4宝玉石的物理性质.PDF

第 4 章 宝石的物理性质 宝玉石的物理性质是由其化学成分和晶体结构所决定的，因此不同的宝玉石种，物理性质各 不相同。宝玉石的物理性质不仅可以用来鉴定宝石，在宝石的琢磨、加工中，也必须考虑宝玉石 的物理性质对加工工艺过程的影响，同时，宝玉石的美丽外观和耐久性，从本质上来说取决于宝 玉石的物理性质。 4.1 宝石的力学性质 4.1.1 解理、裂开和断口 晶体在外力的作用下沿特定的结晶方向破裂成光滑平面的性质称为解理，破裂面称为解理 面。解理总是在原子或离子连接薄弱的面网之间产生，因此解理面总是平行于晶体结构中面网密 度较大的面网，阴阳离子电性中和的面网，同号离子相邻的面网以及最强化学键的方向。 解理是晶体的固有性质，可以根据解理鉴定宝石矿物。在宝石加工中，质量较次的部分可以 利用解理除去。但是总的说来，解理对于宝石和宝石加工不利的方面可能多于有利的方面。 例如，平行解理面的方向抛光宝石实际上是不可能的，再加上易产生解理的宝石在研磨抛光 时有可能裂成两片或更多碎片，使这种宝石的加工成为困难，黄玉具有完全的底面解理，宝石工 匠在加工黄玉时，必须保证没有小面平行于解理面，而是使小面与解理面之间至少有 5 °的夹角。 否则，细磨和抛光均可导致小面粗糙不平。 如果在晶体结构中的某些面网之间存在着由细小包裹体构成的夹层，或者存在着聚片双晶， 当晶体受力之后，会沿着这些方向破裂成光滑平面，称为裂理面。裂理不是晶体的固有性质，而 是与生长环境有关。因此，同一种宝石，有的产生裂理，有的则不产生。 断口则是矿物或岩石受力后产生的不规则破裂面，如蛋白石的贝壳状断口，软玉的锯齿状断 口等。 4.1.2 硬度 宝玉石硬度的大小体现了宝玉石抵抗外来机械作用力——刻划、压入、研磨的能力。宝玉石 的硬度是其内部结构牢固性的一种表现，这种牢固性主要取决于化学键的类型和强度。 4.1.2.1 莫氏硬度计 德国矿物学家莫斯选择了 10 种硬度不同的常见矿物，按照彼此抗刻划能力的大小顺序排列， 构成莫氏硬度计。这是种矿物和对应的莫氏硬度为： 1 滑石；2 石膏；3 方解石；4 萤石；5 磷灰石；6 正长石；7 石英；8 黄玉；9 刚玉；10 金刚 石。 莫氏硬度计中的每一种矿物，都可以被所有硬度高的矿物刻划，同时又可以刻划所有硬度低 的矿物。 4.1.2.2 硬度的意义 宝石的硬度是决定宝玉石耐久性的重要的因素。一些年代久远的宝石首饰表面会出现划痕， 变“毛”并失去光泽，这是因为许多宝石的摩氏硬度小于 7，而空气中的尘埃主要是由摩氏硬度 为 7 的细粒物质组成，磨蚀无休止的作用于这些宝石，但是其作用的结果往往许多年之后才变的 显著。此时，宝石应重新抛光。同时，珠宝商应对买主说明摩氏硬度小于 7 的宝石耐久性的不足。 玉是多矿物或单矿物集合体，在不同的矿物微晶之间，或者同种矿物微晶的不同取向上都存 在着硬度差异。在抛光的过程中，如果使用的磨料的硬度较低，甚至低于玉中较硬的矿物的硬度， 则较软的部分磨蚀速度大于较硬的部分，于是在玉的表面留下轻微不规则而且非常细小的凹坑， 称为橘皮效应。 4.1.2.3 硬度测试中应该注意的问题 硬度测试带有破坏性，所以在宝石测试中不做或只是最低限度使用。 一套由摩氏硬度计中的矿物组成的硬度笔，适用于测定未抛光的材料、雕刻品或雕像形式的 装饰宝石。这种测试只能在宝石不易被发现的部位进行，此时，测试者需用放大镜观察测试结果， 以确保只有极小的刻痕。 使用硬度笔时，总是从软笔到硬笔依次进行，以便获得唯一的一道刻痕。这条刻痕，应该是 所有能刻划待测材料的硬度笔中，硬度最低的那支笔留下的刻痕。如果反顺序使用硬度笔，那么， 在你找到能够刻划材料的最低硬度的笔之前，可能已经有不止一道的刻痕了。 不同硬度的宝石如果混装，较软的宝石表面会受损，特别是与钻石包在一起时，受损更明显。 锆石尽管较硬（摩氏硬度 6.5-7.5 ），但是性脆，即使稍微于其它软的物质接触，就立即产生磨损； 甚至用宝石包装纸松散地包装，其小面边棱也会产生破损，这种现象称为纸蚀。 4.1.3 密度和相对密度 3 o 密度指物质单位体积的质量，单位 g/cm 。相对密度指在4 C 及标准大气压条件下，材料的密 度与等体积水的密度的比值。 相对密度（SG）=材料在空气中的质量/