宝玉石鉴赏_之_内含物基本知识

第一节 内含物概述
    宝石的微观世界容纳整个自然的苍桑变化，让我们进入宝石的内部利用数百万年甚至于数亿年形成的各种内含物特征，了解宝石形成的生命历史，了解宝石的形成过程，了解地球形成时所发生的故事。
    宝石中的内含物是在宝石生长的环境中形成的，可以反映宝石的成因，在宝石的鉴定中起着重要的作用，是区分天然与合成、优化处理宝石的重要特征。
一、 内含物的定义
    内含物是指宝石在形成过程中，由于自身和外部因素所造成的、形成于宝石内部的特征，也可称为内部特征。宝石内含物和矿物包裹体的概念存在一定的差异：
    1、矿物包裹体指矿物中的异相物，主要是被包裹在寄主矿物中的成矿溶液、成矿融熔体和其他矿物，并与主矿物有着相的界限的那一部分物质，地质学上也称包裹体。
    2、内含物除包括上述的包裹体外，还包括影响宝石透明度的晶体生长结构，如色带、双晶纹、流纹、解理、裂隙和生长蚀象等。
    3、根据内含物的物理性质，宝石中各种宝石内含物种类有：
   （1）固相、液相和气相物质，相当于矿物学中的包裹体。
   （2）生长带、色带，主要是微小的杂质、或者化学成分的变化引起的，不属于矿物学的包裹体范围，但在宝石学研究中有重要的地位。
   （3）双晶、双晶面、双晶纹或线，与晶体的晶格缺陷有关，不属于矿物学的包裹体范围，但在宝石学研究中有重要的地位。
   （4）解理、裂隙和裂理属于晶体机械性的破裂，不属于矿物学的包裹体范围，但在宝石学研究的对象。
二、研究宝石内含物的目的及意义
    1.鉴定宝石的种类
    有些宝石中含有特定的包体，如翠榴石中的“马尾丝”状包裹体。根据这些包裹体的特征，就可以帮助我们鉴定宝石的种类。
    2.区分天然、合成及仿制宝石
    天然宝石和合成宝石在各自的生长环境中都留下了生长痕迹，正是这些生长过程中留下的痕迹，我们才能有效地区分它们。如根据生长色带来区分天然与合成红宝石。
    3.检测某些人工优化处理的宝石
    宝石优化处理方法很多，每个宝石可以由几种方法对其颜色、外观进行改造，在进行这些改造的同时，会造成新的内含物特征，给鉴定提供依据。
    4.宝石质量和价格的评价
    内含物的多少，颜色的深浅，颗粒大小，分布状况对宝石质量起着很重要的作用。根据内含物的特征，可以帮助判定宝石质量的高低。
    5.了解宝石形成的环境
    通过内含物的研究，可以帮助了解宝石形成的环境，如生长温度、压力、介质成分等，还以通过对内含物的同位素年龄测定了解宝石形成的地质年代。
    6. 鉴别宝石的产地
    不同产地的红宝石、蓝宝石、祖母绿等宝石由于形成于各不相同的地质环境，各不相同的形成条件，常常具有特征的、具有产地意义的内含物，据此可以识别已经切磨的宝石的产地。
    6.指导加工
    根据内含物在宝石中所处的位置、数量、大小和分布状态等特点来指导加工，确定加工款式，展示特殊光学效应，保证所加工出的宝石能产生最大的价值。
第二节 宝石内含物的分类
    宝石中的内含物，可以根据它们形成的成因、时间、相态形态以及与寄宿宿主宝石矿物的不同而进行分类。
一、原生包裹体
    1.定义：
    包裹体在寄主宝石的形成之前就已经存在，被包裹到后来形成的宝石晶体中。
    2.原生包裹体特征
    为固体包体，通常是各种造岩矿物，如阳起石、透闪石、云母、磷灰石、钻石、铬铁矿、锆石、金红石、透辉石、橄榄石、石榴石等。如钻石包裹橄榄石、祖母绿包裹透闪石等。
    3.宝石学意义
   （1）重要的产地特征：反映宝石矿床母岩的特征，例如斯里兰卡的蓝宝石中的白云母、缅甸莫谷蓝宝石中的方解石、桂榴石中磷灰石原生包裹体，都是反映母岩特征的原生包体。
   （2）指示宝石成因：可以作为天然宝石的鉴定特征，例如如钻石中的橄榄石包裹体、祖母绿中的透闪石包裹体。
二、同生包裹体
    1.定义
    形成时间于寄主矿物同时，在与寄主宝石晶体同时生长的过程中被包裹到寄主中。
    2.特征
    有气、液、固态的内含物，以及生长带、色带等生长结构。例如海蓝宝石的管状包体、尖晶石的八面体负晶、水晶中的六方双锥状气液两相包裹体、刚玉中的六方生长色带、孔雀石环带构造等均为同生包裹体或者内含物。
    3.宝石学意义
    （1）产地特征：反映宝石矿床的成矿作用的特征，可以作为天然宝石的鉴定特征和宝石的产地特征。例如哥伦比亚祖母绿含有典型的三相包裹体。
