1,彩色
顏色,俗稱“色”,是人類視覺的基本特征之壹。這是寶石最重要和決定性的光學特性和工藝特征。所有寶石的質量和經濟價值在很大程度上取決於它們的顏色是否美麗迷人。那些由特殊光學效應決定的特殊顏色,被視為寶石的“絕色”。顏色驚艷的寶石,自古以來就是“稀世珍寶”或“無價之寶”。
⑵寶石顏色與電磁波輻射
根據物理學研究,顏色是壹定波長範圍內的電磁輻射。當波長在390-770nm左右的可見光範圍內的電磁波輻射通過適當的渠道刺激人的視覺神經時,人就會感受到顏色。
顏色和可見寶石的顏色是由於礦物晶體對可見光中不同波長的光(光子)的選擇性吸收,以及人眼對剩余未吸收光的透射或反射而產生的感覺或反射。原來,在可見光區,有紅、橙、黃、綠、藍、青、紫七種單色光,即著名的“牛頓七色”或“牛頓七色”(紅、橙、黃、綠、藍、青、紫)。它的波長是:
紅光770-622納米
橙色光622-597納米
黃光597-577納米
綠光577-492納米
藍靛光492-455納米
紫光455-390納米
⑵寶石的顏色分類
根據寶石的化學成分和晶體結構、顏色形成的原因及其影響因素,寶石的顏色可分為三類。
(1)自色是指寶石礦物內部因素形成的本色,如橄欖石的橄欖綠、孔雀石的孔雀綠、藍銅礦的藍色、磁鐵礦的鐵黑、朱砂的朱砂等。這種自身顏色的形成取決於寶石的物質成分和內部結構,與外界雜質的混入無關。
(2)其他色是指藍寶石礦物晶體中有色雜質從外部機械混合而產生的異色色,與其本身的物質成分和內部結構無關。即使某些寶石礦物晶體的顏色與某些色素離子密切相關,但這些色素離子只是機械包裹體。但它們在“混合”的過程中不能“隨意”行事,而必須與混合寶石礦物晶體本身的內部結構和產地緊密結合或相適應,才能成功。例如,Cr3+使著名的紅寶石變成紅色,祖母綠變成翠綠色,Fe2+和Ti4+使藍寶石變成藍色就是典型的例子。
(3)假色是指由物理因素(如物理光學)引起的假色,它不是由寶石晶體固有的物質成分和內部結構直接決定的。例如在拉布拉多石中,由於極薄的多片狀孿晶或微包裹體的定向排列,當白光入射時,具有反射、幹涉等作用。從不同的方向看,就出現了藍、綠、黃、白的“色變”。那些具有極其完美的解理或解理的透明寶石礦物,由於壹系列平行的解理面或劈理面對入射白光的反射和幹涉,實際上在水面上形成了像油膜壹樣的顏色。這就是通常所說的“暈”,如螢石、冰洲石、石膏等。由於某些金屬寶石礦物表面存在氧化膜,它們實際上呈現出壹種與其新鮮切片不同的顏色,這種顏色稱為“失澤”。比如斑銅礦的新鮮切面,本來是暗銅紅色,但由於其氧化表面有薄膜,所以呈現出紫藍色的美麗色澤。
美國學者拿騷根據晶體場理論、分子軌道理論、能帶理論和物理光學理論,結合各種礦物的顏色,將礦物(包括寶石礦物)的顏色成因類型分為十二種(表2-4)。分類方案是綜合考慮晶體結構和生色離子,不僅包括經典礦物學中的自色、異色和假色分類,還突破了壹種顏色由壹種離子引起的傳統認識,如Cu2+引起的藍綠色、Co2+引起的深藍色、Cr3+引起的紅色或綠色等等。研究表明,同壹種發色離子在不同的寶石礦物中會產生不同的顏色。像Cr3+壹樣,它導致紅寶石呈紅色,綠寶石呈綠色。然而,不同寶石礦物中的同壹顏色並不壹定是由同壹種離子引起的,而可能有多種致色因素和復雜的致色過程。比如藍色相同至少有七種原因:a .藍色是帶隙中硼的中介作用造成的,比如藍鉆;b .鐵和鈦之間電荷轉換引起的藍色,如藍色藍寶石;c .銅引起的藍色,如輝石;d .藍色由於鈷引起的其他顏色,如藍色尖晶石;e .藍色是由於衍射引起的偽色,如蛋白石中的藍色變色;f .色心引起的藍色,如輻照過的鋰銫綠柱石;藍色由S3的分子軌道效應引起,如天青石。
十二種顏色礦物成因類型簡表
顏色成因類型的典型礦物實例和其他現象的理論模型
過渡金屬化合物鐵鋁榴石、孔雀石和綠松石的晶體場理論
過渡金屬雜質黃玉、紅寶石和祖母綠的晶體場理論
