宝石地质基础(可看矿物结晶学及晶体光学的).ppt

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1、宝石地质基础,第一讲宝石地质基础绪论第二讲地质学简介第三讲矿物第四五讲岩浆作用与岩浆岩第六七讲外力地质作用与沉积岩第八讲变质作用与变质岩第九讲风化作用第十讲河流及地质作用第十一讲 地下水及地质作用第十二讲 海水的地质作用第十三讲 湖泊及沼泽的地质作用第十四-十五讲宝玉石矿床第十六讲地质年代第十七十八讲地球的演化（含讨论课）第十九讲人类社会与地质环境第二十讲总复习考试安排：平时成绩占30%（3次作业：一次宝玉石矿床作业，一次地球演化作业，一次人类社会与地质环境关系的读书心得）；期末闭卷考试占70%。,第一讲宝石地质基础绪论主要内容1、什么是宝石学？2、宝石学、矿物学与地质学的关系？3、宝石学的研

2、究范围4、宝石分类5、为什么要学这门课？1、宝石学的定义宝石学：是矿物学的分支，特别是对非金属矿物（包括有机物和无机物）进行研究的一门科学。2、宝石学、矿物学与地质学的关系矿物学：是以矿物为研究对象的一门地质基础学科，它是研究地壳物质成分的学科之一。矿物：是自然产出且内部质点(原子、离子）排列有序的均匀固体。其化学成分一定并可用化学式表达。如石英(SiO2)。地质学：是研究地球的一门科学。地球包括固体地球及外部的大气。固体地球包括最外层的地壳、中间的地幔及地核三个主要的层圈。目前，主要是研究固体地球的上层，即地壳和地幔的上部。地质学（一级学科）矿物学（二级学科）宝石学（三级学科）三者的关系是：

3、宝石学矿物学地质学,3、宝石学研究范围主要包括：（1）宝石的历史，人类在各个不同历史时期对它的评价（宝石历史）；（2）宝石的生成条件、地理环境；宝石的找矿、采矿、产地；宝石的化学成分、物理和光学特性（宝石地质：包括宝石的形成条件及简单鉴定）宝石地质基础；（3）宝石的加工工艺、加工机器（宝石设计与加工）；（4）宝石的分级、作价、推销（宝石销售）；（5）宝石的检测仪器；宝石的人工合成、仿制品等（宝石的真假检测）,常见宝玉石的地质成因,宝石颜色的产生,颜色可分为自色和他色。自色：矿物体自身内在的原因所引起的颜色，取决于化学元素和原子结构，如绿松石、橄榄石及孔雀石。自色宝石的标本，在颜色方面都比较接近

4、。他色：矿物颜色的一种，主要是由于外来带颜色的物质的混入，而使矿物染成颜色。它与矿物本身的主要化学成分和原子结构无关。如碧玺和刚玉，纯净时为无色，混有不同比例的金属氧化物时则呈现不同颜色。这些宝石的标本，在颜色方面差异很大。人工合成宝石的生色理论完全建立在精确的化学分析之上。如玻璃：可以仿制许多东西，关键一点是有关金属氧化物的选配。玻璃的主要成分几乎可以说是二氧化硅，再配以氧化钠或钙、硼、钾等氧化物，这主要是根据不同的要求所决定的。绝大多数的玻璃器皿，都有大量铅的成分及微量的其他金属氧化物，作为色诱元素。如钴填加导致蓝色。水晶全为二氧化硅，玻璃则含少量氧化物，二者的关键区分就在于水晶的硬度比玻

5、璃大，水晶能刻划玻璃，而玻璃不能刻划水晶。人工合成宝石、热处理宝石在阳光下暴晒，或放在高温环境中会发生退色。8种主要色锈元素：铬、铁、锰、铜、镍、钒、钛、钴,4、宝石分类：（1）无机宝石、（2）有机宝石、（3）玉石。（1）无机宝石：主要包括以下12类金刚石类宝石：代表矿物：钻石（宝石业将金刚石叫钻石）刚玉类宝石：代表矿物：红宝石（暗红紫红色的透明刚玉）、蓝宝石（除暗红紫红色以外的所有颜色的半透明透明刚玉）绿柱石类宝石：代表矿物：祖母绿、海蓝宝石金绿宝石类宝石：代表矿物：猫眼石、变石电气石类宝石：代表矿物：碧玺（可以作宝石的电气石矿物，宝石学中叫碧玺）石榴子石类宝石：代表矿物：镁铝榴石、铁铝榴石

