棗莊市晶諾石英石科技有限公司

【學(xué)員問題】如何區(qū)分水晶、玻璃和石英石？

【解答】水晶最60%成份是「二氧化矽」（sio2），水晶的顏色是由于除了二氧化矽外，還含有各種不同微量的金屬所造成的。在天然環(huán)境里頭，水晶多數(shù)會與礦物方解石、黃鐵礦、輝鐵礦、各種顏色的云母片、碧茜、花崗巖、金紅石等「共生」，而形成了一些疑幻似真的景像，即所謂「異像水晶」，增加了收藏水晶的樂趣和價值。

水晶多數(shù)是在地底生長，生長的過程需要大量含有飽和的二氧化矽的地下水源，溫度在550-600℃之間，并需要比大氣壓力大二倍至三倍的壓力，經(jīng)過了漫長的歲月，便變成了六角柱形（hexagonalsystem）的水晶。

石英是一種受熱或壓力就容易變成液體狀的礦物。也是相當(dāng)常見的造巖礦物，在三大類巖石中皆有之。因為它在火成巖中結(jié)晶最晚，所以通常缺少完整晶面，多半填充在其他先結(jié)晶的造巖礦物中間。石英的成份是最簡單的二氧化矽（sio2），玻璃光澤，沒有解理面，但具貝殼狀斷口。微晶質(zhì)的石英稱為玉髓（chalcedony）、瑪瑙（agate）或碧玉（jasper）。純粹的石英是無色，但因常含有過渡元素的雜質(zhì)而呈現(xiàn)不同的顏色。石英很安定，不容易風(fēng)化或變化為他種礦物。

硅位于元素周期表第四族，在地殼中分布很廣，在所有元素豐度分布的順序上占第二位，僅次于氧，硅也是典型的親氧元素，主要與氧結(jié)合形成硅氧四面體SiO4攩4-攪，產(chǎn)由硅氧四面體以各種形式結(jié)合生成不同的硅酸鹽礦物，在寶石礦物中硅酸鹽類占80%以上，以游離硅氧——SiO2形式分布的硅也占重要地位，而且穩(wěn)定性非常好，是自然界最常見、最主要的造巖礦物，也是珠寶界應(yīng)用數(shù)量和范圍很大的一類寶玉石，以SiO2為主要成分的寶玉石更是種類繁多，特征各異。按SiO2結(jié)晶程度可劃分為顯晶質(zhì)的單晶石英，多晶石英巖玉，隱晶質(zhì)的玉髓、瑪瑙、澳玉、碧玉、木變石、硅化木和非晶質(zhì)的歐泊、天然玻璃。下面根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)分別加以敘述：

1.單晶SiO2質(zhì)寶石透明、晶形完好的SiO2單晶體（含雙晶），礦物名稱為單晶石英，即廣義的水晶，狹義的水晶指無色透明的品種。

（1）水晶的基本性質(zhì)水晶屬三方晶系，常見晶形為柱狀，主要單形為六方柱，菱面體，柱狀晶體的柱面常發(fā)育橫紋和多邊形蝕象，水晶為一軸晶正光性，具獨特的牛眼干涉圖，折射率1.544-1.553，雙折射率0.009，非常穩(wěn)定，無解理，貝殼狀斷口，斷口可具油脂光澤，摩氏硬度7，密度2.65g/cm攩3攪。水晶通常無色透明，但含雜質(zhì)時可出現(xiàn)多種顏色，根據(jù)顏色可將水晶分為紫晶、黃晶、煙晶等品種。

（2）水晶的品種及鑒定水晶：無色透明的純凈二氧化硅晶體，其內(nèi)可含豐富的包裹體，常見的有負晶、流體包裹體、固體包裹體。負晶是確定天然水晶的重要依據(jù)。固包體裹中常見金紅石、電氣石、陽起石呈細小的針狀定向排列于石英晶體內(nèi)，猶如發(fā)絲，習(xí)慣上把這類水晶稱為發(fā)晶，另外一些固體包裹體在水晶內(nèi)可形成一幅幅美麗的圖畫，成為人們愛不釋手的觀賞石。

