第三节 宝石的内含物
一、内含物的定义
宝石中的内含物是指在宝石生长过程中形成的，与主体宝石存在成分、结构、相态差异的内含物质、生长现象等。
内含物主要包括了以下两个方面的含义，既包括传统矿物学意义上的包裹体，也包括影响宝石透明度、净度的所有瑕疵。
（1）矿物学意义的包裹体 特指包含在宝石内部的固相、液相和气相物质。
（2）瑕疵 宝石学中的内含物还包括那些影响宝石透明度、净度的所有瑕疵和缺陷，如带状结构（色带、生长带）、双晶、断口、解理及裂隙，以及与内部结构有关的表面特征，如生长蚀象等。
二、包裹体的分类
在珠宝玉石鉴定中，主要是依据包裹体与宝石形成的相对时间和相态来进行划分。
1.按包裹体与宝石形成时间先后关系分类
古柏林（E.J.Güblin）根据包裹体与宝石形成时间上的先后，将包裹体划分为原生包裹体、同生包裹体和次生包裹体。
（1）原生包裹体（Pre-existing inclusions） 原生包裹体是指在宝石形成之前已经结晶或存在的一些物质，在宝石晶体生长过程中被包裹到宝石内部，又称先成包裹体。这类包裹体总是固态的矿物，它们与寄主宝石通常不是同种矿物，但少数情况也可以是同种矿物，例如早期形成的金刚石被晚期形成的钻石所包裹。由于被包裹矿物在主晶生长的环境中被部分溶解或熔蚀，因而原生包裹体常呈浑圆状，但也可呈棱角状。这类包裹体的存在，可以作为天然宝石的鉴定特征。
（2）同生包裹体（Con-temporary inclusions） 同生包裹体是指与寄主宝石晶体同时形成，并被主宝石晶体捕获的包裹体。这类包裹体既可以是固态的矿物，也可以是液态和气态的包裹体，如水晶、红蓝宝石中的针状金红石，日光石、堇青石中的赤铁矿，拉长石中的针铁矿，气液两相包裹体、气固液三相包裹体等。还可以是生长带、色带等生长结构，可以呈零星分布，也可以成群分布或充填于同生裂隙中。合成宝石的包裹体，大都属于同生包裹体。
（3）次生包裹体（Post-temporary inclusions） 次生包裹体指宝石形成后产生的包裹体，它是宝石晶体形成后由于环境的变化，如受应力作用产生裂隙，外来物质渗入及充填裂隙，和放射性元素的破坏作用等引起。玛瑙中的树枝状铁、锰质氧化物的沉淀、各种裂隙等都是后生包裹体。
2.按包裹体的相态分类
根据包裹体的相态特征，可分为固相、液相和气相包裹体。
（1）固相包裹体（Solid inclusions） 指在宝石中呈固相存在的包裹体，是以矿物晶体或以非晶质粉末被包含于宝石中。这些物质在形成时间上可以先于主体宝石，也可以与主体宝石同时形成。常见宝石中的固相包裹体见表1-2。
表1-2 固相包裹体及其寄主宝石晶体
图1-7 托帕石中的固相石榴石包裹体
（2）液相包裹体（Fluid inclusions）指单相、两相液体为主的包裹体，最常见的液体为水、含碳酸的水，常见于在伟晶作用与热液作用阶段形成的宝石晶体中。例如，红宝石和蓝宝石中的指纹状、羽状包裹体（图1-8），托帕石中的两相不混溶的液态包裹体等。
图1-8 蓝宝石中的指纹状液相包裹体
（3）气相包裹体（Gas bubble） 指包含在宝石中的气体，主要是水、二氧化碳和甲烷等。如玻璃、琥珀、黑曜石中的气泡等（图1-9）。
图1-9 黑曜石中的气相包裹体
在宝石中，它们是晶体内部被液体、气体或者固体充填的空洞。包体可以单相的形式存在，也可以两相或三相的形式存在，从而可将其分为单相、两相和三相包裹体；单相包裹体指以固相、液相或气相单一相态存在的包裹体，即只充填液体，或者气体的孔洞称为单相包裹体。既有液体，又有气体充填的空洞称为两相包裹体，两相包裹体可以是气-液（如指纹状包体）、液-液（托帕石中的两相不混溶的液态包裹体）、液-固两相包裹体，三相包裹体指同一包裹体内含有三种相态的物质，即同时出现三种物态的空洞，如祖母绿中的气-固-液包裹体（图1-10）。如果晶体内部的空洞形态受到主晶晶体结构的制约而具有一定的几何形态，这样的空洞称为负晶（Negative crystal）（图1-11）。
图1-10 祖母绿中的气-固-液三相包裹体
图1-11 水晶中的负晶包裹体
三、研究宝石内含物的目的和意义
宝石中内含物的研究在宝石学中具有重要的意义，主要体现在以下方面。
