钻石鉴定与分级

钻石鉴定与分级概述钻石是主要由碳元素组成的等轴晶系天然矿物,摩氏硬度10,密度3.52（±0.01）g/cm3,折射率2.417,色散0.044.（国家标准）"使用钻石名词不考虑产地."（国家标准）钻石被称为宝石之王钻石占宝石总销售额的80%.金刚石最早首先发现于印度（公元前3000-5000年）世界最大的首饰级金刚石是1905年在南非发现的"库利南",重3106克拉（成年男子拳头大小）.1907年12月9日,南非德兰士瓦地方政府将库里南赠送给了英王爱德华三世（用15万英磅收购的）作为生日礼物.让荷兰阿姆斯特丹的阿斯查尔公司加工的,琢磨费时8个月,加工费8万英磅,库利南加工成9颗大钻,96颗小钻，总重1063.65克拉,约为原石重的1/3,其中最大的一颗钻石叫〃库利南1〃,或〃非洲之星1〃为具64个刻面的梨形钻石，重为530.20ct,为现今世界已知的最大钻石,镶嵌在英国国王的王杖上.库利南I英王权杖库里南II英国王冠我国发现的最大的金刚石是〃金鸡〃钻石，重281.25ct,于1940年春，在山东临沂县,由农民罗建邦发现（已失传）.1977年12月21日山东省临沂县岌山乡常林村魏振芳发现常林钻石,重158.786ct,淡黄色，曲面八面体与菱形十二面体的聚形.一般特征钻石（金刚石’diamond）:属自然元素矿物化学成分:C可含N,B,H等微量元素分类:I型,含氮：laIaA含双原子氮IaB含多原子氮Ib含单原子氮II型，不含氮：Ila不含硼Ib含硼天然钻石中la型占98%以上，IIa型1%土.人工合成钻石中以lb型为主，少量为lb和la型混合型.晶体结构:晶质体，等轴晶系，3L44L36L29PC,立方面心格子.共价键化学键:晶体内格子构造中的质点之间的联结力称为化学键,有以下四类:离子键——获得电子的阴离子与失去电子的阳离子之间的联结力为离子键.共价键——原子间通过共用电子对的联结力称共价键.金属键——阳离子通过弥漫的电子云的联结力为金属键分子键——分子间由于其极性的联结力称分子键,即在晶体构造中质点是分子组成时,在分子内部的作用主要是分子键,分子之间则靠偶极（正负电荷中心不重合）的静电引力,使分子结合起来,这种键力称为分子键.晶体习性:属六八面体晶类常见单形八面体｛111｝,菱形十二面体｛1010｝,立方体｛100｝及其聚形.晶体形成后常受到溶蚀等地质作用而形成凸晶凸晶:晶体各晶面中心都相对凸起呈曲面,晶棱弯曲呈弧线.晶面常发育生长纹,生长锥或蚀象八面体晶面可见倒三角形凹坑立方体晶面可见四边形凹坑菱形十二面体晶面上可见线理和圆盘状花纹双晶依｛111｝最普遍,可成接触双晶,星状穿插双晶或轮式双晶.其中三角薄片接触双晶具有典型的扁平三角形外观.在双晶两个平面结合处环绕钻石有明显的青鱼骨刺纹,在钻石贸易中称为结节.颜色:无色系列:无色至浅黄,浅褐彩色系列:黄色：N/电子心蓝色:B/空穴心粉红,褐色：结构缺陷/位错/塑性变形绿色:天然辐照/位错或色心/构造缺陷光泽:金刚光泽（共价键质点密度较离子键,分子键大,故折射率,反射率较大而呈金刚光泽）.解理:八面体解理——四组中等解理硬度:HM为10共价键的键能很强,因此硬度大,熔点高,不同晶面硬度不同,八面体晶面最硬,立方体晶面硬度最小.同一晶面不同方向硬度不同.但各晶面的摩氏硬度都是10.