高级宝石学-课程论文

高级宝石学课程论文摘要钻石被称为“变化无常世界中永恒的珠宝”，它源自远古，孕育于地球深部。它的矿物名称是金刚石，其摩氏硬度为10，密度为3.52g/cm3，折射率为2.417，色散为0.044。本文先介绍了钻石的形成原因，大多数钻石来自于地幔，由地质运动带到地表。然后简单概述了钻石的物化性质、加工工艺以及优化改善工艺。经过多年快速发展，中国在钻石加工业已处于世界第二。最后根据近年的报道，总结钻石市场的走向。关键词：钻石，物化性质，加工，优化工艺，市场1.钻石的形成1.1钻石的形成年代与条件根据含钻石的捕掳体成分特征，可以将钻石分为橄榄岩型钻石和榴辉岩型钻石。虽然钻石本身无法用地质年代测定技术直接测定年龄，但是可以测试钻石内部的一些微小包体，这些包体含有可以测定年龄的一定量的放射性衰变元素。结果表明，橄榄岩型钻石的年龄为33亿年，榴辉岩型钻石的年龄为15.8亿年和9.9亿年。[1]而金伯利岩与钾镁煌斑岩作为把钻石捕掳体带到地表的搬运介质，年龄要小的多。橄榄岩型钻石的包裹体表明，它们的形成温度为900~1300℃，压力为（45~60）×108Pa，相当于地球120~180km的深度，而榴辉岩型钻石的形成温度大约1250℃，压力数据显示它们可能来自180km以下更大的深度。[2]1.2钻石的矿床类型钻石的矿床类型分为两类，原生矿床和次生矿床。1.2.1原生矿床根据赋矿岩石的特征，将钻石原生矿床分为金伯利岩型和钾镁煌斑岩型。金伯利岩是含钻石的主要寄主岩石。它来源于地球深部，以气体(C、H、O为主要成分)、液体(超镁铁质岩浆)和固体（地幔橄榄岩和榴辉岩)的混合物形式到达地壳浅层，在岩浆上开过程中，熔体捕虏了含钻石的橄榄岩和榴辉岩，并携带这些捕虏体、捕虏晶(包括钻石)沿构造薄弱地带到达地壳浅层。世界不同地区的金伯利岩有不同的组成，这与上升过程中所穿过的岩石类型有关。1979年，在西澳大利亚地区发现另一种赋存钻石的岩石——叫钾镁煌斑岩。像金伯利岩一样，钾镁煌斑岩也以筒状体或岩墙形式产出，但与金伯利岩相比较，其岩筒有一个相对于主要通道来说特别大的火山口带。它同样捕虏了地幔的含钻石的橄榄岩、榴辉岩等捕虏体。1.2.2次生矿床次生钻石矿床是指那些靠自然作用对原生钻石矿搬运形成的钻石矿床。分为古代砂矿和现代砂矿。古代砂矿包括前寒武纪、晚古生代、中生代发育的钻石砂矿，但最主要的是前寒武纪砂矿。现代砂矿包括重砂矿物在河水的搬运或分选作用下富集而成的冲积砂矿，以及经河流搬运到河流入海口，并被海流沿海岸带沉积而形成的砂床。3.3加工工艺的发展 宝石级钻石的加工可以追溯到公元前3000年前的古印度，那时的印度钻石工匠们就已经知道用钻石打磨钻石的手工艺方法，并一直延续到15世纪，才由欧洲人发明了机械加工钻石的技术工艺。[3]近代以来，钻石的传统加工方法以锡斗为主要加工工具，锡斗是一种比较原始但又比较安全的紧固钻石的工艺选择，它由一个半圆铜斗、外连一紫铜杆、内盛锡铅合金构成。铜斗内的锡铅合金可以随温度的升降，或软化，或固化。软化时可将钻石按加工要求镶入其中，待水冷却后，钻石可被紧固进行加工。再经加温，锡铅合金稍有软化，即可将钻回取出，非常方便。[4]现代随着以微电子和计算机技术为代表的新技术革命的到来，钻石加工技术与工艺发生了巨大的变化，自动化、智能化和数字化是现代钻石加工工业的发展趋势。例如，在钻坯设计时，计算机三维模拟技术和数字摄像技术集成的钻石辅助设计系统使整个过程变得十分简单。计算机根据设计者给出的钻石琢型及参数，计算出可能的出成率和损耗率，从而估算出成品钻的总价值。通过变换琢型和参数，可得到不同的设计方案，核算成本后，就可以得到最佳的设计方案。