1.确定宝石的品种，帮助判断宝石的产地
由于某些宝石含有特征的包裹体，这些包裹体可以帮助鉴定宝石的品种；不同产地的某些宝石具有其特征的内含物，可以帮助判别宝石的产地，如下所示。
（1）针状包裹体 如缅甸产的红宝石（图1-12）。
图1-12 缅甸红宝石中的针状包裹体
（2）竹节状包裹体 如乌拉尔产的祖母绿（图1-13）。
图1-13 乌拉尔产的祖母绿中的竹节状包裹体
（3）两相互不混溶的液态包裹体 如托帕石（图1-14）。
图1-14 托帕石中的两相互不混溶的液态包裹体
2.区别天然宝石、人工宝石和仿制宝石
由于人工宝石与天然宝石之间的差别越来越小，内含物在宝石鉴定方面的作用越来越重要，内含物的研究成为天然宝石与人工宝石区别的关键因素之一。通常天然宝石由于形成的地质环境复杂，生长过程漫长，宝石中或多或少含有内含物；而人工宝石的生长环境相对纯净，生长时间短暂，一般缺少内含物或有其特殊的生长痕迹。
不同的宝石合成方法，可以形成不同的内含物，如焰熔法合成的红宝石、蓝宝石中常见有弯曲的生长纹和细小的珠形气泡；助熔剂法合成的蓝宝石会出现未熔的熔剂、坩埚内壁掉落的细小铂片、籽晶等内含物。这些内含物，在天然宝石中是不会出现的。
根据典型内含物特征，可以有效地区分天然宝石、人工宝石和仿制宝石。
3.检测某些人工优化与处理的宝石
有些宝石在对其进行优化处理的过程中，会形成新的内含物特征，给宝石鉴定提供依据。宝石的优化、处理虽然对宝石的物理参数没有大的影响，但经优化、处理过的天然宝石的包裹体，往往会出现明显的变化。尤其是热处理过程，如气液包裹体的破裂、长针状包裹体变成断续的短针状、色带边缘颜色的扩散等。这些特征可以给鉴别宝石的优化和处理方法提供依据。
4.根据宝石内含物的大小及分布特征对宝石进行评价和分级
研究宝石的内含物有助于评价宝石的质量、了解宝石的性质。一般情况下，宝石内含物的存在会降低宝石的质量。在宝石质量评价时，内含物的颜色、大小、数量、位置和明亮度等，对宝石的品质起着重要的作用。因此，宝石内含物的大小和分布特征，对宝石的质量有着直接的影响。
5.了解宝石形成的条件、指导找矿，确定合成宝石的实验条件
宝石中的内含物是研究宝石形成条件最直接的证据，其所含内含物的种类、成分、组合及其特征，可反映宝石形成时的物源、特定的地质环境和热力学条件，推断宝石的成因，这对于宝石的找矿、勘探、开采及进行人工合成宝石具有重要意义。
6.指导宝石加工
根据宝石中内含物的特点对宝石进行合理加工，使加工出来的宝石，既能保持最大的重量，又具有最好的质量，获得最大的经济效益。某些宝石因为具有某些特征的内含物，可以使宝石增值，如水胆玛瑙。若宝石中存在一组或多组平行排列的纤维状包裹体时，经过合理的加工，可使宝石产生猫眼效应或星光效应，也可提高宝石的价值。
思考题
一、名词解释
晶体、非晶体、平行连生、双晶、类质同象、多晶质宝石、显晶质、隐晶质、内含物
二、问答题
1.晶体的基本性质有哪些？
2.什么是晶体的对称？晶体有哪些对称要素？列表写出晶体的对称分类（包括晶族名称，晶系名称以及举例）。
3.晶体常数有哪些？写出七个晶系的晶体常数特点。
4.宝石的晶体化学分类有哪些？
5.什么是单形、聚形？请举例说明。
6.什么是双晶？
7.类质同象对宝石有何意义？
8.研究宝石的内含物有何意义？
三、填空题
1.晶体是指具有___的固体，晶体的内部___作规律排列，且这种排列可在三维空间作重复。
2.晶体具有___、___、___、___、___和___六大特点。3.晶体的对称要素包括___、___和___。
4.根据对称性可将晶体分为___个晶族，___个晶系。
5.宝石的___和___是决定一个宝石品种两个最基本，也是最根本的因素。
四、判断题
1.宝石大多数都属于氧化物类矿物，如红宝石、蓝宝石、尖晶石、金绿宝石等。（ ）
2.自然元素类的宝石只有钻石一种。（ ）
3.同一种化学组分只能有一种晶体结构。（ ）
4.宝石中的负晶包体形态与寄主晶体的形态具有相似性。（ ）
5.六边形“蜂窝状”排列的玻璃纤维是玻璃猫眼的典型特征。（ ）
6.内含物特征是区分天然和合成宝石的唯一证据。（ ）