宝玉石鉴赏10各论之钻石

1、钻石概述 钻石的成因及产出 钻石的宝石学性质钻石的鉴定特征钻石与仿制品的鉴别钻石的优化处理合成钻石及其鉴别钻石的评价名钻简介一、概述 钻石是指宝石级的金刚石，主要是由碳元素组成的等轴晶系天然矿物。摩氏硬度为10，密度为3.52(0.01)g/cm3，折射率2.417,色散。此外，钻石还具有高热导性、强抗腐蚀性等特点。在开采出的金刚石中能够达到宝石级的仅占总量的五分之一。 钻石象征着纯洁、富贵和永恒，是结婚的信物，四月生辰石，结婚六十周年的贺品 .概述最迟在公元前3000年，古印度就发现了金刚石，并用它来制作神像的眼睛。“钻石之父”：公元1604年-1689年，一位名叫塔沃尼的法国人曾6次往返于

2、印度与欧洲的各王室之间，大量从事钻石生意，从而推动了钻石业的发展。 公元1447年8月17日，奥地利的马克西米连世与法国勃良地的玛莉公主订情时，马克西米连世将一枚钻石戒指戴在她的手上，玛莉公主就是历史上第一位接受钻石戒指作为订情信物的皇室女性。概述中国古代的金刚石多来自印度，波斯等国，中国自己找到金刚石相传在明清之际（17世纪），据说当时湖南省西部乡民在淘金时，就淘出过金刚石。抗日战争前，在湖南桃源、黔阳一带的乡村集市上，乡民们将金刚石置于小碟中出售。1937年在山东郯城县由农民罗振邦找到重克拉的“金鸡钻石”此钻发现不久被日本人掠去。 概述 钻石的发现历史经历了七个重要时期。 （1）公元前80

3、0年至18世纪，印度（钻石发现的初始时期）：是历史上有记载最早发现钻石的产地。著名的钻石有“Koh-i-noor”。 （2）1725年，巴西（钻石发现的承上启下时期）：巴西一直是19世纪前世界上最大的钻石生产国。著名的钻石有“President Vargas”、“Goyas”、“Portuguese”等。 （3）1867年，南非，（钻石产业的奠基时期）：南非是最早发现钻石原生矿的国家，实现了钻石产业的形成、快速发展、垄断控制的三部曲。著名的钻石有“Cullinan”等。概述（4）1907年，其他非洲（钻石开采的扩张时期）：自南非发现钻石以来，非洲其他国家相继找到了钻石的原生矿床和砂矿床，掀开了

4、世界钻石历史的新篇章。迄今已成为世界上主要的钻石产地。（5）1937年，俄罗斯（钻石产业的繁荣时期）：第二次世界大战后，由于西方大国对前苏联实施钻石禁运，使得前苏联的地质学家，加大了在西伯利亚地区寻找钻石资源的力度，1954年取得重要成果，发现了40多个有价值的含钻石金伯利岩管。 概述（6）1976年，澳大利亚（改变钻石历史的时期）：澳大利亚西部地区首次发现了含金刚石橄榄钾镁煌斑岩。这一发现是金刚石矿床学的一个突破性进展，是世界上首次在金伯利岩以外的岩石中发现了金刚石。目前，澳大利亚已成为世界金刚石产量最多的国家，居第一位。（7）二十一世纪加拿大（钻石工业的新基地）：加拿大是一个新的钻石基地，

5、含钻石的金伯利岩主要以岩墙产出，基本赋存在湖底，具有极大的潜在经济价值。 世界钻石加工中心比利时安特卫普（精湛钻石加工中心）以色列特拉维夫（精湛小钻加工中心） 美国纽约（大颗粒钻石加工中心） 印度孟买（小颗粒钻石加工中心） 曼谷 苏联 另外，中国、泰国、苏联正在发展成为重要的加工切割中心。 二、钻石的成因及产出（一）钻石的成因类型 1、钻石形成的条件 到目前为止，研究认为钻石形成在大陆克拉通下部的上地幔中。对钻石中包裹体研究结果表明，钻石中的原生或同生矿物包裹体可以分为两组即橄榄岩型和榴辉岩型。橄榄型钻石形成温度为9001300(平均1050)，压力为(4560)108Pa，相当于地下1201

