贝壳珍珠层是由文石和有机质周期排列形成的天然复合材料,具有较高的机械强度和鲜艳的彩虹色。为了研究珍珠层的形成机理及其彩虹色成因,本文以翡翠贻贝、紫贻贝和淡水养殖珍珠为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、x-射线衍射仪(XRD)、光纤光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)及理论模拟软件等研究方法对其微结构及彩虹色进行系统地研究,同时首次利用色度坐标对贝壳珍珠层及淡水养殖珍珠的颜色进行定量分析。本文所获得的主要结论如下：(1)翡翠贻贝珍珠层、棱柱层及其过渡区域均由文石组成,而紫贻贝棱柱层和珍珠层分别由方解石和文石组成,分析认为两者棱柱层的矿物组成与其生长环境及所含蛋白质类型有关；淡水养殖珍珠均由文石型碳酸钙组成。(2)首次发现翡翠贻贝珍珠层中文石板片呈现出惊人的穹顶状结构,且该板片的弯曲度从靠近棱柱层到靠近内表而一侧逐渐减小,最后过渡为平板状文石；紫贻贝珍珠层和淡水养殖珍珠的文石板片均为平板状。分析认为,穹顶状文石板片的形成是珍珠层-棱柱层过渡区域存在大量不规则的圆弧颗粒构成不平整基底、表面张力和有机质等因素共同作用的结果。(3)对翡翠贻贝、紫贻贝和淡水养殖珍珠彩虹色的反射光谱测定发现,它们的反射谱中均存在多级反射峰,与软件模拟的反射光谱一致。分析认为它们的彩虹色是由珍珠层文石板片和有机质构成的一维光子晶体结构引起的,且文石板片厚度在不同区域的变化引起同级别的光子带隙出现红移或蓝移现象。此外,样品中含有的化学色素对彩虹色具有增强作用。(4)首次利用色度坐标对贝壳珍珠层及淡水养殖珍珠的颜色进行定量表示,可根据该坐标对珍珠的颜色进行定量分类,为珍珠的质量鉴定提供理论依据。