6、、锰铝榴石、钙铝榴石、钙铁榴石及钙铬榴石尖晶石类宝石：代表矿物：尖晶石（红色、紫色、玫瑰色、桔红色、蓝色、变色、星光）橄榄石类宝石：代表矿物：镁橄榄石、贵橄榄石黄玉类宝石：代表矿物：黄玉（棕黄黄棕色、蓝色、粉红色、无色）石英类宝石：代表矿物：石英（水晶、紫晶、黄晶、烟晶、茶晶、墨晶、芙蓉石、发晶、石英猫眼石、星光石英、乳石英、石英砂金石）长石类宝石：代表矿物：月光石、日光石、天河石、晕彩拉长石锆石类宝石：代表矿物：锆石（无色者很像钻石）,（2）有机宝石主要包括以下6类珍珠琥珀珊瑚牙类煤精龟甲,（3）主要玉石：主要包括以下12类翡翠（翡翠由硬玉矿物集合体组成，硬玉为钠铝硅酸盐类矿物，翡翠产于缅甸

7、）软玉（角闪石岩玉）（软玉由透闪石阳起石系列的矿物集合体组成，软玉钙镁含水硅酸盐类矿物，软玉主要产于我国的新疆和田、四川、江西及台湾）独山玉（河南独山）蛇纹岩玉（辽宁岫玉）玉髓（绿玉髓，产于澳大利亚，常称澳玉）（碧玉、红玉髓、光玉髓）欧泊（白欧泊、黑欧泊、火欧泊、玻璃欧泊、脉石欧泊，有变彩效应）玛瑙（红、蓝、紫、白、黑花、苔纹、水胆、缠丝玛瑙）石英岩玉（石英占95%以上，有少量的铬云母、锂云母等）木变石（为石英或玛瑙交代青石棉形成的岩石，主成分为石英、青石棉约占25%）绿松石（不透明玉石，强中等蓝色）青金石（深蓝、天蓝、紫蓝、灰蓝、绿蓝）桃花石（蔷薇辉石岩玉，粉红色，像桃花）,5、为什么要学习

8、宝石地质基础？,俗话说：“万丈高楼从地起”，宝石学只是地质学中的“冰山一角”，我们只有从地质学的最基础知识入手，即各种宝石的化学成分、物理性质、结晶学、晶体光学等矿物学特征；以及宝石的产地、成因类型及地质特征，才能更好地对宝石进行鉴定（真假区分）、设计加工、估价及销售。因此，从下一讲开始，我们将进行地质学基础知识的学习，力求拓宽大家的知识面，加强宝石专业学生的知识的系统性，为今后大家从事珠宝行业的工作打下良好的基础。,思考题,1、什么是宝石学？矿物学？地质学？三者之间的关系如何？2、宝石学的研究范围？3、常见宝石主要分为几大类？每大类中又分多少小类？4、为什么要学习宝石地质基础？另外：同学们可

9、利用周末逛商场(鼓楼乘863路北门下；文庙乘863路东北角下；百货大楼、百盛广场、滨江商厦等地）的机会，自行去各大商场、文化广场的珠宝柜台看看，以增加对珠宝的感性认识。,第二讲第一章、地质学简介第二章、矿物,第一章、地质学简介第一节、地质学的研究对象第二节、地质学的任务第三节、地质学的研究内容第四节、地质作用,第二章、矿物,第一节、元素第二节、矿物的概念第三节、矿物的主要性质,宝石的结晶学特征,大多数宝石为结晶质矿物，仅有少数为非晶质体，由于结晶质与非晶质宝石的内部结构不同，因而其物化性能（如各向异性、对称性和光性等）差异很大。因而，在宝石设计与加工中，如果能对宝石的晶体和非晶质体及其晶系特点