6、80km的深度；榴辉岩型钻石形成温度1250，超过180km深度的压力。2、钻石成分中碳的来源： 钻石中碳的同位素成分测定表明：上地幔中碳的来源有两种观点，即幔源碳（地幔中碳以固态矿物或溶解气体形式存在）和壳源碳（地壳碳被地质作用带入地幔）。 3、钻石形成的年代： 橄榄岩型钻石大约形成于33亿年前；榴辉岩型钻石则分别为亿年和亿年。比把它带到地表的寄主岩石的年龄都早。 4、寄主岩石类型： 迄今为止，钻石仅保存在两种寄主岩石中，即金伯利岩和钾镁煌斑岩。这两种岩浆仅仅是将钻石携带到地壳浅层的载体。 钻石在自然界中产出极稀少，分布很不均衡。迄今为止，只在世界27个国家找到了具有经济价值的金刚石矿床。

7、二十一世纪，钻石主要采自非洲、澳大利亚、俄罗斯和加拿大。其中非洲是最主要的产地。澳大利亚的钻石矿床主要集中在西澳地区，目前的钻石产量居世界首位。俄罗斯的钻石矿床多分布在西伯利亚地区。加拿大是一个新的钻石产出国，二十世纪90年代，在加拿大北部Slave州的湖泊地区发现了重大钻石矿床。预测不久的将来，加拿大将会成为另一个主要的钻石生产国。 中国自1953年以来，先后在湖南、山东、辽宁等省发现金刚石矿床，探明储量超过2500万克拉，目前金刚石年产量1520万克拉，占世界总产量的0.5%，其中宝石级20%。（二）钻石的分布与产出原生矿 首先露天开采，形成许多环绕岩筒的12米厚的台阶。当太深不易操作时，

8、挖竖井再打横井至矿脉，南非金伯利矿的开采的深度已达-900米。原生矿须经破碎、分选，才能将钻石选出，破碎时还要确保钻石颗粒的完好无损。 砂矿 先筑坝以阻挡波浪冲刷，然后移去表层浮土，逐层清理，以防遗漏。 湖南沅江流域的金刚石砂矿，山东和辽宁金刚石砂矿海底开采海底采矿：De Beers 在纳米比亚、南非等地海岸正在进行开创性的海上钻矿开采。每年可开采百万多克拉的优质钻石。三、钻石的宝石学性质钻石的结晶学特征钻石的分类钻石的物理性质（一）结晶学特征等轴晶系晶体呈八面体、菱形十二面体，立方体、三角三八面体等。晶体常出现歪晶棱晶面常弯曲成浑圆状，晶面上还有三角形、 网格状、锥形等蚀像。双晶：钻石最常见

9、的双晶 为八面体按尖晶石率生长 的接触双晶，外观为三角 形的板状晶体。在双晶接 合处常有凹角，凹角处常 见平行八面体晶棱方向的 交叉纹理，似青鱼骨刺，故称为青鱼骨刺纹。（二）分类体系 主要成份是C。常含微量的杂质元素，氮、硼、铍、铝等。根据钻石是否含有氮元素，把钻石分成含氮的型钻石和不含氮的型钻石两个大类，II型钻石较为稀少，只占钻石总量的2%。 型钻石又分成Ia型和Ib型，a型钻石中的氮以聚合态的形式存在，b钻石的氮以单原子形式存在。II型钻石a型和b型，b型专指含少量的硼的蓝色钻石。Ib 和IIb型钻石更为稀少，不到钻石总量1%。但是，合成钻石大多数是Ib型的，或者是IIa型的。（三）物理

