矿物学宝石学基础

刚玉晶体
石英簇
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
橄榄石晶体
橄榄石 各种颜色品种锆石

碳酸盐类：孔雀石、 菱锰矿、冰洲石
孔雀石 冰洲石
菱锰矿

磷酸盐类：磷灰石、绿松石、磷铝锂石等


4．类质同象：
晶体结构中某种质点（原子、离子或分子）为它 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。 如橄榄石 (Mg, Fe)2[SiO4] Mg2+ Fe2+

橄榄石

①红宝石和蓝宝石 Al3+ Cr3+
Al2O3

②祖母绿和海蓝宝石

※结构式（晶体化学式）的书写原则（自己 复习）
(1)阳离子在前，阴离子在后，如果有一种以上阳 离子则按碱性强弱的顺序排列。如MgAl2O4 (2)当出现阴离子团时，一定用方括号括起来，如 锆石Zr[SiO4]。 (3)附加阴离子氟、氯及羟基等，一般写在络阴离 子之后，如托帕石 Al2[SiO4]F


(1)矿物的化学成分
a.化学组成基本固定的矿物 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.化学组成不固定的矿物 如固溶体，含沸石水和层间水的矿物、胶体等 SiO2· nH2O欧泊

③红碧玺和绿碧玺


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 此外类质同象还可分为等价类质同象和异价类质 同象 影响类质同象的外界条件很多，但主要是温度 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。
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： Al2O3 SiO2 Fe2O3 SnO2 MgAl2O4 BeAl2O4 TiO2
氧化物类： 红、蓝宝石 石英族 赤铁矿 锡石 尖晶石 金绿宝石 金红石
黑欧泊
白欧泊
火欧泊
―晶质”欧泊

c.不符合化学比的矿物 如方铁矿Fe1-x 0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：1-100% 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)矿物的化学式
化学式：表示矿物组成、元素种类、比例及某些 结构特征的符号。 矿物的化学式有两种，即实验式和结构式 a、实验式：仅表示出组成矿物元素的种类及其原 子数之比的化学式，可用元素的形式写出如 BeAl2O4，也可用简单氧化物组合方式写出 BeO· Al2O3 b、结构式（晶体化学式）：除了能表示出组成元 素的种类及其原子数之比外，还可反映矿物晶体 结构中各组分相互结合的情况。 如方解石：实验式CaO· CO2 结构式Ca[CO3]
§4 矿物学、宝石学基础
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 蓝宝石
海蓝宝石


2．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。


5．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 573℃（常压）以上 石英（高温石英）六方晶系 573℃以下 石英（低温石英）三方晶系
β
α

石英（SiO2）与欧泊（SiO2· nH2O）不是同 质多象！！

红柱石 蓝晶石 矽线石
Al2SiO5:
斜方Al2[SiO4]O 三斜Al2[SiO4]O 斜方Al[AiSiO4]O
较低温、低压 中压、中高温 较高温
红柱石 蓝晶石
矽线石

Ca[CO3]：
方解石 文石
三方 斜方

Al4[Si4O10](OH)8 单位晶胞结构 高岭石 地开石 珍珠陶土
磷灰石
绿松石
磷灰石
磷铝锂石

硫酸盐类：重晶石、天青石
柱状天青石晶体
Leabharlann Baidu

硼酸盐类：硼砂等
硼砂
3．宝石矿物的化学成分与化学式
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），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。



(4)类质同象元素，写在小括号中，用逗号隔开， 含量高者写在前面，如橄榄石(Mg, Fe)2[SiO4]。 (5)若有分子水则排在最后，中间用· 隔开，如欧泊 SiO2· nH2O 矿物的化学式是根据矿物的定量化学全分析数据， 经过换算得来的，但由此得到的只是实验式、结 构式要根据晶体结构和晶体化学原理确定或进行 晶体结构分析。
单元层 单层 双层 六层
晶系 三斜 单斜 单斜


6. 水在矿物中存在的形式
(1)吸附水：呈中性的水分子存在(H2O)，不参与矿 物晶体结构


薄膜水 毛细管水 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