10、有一定了解，就能设计和加工出更多更美的宝石成品。一、晶质与非晶质宝石在一定条件下，自然界的物质可自然地形成规则的几何多面体形态，如立方体石盐晶体，六方双锥状水晶晶体。但晶体并不一定都具有平整的晶面和规则的几何外形，如伟晶岩中的芙蓉石晶体就没有规则的几何外形，因而有些人通常将它误认为是多晶质玉石。在我国宝石界，通常将宝石分为单晶质宝石、多晶质及非晶质玉石，而国际宝石界则统称为宝石。,2、多晶质及非晶质玉石,（1）多晶质体是指内部由许多细小的矿物小晶体集合而成，外观不具规则的几何形态。根据矿物小晶体的大小又可分为显晶质玉石（肉眼下可见小晶体，如翡翠、石英岩玉和汉白玉等）和隐晶质玉石（显微镜或电镜下

11、才可见细小晶体，如玉髓、玛瑙和欧泊等）。几乎所遥玉石都是多晶质集合体，通常呈半透明状，至多呈亚透明状，永远不可能像单晶宝石那样晶莹透明，多磨成凸面型宝石或雕刻成工艺品。（2）非晶质体是指内部质点不作规则排列，不具有格子构造，外观不具几何规律外形，状似固体的物质。只有极少数非晶质可用作玉石，如黑曜岩、莫尔道玻璃陨石、雷公墨（天然火山玻璃）以及琥珀等，呈透明至不透明状，透明的磨成刻面型宝石，不透明的雕刻成工艺品。,小结,宝石中大多数为矿物晶体，少数为非晶质体。晶体宝石生长成一定的几何形态晶体，具有结晶均一性、各向异性、对称性、稳定性、最小内能性和自限性等；而非晶质体宝石是一种凝固物质，其内部的物理

12、性质具各向同性。,二、晶体对称与七大晶系,1、晶体对称 晶体对称是指晶体在外形上表现为相同的晶面、晶棱和角顶做有规律的重复。换句话说，晶体结构的对称性决定了晶体外形、特别是晶面间的角度和表面纹理以及物理性质如硬度、解理等的对称。晶体对称性既可帮助辨认未经琢磨的宝石晶体，又是晶体分类的最可靠的依据，还有助于在宝石加工过程中定向和定位。2、七大晶系 宝石矿物按晶体对称的特点分为七大晶系。见下页PPT中的表。,1、单晶质宝石,晶体可大可小。大晶体可达数百吨。而小晶体则可小到只有在电子显微镜下才能看见。宝石的单个晶体一般要求在3mm以上，不过钻石晶体可更小，能磨1分左右的成品即可。绝大部分宝石都是单晶

13、（包括双晶）质宝石，如钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿和芙蓉石。不过，黑色多晶质钻石是一个例外，黑钻是近年风行的黑色宝石。若单晶质宝石内部足够干净（包裹体少，裂纹或棉绺少），颜色不是很深（不呈黑色或各种极深色），通常呈透明状，则可磨成刻面型宝石；若具有特殊光学效应，则需磨成弧面型。,七大晶系特征及性质,三、宝石的形态,宝石的形态是指宝石单晶体的形态、玉石集合体的形态以及有机宝石的形态。1、单晶宝石的形态一向伸长：三方、四方、六方和斜方晶系的宝石多形成一向伸长的晶体，即呈三方柱状、三方双锥状、四方柱状、四方双锥状、六方柱状和斜方柱状等，如蓝宝石、碧玺、锆石、方柱石、绿柱石和托帕石等。二向伸长：单斜和