10、性质 1、光学性质 1）颜色：钻石的颜色可以分为两大类：无色钻石和彩色钻石。 无色钻石严格说是近于无色的，通常带有浅黄、浅褐、浅灰色，是钻石首饰中最常见的颜色。 彩色钻石的颜色很丰富，有黄色、红色、粉红色、蓝色、绿色等。彩色钻石远比物色钻石稀少，虽然彩色钻石颜色大多不够鲜艳，但是价格很高。彩色钻石的颜色成因非常复杂，可以是微量杂质元素N、B和H引起的，也可以是晶缺陷导致的，或者是这两种因素的综合作用。2）光泽：金刚光泽。 3）折射率：，单折射。因为金刚石的折射率大超过了折光仪的最大测定值（）。用折光仪测不出其折射率值。因此只能用液体浸入法来观察折光率 。目前用来衬镶的白色“小钻石”有的是真的小

11、钻，有些则是无色人造蓝宝石和人造尖晶石。将首饰放入二碘甲烷（）中，因为蓝宝石（N）和尖晶石（N）的折射率与二碘甲烷（）相近，所以它们的轮廓不太清楚。而钻石的折光率（N）比二碘甲烷高许多，会显现出清晰的宝石外形。 4）色散率：，火彩效应内部有清晰的色散效应，转动钻石，在亭部底面上可见到橙色和蓝色的闪光，色散柔和。 5）发光性：多变，X射线下多为蓝白色荧光；在紫外线下部分钻石可发弱至强的蓝白色、黄白色、橙黄色、粉红色等荧光，一般短波弱于长波。2、力学性质 1）解理：四组完全解理。 2）密度：3.52 g/cm3。3）硬度：目前所知的最硬的物质，摩氏硬为10。钻石存在差异硬度，即晶体不同方向上的硬度

12、不同。 钻石的密度为，比一般宝石重，对加工成标准圆钻型的钻石，常可以根据钻石直径来估计重量；钻石密度与无色黄玉的密度相似，所以在测过钻石密度后尚需放在偏光器下检查，是否是均质体，黄玉为非均质体。劈钻的方向一定要沿解理面方向，即平行八面体晶面方向。 由于钻石的硬度具各向异性，其硬度在平行 八面体的方向上大于立方体和菱形十二面体，所以金刚石的切割或研磨常沿平行立方体或菱形十二面体的方向进行。金刚石粉末的方向是随机的，可能含有大量硬度较大方向的颗粒。因此，金刚石抛光粉可以抛磨钻石。 3、其它性质 1） 导热率：，目前所知导热率最大的材料。 2）燃烧性：空气中加热到8501 000发生燃烧，在氧气中加

13、热到650发生燃烧，在绝氧条件下加热到1500以上缓慢地变成石墨。 3）导电性：绝缘体，电阻率均大于1014CM，只有b钻石属于P型半导体，电阻率具小于104CM。 4）亲油和疏水性：钻石具有明显的亲合油脂而排斥水的性质。 5）化学稳定性：钻石具有极强的化学稳定性，在正常的情况下不与酸和碱发生反应。但热的氧化剂、硝酸钾却可以腐蚀钻石。 （四）钻石的鉴定特征1.钻石的直观鉴定特征 1）单折光性： 钻石的单折光性，是由于钻石的本质特性决定的。而其它天然宝石或人造宝石大都是双折光性的。冒充的钻石在10倍放大镜观察下，从正面稍斜的角度看，很容易看出棱角线出现重叠影像，并同时呈现出两个底光。双折射率差别

14、小的如锆石等，也可看出底光重叠的影像。1.钻石的直观鉴定特征 2）吸附性： 钻石对油脂及污垢有一定的亲和力，即油污很容易被钻石吸附。因此，用手指抚摸钻石会感到胶粘性，手指似乎有粘糊的感觉。这是任何宝石所没有的。 3）一线直落： 钻石表面抛光很光滑。用一支钢笔蘸上墨水在钻石上划过，若是真钻石，表面留下的是一条光滑连续的线条。仿冒品留下的是一个个小圆点组成的线条。用此法观察应借助放大镜。1.钻石的直观鉴定特征 4）水滴实验 在钻石上水珠将很长时间保持球形，而仿制品上的水滴则会在相对短的时间内散开。 5）哈气实验 在钻石上哈口气，如钻石上的水气立即消失为真钻石；若水气在钻石上停留几秒钟后才消失则为假

