Le gemme si formano a causa di cambiamenti geologici. La maggior parte delle gemme sono minerali o rocce formatesi naturalmente negli strati rocciosi della crosta, che di solito richiedono più di dieci milioni di anni. A causa delle diverse condizioni geologiche, diversa è anche la zona di produzione, principalmente a seconda delle proprietà minerali o rocciose formate da Baogou.
I minerali hanno una composizione chimica e una forma cristallina fisse, e la maggior parte di essi sono rocce con una forma cristallina fissa. Le rocce sono aggregati composti da più minerali, che esistono in tre forme: igneo, sedimentario, e metamorfico, e cambiano ciclicamente. Le rocce ignee si formano per la risalita del magma all'interno della terra e la solidificazione dello strato roccioso sotterraneo. Più lenta è la velocità di raffreddamento durante la solidificazione, più grandi sono i cristalli minerali formati, e più grandi sono i cristalli delle gemme. Kimberlite, che forma i diamanti, è una specie di roccia ignea. . La roccia sedimentaria è un ammasso roccioso formato dagli agenti atmosferici e dall'erosione, trasportato o depositato da stress esterni, e quindi litificazione. Generalmente, ha una struttura a strati. Le gemme sono solitamente inserite tra gli strati. L'opale è spesso una gemma che si trova nelle formazioni rocciose sedimentarie. Le rocce metamorfiche sono composte da rocce ignee o rocce sedimentarie che generano nuovi minerali a causa dei cambiamenti di temperatura o pressione nella crosta terrestre, o attraverso la fusione per produrre nuovi minerali. I minerali delle gemme formati sono molto eterogenei. La giadeite è una gemma di roccia metamorfica.
L'estrazione delle gemme avviene principalmente attraverso l'estrazione mineraria o l'estrazione. Il processo principale include più processi come lo scavo, collezione, pulizia, screening, macinazione, e taglio.
Le proprietà fisiche delle gemme includono principalmente: colore, trasparenza, lucentezza, peso specifico, durezza, densità, tenacità, indice di rifrazione, conduttività termica, pleocroismo, ed effetti ottici speciali e scollature, dispersione, ecc. L'identificazione preliminare e l'identificazione delle gemme possono essere effettuate in base alle loro proprietà fisiche.
Poiché le persone usano le gemme sempre più ampiamente, la loro conoscenza ha gradualmente formato una scienza. La gemmologia contemporanea ha avuto origine nel XVIII secolo.
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