紫晶：一種紫色的水晶，是SiO2中含微量鐵所致，經(jīng)輻照，三價鐵離子的電子殼層中成對電子之一受到激發(fā)，產(chǎn)生空穴色心FeO攩4+攪4，空穴主要在可見光550nm處生產(chǎn)吸收，而使水晶產(chǎn)生紫色，但Fe攩4-攪不穩(wěn)定，受熱易變成三價鐵，所以紫晶易褪色，紫晶顏色分布常不均勻，呈團塊狀，有時見平行色帶。具有弱到中等二色性，可能出現(xiàn)水晶中所出現(xiàn)的所有包體，還可有特征的“斑馬紋”和球狀、小滴狀不透明深色包體。

煙晶：一種煙色至棕褐色以至黑色的水晶，成分中含有微量的鋁，Al攩3+攪離子代替Si攩4+攪離子，受輻照后產(chǎn)生AlO攩4-攪4空穴色心，而使水晶產(chǎn)生煙色。煙晶加熱后可變成無色水晶。

黃晶：一種黃色的水晶，成分中含有微量鐵而成。黃晶一般較透明，內(nèi)部特征與紫晶相同，市場上的黃晶多數(shù)是紫晶加熱處理而成。

綠水晶：一種綠色的水晶，天然產(chǎn)出的很少，主要是紫晶加熱得到的；或水晶中含綠色礦物（如綠泥石）包體而呈色。

芙蓉石：也稱薔薇石英，淺至中粉紅色水晶，色調(diào)較淺，因成分中有微量的Mn和Ti而致色，單晶體較少，通常為致密塊狀集合體，顯渾濁乳狀外觀，有時可含定向排列的針狀金紅石包體，因而磨制成弧面寶石可顯示星光。

雙色水晶：一種紫色和黃色共存一體的水晶，紫色、黃色分別占據(jù)晶塊的一部分，兩種顏色的交接片有清晰的界限，雙色是由于水晶內(nèi)的雙晶所致，紫色和黃色分別發(fā)育于雙晶單體中的r面和z面。石英貓眼：當(dāng)水晶中含有大量平行排列的纖維狀包體時，其弧面形寶石表面可顯示貓眼效應(yīng)，一般石英貓眼弧面較高，纖維狀包體清晰可見。

星光水晶：當(dāng)水晶中含有兩組以上定向排列的針狀、纖維狀包體時，其弧面形寶石表面可顯示星光效應(yīng)，一般為六射星光，也可有四射星光。

2.多晶SiO2質(zhì)玉石組成礦物主要為細粒石英的玉石，可含少量云母類礦物及赤鐵礦、針鐵礦等。放大檢查時石英為典型粒狀結(jié)構(gòu)，粒度一般為0.01-0.6mm.集合體呈塊狀，微透明至半透明，密度與單晶石英相近，為2.64-2.71g/cm攩3攪之間，點測法折射率為1.54左右，純凈者無色，常因含有細小的有色礦物包裹體而呈色。常見的品種有：

東陵石：為一種具有砂金石效應(yīng)的石英巖，市場上常見的為含鉻云母的綠色東陵石，顯微鏡下微透明，主要產(chǎn)于印度。石英顆粒相對較粗，0.1-0.6mm，其內(nèi)所含的片狀礦物相對較大，且大致定向排列。查爾斯濾色鏡下略呈褐紅色。

密玉：因產(chǎn)于河南密縣而得名，是一種含3～5%細小鱗片狀絹云母的致密石英巖，以綠色系列為主，有淺綠、翠綠、豆綠等。密玉與東陵石相比，較細膩、致密，其內(nèi)石英顆粒大小以0.02～0.25mm為主，沒有明顯的砂金石效應(yīng)。放大檢查時在較高的倍數(shù)下可以看到細小的綠色云母較均勻地呈網(wǎng)狀分布。貴翠：因產(chǎn)于貴州省而得名，是一種含綠色高嶺石的細粒石英巖，呈不均勻帶灰色色調(diào)的綠色，一般只用來作低檔飾品。

