珠宝知识199：珠宝考研考证篇（十六）：晶格缺陷

原创： 艾昊讲珠宝 宝鉴出鞘 1周前

之前我们讲到的很多与晶体有关的相关知识，包括晶体的概念，晶体的对称、单形、聚形等等，这些讨论的其实都是晶体在最为理想的状态下，但是晶体在自然界生长的过程中，由于环境较为复杂，则会形成各种各样的形态以及晶体的缺陷。今天我们讲到的就是宝石在自然界状态下的实际形态。

一、晶格缺陷

我们在讲到晶体概念的时候，一直在强调晶体是“质点在三维空间重复排列”的固体，或者说晶体是“具有格子构造的固体”，就像下面的动图一样，一个小格子一个小格子无限的排列下去。

但是这只是非常理想的状态，形成的晶体也是非常完美的，但是自然界环境的复杂，使得晶体在生长的过程中往往也达不到非常理想的状态，所以就会在晶体内部形成各种各样的晶格缺陷，看看下图，引自《系统宝石学》，这六个是晶体里面非常常见的六种晶格缺陷。

也正是应为晶体中有着各种各样的缺陷，才会导致宝石有着各种各样的变体，比如说，粉钻、绿钻等彩色钻石的颜色就往往与晶格缺陷有着非常密切的关系。

在后面我们还会讲到宝石颜色的成因，在这里会涉及到一个颜色成因的概念，那就是“色心”，而“色心”其实就是能够形成颜色的晶格缺陷，能够举到的离子还有很多，比如说紫水晶的颜色、紫色萤石、托帕石的颜色等等。在宝石中，经过辐照处理的宝石，其颜色成因往往与色心密切相关。

另外，类质同象是晶体中普遍存在的一种晶格缺陷，也正是晶体里面有着非常广泛的类质同象替代，也会导致宝石形成多种多样的颜色，颜色成因中的“他色”成因的宝石就属于这一类，比如说红宝石、祖母绿、金绿宝石、翡翠等都是Cr致色的，橄榄石、蓝宝石、石榴石等宝石的颜色与Fe元素有着非常密切的关系。颜色最为丰富的碧玺，也与晶体有广泛存在的类质同象密切相关。

所以，虽然说“缺陷”二字往往带有一些不太好的含义，但是却是晶体中最为常见的一种现象，晶体中存在着各种各样的晶格缺陷，但是却在宝石中呈现这非常非常重要的作用，他是导致宝石形成不同变种，形成不同颜色的重要因素之一。

结晶学中将晶格缺陷分为了点缺陷、线缺陷、面缺陷等，下面我们将系统宝石学中列举的六种常见的晶格缺陷简单的做一个介绍。

1、镶嵌构造

镶嵌构造实际上是面缺陷的一种，它的晶体结构可以看做是由很多相互取向并非严格一致，结晶方位的差异非常小，通常只有0.5-2°之间的差异，彼此之间呈现镶嵌状的小块的晶格所组成的，这些小块晶体成为亚晶，所以结晶学中将该类晶格缺陷称之为“亚晶界”，所以，在亚晶中，所有的质点裴烈是规则的，但是整个晶体的结构却违背了晶体格子构造的。

2、大质点替代小质点

其实有大质点替代小质点，就有相反的作用，即小质点替代大质点，这种缺陷属于“点缺陷”的一种。如下图所示，这相当于后面会讲到的类质同象，如果两个质点之间的化学性质相似、半径相近等，就会在晶体内部形成一定的替代，但是质点之间的半径会存在一定的差异，就会导致晶格在一定程度上形成畸变，形成晶格缺陷。如果晶体中质点的替代达到一定的规模，就会对矿物的物理化学性质形成较大的影响，在宝石学中最重要的就是颜色的形成。

3、填隙

填隙也属于晶体点缺陷的一种，但是与刚刚讲到的替代有着本质的区别。他并不是替代了晶体中的某一个质点，而是在晶体结构中正常排列的质点之间，存在了一个多余的质点，填充在了晶格空隙内，这个填隙的质点可以是晶体自身固有的成分，也可以是其他杂质成分。也正是在晶体中非常规则的结构中，多余的质点同样会造成晶体在一定程度上发生畸变。

4、缺位

该晶格缺陷也属于点缺陷的一种，下图中的褐色方块中的缺陷就属于缺位缺陷的一种，他实际上晶格中本应该有质点的位置，却缺失了最终造成空位，下图中Vm和2Vm分别代表的是单个质点的空位和两个质点的双空位。

这种缺陷往往会导致晶体形成某种颜色，比如说紫色萤石，就是由于晶体中阴离子的空位引起的。

5、刃位错

位错是一种晶体中的线缺陷，实际上是晶体中的某些区域，一列或者数列质点发生有规律的错乱排列的现象，其实这种现象可以看做是晶体在一定的应力作用下，晶格中的一部分沿着一定的面网相对于另一部分的局部滑动造成的结果。

下图是刃位错的示意图，我们可以看到，晶体的上半部分相对于下班部分产生了局部滑动，结果在晶格的上半部分多寄出半层面网（ABCD面），就像一片刀刃插入晶格中直至滑动面（ABEF面）为止。在“刀刃”周围局部范围内，质点排列做格子构造规律，而在稍远处，质点仍然按照格子构造排列，这就是刃位错的最大特点。

6、螺旋位错

螺旋位错也属于线缺陷的一种，从下图中，我们可以看到，晶格前半部分的上下部分相对滑动，滑动面为ABCD面，在AB线段与CD线段之间的区域内，质点的排列是偏离格子构造的，而其他区域则属于规则排列。另外，我们可以看到，与刃位错最大的区别是，质点在EC处增高了一个结点间距。

好了，关于这个问题就分享到这里，希望对大家有所帮助。

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