密度:3.52（±0.01）g/cm3光性特征:均质体,全暗,偶见异常消光（内部应变或包裹体影响所致）折射率:2.417发光性:紫外荧光一一无至强，蓝，黄，橙黄，粉色等,长波较短波强，1型钻石以蓝,浅蓝为主，11型以黄色，黄绿色荧光为主.X射线荧光一一一般蓝白色，可用于将金刚石从砾石中分选出来.阴极发光一一主要呈现蓝色，橙红色和黄绿色，可与合成钻石区别（生长结构也不同）.色散:0.044（榍石0.051，翠榴石0.057，锡石0.071）例题:开普系列钻石的典型的可见光吸收线是415nm.吸收光谱:无色一浅黄色钻石415.5nm吸收带.放大检查:内含物:矿物包体，云状，点状物，羽状纹，生长纹，解理，原始晶面，刻面棱锋利.电学性质:不导电，11b型蓝色含B者为半导体热学性质:具高导热率，lb和II型均具很高导热率，其中Ila型导热率最好热膨胀性:非常低可燃性:燃点850-1000°C(空气中)，650°C(氧气中)绝氧加压真空钻石石墨1800C其他性质:具亲油疏水性具化学稳定性酸,王水对钻石不起作用,但在含氧盐类和金属熔体中,钻石易受侵蚀可透过长波紫外光.鉴别钻石与合成钻石的鉴别高温高压法合成钻石温度:1350-1800°C压力：(50-80)X108pa催化剂:Fe,Ni,Co及钯碳源:石墨合成钻石粉,再用钻石粉合成钻石,以便生长出大颗粒晶体(直接用石墨会影响大颗粒的形成).方法:六面顶压机法压带法BAKS法(分裂球无压装置法)合成钻石的鉴别特征颜色:大多为黄，褐黄色的lb型钻石(弧氮致色)也可为蓝色lib型钻石(引入B原子取代C)无色的Ila型(加入锆或A1使之与N结合，不再取代C)合成钻石很少出现la型(la型占天然钻石98%).吸收光谱:合成钻石无415nm吸收线，绝大多数la型天然钻石显示415nm吸收线.紫外荧光合成钻石短波比长波强,且为黄或黄绿色,而天然者长波比短波强,颜色分带合成钻石为立方一八面体式样,天然钻石八面体式样.内外部特征含Fe,Ni合金触媒金属包裹体(呈长圆形,定向或粒状分散状,反射光下见金属光泽)晶面出现树枝状生长纹发育八面体,立方体,菱形十二面体和四角三八面体等单形组成的聚形.阴极发光阴极发光下与天然钻石完全不同的颜色和生长条纹等.异常双折射天然者干涉色多样,合成者干涉色变化不明显仪器鉴别钻石光谱鉴定仪(Diamondsure):若发现415nm线则为天然钻石结构荧光鉴定仪(Diamondview):合成者为立方一八面体式样合成钻石早在20世纪50年代,瑞典和美国已开始合成钻石的研究.1971年美国通用电气公司（GE）,生产出超过6mm的人工合成钻石.之后，1985年日本,1987年戴比尔斯,1990年俄罗斯相继生产出合成钻石.最近有报导说,美国佛罗里达大学采用一位美国将军1996年从俄罗买回的设备和相关技术,生产一种新型的合成钻石-UF合成钻石，成本不高,大约是钻石开采和合成立方氧化锆的中间值,产品包括无色,绿色,蓝色,红色等.他们的产品已经在美国上市,之后打算销往香港和曼谷.美国Gemesis公司表示,今年将推出合成蓝色钻石，已经能够稳定地生产蓝色合成钻石，在钻石上用激光刻上〃Gemesis〃制造字样和一个追踪编码.合成钻石的鉴别已经提到议事日程上了.优化处理钻石的鉴别（1） 激光钻孔始于20世纪60年代,激光技术在高温下对钻石打孔至有色包裹体使之熔化或强酸溶蚀掉,然后充填铅玻璃等透明物质.近年来,该技术已取得重大进展,激光孔直径仅0.015mm,观察时有可能漏掉激光孔.