京白玉：因最初產(chǎn)于北京郊區(qū)而得名，是一種質(zhì)地細膩、光澤油潤的白色石英巖，有時用來冒充羊脂白玉，以其較低的密度和折射率加以區(qū)別。

“馬來西亞玉”：是一種結(jié)構(gòu)較細的染綠色石英巖，常被用來冒充翡翠。放大條件下典型的粒狀結(jié)構(gòu)和相對低的折射率容易和翡翠區(qū)別，國標(biāo)（GB/T16553-1996）已規(guī)定不用這一名稱，而用石英巖（處理）。

3.隱晶質(zhì)SiO2玉石隱晶質(zhì)集合體，在正交偏光下表現(xiàn)為全亮，致密狀構(gòu)造，也可呈球粒狀，放射狀或微細纖維狀集合體，密度較為石英低，點測折射率1.53，密度6.5～7.0g/cm攩3攪，主要有玉髓、瑪瑙、碧玉、澳玉四個品種。

玉髓：超顯微隱晶質(zhì)石英集合體，單晶呈纖維狀，粒間微孔內(nèi)充填水分和氣泡，密度低于石英，約2.60g/cm攩3攪。由于玉髓多孔，因此染色較容易，市場上常見顏色鮮艷的玉髓都是染色而成。值得一提的是，染色后的玉髓顏色較穩(wěn)定，本身也是一種低檔玉，國標(biāo)規(guī)定為優(yōu)化，無需加以說明。

瑪瑙：具環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)的玉髓，環(huán)帶中央有時是空洞，有時為水晶質(zhì)所充填，瑪瑙最為常見的自然色為白色和灰色，也可出現(xiàn)黃棕色、棕紅色、藍色、淡紫色等?，旇У幕拘再|(zhì)同玉髓，根據(jù)包體特征，顏色分布有下列特殊品種。

苔蘚瑪瑙：是一種均勻的、半透明含有樹枝狀綠色綠泥石或黑色氧化錳、紅色氧化鐵的玉髓。被包裹的雜質(zhì)往往呈苔蘚狀，一般用作觀賞石，也叫風(fēng)景瑪瑙，是瑪瑙中的貴重品種。

縞瑪瑙：亦稱條帶瑪瑙，是一種顏色相對簡單，條帶相對平直的瑪瑙。通常用于石刻和浮雕，常見的瑪瑙可有黑色相間條帶，或紅白相間條帶，當(dāng)縞瑪瑙的條帶細到像蠶絲一樣時，被稱為纏絲瑪瑙。

水膽瑪瑙：是內(nèi)含肉眼可見的氣液包裹體，并且轉(zhuǎn)動瑪瑙氣液包裹體會移動的品種。

碧玉：為一種含雜質(zhì)較多的玉髓，最主要的雜質(zhì)為氧化鐵，因而碧玉常為紅色，但也有因含其它雜質(zhì)而呈綠色、暗藍色或黑色的。碧玉不透明，光澤暗淡，一種不同顏色的條帶，色塊交相輝映，猶如一幅美麗的自然風(fēng)景的碧玉稱為風(fēng)景碧玉；一種暗綠色其上帶紅點的碧玉叫血滴石。

澳玉：是一種綠色的玉髓，因含微量鎳而呈綠色，色較均勻，透明至半透明，主要產(chǎn)于澳大利亞。

4.SiO2交代的玉石這是一種由于SiO2交代作用，但保留了原物質(zhì)的外形而成的石英質(zhì)玉石，重要的品種有木變石和硅化木。

木變石：是SiO2部分或全部交代藍閃石石棉，而保留纖維狀石棉晶形的產(chǎn)物，因紋理和顏色象木紋而得名。木變石不透明，硬度6.5～7.0，密度2.64～2.71g/cm攩3攪，折射率1.54～1.55（點）。顏色有黃褐色、褐色、藍灰色、藍綠色，藍色是殘余的藍閃石石棉的顏色，而黃褐色、褐色是所含鐵的氧化物——褐鐵礦所致，根據(jù)顏色可將木變石分為虎睛石，鷹眼石等品種。