14、三斜晶系的宝石多形成二向延长的晶体，即呈厚板状和不规则状等，如锂辉石、蓝晶石、长石和斧石等。三向等长：等轴晶系的宝石多形成三向等长的晶体，即呈立方体、八面体、菱形十二面体及其聚形，如黄铁矿、钻石、尖晶石和石榴石等。宝石在地下形成过程中，由于受到内在和外在许多因素的制约（如物质来源、介质条件、温度、压力和结晶空间等），只要其中任何一个条件不能满足，宝石晶体都不会依其结晶习性生长。从而形成歪晶和他形晶等。如等轴晶系的钻石多呈粒状或浑圆状等；三方、四方、六方和斜方晶系一宝石多呈桶状、柱锥状、棒状或不规则状等。即使同一种宝石矿物，由于生成条件不同，也会出现不同的晶形。如红、蓝宝石同属刚玉矿物，红宝石多

15、呈板状、六边棱柱且端部为平面的晶体，而蓝宝石则多呈桶状、六方双锥状等。,2、玉石的形态,玉石的形态取决于矿物单体的形态及其集合方式。根据组成玉石的矿物颗粒大小可分为三种：即显晶集合体、隐晶集合体和胶态集合体。显晶集合体：指肉眼可辨认单体者，一般呈致密块状构造，如汉白玉（粒状结构，块状构造）、翡翠（变斑晶交织结构、块状构造）等。隐晶和胶态集合体：通常肉眼无法辨认单体。其中在显微镜下能够辨认单体者，为隐晶集合体；而在显微镜下仍不能辨认单体者，称为胶态集合体。隐晶和胶态集合体一般呈结核状、分泌体状、钟乳状、被膜状、皮壳状和葡萄状等，如欧泊（结核状）、玛瑙（分泌体状）和菱锌矿（葡萄状）等。,3、有机宝

16、石的形态,有机宝石的形态因品种而异。一般来说，珍珠多呈圆形、椭圆形、馒头形和异形等；珊瑚多呈树枝状和不规则状等；象牙呈牛角状；琥珀、煤精多呈块状、结核状、瘤状、卵石状、团块状和不规则状等。,四、宝石的双晶,1、双晶的定义 双晶是指由两个或两个以上的单晶按一定的对称规律结合而形成的规则连生体。构成双晶的两个相邻的单晶，其相应的晶面、晶棱和角顶并非完全平行，但可借助对称操作反映（通过双晶面）、旋转（通过双晶轴）或反伸（通过双晶中心）使它们彼此重合或平行。2、双晶的分类 双晶按个体连生方式可分为四种类型：即接触双晶、聚片双晶、环状双晶和穿插双晶（贯穿双晶）。常见的接触双晶有尖晶石双晶、方解石蝴蝶双晶

17、和石膏燕尾双晶等。常见的聚片双晶有钠长石双晶等。常见的环状双晶有金绿宝石的三连晶、祖母绿的六连晶和锡石的环状双晶等。常见的穿插双晶有萤石的穿插双晶、水晶的道芬双晶和巴西双晶、正长石的卡期巴双晶等。3、双晶的切磨对于有些双晶如金绿宝石的三连晶、锡石的环状双晶和黄铁矿的穿插双晶等，可沿双晶缝合线切割成两个单体，然后再进行琢磨，而对于具有三角薄片双晶的钻石必须进行特殊切磨。,宝石的光学性质,一、光与宝石加工当光与宝石相遇时，将产性各种光学效应，而光学效应主要由其化学成分、原子结构和宝石晶体性质所决定，同时还受到琢磨款式的制约。宝石的美丽与否取决于宝石对光的影响方式。如钻石的火彩、光泽等光学效应。宝石

18、的性质、结构特征以及加工方式三者都影响到光的运动状态，从而产生各种光学效应，如颜色、透明度、光泽、光彩、亮度、闪烁、色散、晕彩、猫眼和星光等。它介都被认为是某些宝石外观美的重要组成部分，并直接要求结对宝石切磨方式及琢型的实用性考虑，以期最大限度的展示出宝石的美丽。,宝石的光学性质,二、均质体与非均质体宝石1、均质体是指光学性质各方同相同的宝石，即光学各向同性宝石，包括等轴晶系的宝石（如钻石、石榴石）以及非晶质的宝石（如琥珀和玻璃等）。在单偏光镜下或用二色镜观察，该类宝石无多色性。2、非均质体 是指光学性质随方向而异的宝石，即光学各向异性宝石，包括三方、四方、六方、斜方、单斜和三斜晶系的宝石（依