比利时生产的“比吉-B”型半自动磨钻机上带有4个装有9个磨头的夹具，可同时加工36颗钻坯。另外，在现代钻石加工中，激光技术得到了广泛的运用。如，劈钻的刻槽工序中可使用激光提高效率；激光锯钻时，利用高能粒子轰击钻坯产生的极高温度使钻坯产生汽化，从而分离钻坯。激光车钻的原理与锯钻类似，但是后续需要进一步使用机械车钻机或磨钻机去除由激光作用产生的石墨化层。[3]中国的钻石加工业起步较晚，但发展非常迅速。2003年，由山东省莱州市珍珠镇河崖村机床通用配件厂生产研制的钻石成套加工专用机械——通用型数控自动化钻石成套加工机获得成功，标志着我国珠宝钻石加工业己迈入国际化生产标准的行列。[5]2004年，我国成为继印度之后的世界第二大钻石加工基地，年加工出口钻石300多万克拉，出口额近10亿美元。[6]2006年，中国的钻石加工工人超过了5万人，虽然连印度的二十分之一都不到，但人均产值超过印度一倍。[7]在比利时于广东番禺开设的钻石加工厂里，许多年纪不大的中国工人有着多年钻石切割经验，“中国工”正逐步成为优良工艺和品质的代名词。[8]4.钻石的优化改善工艺 钻石的4C分级标准包括重量（carat）、颜色（color）、净度（clarity）和切工（cutting）。其中切工是依靠钻石切割师的后天工艺，其余三项是先天确定的。但是凭借现代技术，可以对它们进行优化处理。4.1净度处理4.1.1激光钻孔 传统的外部激光打孔处理技术在20世纪60年代引入。当钻石中含有影响钻石净度的有色或黑色包体，可用激光在钻石中烧出一个直达包体的很小的孔道，包体可被激光烧掉；或者打孔后用酸漂白色体。处理后可用玻璃或者环氧树脂充填孔道。这种方法处理的钻石可在10倍放大镜下发现激光的孔口，但是镶嵌后孔口可能被掩盖。[9] KM处理方法4.1.2裂隙充填 八十年代以色列Yehuda公司发明了钻石的裂隙充填技术，主要是用来处理有开放裂隙的钻石，商业中被称为“吉田法”。[10]另外纽约也产生了奥德法的裂隙充填钻石。按目前《钻石分级》国家标准的规定，将不对经过裂隙充填的钻石进行分级。[1]4.2颜色处理 一些浅黄色和褐色的钻石是不被人们喜爱的，利用各种物理方法可以对其进行改善，得到受欢迎的白色或其他彩色钻石。4.2.1辐射和热处理 辐射是使γ高能粒子进入宝石晶体内，通过能量交换，晶体内产生大量的点阵缺陷和离位原子缺陷形成色心。色心的能量有高有低，形成不同颜色的混合，故需要再进行热处理来破坏低能量色心，清楚杂色。[1] 胡葳[11]采用电子束加速器对27颗天然圆多面型钻石（颜色为浅黄或褐色，主要为ⅠaAB型）进行辐照，实验后大多数样品变成蓝绿色，少量为浅蓝色。 GIA实验室于1956年就发现通过辐照或加热处理的改色钻石在595nm处会有吸收峰分布，虽然这一吸收峰在经过高于1000℃以上的高温处理之后可以消除，但却会在1963nm和2024nm处出现两处新的吸收峰。这三处的红外光谱吸收线都是天然彩色钻石所不具有的，因此也将这三处的吸收线作为人工辐照改色处理的判定典型吸收线。[12]4.2.2高温高压处理 1999年，美国通用电气公司（GE）宣布采用HTHP处理技术能使褐色、灰色的Ⅱa型钻石变为无色-近无色，偶尔可出现淡粉色。他们承诺在处理过的钻石腰棱面用激光刻上“GEPOL”字样，现改用“Bellataireyear-serialno.”字样。诺瓦公司（Nova）则宣布采用HTHP处理技术能使Ⅰa型褐色钻石变为黄绿色，处理方法尚属保密，这些钻石刻有Nova的标识，并有唯一的序号和证书。[11]4.3镀膜处理 在1952年，美国联邦碳化硅公司的WilliamEversole在低压条件下用含碳气体成功地同相外延生长出钻石。