真库“大王私房课系列二”第86期 
上一篇文章我们普及了宝石硬度的相关概念,但是文末我埋了个伏笔,方解石为什么叫这个名字,为什么它算不了宝石(除了硬度低之外)。今天我们就讲除了硬度之外的几个名词,了解了这些概念之后,大家就能够更加综合地了解不同宝石的多种性质,知道它们强在哪里,软肋在哪里(嗯,软肋是前段时间国内很流行的一个词)。
这些名词分别是韧性,脆性,弹性,挠性,解理,裂理,断口。
宝石的韧性是指宝石对锤击、冲压、切割、撕拉的抵抗能力。韧性也称韧度,和脆性是对应的概念,基本上是负相关的,也就是说韧性大的一般脆性小,韧性小的一般脆性大。易破碎、崩裂的韧性差,即属脆性的;不易破碎、崩裂的韧性好。一般讲,单晶的韧性低于其隐晶质集合体,如石英岩玉的韧性高于水晶;粒状结构的低于纤维交织结构的,纤维交织结构的低于毡状结构的,如石英岩玉的韧性低于翡翠,翡翠的韧性低于软玉。但粒间孔隙度大的玉石韧性又低于其单晶,如玛瑙韧性低于水晶。
也有一种说法是把韧性和脆性做了一定的区别,有点类似上一篇里硬度的不同标准。
A.韧性是指宝石抵抗撕拉破碎的性能。
B.脆性是指受打击易碎的特性。它们与晶体的结构造有关。
比如玻璃的硬度为6,而铁板的硬度为5,而同受锤击、玻璃则易碎、铁板则不然,说明玻璃虽硬度高于铁板、但其脆性也高于铁扳,韧性不如铁板强。研究宝石的韧度和脆性,是十分必要的。比如在鉴别软玉和硬玉(翡翠)时,软玉的韧度总是比翡翠好的。但是这里要注意,软玉和硬玉,也就是俗称的和田玉和翡翠,实际上是属于矿物集合体,而不同于宝石,宝石基本上都是矿物单质。而在切磨雕琢宝石时,也必需要充分考虑到其韧度和脆性的,如金绿宝石韧度就很低,所以出材比就低。宝(玉)石韧性比较(常见的):黑金刚石>软玉>硬玉>刚玉>金刚石>水晶>海蓝宝石>橄榄石>绿柱石>托帕石>月光石>金绿宝石>。
矿物受外力作用发生弯曲形变,但当外力作用取消后,则能使弯曲形变恢复原状,此性质称为弹性。例如云母、石棉等矿物均具有弹性。
如当外力作用取消后,歪曲了的形变不能恢复原状,则此性质称为挠性。例如滑石、绿泥石等矿物均有挠性。所以弹性和挠性也还是负相关的一对概念。弹性的实质是:一些层状结构的矿物,其单位层之间存在着一定的离子键连接力,当受外力弯曲时,这些离子键也被拉长或压短,各单位层能够变弯和移动。当外力取消后,这些离子键恢复正常,并使各个单位层恢复到原位。具挠性的矿物,在其内部结构中,单位层与层之间,靠余键相连,当它受外力弯曲时,两层之间可相对移动,能够形成新的余键而处于平衡,没有恢复力,因而弯曲后不能恢复原状。但宝石通常不具备这样概念意义上的弹性和挠性,因为它们要有足够的硬度才能称得上是宝石,那就不可能因外力轻易弯曲,更别提弯曲以后是否恢复原状了。
但是解理,裂理就是宝石类矿物很相关的性质了。宝石的解理是宝石本身的特征,是宝石晶体的结构薄弱面。在微观层面,这个面上的力量(原子或分子层面的结合力)比其他方向薄弱,当受到外力作用(比如磕碰和敲击)的时候,会裂开成光滑的平面。根据形成解理的难易程度和解理面发育的特点把宝石常见的解理分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和极不完全解理(无解理)五类。
极完全解理之代表矿物是云母。云母是地球重要的造岩矿物之一。常常外观呈现片状晶体,它的解理非常发育,轻轻揭开可使云母层沿着解理的方向剥落。花岗岩里黑色的成分就是黑云母,我记得小时候,偶尔在建筑工地的石材堆里可以找到大片的黑云母,那时候不懂,就一片一片剥着玩儿。
