月光石

目录
目录 (I)
1绪论 (1)
1.1 月光石简介 (1)
1.2 化学成分和分类 (1)
1.3 月光石的物理性质 (2)
1.3.1 月光石的光学性质 (2)
1.3.2 月光石的力学性质 (3)
1.4 月光石的成因及产地 (3)
1.5 月光石的月光效应 (3)
2模型建立 (5)
2.1 数据查找 (5)
2.2 晶胞结构查找 (5)
2.3 晶体结构绘制 (6)
2.3.1 晶体结构导入 (6)
2.3.2 原子颜色修改 (7)
2.3.3 键的颜色修改 (8)
2.3.4 配位结构的绘制 (8)
3 晶体结构分析 (10)
3.1 晶体结构简介 (10)
3.2 绘制晶体结构图 (11)
3.3 影响结构的因素 (13)
参考文献 (14)
附图 (15)
1绪论
1.1 月光石简介
月光石亦称月长石、“恋人之石”，因为具有“月光效应”——宝石中心出现恍若月光的幽蓝或亮白的晕彩，而被叫做月光石。

几个世纪以来，月光石就是人们喜爱的宝石之一，人们相信它能唤醒心上人温柔的热情，招来美好如月光般的浪漫爱情。

其中所谓的月光效应是指：当白色的光照到宝石上因宝石内特殊的结构而产生干涉颜色，在宝石表面可见到白至淡蓝色的闪光，犹如朦胧月光。

图1.1为月光石原石。

图1.1 月光石原石
1.2 化学成分和分类
月光石的化学式：KAlSi3O8和NaAlSi3O8，属于碱性长石亚族中的钾长石，主要由两种长石混合组成，冰长石和钠长石混合组成最常见。

