宝石级红珊瑚是生物矿化成因的一种重要有机宝石。它的主要成分为无机矿物方解石,此外还有部分微量的有机物。有机物虽然在宝石级红珊瑚中组分较少,但却在其结构和成分中占据不可忽视的地位。本文针对宝石级红珊瑚中有机物的赋存状态进行了多方面、多尺度的实验测试和研究；此外还探索性地对红珊瑚进行了漂色实验除去其中的有机物,以此逆向观测有机物在红珊瑚中的赋存。宝石级红珊瑚中有机物的赋存状态主要包括两方面的内容：一方面是有机物在红珊瑚结构中的分布位置;另一方面是有机物在红珊瑚中赋存的成分。有机物在宝石级红珊瑚中的赋存位置,主要是通过对红珊瑚的结构进行观察,然后以此确定有机物在结构中的分布。本文对红珊瑚结构从宏观到微观再到纳微尺度进行了多尺度的研究,分析了结构中有机物的赋存、形态、分布及作用。具体如下：1、对于宝石级红珊瑚宏观结构中有机物赋存位置的研究,首先是通过分析前人关于珊瑚活枝的资料,发现有机物广泛存在于在红珊瑚的活体组织中；然后通过肉眼及显微观察红珊瑚未加工过的枝体,发现红珊瑚枝体表面残留有大量活体干燥后剩余的组织和有机物。这些有机物是红珊瑚活体的重要组成成分,是生物功能性的部分。2、微观尺度下有机物在宝石级红珊瑚中的赋存研究,进行了偏光片的显微观察、有机试剂着色实验和损伤有机物的漂色实验,发现有机物存在于红珊瑚中轴骨的生长圈层和生长圈层之间,亦呈层状分布。这些有机物是红珊瑚周期性生长的体现,并且.使红珊瑚从宏观角度实现了有机—无机复合。此外,扫描电子显微镜下,在骨针中观察到了参与骨针层状结构的有机物、联结骨针的有机物,在方解石层间观察到了层间有机物,在异常生长区观察到了分泌杂乱的有机物。这些有机物是红珊瑚调控中轴骨生长、微观结构形成和方解石分布的重要组分。3、有机物在宝石级红珊瑚纳微尺度结构中,存在于方解石晶粒和晶粒间以及方解石晶体中。通过透射电子显微镜观察红珊瑚的纳微结构,不仅发现了方解石的晶格信息,也发现了红珊瑚中最微尺度的有机物。晶间有机物通常呈镶嵌状存在于晶体和晶体的缝隙之间；晶内有机物可呈包体状存在于方解石晶体中,也可填充晶体中杂乱纳米畴的区域。晶间有机物对调控方解石晶体的大小起了明显作用；晶内有机物是组成方解石中晶体结构的一部分,使方解石晶体实现了纳米尺度的结构组装。有机物在宝石级红珊瑚中的赋存成分的研究,首先是对红珊瑚进行了去矿化,以溶解掉红珊瑚中的无机方解石部分,然后将得到的溶液离心,从而富集有机物中的水不溶性部分,并且其颜色呈橙红色。之后再对富集的有机物进行拉曼光谱和红外光谱的谱学测试,发现了宝石级红珊瑚中有机物的部分官能团：C-C、C=C、烷基、C=O和C-O。对宝石级红珊瑚中有机物的赋存成分的测试,更重要的一方面是进行了气相色谱—质谱法(GC-MS)的测试。用快速溶剂萃取法先萃取了红珊瑚中的有机物,然后使用柱层析方法分离萃取出有机物的烃组分和非烃组分,分别对两种组分进行质谱测试。测试结果发现宝石级红珊瑚中的多种有机成分：烷烃类、醇类、酸类、甾类和烯烃类。尝试使用珍珠漂白的实验方案对宝石级红珊瑚进行了漂色实验。一方面是通过漂白剂中的双氧水腐蚀了红珊瑚中的有机物,从而可以观察红珊瑚的结构损伤,以此逆向证明红珊瑚中有机物的赋存位置。另一方而具有优化处理意义,可实现对色调偏深、红至发黑的红珊瑚进行颜色优化,提高价值。再就是通过分析漂色实验的结果,可以验证出红珊瑚颜色的白化反应了有机物对红珊瑚颜色的意义；此外,红珊瑚中新形态晶体的生成反应了有机物对红珊瑚生物矿化的作用。本文基于对有机物在宝石级红珊瑚中的赋存状态的研究和结论,总结了红珊瑚生物矿化的过程和机理,分析了有机物在红珊瑚生物矿化过程中所起到的作用,及其对红珊瑚力学性质和颜色的影响。宝石级红珊瑚的生物矿化存在一种多级搭建的模式,而这种搭建模式从宏观到微观尺度都受到了有机物的影响。在方解石的形核过程中,有机物作为模板,使方解石在特定位点开始慢慢成核；然后晶体生长,当到达一定尺寸时,有机物限制晶体大小,使其停止生长。定向一致的这些亚显微晶体单元在有机物的联结下又可组成高一级的晶体单元。晶间有机物和层间有机物构成三维空间框架,使方解石晶体单元在其中堆积,形成一定的微观结构。微观结构可作为生长中心,有机物调控方解石围绕生长中心堆积形成宏观的圈层。由于季节性生长,形成了生长圈层和生长圈层间夹杂有机物圈层的现象,并使红珊瑚矿化过程从微观到宏观完整实现。宝石级红珊瑚优越的力学性质,其高于矿物方解石的硬度和良好的韧性,均是由红珊瑚中有机物的参与形成了复合结构所致。有机物从纳微尺度参与晶体结构,严格地控制了晶体的尺寸,精细地搭建了多级结构,各个尺度都实现了有机—无机复合,从而提升了硬度,并强化了韧性。通过去矿化富集的橙红色有机物和漂色实验的褪色现象,可以验证宝石级红珊瑚迷人的红色是和结构中的有机物密切相关的。总之,宝石级红珊瑚中的有机物从宏观到微观再到纳微结构都有赋存,其主要官能团和部分成分也被探明；漂色实验也对说明有机物的赋存具有一定意义。此外,本文依据宝石级红珊瑚中有机物的赋存状态总结了有机物在红珊瑚的生物矿化的作用,分析了有机物对红珊瑚优异力学性质和颜色的意义。