珠宝玉石力学性质：鉴定与市场

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：一般使用其相对密度(即比重)，其值为较纯净的珠宝玉石在空气中的质量(重量)与其在4℃时同体积水的质量(重量)之比值。珠宝玉石的相对密度同样是其本身固有的性质，是其物理性质的又一反映，它主要取决于其组成的化学元素的原子量及原子、离子的半径及其堆积的紧密程度。

二、珠宝玉石的力学性质

珠宝玉石的力学性质指的是在外力作用下表现出来的性质，包括硬度、密度、韧性、脆性等。

1．硬度

珠宝玉石的硬度是其抵抗其他物体刻划、研磨和腐蚀的能力。其确定方法有三种:

(1)摩氏硬度，摩氏硬度由德国矿物学家摩斯所创，用自然界十种矿物的硬度组成一个硬度尺度表，表示相对硬度的10个级别，它们的矿物名称及所代表的硬度级别是:钻石(10)、刚玉(9)、黄玉(8)、石英(7)、长石(6)、磷灰石(5)、萤石(4)、方解石(3)、石膏(2)、滑石(1)。摩氏硬度用Hm值表示大小，如钻石Hm=10。

以上10种矿物硬度等级之间的级差只表示相对大小，各级差之间的绝对硬度的差异不是均等的。如金刚石的绝对硬度比刚玉(红宝石)的高4倍，而摩氏硬度级差仅为1个级别;石膏的绝对硬度仅比滑石的大不到0．3倍，但其摩氏硬度级差也为1个级别。

(2)工具硬度，利用常用的简单工具对宝石刻划，进行硬度分级。它们代表硬度级别为:指甲Hm＜2．5;铜针Hm=3;小刀Hm＞5．5;钢锉Hm=6．5～7;碳化硅Hm=9．5。

(3)维氏硬度(绝对硬度)，维氏硬度是一种压入硬度，是利用金刚石锥在物体的表面上测出的压强来表示，它用Hv数值表示，它与摩氏硬度之间的关系为:Hm=0．675。这个关系式是比较粗略的，而且不适合于金刚石。

珠宝玉石的硬度是其本身固有的性质，它的大小、强弱取决于其晶体组成元素的化学键的种类与强度。一般具有强共价键或主要以共价键为主的宝石晶体，其硬度就高，如金刚石晶体的化学键为强共价键，其摩氏硬度值为10;而红宝石晶体以共价键为主，离子键为辅，其摩氏硬度值为9。当晶体以离子键为主时，由于其键强与离子的半径、电荷及离子的堆积密度等有关，其硬度变化较大，当离子为高电荷、半径小时，则离子键的键强大，形成的晶体硬度就大。如黄玉晶体中，由于Al为高电荷、半径小的离子，因而摩氏硬度值为8，Hm等于8表明其硬度是比较大的。当晶体中含有分子键或氢键时则硬度明显下降。许多玉石的低硬度就是由于含有分子键或氢键引起的，如寿山石的Hm值为1，青田石的摩氏硬度值也为1。

宝石由于是单晶体，在晶体的不同方向上硬度具有异向性。即同一宝石晶体在不同的方向上具有不同的硬度，这对宝石的加工、抛光等带来了一定的困难，但对鉴定则带来了一定的方便。

珠宝玉石是一种特殊的商品，其鉴别原则为非损坏性的鉴别，在鉴别过程中是不允许对珠宝玉石进行刻划、磨损的，但其硬度的特点则可通过其加工后的商品特点反映出来。对于刻面宝石，观察其刻面、棱及角顶的完整等特点可以作为判断其硬度相对大小的依据。宝石的硬度越大，其刻面越平滑，抛光效果越好，刻面反射光线的能力则越强，看起来越美丽。其棱线也越直，棱的损伤也越小，对光的散射效果也越好，呈现的色散也越漂亮。其角顶也越尖，越完整、完美。硬度较小的珠宝玉石一般加工特点是面呈曲面，面由于弯曲，光线呈散射效果而使其表现为集合体光泽，大多数无明显的直线棱，多为曲线棱等。

在珠宝玉石的硬度级别中，一般高硬度(Hm＞7)者的都是中高档的宝石晶体，如钻石，红、蓝宝石，石榴石等宝石种类。一般低硬度(Hm＜4)者都是中低档的玉石和有机宝石，如孔雀石、汉白玉、蓝田玉等玉石及珊瑚等有机宝石品种。硬度在中间(Hm= 4～7)者，既有中、低档的宝石晶体，如水晶、长石类宝石;也有高档的玉石集合体，如翡翠、软玉等玉石品种。

2．相对密度

珠宝玉石的密度为其单位体积内所含物质的量，其单位为g/ cm³。一般使用其相对密度(即比重)，其值为较纯净的珠宝玉石在空气中的质量(重量)与其在4℃时同体积水的质量(重量)之比值。单位无量纲。在珠宝玉石鉴别中，一般粗略地分为三级。

(1)轻级别珠宝玉石，一般指相对密度(比重)小于2．5的珠宝玉石。用手掂感到有轻飘飘的感觉，如琥珀、煤精等品种。

(2)中等级别珠宝玉石，一般指相对密度(比重)在2．5～3．5之间的珠宝玉石。用手掂感到有稍微重的感觉，如水晶、祖母绿、海蓝宝石、碧玺等品种。

(3)重级别珠宝玉石，一般指相对密度(比重)大于3．5的珠宝玉石。用手掂有明显重的感觉，有压指深沉的感觉，如钻石(3．52)、红宝石(3．9～4．1)、锆石等品种。