    （2）指示宝石天然或者人工成因：例如合成红宝石中的气泡，以及玻璃中的气泡和流纹。
    （3）可以形成独特的宝石品种，例如发晶。
三、后生包裹体
    1.定义
    形成的时间晚于寄主矿物，可因固溶体出溶作用、应力释放、充填作用等形成。
    2.特征
    有各种出熔体、各种裂隙，具有熔融、溶蚀特征的固体包体，具有特殊图案或者现象的充填裂隙。
    3.宝石学意义
    （1）指示优化处理：最重要的意义在于指示优化处理，例如热处理的红蓝宝石；
    （2）鉴别宝石种：形成宝石的特征包体 ，具有鉴别宝石种的作用，如紫晶的虎皮纹状愈合裂隙。
    （3）形成特殊光学效应：可以形成特殊的宝石品种，如星光红宝石和蓝宝石。
第三节 内含物的形成机制
一、原生包裹体的成因
    1.母岩的残余矿物
    变质作用过程中新生的宝石晶体交代了原先的矿物，如果交代作用不完全，则留下母岩矿物的残余，形成包裹在宝石晶体中的原生包裹体。
    2.熔体或者溶液中结晶的顺序
    在生长介质中较早结晶的晶体被体系中后结晶的晶体所包裹形成原生包裹体。例如拉长石中的暗色的普通辉石包裹体在基性浆岩中普通辉石比拉长石早结晶，形成细柱状晶体，随着辉石的结晶，岩浆中的Mg、Fe成分减少，而Al、Si组分的浓度增大，导致普通辉石停止生长，拉长石开始结晶，并将早期形成的普通辉石细小晶体包裹起来形成包裹体。
    3.围岩矿物掉落作用
    晶体生长过程中，围岩的组成矿物掉下，落到正在生长的晶体上，由于晶体的继续生长，把掉落的围岩矿物包裹到晶体中。如宝塔水晶中形成水晶晶形展布的白云母、绿泥石等。 尚未充分熔融的合成宝石的粉料被包裹到生长的晶体中，成为熔体中合成宝石的鉴定证据。
二、同生包裹体的成因
    1.附着生长作用
    外来的纤维状晶体附着在寄主晶体的表面与宿主矿物同时生长，形成晶体中的针状、线状或者纤维状包体，例如翠榴石中的阳起石纤维状包裹体、津巴布韦祖母绿的纤维状透闪石包裹体、水晶的金红石针状包裹体。
    2.晶体的生长习性
    属于中级晶族宝石通常有沿C轴生长的习性，容易形成管状的负晶，形成C轴平行管状的同生包裹体。
    3.快速生长
    水热法合成宝石选择能够快速生长的面网作为种晶的生长面，这种生长通常导致多方向的生长台阶，在晶体中造成特殊的生长纹理，例如水热法合成祖母绿的箭头状纹理、Tiaruss水热法合成红宝石的波纹状纹理。
    4.晶体生长间断
    晶体在生长阶段，由于溶液组分的供给不足，会出现暂时生长停顿状况，并溶蚀已经形成的晶体，使得晶体表面形成凹坑。当生长体系中溶液再次达到饱和，晶体继续生长，溶液容易被包裹在生长阶梯的凹坑中形成同生包裹体。
    5.生长溶液过饱和度的变化
    当溶液过饱和度适中时，晶体缓慢生长结晶，形成透明度高、缺陷少的晶体；当溶液过饱和度太高时，晶核的成核作用增强，生长速度加快，晶格缺陷增加，易形成同生包裹体。
    6.生长过程中的温压变化
    晶体生长过程中, 温度压力的变化可以导致已经形成的晶体发生机械破裂，形成开放性裂隙，然后又被生长愈合，形成愈合裂隙。
三、后生包裹体的成因
    1.出溶作用
    在较高温度下结晶的宝石，可以含有（或者溶解）浓度较高的杂质成分。温度降低后，晶体中能容纳的杂质的能力变小，要排出这些多余的成分。如果温度下降的速度比较慢，这些杂质就可以聚集成定向排列的小晶体，成为宝石中的包裹体。例如蓝宝石、石榴石中的金红石针。假如温度下降很快，晶体中的杂质来不及聚集成晶体，就不会形成包裹体。
    2.应力裂隙
    寄主晶体中的包裹体往往和寄住宝石有不同的热膨胀系数，如果包裹体的热膨胀系数小，在温度降低后，由于寄主宝石的体积收缩大，包裹体的体积收缩小，在包裹体周围就形成内应力场，并引起破裂，形圆盘状的裂隙。例如橄榄石中荷叶状的裂隙（。 锆石包裹体也容易引起应力裂隙，并被称为锆石晕。这是由于锆石中含有放射性元素，破坏锆石晶格，使之蜕晶化，造成体积增大，造成内应力。
    3.裂隙的充填愈合作用
    晶体形成后的裂隙，可以被溶液充填、再结晶形成愈合裂隙。裂隙中也可以填充次生矿物，如铁的氧化物等如玛瑙中的苔藓状的包裹体。
    4.熔蚀作用
    宝石如果经过高温处理，如果温度超过固体包裹体熔点会导致包裹体熔蚀，固体包裹体变成浑圆状，带有应力裂隙，并且熔融的熔体会充填到应力裂隙中，形成各种图案。