虎睛石為黃色、黃褐色木變石，成品表面可具絲絹光澤，當(dāng)組成虎睛石的纖維較細，排列較整齊時，弧面形寶石的表面可出現(xiàn)貓眼效應(yīng)。

鷹眼石為藍色、灰藍色為主的木變石，SiO2交代不充分，殘余的藍閃石石棉較多。

硅化木：當(dāng)SiO2交代數(shù)百萬年前埋入地下的樹干，并保留樹干形狀及其纖維狀結(jié)構(gòu)時的產(chǎn)物稱為硅化木，化學(xué)成分以SiO2為主，常含F(xiàn)e、Ca等雜質(zhì)、顏色為土黃、淡黃、黃褐等，不透明。硬度6.5～7.0，密度2.65～2.91g/cm攩3攪，點測法折射率1.53.以顏色鮮艷、光澤強、木質(zhì)結(jié)構(gòu)清晰、質(zhì)地致密者為好。

5.非晶質(zhì)SiO2寶玉石非晶質(zhì)SiO2寶玉石包括歐泊和天然玻璃。

（1）歐泊（Opal）原自拉丁文Opalus，意思是“集寶石美于一身”中間點，現(xiàn)今歐泊被寶石界列為十月生辰石。歐泊為具變彩效應(yīng)的貴蛋白石，化學(xué)成分為SiO2·nH2O，雖然它不具晶體所特有的周期重復(fù)的結(jié)構(gòu)，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)還是有序的，歐泊的變彩是由直徑等大的SiO2小球在三維空間規(guī)則排列構(gòu)成一個衍射光柵而成的。而且各小區(qū)因小球直徑不同，會產(chǎn)生不同的顏色色斑，轉(zhuǎn)動寶石，光線入射角發(fā)生改變，每塊色斑的顏色也會發(fā)生變化，即變彩。由于透明度、體色和變彩形式的不同可分為三大類：

黑歐泊：是一種體色黑色、灰黑色、深藍色、褐色的歐泊，以黑色最理想。由于體色較深，使各種顏色的反光格外瑰麗多姿，加上黑歐泊的產(chǎn)量稀少，故其價格在歐泊寶石中最高，是名貴的寶石之一。

白歐泊：在白色或淺灰色基底上出現(xiàn)變彩的歐泊，一般半透明，變彩較淺，是最常見的一種歐泊。火歐泊：透明至半透明，有時有變彩，有時沒有變彩，體色為黃至橙黃色，由于色調(diào)熱烈，有動感，所以被大多數(shù)美國人所喜愛。

由于歐泊含水，硬度較低5～6.5，一般作項鏈掛垂、耳環(huán)、胸針，不宜做戒面，并且佩戴時注意不能曝曬、火烤，否則易干裂而失去變彩。

（2）天然玻璃：天然玻璃是指在自然條件下形成的玻璃，成分以非晶質(zhì)SiO2為主，另外還含少量Al2O3、FeO、Fe2O3、Na2O、K2O等。具玻璃光澤，不透明至半透明，正交偏光鏡下全黑，表現(xiàn)為光性均質(zhì)體，但常見波浪狀異常消光，放大檢查內(nèi)部常見圓形氣泡及流動構(gòu)造，點測法折射率1.49，密度2.33～2.46g/cm攩3攪，較穩(wěn)定，可作為寶石的天然玻璃有火山玻璃和隕石玻璃。

火山玻璃：是酸性火山熔巖快速冷凝的產(chǎn)物，礦物名稱為黑曜巖，SiO2含量達60～75%，可呈黑色、褐色、灰色、藍色、黃色、紅色等，有時顏色不均勻，帶有白色或其他雜色的斑塊，，形如雪化，被稱為“雪花狀黑曜巖”。