长石族矿物主要钾长石(Or）: KAlSi3O；钠长石(Ab):KAlSi3O；钙长石（An）:CaAlSi3O8；钡长石(Cn): BaAlSi3O8。

自然界产出的长石大多为前三者的固溶体，即相当于由钾长石（Or）、钠长石(Ab)、和钙长石（An）3种简单的长石端员分子组合而成。

钾长石与钠长石相互混溶形成的长石称为碱性长石或者钾钠长石系列。

该
长石系列在高温时候以任意比例混溶而形成完全类质同象系列，随温度的降低，混溶性逐渐随之减小而出现溶体分离。

如图1.2为长石族分类。

图1.2 长石族分类
1.3 月光石的物理性质
矿物的的物理性质取决于矿物本身的化学组成和内部结构所决定的。

1.3.1 月光石的光学性质
矿物的光学性质是指矿物对于可见光的反射、折射、吸收等表现出来的各
种性质。

主要有矿物的颜色、条痕、透明度、光泽、发光性等。

月光石通常是无色到白色的，也可呈浅黄、橙至淡褐、蓝灰或绿色等。

月
光石的条痕颜色即粉末的颜色，通常为无色。

月光石的透明度较好，通常呈透
明或半透明，质量好的月光石呈半透明状，有似波浪漂游的蓝光；较差的呈半
浑浊状；更低档的只有晕彩没有蓝光。

月光石在短波紫外线照射下会发出粉色
荧光；而在长波紫外线下则没有或者仅有很弱的荧光。

在X射线下有蓝色或紫
蓝色荧光。

高质量的月光石如图1.3所示。

图1.3 高品质月光石
1.3.2 月光石的力学性质
矿物在外力作用之下表现出来的性质，通常有解理、裂开、断口、硬度、
脆性和延展性等。

解理是指晶体受盈应力作用后而超过弹性限度后，沿着一定结晶方向破裂
成一系列平滑平面的性质。

月光石有着两组{001}和{010}完全解理，两个解理
层之间近似90°。

月光石常呈现出参差状断口，有着明显的肌理，在微小断面
处可见到参差状断口，断口处有着光滑的弧面。

月光石的莫氏硬度在6-6.5之间，密度在2.61-2.76cm3/g之间。

1.4 月光石的成因及产地
正长石是中酸性火山岩和碱性火成岩的主要浅色造岩矿物。

与之相应的火
成岩中正长石较多，自生作用过程中可以形成冰长石等。

重要产地：斯里兰卡、印度、缅甸、巴西、马达加斯加、美国、澳大利亚。

中国内蒙古也有出产。

1.5 月光石的月光效应
月长石有着美丽的银色及淡蓝色晕彩而被人们当作宝石。

长石族中斜长石
系列内的晕长石和拉长石也被称作月长石，因为它们都可以显示出漂亮的晕彩。

月光石英文名字为Moonstone，直译即月光石。

几个世纪以来，月光石温柔的
晕彩又称冰长石晕彩，它是由正长石内具有的一些微细钠长石双晶片，对光线
漫反射产生干涉作用产生的。

一般呈乳白色，半透明，具淡蓝色晕彩。

月光石
是钾，钠长石的双晶交替排列，构成格子状结构的微斜长石。

格子双晶层的厚
度很薄，在50-100nm之间，这两组相互近似垂直的双晶纹，对入射光造成散射，密集的散射光线集中在一起，就呈显朦胧的晕色。

最有价值的月光石应显示蓝
色的晕光，带白色晕光的月光石价值较低。

月光石的晕光有方向性，晕色的延
长方向应与琢磨宝石的外形一致，应聚集在弧面宝石的中心位置。

2模型建立
对于月光石的模型建立，主要用到了利用Findlt和Diamond3.2等软件，对
其结构进行模拟。

主要步骤如下:
2.1 数据查找
首先，查找月光石的基本资料，查得月光石的基本参数：a=8.56 Å，
b=13.00 Å，c=7.19 Å,，β=116°，空间点群为：C23h-C2/m。

2.2 晶胞结构查找
打开Findlt，在首页的元素周期表中输入：Na、Al、Si、O、K等五种元素，点击“Search”进行搜索，如图2.1所示。

图2.1 矿物搜索
在出现一系列矿物，再根ICSD序号和晶胞参数物找到相应矿物，再根据
晶胞参数“a=8.558 Å， b=12.997 Å，c=7.179 Å，β=116.07°”先所查找的晶胞
参数“a=8.56 Å，b=13.00 Å，c=7.19 Å，β=116°”进行对比，符合要求。

将文
件以“CIF”形式保存下来，如图2.2所示。

图2.2 矿物筛选界面
2.3 晶体结构绘制
2.3.1 晶体结构导入
将Findlt所绘的文件用Diamond3.2打开，在打开页面时可对单晶胞、多晶胞进行选择，如图2.3所示。

图2.3 晶型选择
选择“Create packing diagr”得到月光石的多晶胞示意图，如图2.4所示。

图2..4 月光石多晶结构
2.3.2 原子颜色修改
为原子选择合适的颜色。

点击“Picture”→“Atom Designs”进入原子颜色选则。

将K、Na原子设成黄色，将Al、Si原子设成紫色，将O原子设成红色，如图2.5所示。

图2.5 原子颜色修改
2.3.3 键的颜色修改
为键选择合适的颜色。

点击“Picture”→“Bond Designs”进入键颜色选择界面，将所有键设计为橙色，如图2.6所示。

图2.6 键的颜色修改
2.3.4 配位结构的绘制
在Diamond软件中，通过Build→Polyhedra→Add Polyhedra操作可分别添
加配位体结构，并更改颜色等外形。

