自然界中,碳酸钙是最普遍存在的工业原材料之一,它具有多种晶型,其中最常见的是方解石、文石以及球文石。生物成因碳酸钙一直备受科学家们的关注,由生物成因碳酸钙形成的材料中,贝壳和珍珠是人们研究生物矿化机制的理想矿物材料之一。为了探究生物矿化材料的形成机制,本文利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、光学显微镜及光纤光谱仪等研究方法对鲍鱼壳、背瘤丽蚌及刻缘短齿蛤的矿物组成,棱柱层和珍珠层在平面及横截面上的结构特点,珍珠层中文石板片的形状、厚度及表面凸起的特点,棱柱-珍珠层过渡带的结构特征,珍珠层的颗粒形貌特征以及彩虹色进行系统地研究,所获得的结论如下:(1)鲍鱼壳的基本结构分为4层:表壳层、文石纤维层、棱柱层及珍珠层。其中,表壳层与棱柱层混合物的主要矿物成分为文石型碳酸钙和方解石型碳酸钙;珍珠层的主要矿物成分为文石型碳酸钙,文石晶型转变为方解石的温度为360℃。珍珠层中的文石板片按堆垛型的方式进行排列,边缘生长端珍珠层的成熟文石板片的厚度约为499.00±35.00 nm,壳中成熟区珍珠层的成熟文石板片的厚度约为371.00±36.00 nm。边缘生长端与壳中成熟区珍珠层的文石板片的厚度明显不同,这是导致珍珠层呈彩虹色的主要原因之一,珍珠层的彩虹色主要是是蓝色、红色和黄色的混合色。(2)背瘤丽蚌的基本结构单元为表壳层、棱柱层及珍珠层。珍珠层的主要矿物成分为文石型碳酸钙,文石晶型转变为方解石的温度为380℃。珍珠层的文石板片按砖墙型的方式进行排列,同一区域珍珠层文石板片的厚度基本相同,但不同区域珍珠层的文石板片的厚度相差甚远,边缘生长端珍珠层的初生文石板片呈弯曲的结构,板片厚度约为1.33±0.02 μm;弯曲的初生文石板片在生长过程中逐渐变为平板状的成熟板片,其厚度约为0.98±0.02 μm;壳中成熟区的成熟文石板片呈平板状结构,其厚度约为0.50±0.01μm。棱柱-珍珠层的过渡是一个渐变的过程,珍珠层的初始文石板片是通过棱柱层水平分裂的方式形成,其定向与棱柱层相同,初始文石板片直接继承了棱柱层的取向。(3)刻缘短齿蛤由三个结构单元组成:表壳层、棱柱层及珍珠层。贝壳边缘生长端珍珠层的初生文石板片呈穹顶状结构,板片的厚度约为0.66±0.05μm,逐渐发育为平板状结构的成熟板片,厚度约0.30±0.05μm,初生文石板片的厚度明显大于成熟板片的厚度;壳中成熟区的文石板片呈平板状结构,板片的厚度约为0.51±0.05 μm。在棱柱-珍珠层过渡区域存在一层曲率半径约为16.46±5.00μm的薄文石球晶层,文石球晶层水平分裂形成珍珠层,因此珍珠层的取向与文石球晶层的相同。珍珠层的主要矿物成分为文石型碳酸钙。