隕石玻璃：是隕石成因的天然玻璃，是石英質(zhì)隕石在墜入大氣層燃燒后快速冷凝而形成的，常為較透明的綠色，綠棕色或者棕色。

下面在順便介紹一下其他寶石的鑒別：

鉆石的優(yōu)化處理與鑒定

鉆石的優(yōu)化處理主要是指利用各種物理方法（放射性輻照和高溫處理），把那些不被人們喜愛的顏色（如淺黃、淺褐和褐色）改善，而得到受歡迎的白或其它彩色（黃、綠、藍、紅色）：其次，是利用激光技術(shù)對鉆石中的包裹體進行凈度處理。

1.鉆石顏色優(yōu)化處理的過去和現(xiàn)在

其實，人們對鉆石顏色的優(yōu)化有很長的歷史了，過去用于改善鉆石顏色的辦法十分簡單，比如1652年，人們就知道在鑲嵌鉆石時置薄箔于底部以提高其色調(diào)，或是用蔬菜染色劑、墨水等涂在鉆石表面或腰棱以改善其顏色或提高色級。1905年英國化學(xué)家WilliamCrookes發(fā)現(xiàn)了埋在鐳的溴化物中的鉆石可變成綠色的現(xiàn)象。這是放射性輻照改色的開始，到1932年人們終于找到了一條即可以使鉆石顏色改善，又能避免放射性對人體損傷的安全有效的改色途徑。

目前，輻照改色的途徑主要有：

（1）鐳照射處理（α粒子）（在氡氣中著色更快）；

（2）人工產(chǎn)生的元素镅輻射處理（α粒子）；輻射后的金剛石進行強有力的清洗，可以不帶有任何放射性痕跡；

（3）回旋加速器處理（質(zhì)子、氘核、α粒子）；用回旋加速產(chǎn)生高速運動的上述粒子來轟擊金剛石，使之著色；

（4）線性加速器（高能電子）；

（5）核反應(yīng)堆處理（高能中子）；

其中后兩種是較常采用的，尤其核反應(yīng)堆處理得到的金剛石顏色分布比較均勻。值得注意的是采用加速器處理時，樣品事先必須冷卻，以防止輻射產(chǎn)生的熱量使金剛石驟然升溫造成熱振蕩，使樣品破碎。處理的對象絕大部分Ia型，輻照的結(jié)果一般是綠色、藍綠色，再加熱處理就得到黃綠色、強黃色、橙色或橙褐色；對數(shù)量極少數(shù)的I型鉆石處理的最終結(jié)果可能會得到粉紅色或紫色；Ⅱ型鉆石的最終處理結(jié)果是棕色。

熱處理一般都是和輻照處理相伴進行的，單獨熱處理的情況不多，前人曾有過單獨熱處理將Ia型金剛石變成鮮明的黃色，在不同條件下處理使Ia型和Ib型金剛石相互轉(zhuǎn)變的研究記錄。單獨熱處理的關(guān)鍵是溫度的控制和氣氛的匹配。

我們對湖南砂礦金剛石采用吸收光譜、電子順磁共振譜和紅外光譜等手段進行的研究表明：其黃色、綠色和褐色等顏色金剛石的色心是雜質(zhì)離子和放射性輻照產(chǎn)生的晶格空位。實驗發(fā)現(xiàn)了孤氮中心（≥2.22ev）；N3-N2中心（2.985ev，2.596ev）；GR1中心（1.673ev）；595中心（2.086ev）；H3和H4中心（2.463ev和2.499ev）；3H中心（2.462ev）。本區(qū)金剛石的顏色本質(zhì)是由于存在聯(lián)合色心。其黃色或褐色金剛石的顏色是由于多種色心的疊加，此結(jié)論與中科院地化所陳豐、郭九皋等人的研究結(jié)果基本一致。本區(qū)砂礦金剛石改色雖具多變性，但只要弄清呈色機制，控制溫、壓和氣氛等條件，完全可以提高金剛石的檔次。同時在實驗中我們發(fā)現(xiàn)金剛石中存在氫鍵，其具體存在方式（C-H，H2O，或OH）尚不清楚，認為它是金剛石中除N和B之外的第三種致色雜質(zhì)元素，有關(guān)研究工作正在進行中。