19、次如水晶、锆石、绿柱石、托帕石、锂辉石和拉长石）。在单偏光镜下或二色镜下甚至用肉眼观察，宝石可具有二色性或三色性。,宝石的光学性质,三、一轴晶与二轴晶 光轴是指光在双折射宝石中传播时，有一个或两个不发生双折射的特殊方向。双折射宝石按光轴的个数分为一轴晶和二轴晶。1、一轴晶宝石一轴晶宝石是指光在双折射宝石中传播时，只有一个方向不发生双折射，即只有一个光轴的宝石晶体。一轴晶宝石包括三方、四方和六方晶系的宝石（碧玺、锆石和祖母绿）。它们都具有一个平行于直立晶轴（C轴）的光轴。当光沿光轴方向振动时，双折率最小，为0；而光沿垂直于光轴方向振动时，双折率达到最大值。2、二轴晶宝石二轴晶宝石是指光在双折射宝

20、石中传播时，有两个方向不发生双折射，即宝石晶体的两个光轴。二轴晶宝石包括斜方、单斜和三斜晶系的宝石。它们都具有两个与任何晶轴均不平行的光轴，且具有三个振动方向，即、和方向，相应地产生np、nm、ng三个折射率。,宝石的光学性质,四、宝石的反射与折射（略）五、宝石的折射率与双折射率1、折射率 宝石加工时，刻面的角度与宝石的折射率的大小有关。例如，宝石的折射率在之间，冠部角为4050，亭部角为43；折射率在之间，冠部角为40，亭部角为40；折射率在之间，冠部角为3040，亭部角为37 41。2、双折射率 双折射率是用刻面宝石的最大折射率与最小折射率之差表示。具有强双折射的宝石，如方解石、锆石、橄榄

21、石和碧玺等，它们加工成刻面宝石后，从台面观察时，可见到亭部的小面接合处却刻面交棱以及内部的瑕疵产生双影现象，给人模糊而混浊之感。因而，在设计和加工双折射较强的宝石时，应将台面垂直于光轴方向，这样可避免或减弱双影现象的产生。,宝石的光学性质,六、宝石的颜色 宝石颜色的四要素：1、色彩：指颜色的种类，又称色调。即除黑色、白色和灰色以外的所有颜色，如宝石的6种基本色，包括红、橙、黄、绿、蓝和紫。美国GIA将有色宝石颜色的色彩分为33类，并用缩写代号表示，如强蓝绿stbG。2、色度：指彩色的纯净度和鲜艳度，又称饱和度。美国GIA将有色宝石颜色的饱和度分为6级：1级灰（褐），2级淡灰（淡褐），3级极淡灰

22、（极淡褐），4级中浓，5级浓，6级鲜艳。3、明度：指人眼对颜色明暗程度的感觉，又称亮度。美国GIA将有色宝石颜色分为010共11个等级。0级无色或白色，1级极浅，2级很浅，3级浅，4级中线，5级适中，6级中深，7级深，8级很深，9级极深，10黑。宝石颜色明度强弱取决于宝石本身的折射率大小、光泽强弱、宝石本身颜色以及加工工艺，如宝石表面光洁度、宝石款式、面角比例，亭部将入射光反射到台面的程度。4、均匀度：指颜色分布的均匀程度。有团块状、斑点状、条带状、丝状等色形。5、色带：指晶体内部显示出的颜色呈带状不均匀分布现象。,宝石的光学性质,七、宝石的多色性与吸收性八、宝石的光泽九、宝石的透明度十、宝石