完全解理之代表矿物方解石和萤石。方解石是一种碳酸盐矿物,它在地球上的分布很广泛。因为敲击它会得到很多方形的碎块,因而称之为方解石。它是一种具有完全解理的矿物。在北京地质博物馆一楼的矿物商店里可以买到一块块的冰洲石,它其实就是透明度比较高的方解石,当然,买到的都是解理碎块。同样的,也能买到很多绿色或紫色的萤石八面体碎块。我曾经看过一个视频,一个人用锤子不断敲击一颗大块萤石的晶体,敲下来的碎块都是八面体的形状,这就是因为萤石也是完全解理的矿物。所以写到这里,上一篇的伏笔就有了答案,方解石的名字来源也知道了,为什么不能做宝石的原因也知道了,因为硬度低,脆性大,脆性大的原因就是完全解理。
中等解理之代表矿物金刚石,金刚石具有八面体中等解理,解理倾于沿着原子键结构较弱的平面破裂,这是钻石的唯一缺点,所以说钻石“不怕磨,但怕打击”。据说当钻石行业产业链上游的大公司采掘到大颗粒的金刚石原料的时候,在正式切磨之前都要非常精密地研究这颗原石,研究透了之后如果需要把这颗原料分解为几小块(从而有更好的出成率,减少原料损耗),就会利用这一特点先把这颗原钻劈为几小块。
不完全解理之代表矿物尖晶石,尖晶石有着不完全解理,解理不发育,常见贝壳状断口。我群里有个妹子曾经买了一颗马亨盖尖晶石,结果看的时候不小心掉到了石质地面上,碎掉了一块儿,就是贝壳状断口,后来我找工厂帮她重新切磨了那颗石头,可惜就是损失了不少重量。
极不完全解理(无解理)的代表矿物挺多。并不是所有宝石都有解理,例如红宝石、蓝宝石、碧玺、锆石和水晶等就无解理。水晶因为产出量大,块度也大,所以水晶的不少原材料并不是有晶型的单晶体或晶簇,而是在大块水晶上敲下来的碎块,在这些碎块上很容易看到大片的贝壳状断口。
图注1:部分矿物和宝石的解理性质。图源GUILD公众号。
宝石的解理不但可以作为鉴定宝石矿物的依据,同时在宝石加工等方面也具有重要的指导意义。宝石的解理发育情况,在某种程度上影响宝石的抛光效果。如托帕石底面解理发育,故在加工时应尽量避免刻面与解理面方向平行,否则会出现粗糙不平的抛光面。
解理与裂理、断口的区别。解理、裂理、断口都是在晶体或者矿物上,受到外力所产生的断开的现象。所不同的是,解理是沿着分子间受力薄弱面产生的断开,裂理是沿着双晶结合面或者大量包体集中分布的面断开,而断口则是完全无规律的断开。解理是某种宝石的整体的性质,每个个体都会产生,比如所有钻石都有完全解理。裂理是某种宝石的某个个体,比如红宝石双晶会有裂理。而断口也是某种宝石或者矿物的每个个体都会产生的。前面我们提到碧玺也属于无解理的代表矿物,但是大家也经常提到珠宝商说碧玺性脆,那是因为部分颜色的碧玺天生就是包裹体多,这就会导致这些碧玺容易在包裹体集中分布的地方出现裂理,这是为什么大家说它脆的原因。祖母绿就更是这样,硬度其实很高,但是韧性小脆性大,而且天然就是包裹体众多裂隙发育,就具体的晶体来讲,就更容易在加工的时候产生裂理,所以祖母绿大家都知道相对娇贵,除了要小心走油之外,也要注意小心磕碰。
所以说这些词汇或者说概念都是有关联的概念,具体看某一类石头或者某一颗石头,一定要具体来看它的特点。另外,如果要更深一步的了解,就要牵涉到更多的知识,比如解理,韧性和脆性,其实都关系到晶体的结构,那就牵涉到结晶学,比如七大晶系的相关知识,有兴趣的朋友可以深入研究,这就是矿物和宝石的迷人之处,在它们或天然或人工琢磨形成的美不胜收的外貌之外,吸引你去深入了解它内部更多的知识更多的美。
图注2:这些石头的这些性质 你了解吗?有的文章说欧泊的韧性差脆性强,但从我的经验来看,欧泊其实韧性还是很不错的,我以前曾经把一颗黑欧泊掉到水泥地面上,它不停地弹跳,但居然平安无事。这些石头里面其实猫眼也就是金绿的综合性质挺好,硬度够高,韧性也够高,解理也不怎么发育。当然,红蓝宝也是。
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