合而成的化合物。 Si、Al、Fe、Mn、Ti、Cr 阴离子（氧）按立方或六方紧密堆积，阳离 子充填于其四面体或八面体孔隙中。