和田玉的晶体结构及其质地

库扎提·吐松 尼加提·玉苏甫

(和田师范专科学校学前与艺术教育学院;和田地区教育学院 新疆 和田 848000)

1.引 言

和田玉埋藏于地下，虽历经了数千年的狂风暴雨、严寒酷暑，但其质地、特性一直保持稳定没有发生变化并散发着耀眼的光芒。一块上等和田羊脂白玉如同充满活力的生命体一样，每次观赏都会给人不一样的视觉享受，犹如圣女一般深深地吸引着你。自古以来，世人都喜爱和田玉，在古代和田玉是权利和财富的象征，而如今是纯洁、美丽、对爱情忠诚、受人尊敬的象征。和田玉以其玉质细腻、坚韧、光泽强、颜色美观等独特的特性丰富了人们的物质文化生活，并形成了独特的和田玉石文化。随着社会的进步、人民生活水平的逐渐提高，世人对和田玉的需求量越来越大，全社会掀起了玉石收藏的热潮。早在夏商周朝，玉石就备受人们的青睐，如:祭天的玉璧、祭地的玉琮、传达王令的玉圭、封官拜爵的玉佩等都是那个时代的工艺品，且那个时候玉器的据、切、琢、磨、钻等工艺已有相当水平。明清两代是我国玉器发展的兴盛时期，清朝玉雕工艺达到我国之高峰，特别是乾隆年间，宫廷里设立了玉器造办处，督办玉料的开采和调运，监制玉器的制作。乾隆四十三年间(1778年)，乾隆皇帝下令将由新疆和田耗时十年运来的巨大玉料运至扬州，集中全国玉琢名手琢磨，使大禹治水时劈山开河的大无畏气势逼真展现在“玉山”上。“大禹治水玉山子”高2.42米，宽0.96米，是当今世界最大的和田玉玉件。

改革开放以后，随着人们生活水平的不断提高，80年代后期，人们对和田玉石的收藏兴趣达到顶峰，当今这种收藏和田玉石热潮，无论是在玉石的开采，雕琢，对玉石的认识等方面都超越了历史的任何一个时期。因此，对和田玉的深入研究显得尤为必要，所以本文对和田玉晶体结构及其质地进行了分析。

2.玉石的晶体结构

迄今为止，世界上发现的矿物种类有3000多种，其中，仅有20多种属于宝石类，和田玉也包括在内。和田玉是天然形成的具有美观、稀少、耐久性和工艺价值的矿物集合体。晶体是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。由于受客观环境的影响，固态物质的质点只作周期性重复排列，但没有一定的晶体外形，称之为结晶质，如果结晶质的颗粒非常细小，只能借助电子显微镜才能观察清楚，就称之为隐晶质。

2.1 晶体特点

2.1.1自限性。晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体外形的性质。

2.1.2均一性。因为晶体是具有格子构造的固体，在同一晶体的各个不同部分，质点的分布是一样的，所以晶体的各个部分的物理性质与化学性质也是相同的，这就是晶体的均一性。

2.1.3异向性。同一格子构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异，这就是晶体的异向性。

2.1.4对称性。在晶体的外形上，也常有相等的晶面、晶角和角顶重复出现，这种相同的性质在不同的方向或位置上有规律地重复，就是对称性。

2.1.5最小内能性。在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。

2.1.6稳定性。在相同的热力学条件下，晶体比具有相同成分的非晶体稳定，非晶体有自发转化为晶体的必然趋势，而晶体绝不会自发地转化为非晶体，这就是晶体的稳定性。

根据晶体的对称性，可分为七大晶系。和田玉属于七大晶系中的斜方晶系。客观地说，和田玉晶体质点细小，只能借助于电子显微镜，才能清楚观察它的晶体结构，所以和田玉具有隐晶质的特点。晶体的化学组成和内部结构是决定晶体各种性质的两个重要因素。玉石是在含镁的大理石与中性或者酸性岩石接触的矿带形成的，其化学反应如下:5CaMg［CO3］2+8SiO2+H2O →Ca2Mg5［Si4O11］2(OH)2+7CO2↑ +3CaCO3