15、钻石。 6）感觉实验 在室温下用舌头接触钻石及其仿制品时，钻石比仿制品要凉得多。1.钻石的直观鉴定特征 7）金刚光泽： 大致在100度的白炽灯光下，切磨很好的钻石与仿冒品相互比较，很容易看出哪个具有金刚光泽。此方法不宜在过暗或过强的灯光下是进行。2.钻石的切磨质量观察 由于钻石的稀少和珍贵及高硬度,对钻石的切磨相当讲究,钻石的切割比例，冠部,亭部的角度,都是经过计算得出的。 1）刻面观察 钻石的台面及小刻面是平直的，没有屈曲的现象，表现为具有笔直棱的台面上发生的反射图象不变形。其他的仿制品，其台面的边棱及从台面反射的小面棱的边棱，均有不同程度的弯曲，根据这一反射图象的变形，可检测出台面的屈曲。

16、2.钻石的切磨质量观察 2）棱角观察 钻石的棱、角是笔直而锐利的，标准圆钻切工的钻石，三条或三条以上的棱严格的交于一点，并形成尖锐的角,而且每个小刻面也严格的交于一条棱。 与钻石相似的仿制品，由于硬度低、切工差，棱和角往往是圆滑的。几条棱相交处不是一个点，而是一个面。合成立方氧化锆和人造钇铝榴石在仿制品中硬度超过了8，相对而言,它们的刻面棱，角要显得规则一点，但仍不如钻石那么标准。2.钻石的切磨质量观察 3）腰的观察 对钻石及其仿制品的腰要仔细观察，能发现许多鉴别它们的现象和信息。 标准圆钻，其腰围经粗磨后通常是不抛光的。这种不光滑的腰围称为“糖化”效应，有腊状的反光现象。有时在钻石腰围还保留

17、有原始晶面，甚至蚀象。 大多数仿制品均具有抛光的腰围，在宝石显微镜下仔细检查可看出研磨线。如果没有抛光的话，起腰围则显得非常暗淡，不是腊状。2.钻石的切磨质量观察 4）抛光痕 是指一系列几乎近于平行的细小刻划线。由于钻石硬度高，可以形成良好的抛光。因此，在钻石的刻面上大多数情况下看不到抛光痕。但有时抛光不精致，则可在一些小刻面看到纤细的抛光痕。又因钻石的硬度具有方向性，所以在相邻的小刻面上抛光痕的方向是大致相同的。 5）磨损 钻石极高的硬度使它极不易别磨损，即使有也局限在小刻面的角和棱。而仿制品，由于硬度低，小面棱被磨损后往往比较毛糙，并且在小刻面上也可见很重的擦痕。2.钻石的切磨质量观察 6

18、）透视试验: 标准切工的圆多刻面型样品台面朝下放在一张印有字迹或线条的白纸上，视线垂直白纸观察，钻石不会有字、线透过，而折射率低于钻石的仿制品可观察到断断续续的，不同外形的字、线。3.钻石的解理 钻石具平行八面体方向的完全解理，而钻石的仿制品很少有这一特征。钻石的解理，表现为以下三种形式： 1）孤立存在的扁平状：片状或阶梯状的裂纹显示的是初始解理，或是伴随晶体包裹体周围的扁平解理纹。 2）须状腰：在粗磨过程中，若用力过猛，可在腰围沿解理面产生裂纹并向钻石内部延伸。如果有许多这样的解理纹出现，其外观象老人的胡须，故又称作“胡须”。3.钻石的解理 3）“V”形切口：从腰围削下的小片或块经常以解理面

19、为边，形成一个“V”形切口。切口面(解理面)是平直的。而钻石仿制品即使有切口，也往往趋向与形成贝壳状断口面。4.钻石的表面特征 1）双晶：在切磨好的钻石小刻面上，双晶可表现为：a.直线或简单的折线，光滑小刻面可能被缝合线断开；b.也可能有不规则的凸出区(结节)组成，当抛光通过它时，会产生细小拖尾纹；c.呈直线状交叉纹出现，有结晶结构发生错位的双晶中心点，常和小点伴随；d.在钻石内部还可观察到由于双晶发生错位而引起的丝网状特殊内含物。4.钻石的表面特征 2）纹理：纹理是天然钻石在生长过程中，发育在起表面或内部的生长痕迹。 在切磨好的钻石表面，纹理表现为沿一个或多个方向的单条或多条白色的线。在其内