色心紫水晶、煙晶和螢石的晶場理論
藍寶石、鉻鐵礦和青金石電荷轉移的分子軌道理論
有機物琥珀、珊瑚和石墨的分子軌道理論
導體銅、鐵和銀的能帶理論
半導體方鉛礦,黃鐵礦,毒砂,硫能帶理論
摻雜半導體藍鉆和黃鉆的能帶理論
色散刻面寶石的“火”物理光學
分散的月光石、星光和貓眼寶石的物理光學
幹涉暈黃銅礦的物理光學
衍射蛋白石的物理光學
2.條紋、條痕是指寶石礦物在白釉瓷盤上摩擦時留下的粉末痕跡。條紋標記對於不透明寶石的鑒定非常重要。
3.光澤光澤是指藍寶石礦物晶體表面反射光線的能力。與藍寶石礦物晶體中原子的電子層結構能級性質有關。
自強和弱勢把光澤分為四個等級:
①金屬光澤折射率大於2.4,反射率大於25%,高反射。
②半金屬光澤折射率大於1.85-2.4,反射率大於19%-25%,反射性強。
③鉆石光澤折射率大於1.8-2.4,反射率大於10%-19%,反射強烈。
(4)玻璃光澤折射率大於1.3-1.8,反射率大於4%-10%,反射弱。
當寶石的晶面不平整或寶石不以礦物集合體的形式存在時,往往會出現特殊的光澤類型。比如:
①油脂光澤
②樹脂光澤
③蠟狀光澤
④絲綢光澤
⑤珍珠光澤
4.閃光
波光粼粼是指寶石明亮、閃爍、色彩斑斕、千變萬化的現象,俗稱“火”或簡稱“火”。如果說某些寶石的閃光是顯著的、耀眼的,那麽可以說這些寶石是“火候好”的。閃光和光澤的區別在於,它既是明亮的,也是有光澤的,而不僅僅是反射性的(明亮)似的光澤。
5.透明度
透明度是指寶石允許可見光通過的程度。
(1)透明
這種現象如果能讓大部分光線透過,透過1cm厚的寶石觀察後面的物體,能清楚地看到物體輪廓的細節,就叫“透明”。其寶石被稱為“透明寶石”,如水晶、螢石、冰洲石、石膏、白玉、瑪瑙等。
(2)半透明
在可以讓壹部分光線通過的地方,透過厚度為1 cm以下的寶石觀察後面的物體時,只能看到物體輪廓的影子,這種現象稱為“半透明”。其寶石被稱為“半透明寶石”,如岫巖玉、軟玉、硬玉、瑪瑙、南陽玉、水晶凍石、高山凍石、青田凍石等。
(3)不透明
如果妳不能或只能讓壹點光通過,透過厚度為1 cm以下的寶石看不到身後的物體,這種現象就叫“不透明”。其寶石被稱為“不透明寶石”,如黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦等。機械性質是指寶石在外力或自身作用力作用下的各種特性,如硬度、斷裂、韌性、比重等。
1,硬度
硬度是指寶石抵抗外力雕琢、壓入、研磨的能力。根據外力的性質和作用方式,分為刻劃硬度、壓痕硬度和磨削硬度三種。
表2-6莫氏硬度計簡表
硬度等級標準礦物寶石示例
1度滑石
2度石膏
3度方解石、冰洲石和玢巖
4度螢石和鋁氟石膏
5度磷灰石和透視石
6度長石月長石、日光長石、紅柱石
7度應時水晶,芙蓉石,橄欖石。
8度黃玉,鋁棚鋯石
9度剛玉紅寶石和藍寶石
10度菱形或菱形
表2-7普氏硬度計簡表
寶石紋理系數(F)
非常難20
很辛苦15
固體8-10
還是固體5-6
中等3-4
商軟1.5-2
軟0.8-1
土壤0.6
寬松0.5
遊泳0.3
2.破裂
寶石礦物晶體在應力作用下往往會產生應變。如果這種應變超過了自身的彈性極限,此時就會發生破裂,由此產生的性質就叫做寶石的“易碎性”。它包括卵裂、解理、斷裂等。
3.韌性
韌性,簡而言之,是指寶石的堅固性,即抵抗外力如錘打、碾壓、彎曲、拉扯、切割的能力,如脆性、延展性、柔韌性、彈性、柔韌性等。
4.密度、比重和重量
寶石礦物的密度是其質量與體積之比,常用單位為g/cm3。
寶石礦物的比重(g)通常是指其重量與4℃時同體積水的重量之比。
堆積密度是指自然狀態下單位體積礦物中寶石的重量,壹般用噸/立方米表示。它和比重的區別在於它的重量有孔隙、裂紋和空洞,而比重沒有這些重量因素。寶石的電性主要是指寶石自身的導電性以及在外界因素影響下的各種電學現象和特性,如導電性、介電性、熱電性、壓電性等。這些性質不僅具有工業和科學意義,而且可以作為寶石鑒定的依據。