从化学反应式可以知道，玉石的重要矿物成分是角闪石和阳起石，其中角闪石是主要成分。崔文元等对玉石成分进行研究分析表明和田玉的主要成分是角闪石，占94.59%的成分，其中二氧化硅占56.76% －57.80%，是玉石的主要晶体单元。

2.2为了加深对玉石晶体单元结构的认识，下面对二氧化硅和角闪石进行详细论述。

表1 中国和国外产玉石的化学成分(WB/%)

表2 中国产玉石的化学成分(WB/%)

注:此表是2002年罗静等的实验数据。

2.2.1 SiO2。在二氧化硅的硅和氧之间化学键强度很大，硅和氧之间电负性之差为1.7，所以硅和氧之间的化学键既有共价性也有离子性，但在晶体中，O2－紧密堆集因小于理论值，故硅和氧之间的化学键有明显的共价性。基态硅原子核外电子结构为:【Ne】3s23p2

基态的电子结构为［Ne］3S23P2，有一个3S和3个3P轨道杂化形成SP3杂化轨道，所形成的4个等性杂化轨道在四面体的四个角上，每一个SP3杂化轨道和一个氧原子的2P轨道头碰头重叠形成δ键，这意味着硅在晶体中的配位数为4。除此之外，二氧化硅有石英、鳞石英、方石英等三种变体，它们在低温和高温下有不同的结构。

这三种变体在不同温度下互变，不同温度下有不同的结构，所以干燥的条件下，玉石不能加热到120以上。

2.2.2角闪石。角闪石的化学式为 Ca2Mg5［Si4O11］2(OH)2－ Ca2(Mg，Fe2+)5［Si4O11］2(OH)2。和田玉的角闪石所占比例一般大于94.59%，是因为角闪石是由玉石成分中二氧化硅、氧化钙、氧化镁、H2O+等组成的，晶格参数如下:α0=0.984nm，b0=1.805nm，c0=0.528nm，β =104°22″

3.和田玉晶体结构与质地之间的关系

3.1.1和田玉具有晶体所应有的特点，具备晶体所需的条件。

3.1.2和田玉属于七大晶系中的斜方晶系。客观地说，和田玉晶体质点细小，只能借助于电子显微镜，才能清楚观察它的晶体结构，所以和田玉具有隐晶质的特点。

3.1.3和田玉的主要成分是角闪石，角闪石不能小于94.59%，其中二氧化硅是玉石的主要晶体单元应在56.76% －57.80%之间。

3.1.4二氧化硅有三种变体、这三种变体在不同温度下互变，不同温度下有不同的结构，所以干燥的条件下，玉石不能加热到120℃以上。

3.1.5玉石的颜色随着铁二价离子含量的增加而变深，密度也随着铁二价离子含量的增加而变大。

3.1.6硅和氧之间化学键强度大，具有方向性，因此玉石中的角闪石对键轴对称的方向进行纤维性碎裂，碎裂的角度为56度，这也是判断玉石性质的重要依据。

3.1.7玉石具有异向性，因此其性质也随方向的不同而不同，玉石不同面之间的质地也是有差异的。

3.1.8埋在地下不同深度的玉石，所受压力是不一样的，每米的深度里玉石单位面积所受到的压力约为2.5个大气压，因此玉石质地会随着压强的变化而发生质变，这也是挖玉者注意的一点，因为深处挖出来的玉石容易发生质变。

3.1.9和田玉一般是包含结晶水的，所以其润度非常好，就像是刚从水里捞出来的一样，这个在当地用油性好坏来形容。

4.结 论

总之，和田玉有着独特的物理和化学性质，在玉石界里是独一无二的优良品种。自古以来，和田玉凭借自己独有的特点，一直备受中华民族的青睐。我们只有全面开展玉石研究工作，才能加深人们对它的了解和认识。

［1］北京师范大学合编.无机化学(第一册)［M］.高等教育出版社，2004，第四版.

［2］李兆聪.宝石鉴定法［M］.地质出版社，2005，第三版.

［3］崔文元，吴国忠.珠宝玉石学GAC教程［M］.地质出版社，2006.

［4］赵珊茸.结晶学及矿物学［M］.高等教育出版社，2004.

［5］张倩华.新编无机化学(英国)［M］.人民出版社，1983.