宝石的力学性质
硬度:是指宝石抵抗外力(刻划、压入、研磨等)作用的能力。
常用的宝石硬度是摩氏硬度——相对刻划硬度。
Hm以10种矿物的硬度为标准,从小到大:
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(指甲2.5,铜针3,小刀铁5,钢5.5,玻璃5.5)
上述各等级之间只表示相对大小,等级之间的差异是不均等的。
压入硬度(维氏硬度):
测试仪器是一种带压头的显微镜装置,压头为金刚石四棱角锥,借助测量压头在宝石光滑面上压出显微压痕的大小来计算硬度,这种硬度称压入硬度,又称维氏硬度。
如金刚石6500kg/mm2,刚玉2085kg/mm2,黄玉1648kg/mm2……
研磨硬度(罗氏相对研磨硬度,以石英为100)
金刚石117000 刚玉
833 黄玉146 石英100……
硬度具有异向性,宝石加工中必须了解哪些方向容易琢磨
如:金刚石八面体面硬度最大,而立方体面硬度最小,金刚石同一晶面,不同方向硬度也不同。
决定宝石硬度的因素主要是晶体结构中原子间的结合力(键力),具有共价键的硬度大(如金刚石),分子键的硬度小(如滑石)、离子键者硬度中等。
对玉石类(晶体集合体),其硬度一方面与组成玉石的矿物种类有关,另一方面还与晶粒间的粘结力有关。
解理、裂开与断口
解理:晶体受外力打击,严格沿一定的结晶学方向破裂成平面的固有性质。
解理的产生:受外力沿面网间结合力弱的方向裂开成平面。
解理主要根据破裂成平面的难易程度、平滑程度划分为四级:
(1)极完全解理:明显、光滑平整云母
(2)完全解理:显著、平整方解石
(3)中等解理:清楚、不平整金刚石、角闪石、辉石
(4)不完全解理:断续可见橄榄石
解理的发育程度与面网间距、质点性质、键性有关。
解理是晶体特有的性质,是各向异性的突出表现。
斜方柱解理见于斜方晶系或单斜晶系的晶体。
菱面体解理或裂开见于三方晶系的晶体。
金刚石{111}四组中等解理
方解石{101}菱面体三组完全解理
辉石、角闪石{110}柱面解理、二组中等、辉石近正交、角闪石斜交
黄玉{001}一组完全解理
解理特征可用于宝石鉴定、宝石加工中
裂理(裂开):
宝石在外力作用下,有时沿双晶结合面、定向包裹体分布面或结构缺陷的面裂开成平面的性质(也是沿着一定的结晶学方向裂开,但不是其固有性质)刚玉常依 {101}三组裂开较少依{0001}一组裂开。
辉石平行(100)面含磁铁矿薄层形成裂理,叫易剥辉石。
解理与裂理在现象上极为相似,但产生原因不同。
解理是沿晶体结构中面网之间键力最弱的平面产生的定向破裂,它是由晶体结构本身的固有特点所直接决定的。
裂理尽管也是沿着一定的结晶方向破裂成平面,但却是由于非固有的其它原因引起的,如沿双晶结合面、定向包体分布面裂开。
对确定的矿物来说,解理是其固有的特性,在同种矿物的任何一个晶体上,都同样出现这种解理,裂理则不然,有的可具裂理,有的则可无裂理。
断口:宝石在外力打击下,不依一定结晶方向破裂而成的断开面。
晶体、晶质集合体、非晶质体均可产生断口,断口可以是非平面的,也可以是平坦状的。
贝壳状断口、平坦状断口、参差状断口、锯齿状断口、阶梯状断口等。
问:具典型贝壳状断口的宝石属(单选)
(1)完全解理的矿物
(2)极完全解理的矿物
(3)非晶质体宝石
(4)解理极不完全的矿物或非晶质宝石
宝石的韧性和脆性:
宝石在外力作用下不容易破裂的性质称为韧性,容易破裂的性质称脆性。
韧性与脆性与硬度没有直接关系,本质上与成分、结构有关。
相对韧度:黑金刚石(含微量石墨或无定形碳的金刚石集合体)10>翡翠8>刚玉8>钻石7.5>水晶7.5>绿柱石7.5>橄榄石6>祖母绿5.5>黄玉5>月光石5>金绿宝石>玛瑙3.5>萤石
密度与相对密度(比重):(见鉴定仪器部分)。