1,電導率
電導率是指寶石礦物傳導電流的能力,其大小用電阻率來表示。
2.介電性能
介電性是指藍寶石礦物在外電場中產生感應電荷的特性。原來,在外電場的作用下,不導電或導電能力極弱的寶石礦物(電介質或介電物質)會在靠近帶電體的壹端帶有異號的過剩電荷,在另壹端帶有同號的過剩電荷。這種現象被稱為寶石礦物的“極化”。
3.壓電性能
壓電性是指當藍寶石礦物晶體受到定向壓力或張力時,其表面上的帶電性質。主要存在於中心不對稱或極軸(兩端關系不對稱的軸)的介電礦物晶體中,如水晶、電氣石、方石英等。
4.熱電
熱電性是指藍寶石礦物晶體表面在熱量作用下的帶電性質,也稱“熱電性”。主要存在於中心不對稱或極軸(兩端關系不對稱的軸)的介電晶體中,如電氣石、方鎂石、異形石、鈣沸石(半脫水)等。寶石的磁性是指其礦物晶體被外界磁場磁化時的性質,包括被吸引、排斥和對外界產生磁場。
礦物晶體的磁性主要由組成礦物的元素的電子組態和磁結構決定,可分為五種類型。
(1)抗磁性
(2)順磁性
(3)反鐵磁性
(4)鐵磁性
(5)鐵磁性寶石的熱性質主要是指其礦物晶體因受熱(如加熱或加熱)而具有的各種特性,如熱導率、熱電性、熱膨脹性、熔點、可燃性等。
1,熱導率
熱導率是指寶石礦物晶體導熱的能力,通常是從熱的部分到冷的部分。
2.熱膨脹
熱膨脹是指寶石礦物晶體受熱膨脹的性質,通常用線性熱膨脹系數α來表示。它是礦物晶體的絕對溫度每增加65438±0度,礦物長度的增量與原長度的比值。
3.熔點
熔點是指寶石礦物晶體受熱熔化的溫度,即晶體的固相和液相能夠平衡存在的溫度。
4.可燃性
可燃性是指寶石在高溫下與空氣中的氧氣結合產生的熱和光的強烈氧化反應的特性。寶石的放射性主要是指其礦物晶體因含有放射性同位素或不穩定核而能自發發出粒子或射線並同時釋放能量的性質。含有放射性同位素的礦物稱為“放射性礦物”,其中包括少量的寶石礦物,如鐵閃石、獨居石、磷釔礦、鋯石、鈾石、鉀矽鈣石(Si-Ca-Th礦石)等。這些放射性礦物中所含的放射性元素主要是鈾、釷等。,以及相應的放射性同位素。
需要註意的是,大多數天然寶石沒有放射性。有些寶石即使含有壹定的放射性,也是很微弱的,不僅對人體無害,有時還有益。誠然,在天然寶石資源的開發利用過程中,或者經過輻照處理後,寶石及其制品首先要進行放射性檢測,以保證其質量,確定對人體健康無害後才能投放市場。寶石的化學性質是指其礦物晶體發生化學反應時的各種性質。其中,寶石的鑒定、研究和利用主要與其物質成分、內部結構和基本性質在外界因素影響下發生變化時的各種化學特征有關。
1,溶解度
溶解性是指寶石礦物能溶於水的性質,其本質被認為是溶質(寶石礦物)和溶劑(水或水溶液等)中粒子相互吸引或排斥的過程。).事實上,許多著名的寶石不僅漂亮,而且耐用。這種耐久性不僅包括韌性、耐磨性等特性,還包括寶石在水溶液中不溶或極不溶等優良特性。
寶石礦物可溶性分類綜述
等級寶石礦物的例子
極難溶解紅寶石、藍寶石、赤鐵礦、水晶、金紅石、錫石、磁鐵礦、閃鋅礦、朱砂、鋯石、石榴石、藍晶石、鉀長石、正長石、天河石、鈉長石、金剛石、自然金等。
不溶性螢石、黃銅礦、針鐵礦、斑銅礦、黃鐵礦、菱鐵礦、重晶石、白鎢礦、橄欖石、黃玉、鋰輝石、普通輝石、祖母綠、滑石、硬玉、軟玉等。
中溶雄黃、孔雀石、菱鋅礦、磷灰石、黃銅礦、浮山石、十字石、電氣石等。
可溶性蛋白石、磁黃鐵礦、冰洲石、閃鋅礦、綠簾石、透輝石、透閃石、陽起石、霞石等。
易溶冰晶石、雌黃、菱鎂礦、天青石、石膏、硬石膏、硼砂、蛇紋石、白榴石等。
2.耐蝕性
抗蝕性,即“抗化學腐蝕”,是指寶石礦物對酸、堿等化學物質的抵抗能力。寶石遇到酸和堿時,化學反應速度極慢或者根本不發生化學反應,所以這種寶石的耐腐蝕性很強。反之,其耐腐蝕性較弱。
3.抗氧化
抗氧化性是指寶石抵抗氧對其化學作用的能力。