除上述传统的激光打孔处理技术外,2000年引入了KM（kiduahMeyuhad）西伯莱语〃特别打孔〃即内部打孔方法.破裂法（裂化技术）:低质量的钻石有明显的近表面包体,并伴有裂隙,激光将包体加热,产生足够的应力以使伴生的裂隙延至钻石表面,这种裂隙看起来与天然裂隙相似,但这种方法掌握不好易使钻石破裂.缝合法（裂隙连接技术）:采用新的激光孔可将钻石内部的天然裂纹与表面的裂隙连接起来,在钻石的表面产生平行的外部孔看起来像天然裂纹,然后通过裂隙对钻石内部的包体进行处理.KM处理的钻石中，可见蜈蚣状包体出露到钻石表面，呈不自然弯曲的裂隙，在垂直包体两侧伸出很多裂隙,在激光处理的连续裂隙中有未被完全处理掉的零星黑色残留物，这是KM处理钻石的典型特征.鉴别:具圆形开口（凹坑），白色管状物（2） 裂隙充填:第一个商业性的钻石裂隙充填处理出现在20世纪80年代以色列，称吉田法.90年代初，有以色列告斯法，之后在纽约有奥德法.钻石裂隙充填物一般为高折射率的玻璃或环氧树脂.鉴别:a，闪光效应暗域照明:闪光颜色橙黄，紫红，粉色次为粉橙色亮域照明:闪光颜色蓝绿，绿，绿黄色和黄色（未充填裂隙有七彩干涉色）b，流动构造:充填物可具流动构造c，絮状结构:充填物过厚引起絮状结构甚呈网状结构d，充填物厚时可呈棕黄色e，不完全充填留下极细窄的裂隙像细白的划痕f，充填残留物，残留于裂隙入口处呈雾状g,X光照相（白色轮廊）和X荧光能谱仪（充填物Pb）鉴定（3）辐照处理辐照改变钻石颜色中子辐照重带电粒子（a粒子，质子）辐照高能电子束辐照r射线辐照然后加热退火处理，可得到所需颜色加热:蓝，绿f棕f黄f无色等一系列颜色,可停止于任何一点辐照改色方法只适用于有色而且颜色不好的钻石，作为K级颜色以上的钻石，要想用此方法提高颜色级别是办不到的.鉴别:a，颜色分布特征天然者色带为直线状或三角形状辐照者颜色限于表面，色带分布位置及形状与其琢型及辐照方向有关b，吸收光谱590nm的吸收线的出现是辐照者鉴定依据c，导电性天然蓝色钻石具导电性，辐照蓝色钻石不导电（4） 镀膜钻石早在20世纪50年代国际上就有在低压下用气相法制成钻石的报道，尤其是原苏联科学家一直致力于这方面的研究，生长速度太慢，未引起人们重视.80年代初日本科学家用化学气相沉淀法（CVD法）以较快速度制成了钻石膜（DF）气相沉淀法生长钻石膜是利用一种能量（热能，电能或光能）使碳氢化合物（甲烷，乙醇等）气体离解，产生活化的炭离子，使之在一定的条件下沉积在同质或异质基底上形成钻石膜（聚晶金刚石膜）.化学气相沉淀法（CVD法）也可生产钻石.鉴别:a，粒状结构，云雾状外观b，拉曼光谱检测*天然钻石是单晶特征峰在1332cm-1处，峰的半高宽窄.*而DF（钻石膜）多晶特征峰在1332cm-l附近f有平移，峰的半高宽宽.（5） 高温高压处理GE钻石：为一种新的颜色处理方法，1998年，美国通用电气公司（GE）采用高温高压方法将Ila型褐色钻石（其数量不到世界钻石总量的1%）处理成无色的钻石，偶尔可出现淡粉色或淡蓝色，该类型又称为高温高压修复型.这些处理过的钻石颜色大都在D-G，但稍具雾状外观，带褐或灰色调而不是黄色调，高倍放大可见棕色内部纹理，常见羽毛状裂隙，某些具条纹状异常消光，鉴定困难，腰棱刻有"GEPOL"或"Bellataireyear-serialno"字样.Nova钻石:是另外一种新的颜色处理方法，1999年美国诺瓦公司（NovaDiamond）采用高温高压法将常见的la型钻石处理成鲜艳的黄色-绿色钻石，该类型钻石又称为高温高压增强型或诺瓦钻石.