珠宝玉石的相对密度同样是其本身固有的性质，是其物理性质的又一反映，它主要取决于其组成的化学元素的原子量及原子、离子的半径及其堆积的紧密程度。一般组成珠宝玉石的化学元素的原子量越大，则其相对密度值越大，如锆石晶体。由于锆的原子量大，组成宝石的相对密度也大，其相对密度值在3．9以上。组成珠宝玉石的元素的原子或离子的半径越大，则其相对密度越小，如长石类宝石由于化学组成中的钠、钾离子半径较大，则其相对密度较小，其相对密度值仅为2．2～2．7。组成珠宝玉石元素的原子或离子堆积越紧密，原子或离子的配位数越大，则其相对密度也越大，如钻石晶体中碳原子的堆积密度大，碳的配位数为4，其相对密度值达到3．52。由于珠宝玉石形成于自然界的各种不同环境，而不同环境中所处的条件不同，所含的杂质成分种类与含量也各不相同，对珠宝玉石，特别是同一品种的珠宝玉石的相对密度影响较大，会造成人们利用相对密度鉴别它们时的困难与误差。同时在用手掂珠宝玉石时，由于不同人群的经验、手感的差异，也会形成不同的感觉而引起误差，要特别注意这一点。(www.chuimin.cn)

3．珠宝玉石的韧性与脆性

珠宝玉石的脆性是指在外力作用下，易发生碎裂的性质;而其韧性是指在外力作用下不易碎裂的性质。宝石晶体则呈硬而脆的特性，因而怕碰怕摔，易碎;玉石集合体则呈软而韧的特性，相对不怕碰摔。珠宝玉石的这个特性也造就了各自不同的加工方式与加工要求，形成了不同要求的工艺品特征。

宝石一般为规范性地加工，加工相对比较严格、规范、死板，大多要求成型为刻面、棱、角顶，并要求面、棱、角顶之间具有一定夹角，要达到最佳的光学效果才能显示其美丽、漂亮，其价值才能升高。其加工工艺以切割、琢磨为主。

玉石一般为自由式加工，其加工方式和加工过程比较自由，比较个性化与艺术化，为表达一定主题思想，可以采用各种不同或相同的加工工艺，要求为达到艺术上的最佳审美效果以显示其美丽、漂亮，其价值才能升高。其加工工艺以刻划、雕刻为主，并使用不同形式对材料进行抛光等，其加工过程、形式比较复杂、多变。

4．珠宝玉石的解理、裂理和断口

珠宝玉石的解理、裂理与断口都是在外力作用下，其应变超过了其弹性形变所发生的破裂现象。引起这三者的原因各不相同，在珠宝玉石上所表现出来的特征则不同。

(1)解理，解理主要发生在某些宝石晶体上，主要是宝石晶体受外力作用时，沿着晶体结构中一定的结晶学方向而破裂成一系列光滑平面的性质。将产生破裂的这个平面称为解理面。

解理是某些宝石固有的特性，其产生的程度和方向严格受其晶体结构的制约，即受组成宝石晶体的晶格类型、化学键类型及其在晶格中的分布强度变化的制约。解理面平行晶格中化学键最弱的方向产生。不同的宝石晶体所产生解理的特征各不相同，如钻石晶体的{111}解理是由于在垂直［111］方向上碳原子呈层排列，而层之间的间距不相同，层间距大的面之间的化学键较弱，因而垂直［111］方向产生解理。解理面总是平行某些宝石晶体中特定的面网，它既表现出了晶体的异向性，又反映了晶体的对称性。它以{}形式与括号中的阿拉伯数字表示。

解理的观察与描述根据其解理的方向、组数、夹角和发生的难易程度。

①极完全解理，易成薄片，解理面最平滑，在晶体上发育一组。

②完全解理，可裂成多组，解理面平滑，在晶体上发育多组。如长石宝石的{010}与{001}解理。

③中等解理，面不易裂开，解理面中等，在晶体上发育中等。如钻石的{111}解理。

④不完全解理，面极难形成，在晶体上发育最差。如水晶。

宝石晶体上一般不发育解理，因为解理的产生影响宝石的稳定与耐久性，容易使宝石造成损伤。但对有些宝石，解理则会带来各种不同的有利效果，如钻石晶体上发育了中等的{111}解理，人们才能顺利地沿此方向进行切割与加工;长石晶体发育的两种解理会造成各种特殊光学效应。

(2)裂理，宝石晶体受外力作用时，沿着晶体结构中某些特定的结晶学方向而破裂成一个光滑平面的性质。

裂理不是宝石晶体上固有的性质，它是沿着晶体的双晶面及某些特殊结构的面发生。在晶体上可以发育，也可以不发育。在某些宝石上可以作为鉴别的标志。如红宝石晶体上常发育有裂理，造成人们“十个红宝石，九个有裂纹”的印象。

(3)断口，宝石晶体受外力作用时，沿任意方向而破裂成各种凹凸不平的断面的性质。断口是宝石固有的性质，不同的宝石会产生不同性质的断口，如水晶等会产生贝壳状断口;蓝宝石会产生参差状断口，这些构成了人们鉴别的标志。