23、的色散十一、宝石的特殊光学效应（猫眼、星光、晕彩、砂金、变色等）,宝石的力学性质,一、宝石的硬度二、宝石的脆性与韧性三、宝石的解理、裂理和裂纹,宝石的包裹体,1、定义2、对宝石加工的影响3、包体对宝石评价的影响,宝石的工艺性质,1、可琢磨性2、可抛光性3、热敏感性4、耐酸碱性,思考题,第4页1、2、4第16页2，4，5，6，7，8,第三讲第二章矿物,第四节常见矿物（图片及实物展示）,思考题,第16页9，10，11，12,第四讲第三章岩浆作用与喷出岩,第一节喷出作用与喷出岩,思考题,第35页1，2，3，4，5，8，10,第五讲第三章岩浆作用与喷出岩,第二节侵入作用与侵入岩第三节火成岩的结构与构造

24、第四节火成岩的主要类型（图片及实物展示）,思考题,第35页15，16，17，18，21，23,第六讲第四章外力地质作用与沉积岩,第一节外力地质作用的一般特征第二节沉积岩的特征,思考题,第50页1，3，4，5,第七讲第四章沉积作用与沉积岩第五章变质作用与变质岩,第四章沉积作用与沉积岩第三节常见沉积岩（图片及实物展示）第五章变质作用与变质岩第四节第一节变质作用概述,思考题,第50页6，7，9第63页1，2，3,第八讲第五章变质作用与变质岩,第二节变质作用：原岩的变化第三节变质作用类型及代表性岩石（图片及实物展示）第四节岩石的演变,思考题,第63页4，5，6，7，8，9，10，11，14,第九讲第十

25、章风化作用,第一节风化作用的类型第二节控制岩石风化特征与风化速度的因素第三节风化作用的产物,思考题,第144页1，2，3，4,第十讲第十一章河流及其地质作用,第一节河流概述第二节河流的侵蚀作用第四节河流的沉积,思考题,第166页4，5,第十一讲第十三章地下水及地质作用,第一节地下水的基本概念第二节地下水的类型第四节地下水的地质作用第五节地下水的开发与利用,思考题,第196页1，2，5,第十二讲 海水的地质作用,第一节 海洋概况第二节 海水的运动及其地质作用第三节 海底沉积物第四节 海水的进退,思考题,第213页 1,3，4,5,第十三讲 湖泊及沼泽的地质作用,第一节 湖泊的概述第二节 湖泊的地

26、质作用第三节 沼泽及其地质作用,思考题,第225页 1,2,第十四讲宝玉石矿床,一、岩浆岩宝石矿床二、伟晶岩宝石矿床三、气化热液宝石矿床四、矽卡岩宝石矿床,宝玉石矿床,天然宝玉石是一种特殊的矿产资源，对其成因类型和地质特征的认识和了解，有助于对宝玉石资源的寻找、评价和开发利用。天然宝玉石形成于一定的地质条件下，受成矿物质来源、成矿温度、压力、地层、岩浆岩及构造等方面条件的制约，属于不同的矿床成因类型，具有不同的地质特征。由于不同国家和地区的地质条件的差异，宝玉石矿床的产出情况不同。.宝石地质基第七章 宝玉石矿床.doc,第十五讲宝玉石矿床,五、变质岩宝石矿床六、风化宝玉石矿床七、宝玉石砂矿八、

27、国内外宝玉石资源九、中国宝玉石资源简介,第十六讲第六章地质年代,第一节相对年代的确定第二节同位素年龄的测定第三节地质年代表,思考题,第71页1，2，3，4，5,第十七讲第十九章地球的演化,第一节天文时期第二节隐生宙时期第三节显生宙时期,第十八讲第十九章地球的演化（讨论课）,第四节古地理变化讨论课：生化演化简表（化石：图片及实物展示）参见：E盘宝石地质基中的化石文件夹。（参考书：水恐龙两亿年前的海底世界）,思考题,第268页2，3，4（参考本章小结的10，11，12，13）,第十九讲第二十章人类社会与地质环境,第一节环境地质学的一般概念第二节城市兴衰与地质环境第三节人体健康与地质环境第四节废物处置的地质环境第五节人为地质作用,思考题,第281页1，2，3，4，5,第二十讲总复习（答疑）,.“宝石地质基础”总复习提纲（任课教师：陈革）.doc,