20、部则以线状或云状薄带产出。要在反射光下(表面)或明域照明下观察。有时在切磨好的钻石腰围上，还残留有原始晶面的纹理，尤其是三角形生长阶(原晶面)更容易观察到。5.钻石中的包裹体 天然钻石可含有各种矿物包裹体，而钻石仿制品大多是人工宝石，没有矿物包裹体，而是气泡、针状物等。（五）钻石与仿制品的鉴别 钻石的仿制品很多，市场上最常见的是合成立方氧化锆、合成氮硅石、合成无色蓝宝石、无色锆石、人造钇铝榴石、人造钆镓榴石、人造钛酸锶等，这些仿制品和钻石在物理性质性质上有很大的差异，可以从外观特征、简单的仪器测试来识别。宝石名称化学成分晶系折射率色散密度硬度其他鉴定特征/双折率（g/cm3）钻石C等轴2.41

21、70.0443.5210导热性好合成碳硅石SiC六方2.65-2.690.1043.20-3.229.25针状包体，重影明显，导热性好/0.043合成立方氧化锆ZrO2等轴2.150.065.898.5偶见气泡或未熔ZrO2粉末人造钇铝榴石Y3Al3O12等轴1.830.0284.588.5洁净，偶见气泡人造钆镓榴石Gd3Ga5O12等轴1.970.0457.056气泡人造钛酸锶SrTiO3等轴2.410.195.135.5抛光性差，色散强合成金红石TiO2四方2.61-2.900.34.2-4.36.5重影明显合成尖晶石MgAl2O4等轴1.7270.023.638斑状异常消光铅玻璃SiO2

22、/1.63-1.960.080.0313.745气泡锆石ZrSiO4四方1.93-1.990.0393.90-4.737.5刻面棱重影明显无色合成蓝宝石Al2O33三方1.76-1.770.0183.95-4.109洁净 1955年2月，美国通过用电气公司的研究所用10万以上的大气压，2760的高温，在隔氧的情况下用石墨制成了金刚石的小晶体，但这种金刚石细小且黑色不透明。1970年，该公司又制成了宝石金刚石并加工成了钻石，最重者可达1克拉，但成本昂贵价格远远超过了同质量的天然钻石。1988年英国戴比尔斯公司合成了重达克拉的浅黄色宝石级钻石。至1997年俄罗斯、美国查塔姆公司合成的浅黄色钻石已投

23、放市场。 合成钻石有高温高压和化学气相沉淀两种方法，现在已经由针对珠宝目的的商业生产。（六）合成钻石的鉴别方法签定特征天然钻石合成钻石晶体形态八面体，凸晶。菱形十二面体或它们聚形，不规则形态。八面体和立方体聚形，晶形完美，晶面平直、晶棱锐利。吸收光谱415nm特征吸收线，除此之外还有423nm、435nm、478nm吸收谱线。缺失415nm吸收线，有时出现470nm700nm宽吸收带。异常双折射带状、波状、斑块状，格子状异常消光。不显示或弱的异常消光。内含物天然矿物包襄体，如钻石、石榴石、透辉石等。FeNi合全包襄体，呈棒状、针状、片状等。色带颜色均匀，难见色带，有时可见平行分布的斑块状色带颜

24、色不均匀，蓝色、黄色合成钻石显示四边形、八边形、柱状等色带和色区。发光性LW无成蓝白、黄等各色荧光。LW无荧光或黄黄绿色荧光。SW不显示或弱的荧光。SW黄黄绿色荧光，强于LW荧光。阴极发光可以产生蓝白色荧光，且颜色和发光强度均匀一致。阴极发光图像具有X形状。（六）合成钻石的鉴别方法 1.内、外部显微特征 2.荧光特征 3.吸收光谱 4.阴极发光 1.内、外部显微特征（a） a合成钻石内常可见到细小的铁或铁镍合金触媒金属包裹体，在反光条件下观察可见这些包裹体呈金属光泽。 1.内、外部显微特征（b）b合成钻石的晶面上常会显示不寻常的树枝状生长花纹，晶面上可见残留的四边形籽晶片。 1.内、外部显微特