    5.溶蚀作用
    在高温处理中，原来的出熔体再次被寄主晶体不完全吸收，形成残晶，例如红、蓝宝石中的金红石针变得不连续。
    6.后生充填作用
    晶体生长结束后形成的开放裂隙，由后期的与寄主晶体生长无关的充填作用形成各种充填物。
    7.人工充填作用
    为了提高宝石的表观净度，裂隙较多的宝石和多孔的多晶质宝石，采用注油、注塑、玻璃充填等方式弥合裂隙，提高宝石的透明度。
四、多相包裹体的形成机制
    1.气液两相包体
    在较高温度和压力下，水与二氧化碳等可以形成均一的流体相，被包裹到宝石中后，由于温度的下降，流体相分离，液体的体积收缩，形成水和气泡。液相包裹体在形成 之初，通常是一个开放的空穴，随着晶体的生长逐渐被封闭，形成所谓缩颈现象。
    2.三相包裹体和多相包裹体
    如果生长介质流体中溶解了很多的矿物质，如NaCl、KCl等，冷却后NaCl、KCl等 溶剂过饱和，从液体中结晶出来，就形成具有固相、液相和气相的三相包裹体。如果液体中二氧化碳、有机质的含量高，又可以分离成不同的液相，就形成有多个液相的包裹体，形成 多相包裹体。
    3.固气两相包裹体
    宝石晶体在熔体的介质中生长，可以形成固气两相包裹体。包裹体形成时是液相，温度降低后凝固成固相，由于体积的收缩形成气泡。如果固相物质发生重结晶，则从玻璃体转化成多晶集合体，这种包裹体主要是助熔剂法合成宝石的特征。
第四节 内含物的鉴别及鉴定方法
一、肉眼及10X放大镜下观察
    1.色带
    宝石中典型的色带可帮助鉴定。如蓝宝中的六方生长色带，碧玺中的球面三角形色带，玛瑙中的同心环色带等。
    2.大型的特征包裹体
    如水晶中的黄铁矿、发晶中的金红石针、东陵石中的铬云母片、日光石中的赤铁矿片、玛瑙中的“水胆”、琥珀中的昆虫等。
    3.解理和裂理
    解理和裂理较发育的宝石，阶梯状断口和平整裂隙面有助于区分宝石。例如红宝石和蓝宝石通常有较发育的裂理，以及由裂理裂隙形成的愈合裂隙，助熔剂合成的红、蓝宝石没有裂理，只出现 面纱状的愈合裂隙。
    4.充填裂隙
    充填裂隙有各种特征，祖母绿的充油和充胶裂隙、钻石和红宝石的玻璃充填裂隙往往都有闪光效应，以及充填物中的气泡等。
二、显微镜观察
   
    显微镜是研究宝石包裹体的最基础的手段，可以确定包裹体的颜色、大小及分布状态、类型和种类，为鉴定宝石种提供有用的信息。显微镜观察包裹体有以下几种照明方式：
    1.暗域照明：内含物在深色的背景下明亮可见，易于观察，对包裹体分布特征的观察特别有用。
    2.透射光：在透射光下易于观察气液包体，对包裹体的细节 观察更为有效。
    3.斜向/侧光照明：检测不透明宝石材料，也可检测充填裂隙的干涉色。
    4.顶光照明/针点照明：检测不透明宝石材料的表面特征。
    5.油浸法：将宝石材料浸入浸液中，排除表面反射 、折射以及全反射的干扰。
三、包裹体的分析技术
    包裹体一般都较为细小，需要准确测定包裹体化学成分或者物相性质，需要应用微区分析的技术，常用的仪器或者方法有：
    1.激光拉曼光谱分析
    激光拉曼显微镜可以把激光聚焦到千分之几个mm的光斑，测试微小样品的拉曼光谱，确定样品的分子类型。激光拉曼显微镜又称为激光拉曼探针，是一种微区的无损分析技术，可以分析出露到表面的包裹体，也可以分析近表面 未出露的固相、液相和气相包裹体。
    2.电子探针成分分析
    电子探针可以把电子束的直径收缩的更小，分析出露到宝石表面包裹体的化学元素组成，也是常用的研究包裹体的手段。
    3.离子探针及质谱分析技术
     和电子探针类似，分析出露到宝石表面包裹体的化学元素组成，可以进一步分析同位素组成，比电子探针的作用更大。但是，测试的成本也更高。
    4.激光诱发光谱分析（LIBS）
    和电子探针类似，也能分析出露到表面的包裹体，对样品有轻微的破坏。与电子探针相比，优点是可快速分析样品的化学成分，尤其是原子序数较低的元素，例如Be.
    5.包体测温测压
    同生的多相包裹体通常也称地质温度计。原理是认为在多相包裹体形成时是均一的流体相，所以把多相包裹体加热使之成为均一相的温度，就相当于包体形成的最低温度。这项测试工作需要在显微镜下用热台进行。