珠寶知識199：珠寶考研考證篇（十六）：晶格缺陷

原創艾昊講珠寶

之前我們講到的很多與晶體有關的相關知識，包括晶體的概念，晶體的對稱、單形、聚形等等，這些討論的其實都是晶體在最爲理想的狀態下，但是晶體在自然界生長的過程中，由於環境較爲複雜，則會形成各種各樣的形態以及晶體的缺陷。今天我們講到的就是寶石在自然界狀態下的實際形態。

一、晶格缺陷

我們在講到晶體概念的時候，一直在強調晶體是"質點在三維空間重複排列"的固體，或者說晶體是"具有格子構造的固體"，就像下面的動圖一樣，一個小格子一個小格子無限的排列下去。

但是這只是非常理想的狀態，形成的晶體也是非常完美的，但是自然界環境的複雜，使得晶體在生長的過程中往往也達不到非常理想的狀態，所以就會在晶體內部形成各種各樣的晶格缺陷，看看下圖，引自《系統寶石學》，這六個是晶體裏面非常常見的六種晶格缺陷。

也正是應爲晶體中有着各種各樣的缺陷，纔會導致寶石有着各種各樣的變體，比如說，粉鑽、綠鑽等彩色鑽石的顏色就往往與晶格缺陷有着非常密切的關係。

在後面我們還會講到寶石顏色的成因，在這裏會涉及到一個顏色成因的概念，那就是"色心"，而"色心"其實就是能夠形成顏色的晶格缺陷，能夠舉到的離子還有很多，比如說紫水晶的顏色、紫色螢石、託帕石的顏色等等。在寶石中，經過輻照處理的寶石，其顏色成因往往與色心密切相關。

另外，類質同象是晶體中普遍存在的一種晶格缺陷，也正是晶體裏面有着非常廣泛的類質同象替代，也會導致寶石形成多種多樣的顏色，顏色成因中的"他色"成因的寶石就屬於這一類，比如說紅寶石、祖母綠、金綠寶石、翡翠等都是Cr致色的，橄欖石、藍寶石、石榴石等寶石的顏色與Fe元素有着非常密切的關係。顏色最爲豐富的碧璽，也與晶體有廣泛存在的類質同象密切相關。

所以，雖然說"缺陷"二字往往帶有一些不太好的含義，但是卻是晶體中最爲常見的一種現象，晶體中存在着各種各樣的晶格缺陷，但是卻在寶石中呈現這非常非常重要的作用，他是導致寶石形成不同變種，形成不同顏色的重要因素之一。

結晶學中將晶格缺陷分爲了點缺陷、線缺陷、面缺陷等，下面我們將系統寶石學中列舉的六種常見的晶格缺陷簡單的做一個介紹。

1、鑲嵌構造

鑲嵌構造實際上是面缺陷的一種，它的晶體結構可以看做是由很多相互取向並非嚴格一致，結晶方位的差異非常小，通常只有0.5-2°之間的差異，彼此之間呈現鑲嵌狀的小塊的晶格所組成的，這些小塊晶體成爲亞晶，所以結晶學中將該類晶格缺陷稱之爲"亞晶界"，所以，在亞晶中，所有的質點裴烈是規則的，但是整個晶體的結構卻違背了晶體格子構造的。

2、大質點替代小質點

其實有大質點替代小質點，就有相反的作用，即小質點替代大質點，這種缺陷屬於"點缺陷"的一種。如下圖所示，這相當於後面會講到的類質同象，如果兩個質點之間的化學性質相似、半徑相近等，就會在晶體內部形成一定的替代，但是質點之間的半徑會存在一定的差異，就會導致晶格在一定程度上形成畸變，形成晶格缺陷。如果晶體中質點的替代達到一定的規模，就會對礦物的物理化學性質形成較大的影響，在寶石學中最重要的就是顏色的形成。

3、填隙

填隙也屬於晶體點缺陷的一種，但是與剛剛講到的替代有着本質的區別。他並不是替代了晶體中的某一個質點，而是在晶體結構中正常排列的質點之間，存在了一個多餘的質點，填充在了晶格空隙內，這個填隙的質點可以是晶體自身固有的成分，也可以是其他雜質成分。也正是在晶體中非常規則的結構中，多餘的質點同樣會造成晶體在一定程度上發生畸變。