25、征（c） c天然钻石一般呈八面体或立方体等单形或聚形，而合成钻石则发育由八面体、立方体、菱形十二面体和四角三八面体等单形组成的聚形。这样，在合成钻石中形成多种生长区，显微镜下可观察到相应的生长纹理及不同生长区的颜色差异。2.荧光特征（查） 合成钻石在长波紫外灯下常呈惰性，在短波紫外灯下不同生长区呈现差异性发光性。而天然钻石的荧光在长波下往往强于在短波下。 3.吸收光谱 无色-浅黄色天然钻石具有415nm特征吸收线，而合成钻石缺失415nm吸收线。另外，查塔姆合成无色钻石还具有特征的271nm紫外吸收峰及2802cm-1红外吸收峰。 4.阴极发光 天然钻石通常显示相对均匀的蓝色-灰蓝色。而合成钻

26、石通常显示占绝对优势的黄- 黄绿色，与天然品形成鲜明的对比。另外，合成钻石的阴极发光还具有规则的几何图 形（受生长区控制）。分布于晶体四个角顶的八面体生长区发黄绿色光，呈十字交叉状； 位于晶体中心的立方体生长区发黄色光，呈正方形；位于八面体和立方体生长区之间 菱形十二面体生长区发蓝色光，呈长方形。 合成钻石与天然钻石的阴极发光特征（查）（七）钻石的优化处理及鉴别 钻石的优化处理技术是提高钻石价值的重要手段，是宝石学研究的重要课题和前沿领域。 钻石人工优化处理的主要目的是改善钻石的颜色，提高钻石的净度。 1.颜色优化处理的方法a 表面涂层法： 在钻石的表面涂上薄薄一层带蓝紫色、折射率很高的物质，

27、这样可使 的钻石颜色提高一到二个级别。 这种方法很原始，也极易鉴别。（七）钻石的优化处理及鉴别b.辐照处理用高能射线、中子束、高能电子束照射钻石，提供激活电子、原子发生位移的能量，使晶体产生缺陷，形成色心。辐照后的钻石呈绿色，通过加热形成黄色、金黄色、粉红色。 这种方法不能提高K级以上钻石的颜色级别，即不能使钻石的颜色变白。（七）钻石的优化处理及鉴别 辐照改色的钻石其颜色仅限于刻面宝石的表面，其色带分布位置及形状与琢 形形状及辐照方向有关，琢形靠近轰击源一侧颜色明显加深，如从亭部轰击圆多面型钻石时，透过台面可以看到辐照形成的颜色呈伞状围绕亭部分布。 辐照处理钻石的鉴定难度很大，除了观察颜色分布

28、的特征外，还要运用UV-VIS分光光度计、红外光谱等谱学特征来识别。（七）钻石的优化处理及鉴别 c.高温高压处理钻石在高温高压的条件，经过退火作用修复褐黄色、棕黄色、褐色的IIa型的钻石晶体缺陷，使钻石退色形成高色级的无色钻石，称为GE-POL钻石；或者使Ia型钻石产生黄绿色、蓝绿色，形成彩色钻石，成为NOVA钻石。 GE-POL钻石鉴定的难度大，要通过红外光谱、拉曼光谱和阴极发光特区分。NOVA钻石多有特征的黄绿色紫外荧光，较易识别。（七）钻石的优化处理及鉴别2.净度优化处理的方法 a.激光钻孔根据钻石组成元素C的可燃性，利用激光技术在高温下对钻石进行激 光打孔，直达钻石中的有色或黑色包裹体，再用化学药品去除这些包裹体，并充填玻璃或其他无色透明的物质。 鉴别特征有：白色的激光钻孔，表面钻孔入口的黑点。（七）钻石的优化处理及鉴别 b.充填处理用高折射率的铅玻璃或者塑脂注入到钻石的裂隙和孔洞中，掩盖裂隙，改善钻石的外观。 充填处理鉴别的主要特征是闪光效应。（七）钻石的优化处理