读书报告—矿物与宝石

矿物中的包体在宝石中的沿用和扩展

摘要：矿物是岩石和矿石的基本组成单位。应用矿物学是矿物材料研究及许多相关应用科学的重要基础。包体在宝石的研究中有着重要的地位。因此，矿物中的包体在宝石研究中有着重要的沿用与扩展。关键词：包体宝石矿物应用矿物学

一、矿物、应用矿物学、宝石的概念

矿物是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿石的基本组成单位。

应用矿物学是矿物学向材料科学方向延伸而产生的矿物学新分支，是矿物材料研究及许多相关应用科学的重要基础，在矿物材料合成（包括宝石的人工合成及天然宝石的优化处理等）、尖端科技材料（如光学材料、超导材料、磁性材料等）等方面的研究应用十分重要，其研究是工业、农业及材料工业等发展的动力。

宝石有广义和狭义之分。广义的宝石泛指一切美丽而珍贵的石料。狭义的宝石则专指可用于制作贵重首饰的石料。一般认为它应具有瑰丽、稀罕和耐久三个特性。

二、宝石矿物的化学成分

1、矿物的化学成分概念：

矿物的化学成分是决定矿物的各项性质的最本质的因素之一，它对矿物形成条件的微小变化反映非常敏感，信息量最大。因此，矿物的化学成分不但是区别不同矿物的重要依据，其变化特点常作为反映形成矿物的介质的物理化学条件的标志，而且也是人类利用矿物资源的一个重要方面。

2、矿物的化学成分的特点：

（1）有相对的稳定性，可以用一定的化学式来表示。

（2）在一定范围内具有可变性，如类质同象等。

3、宝石矿物的化学组成及其变化

（1）宝石矿物的化学成分和晶体结构是决定一个宝石矿物种的两个最基本的因素。化学成分是宝石矿物存在的物质基础，晶体结构是其存在的表现形式，二者是相互依存的，离开一方，另一方也就不再存在。显然，矿物的化学成分和结构是决定宝石矿物一切性质的最基本的因素。

（2）宝石矿物中的水：许多宝石矿物含有水，根据矿物中水的存在形式及它们在晶体结构中的作用，可以把水分为吸附水（蛋白石）、结晶水（绿松石）、结构水（碧玺，黄玉，十字石）。

（3）类质同象对宝石化学成分的影响：类质同象是指在晶体结构中部分质点被其他性质类似的质点所替代，仅使晶格常数和物理化学性质发生不大的变化，而晶体结构保持不变的现象。类质同象的条件：质点大小相近；电价的总和平衡；相同的化学键性；热力学条件。

类质同象对宝石矿物颜色的影响：大部分宝石矿物是由于少量类

质同象混入物而呈现各种美丽诱人颜色的。如：纯净的刚玉矿物是无色的，当其中Al3+被微量Cr3+替代时则呈现玫瑰红——红色色调，称红宝石；当其中Al3+被微量Ti4+和Fe2+等替代时则呈现漂亮的蓝色，称蓝宝石。翡翠主要由硬玉矿物组成，纯净的硬玉岩是白色的，但当硬玉化学组成中的Al被不同元素替代时，则显示不同的颜色。

类质同象对宝石矿物折射率、相对密度和硬度的影响：如电气石，随着电气石成分中Mn、Fe的增加，电气石的相对密度（3.03——3.25），折射率（n0=1.635——1.675,n e=1.610——1.650）和双折射率（0.016——0.033）都随之增大。

（4）宝石中的包体：宝石中包体的形成与矿物包体形成一样，往往与晶体生长过程中产生的晶体缺陷有关。晶体中缺陷的形成则和晶体的结构类型、晶核的数量、晶体的生长速度及环境，密切相关。研究宝石的包体极为重要，它可以帮助我们鉴定宝石品种、区分天然和合成宝石、判别宝石的优化处理、评价宝石的品质和了解宝石的成因甚至产地。

三、宝石中的包裹体

1、矿物包裹体与宝石包裹体的概念及研究异同：

（1）矿物包裹体：是指矿物在生长过程中由封闭系统组成的单相或多相体系的包裹体。

（2）宝石包裹体：在宝石内部与主体宝石在成分、结构、晶轴方位或物性上存在差异的内含物质及生长现象。还包括与内部结构有关的表面特征等。宝石包裹体影响了宝石整体的均匀性。

（3）异同：矿物包裹体是可以有损研究，超无损研究，光学显微（10-80x），鉴定、质量评价、成因等。

2、包裹体的分类：

依据包体与宝石形成的相对时间，可将包体分为原生包体（合成宝石一般不存在）、同生包体和次生包体。根据包体的相态特征，可将包体分为固相包体、液相包体、气相包体。根据包体成分特点可将包体分为有机包体和无机包体两大类。根据包体的存在形式，可将包体分为物质型包体和非物质型包体两大类。

（1）原生包体：原生包体的形成主要与介质环境及晶体的快速生长有关。宝石中的原生包体都是固态的，合成宝石一般不存在原生包体，但对于有种晶的一些合成方法，也可把合成宝石中的种晶视为一种原生包体。

（2）同生包体：此类包体可以是固态的，也可以是含有呈各种组合关系的固体、液体和气体，甚至空洞或裂隙等，还可以是导致分带性的化学组分变化所形成的色带、幻晶等。

（3）次生包体：是指宝石形成后产生的包体，它是宝石晶体形成后由于环境的变化形成的包体。

3、研究宝石包体的意义：

a.了解天然宝石的生成条件，指导找矿和确定合成宝石实验条件。

b.根据典型包体及包体的组合特征，确定宝石品种及优化处理方法。

c.根据宝石的典型包体及包体组合确定宝石的产地。

d.根据宝石中包体的特点对宝石进行合理加工。

e.根据宝石包体的大小及分布特

征对宝石进行评估和分级。f.了解宝石包体的性质，确定对宝石进行技术处理的可能性。

4、显微镜下宝石包裹体的观察内容及注意事项：

观察内容：（1）内部结构特征，如解理及解理纹，双晶及双晶纹，色带及生长纹、生长线（2）固体、流体包裹体（3）拼合石的拼合部位（4）一些生长特征和人工特征（5）宝石表面特征（裂隙、断口、原始晶面等）（6）其它特殊现象

注意事项：样品一定要干净，灰尘、油脂、指纹印都会影响观察结果。另外要注意样品表面是否有擦痕。

5、包裹体的现代分析技术：

（1）激光拉曼光谱分析（2）电子探针成分分析（3）同步辐射X射线荧光分析（4）离子探针及质谱分析技术（5）激光显微发射光谱分析

6、不同成因宝石包裹体的特点：

（1）焰熔法合成宝石中的包裹体

主要由弧形生长纹、气泡及气泡群组成，气泡的形状以圆球形、水滴形、纺锤状及面包屑状为主。

（2）助溶剂法合成宝石的包裹体

主要为水滴状、虚线状的气泡及熔剂粉末组成的窗纱状、云朵状的包裹体。由铂合金片组成的三角形、六边形及针状的包裹体。在部分助溶剂法合成的宝石中有人为加入的天然籽晶，它们往往和云朵状的气泡群一同出现。