月光石的结构之中存在有硅氧四面体结构，选择中心原子Si原子，配位原子为O氧原子，配体主体为浅绿色，配位体透明度为0.6，如图2.7所示。

图2.7 配位体修改
依次完成后，最终的结构如图2.8所示。

图2.8 月光石多晶配位图
若在选择晶体类型时候选择“Fill cell rage with”可最终得到单晶胞的配位结构，如图2.9所示。

图2.9 月光石单晶胞配位结构
3 晶体结构分析
3.1 晶体结构简介
长石族矿物具有着类似的晶体结构，以月光石为例说明如下。

长石的基本结构单位是[TO4] (T=Si，Al等)四面体组成的四元环，所示其中
四元环有两种，一种是近于垂直a轴的（201）四元环，一种是为垂直于b轴的（010）四元环，他们都是由两对不等效的[TO4]四面体组成，如图所示3.3所示。

图3.3 长石结构的[TO4]四元环
(a)、(b)为(010)四元环；（c）、(d)为(201)四元环
沿a轴由（010）四元环与（201）四元环共角顶连接成折线状的链，链与
链之间再以桥氧相连，形成整个架状结构，如图3.4所示。

图3.4 长石沿a轴的链
如图3.5所示由四个四元环相连接形成的八元环，大阳离子K+,Na+,Ca+等充填于八元环所围成的空隙中（如图中的钾离子所在位置）。

T1、T2仍旧代表两种不等效的四面体。

如果将看成一个层状结构，在该层上下分别叠加相同的结构层，使其间的四面体共顶点并形成曲折链状，便构成了整个长石结构。

在这个投影图中，大阳离子呈带状分布而大阳离子分布的地方即是架状骨架中大空隙分布的地方，也是结构较为薄弱的地方，由此产生了{010}、{001}两组解理。

图3.5 八元环结构
3.2 绘制晶体结构图
图3.6为矿物中的硅氧四面体，其中硅为中心原子，四个氧分别位于四面体的四个顶底之上。

图3.6 硅氧四面体
长石中的最重要的结构是[TO4]（T=Si, Al等）四面体连接而成的四元环，如图3.7所示。

图3.7 长石结构的四元环
图3.8是长石沿a轴由四元环共顶角连接而成的链状结构。

图3.8 a轴方向上的链
图3.9 月光石单晶胞图
图3.9是月光石的单晶胞图，从图可以看出，钾和钠由于类质同象的原因而共同存在于单晶胞之中，其中两个位于体心，两个位于面心：硅氧四面体作为基本单元与其他三个四面体形成四元环结构。

四个四元环两两相连，形成一个八元环，钾和钠作为填隙原子存在于晶胞内；四元环在a轴上依次连接起来形成链状结构，相邻的链状结构通过桥氧相连，最终形成晶体。

3.3 影响结构的因素
1.骨干阳离子大小：阳离子越大，越能撑开整个骨架结构，对称性也就越高，如KAlSi3O8为单斜对称；阳离子越小，越不能撑开整个架状结构，结构就会发生收缩变形，对称性变低，如KAlSi3O8 ,CaAlSi3O8都是三斜晶系。

2．骨干内的硅，铝的有序无序：指在[TO4]四面体中，铝取代硅占据的位置是有序还是无序，有序无序直接影响晶体的对称和生长。

参考文献
[1] 赵珊茸，边秋娟，王勤燕．结晶学及矿物学[M]．高等教育出版社．2011，2：407-420．
[2] 于吉顺，雷新荣，张锦化．矿物X线粉晶鉴定手册（图谱）[M]．中科技大
学出版社．2011，1：705－775．
[3] 王萍，李国昌，结晶矿物学教程[M]．国防科技出版社．2006，8：172-176．
[4] 刘卫东．月光石[C]．上海珠宝协会讲座，上海，2007，4：1-2．
[5] 百度文库，．
附图
附图1.1 单晶胞X轴投影图
附图1.2 单晶胞Y轴投影图
附图1.3 单晶胞Z轴投影图
附图1.4 单晶胞空间示意图
附图1.5 单晶胞配位体X轴投影图
附图1.6 单晶胞配位体Y轴投影图
附图1.7 单晶胞配位体Z轴投影图
附图１.8 多晶胞空间示意图
附图１.9 多晶胞配位体Ｚ轴投影图。