珠寶知識212:珠寶考研考證篇(二十九):決定寶石礦物種的基本因素

之前我們在講寶石礦物的晶體化學分類的時候,按照不同的級序將寶石劃分為大類、類、亞類、族、亞族、種、亞種、變種等,但是種卻是寶石晶體化學分類的最基本的分類,那麼決定寶石礦物中的基本因素是什麼?

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對於寶石礦物的分類,主要是根據寶石礦物的晶體化學特徵進行分類的,因此決定寶石礦物中的因素也必然有兩個方面,一是晶體結構特徵,一個是化學組成。

首先,只考慮化學成分,不考慮晶體結構不能確定一個寶石礦物種。

這是一個非常簡單的道理,例如,同樣是由C元素組成的固體石墨與鑽石是兩個不同的礦物種,他們之間的結構特徵有著非常明顯的差異,從而導致兩者之間的性質上,也會存在非常明顯的差異。

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在比如說,化學成分同樣是Al2SiO5的晶體,結構不同,卻決定了不同的礦物種。當硅氧四面體組成鏈狀時,形成鏈狀硅酸鹽,則為矽線石,當硅氧四面體孤立存在的時候,形成島狀硅酸鹽,則為紅柱石和藍晶石,當Al全部為六次配位時,形成的藍晶石,當部分為四次配位,部分為六次配位時,形成的就是紅柱石。下圖為紅柱石、藍晶石和矽線石的相圖。

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第二,只考慮晶體結構,不考慮化學成分,同樣不能確定一個寶石礦物種。

例如,螢石與石鹽的晶體結構都屬於立方面心格子,但是他們之間的化學成分卻有這明顯的差異,螢石的化學成分是CaF2,而石鹽的化學成分是NaCl。所以很顯然,這是兩個不同的礦物種。

下圖為螢石的結構。

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所以,無論是單純的考慮晶體結構,還是單純的考慮化學成分,都不能同時確定一個寶石礦物種。當確定一個寶石礦物種的時候,需要同時考慮兩個方面,一個是寶石礦物的化學成分,一個是寶石礦物的晶體化學結構特徵。

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但是對於任何一個寶石礦物種來講,其化學成分並寶石固定不變的,而是在一定的範圍內變化,最典型的就屬於寶石的類質同象(下一節會講到),另外晶體的 晶胞參數也並不是固定不變,也同樣會在一定範圍發生變化,最典型的就是晶體的各種缺陷。但是這些小範圍的變化,並不足以改變一個寶石礦物種的分類。因為這些變化是在保持其結構和物理化學性質基本不變的前提下。

例如剛玉,三方晶系,當不含任何次要或者微量元素組成時,其顏色為無色,但是當部分的Al被Cr所替代時,呈現紅色,此時Cr的含量非常少,不足以改變剛玉礦物的晶體結構,晶胞參數也僅僅引起不大的變化,並且除了顏色以外,其他的物理化學性質的變化非常少,所以他依然屬於剛玉礦物種。下圖為無色藍寶石。

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所以,通過以上的舉例,我們會清楚,想要確定一個寶石礦物種,同時要確定兩個基本條件,一個是寶石礦物的晶體結構,一個是寶石礦物的化學組成。兩者缺一不可,當確定了這兩個條件,就可以確定一個寶石礦物種;當確定了一個寶石礦物種,則就可以瞭解到他的晶體結構以及它的化學組成。

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