CVD鍍膜是鉆石顏色優(yōu)化的一項新技術(shù)，一般在Ia型刻面鉆石的冠部用化學(xué)氣相沉積法鍍上一層厚幾個到幾十個微米的天藍色合成金剛石膜來仿造天然藍鉆石。

2.輻照處理鉆石的鑒定方法

對于用人工輻照配合熱處理而得到的綠、藍、黃、橙、粉紅、棕色鉆石可以考慮從以下幾個方面予以鑒別。

（1）光譜特征

1956年GIA的研究人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照和加熱處理的鉆石在595nm處有吸收，而天然鉆石沒有，雖然后來的研究發(fā)現(xiàn)這一吸收峰在高溫處理（大于1000℃）中可以消失，但又會出現(xiàn)1963nm和2024nm兩處新的吸收。因此595nm、1936nm和2024nm處的任一吸收峰是人工輻照的診斷譜線。

人工輻照成因的黃色鉆石顏色是由H3中心（引起503nm吸收峰）和H4中心（引起496nm吸收峰）導(dǎo)致，而且一般以H4為主，顯示496nm強峰。天然的黃色鉆石往往以H3為主，顯示503nm強峰。由于H4是收B氮集合體引起，因此不含B氮集合體的Ia型鉆石經(jīng)人工輻照后不會產(chǎn)生496nm強帶。

人工輻照致色的粉紅色鉆石可顯示595nm和637nm吸收線，而且在570nm處可見熒光線。天然致色的粉紅色鉆石主要顯示563nm寬帶。

在Ia型鉆石上鍍膜的藍鉆石常顯示出N3中心和415nm吸收帶，而天然藍鉆是由硼致色，不會顯示415nm吸收峰。

（2）顏色分布特征：

人工輻照致色的彩鉆常顯示與其結(jié)構(gòu)無關(guān)的色帶，如環(huán)繞亭部的傘狀陰影，環(huán)繞冠部的深色帶及一側(cè)深一側(cè)淺的現(xiàn)象，這些分布特征在浸油中觀察更為清晰。

CVD鍍膜的藍鉆在顯微鏡下可于其腰、棱附近見到白色不規(guī)則體。

（3）放射性檢測

用使底片感光的方法或蓋革計數(shù)器可以檢測出明顯的殘余放射性。用高純鍺γ-射線光譜儀，碘化鈉γ-射線探測儀、閃爍探測儀可以檢測出微量的殘余放射性。

（4）導(dǎo)電性檢測

天然藍鉆是半導(dǎo)體，在電導(dǎo)儀上的讀數(shù)一般是20-70V，很少高于130V，而CVD鍍膜的藍鉆常顯示高于130V的讀數(shù)。

3.鉆石凈度的優(yōu)化處理-裂隙充填

除了顏色優(yōu)化之外，設(shè)法提高其凈度也是目前鉆石優(yōu)化處理的一個重要方面。

天然鉆石中包裹體和裂縫會影響其凈度。人們利用激光高能量、細光束，高準(zhǔn)直度的特點，除去鉆石內(nèi)部的包裹體，提高其凈度。

八十年代以色列YAHUDA公司發(fā)明了鉆石的裂隙充填技術(shù)。他們首先用激光打孔至鉆石內(nèi)部暗色包裹體，用強酸將內(nèi)含物溶出，再用其它折射率相近的物質(zhì)將孔填上。填充后的鉆石，其凈度可提高2-3個級別。填充的材料有兩種：一種是“有彩光充填”，這種傳統(tǒng)的充填方法是以鉆玻璃做為充填材料，填充后裂隙處保留有彩光，但這種彩光不象未充填之前的七色彩光，而總是呈現(xiàn)七彩光中兩種相鄰的顏色（比如黃綠、藍紫等）。另一種是無彩光充填，裂隙處沒有因充填而呈現(xiàn)雙色彩光，是由C．H、O等元素組成的新的填充材料，研究者認為是一種透明的樹膠。由于這種充填裂隙處不再有彩光，很難被發(fā)現(xiàn)，更具有隱蔽性。

寶石與放射性

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。