1956年，苏联科学家通过研究显著提高了CVD合成钻石的速度，但是这种方法合成的钻石生长速度仍然很慢，难以达到商业性的生长。80年代日本科学家在这项合成技术上取得重大突破，钻石生长速度已经超过每小时1微米。[13]这为钻石镀膜的优化处理带来了商业意义。比如，通过CVD法使0.99ct钻石生长一层钻石膜，使其达到1ct以上，这可以大大提高钻石的价值。5.市场前景2014年美国钻石珠宝消费同比出现了目前为止最强的增长幅度，美国市场已经是全球范围内最成熟的钻石市场之一。2014年，美国地区钻石需求同比增长7%，而中国和印度地区的钻石需求分别同比增长6%和3%。[14]几年前，世界著名奢侈品公司都极看好中国钻石市场，但是最近这两年中国经济持续放缓，很多公司已选择撤出中国地区，转战美国。美国再一次成为奢侈品公司，包括珠宝零售商争相抢占的区域市场。中国市场显示出两个发展趋势，一是随着中国的“反腐”深化，中国市场对“硬奢侈品”的需求有所放缓；二是随着经济发展和城市化的开展，钻石首饰走向更加“平民化”，中国市场上中小分数段、中低级别的钻石更受欢迎。[15]至于钻石价格方面，过去五年中，钻石价格跌去了12%。钻石市场是在金融危机期间活跃起来的，当时的消费者认为钻石是一种安全的投资产品。在达到顶峰之后，钻石的市场价格便开始了一个长达五年的缓慢下跌趋势。[16]2005年元旦，广州居民朱先生去买结婚钻戒，在广百商场的本地专柜购买到了一粒1.002克拉的产品，H色，VVS（净度），“非常好”切工，售价为9.3万元人民币。到2015年6月底，朱先生再次光临广百同一品牌专柜，想为女儿采购一粒1克拉重量的钻石，发现同样H色、VVS的1克拉产品，标价为9.42万元，与10年前相比几乎没有变动。[17]考虑到通胀因素，价格是不涨反降的。然而中档钻石的行情还算理想，比如0.52克拉的钻石戒指，10年前的零售价格约为1.8万元，目前的零售价格约为2.3万元。中产阶级消费能力提升，是类似产品销售数量增长的原因。全球钻石的定价权基本掌握在国际钻石“托拉斯”（美国到以色列的极大珠宝家族企业联盟）手里，该组织为了长远利益，一般采取循序渐进涨价的方式推动价格上涨，还会参考当时的全球经济走势来定价。而过去10年，全球经济动荡时间居多，钻石托拉斯的推动涨价方面并不积极。而且，其涨价的部分也被中国白热化的竞争局势所抵消。[18]参考文献[1]曹维宇.钻石导论[M].天津：天津大学出版社，2014：17-21，29，47.[2]王雅玫，张艳.钻石宝石学[M].北京：地址出版社，2004：35-38，25-34.[3]吕新彪.现代钻石加工工艺新进展[J].宝石和宝石学杂志，1999，1（1）：54-57.[4]徐伟达.钻石的传统加工与现代加工之比较[J].宝石和宝石学杂志，2004，6（3）：34-36.[5]于明忠.钻石加工技术获重大突破[N].中国矿业报，2003-5-29（001）.[6]无为.我国钻石加工跃居世界第二[N].中国矿业报，2004-11-17（001）.[7]梁伟章.中国钻石加工产业之现状与发展[N].中国黄金报，2006-9-12（B16）.[8]李立志.25岁小伙子成钻石切割大师[N].广州日报，2011-6-27（016）.[9]张亚西.钻石仿制品及优化处理品的鉴定[N].中国矿业报，2006-1-21（B07）.[10]梁金龙，彭卓伦.钻石的优化处理与鉴定[J].珠宝工艺，1999（3）：39-40.[11]胡葳.钻石颜色处理技术的实验进展与研究[J].鉴宝收藏，2014（1）：156-163.[12]庞博文.彩色钻石成色分析及鉴定研究[J].才智，2015(27)：378.[13]沈才卿.话说化学气相沉淀法（也称CV