处理前处理后该类型钻石发生强的塑性变形,异常消光强烈,显示强黄绿色荧光并伴有白垩状荧光.实验室内通过大型仪器的谱学研究可把Nova钻石与天然钻石区分开.这些钻石刻有Nova钻石的标识,并附有唯一的编号和证书.钻石与仿钻的鉴别钻石与仿钻的鉴别钻石与仿钻可用热导仪快速而准确的鉴别(合成a-sic除外)此外，根据密度，光性特征,折射率,色散,放大观察等不难鉴别.钻石与合成碳硅石(a-sic)的鉴别1904年,诺贝尔奖获得者化学家享利•莫桑在美国亚利桑那州一峡谷的坎亚代布鲁陨石中发现了天然sic.1905年，旷兹将其命名为"moissanite"(莫桑石)，此后陆续在世界各地发现有sic,我国华东地区金伯利岩中产出有碳硅石,呈薄片状,前苏联西伯利亚碳酸盐中也曾发现，此外，天然sic也出现在金刚石砂矿的冲击层中以及陨石中.合成碳硅石由美国克瑞研究公司生产,C3公司加工销售，1998年已在我国上市.四明四暗(六方U+)(光轴方向除外)全暗或异常消光(等轴)偏光器非钻石反应钻石反应(3)莫桑仪3.22(±0.02)3.52(±0.01)(2)Dg/cm3可见双影无双影线状包体矿物包体等(1)放大观察合成sic钻石鉴别:钻石与合成碳硅石(a-sic)的鉴别四，钻石的分级评价4C原则(4C分级)Caratweight克拉重Color颜色Clarity净度Cut切工国际上按上述四个方面对钻石进行等级划分，简称4C分级GB/T16554-2003新的国家标准钻石分级主要修定内容:未镶嵌钻石和镶嵌钻石的起始分级重量修定为0.0400g(0.20ct)(原标准>0.0400g(0.20ct);颜色级别，净度级别中去除了中文描述;质量称量准确度提高至O.OOOlg.钻石质量(克拉重)分级:钻石质量是指原石经切磨后的成品重量.称重及法则钻石用精度为O.OOOlg的天平称量记录钻石贸易中仍可用克拉(ct)作为质量单位,1.0000g=5.00ct克拉保留到小数点后二位，逢九进一钻石的质量表示方法为:在质量数值后的括号内注明相应的克拉值例:0.2000g(1.00ct)钻石质量按钻石界习惯的划分小钻l.OOct特大钻10.80ct-50.00ct记名钻50.00ct-lOO.OOct巨钻>100.00ct钻石重量的估算直径一重量法筛分法：用一套已知孔径的孔型筛子,筛分钻石,粗略估算其重量1.006.50.755.90.505.150.234.00.103.0粒重Ct直径mm切工标准的圆钻型直径比较法采用孔型量规或对照量规的工具简单方便,但误差可达20%,对照量规还可展示特定重量的钻石镶嵌后的效果.(孔型量规一般是带不同直径的塑料或金属片,对照量规是由一组镶嵌的圆钻型仿钻组成,每一粒都是根据不同重量的钻石所对应的大小制作的.)重量计算法较大的钻石,花式钻石以及镶嵌的钻石,多采用测量钻石尺寸,然后用公式计算重量的方法圆钻:W=直径2X高XKK0.0061-0.0065(腰围很薄)(腰围很厚)椭圆形:W=平均直径2X高X0.0062水滴,橄榄,祖母绿:闻=长乂宽X高XK（K随长宽比不同，取值不同）心多面:W=长X宽X高X0.0059三角：W二长X宽X高X0.0057人眼，人手克拉秤的故事（史恩赐）1994年3月底4月初，英国宝石协会实验室主任艾姆斯先生应湖南省宝石协会的邀请，访问沅水流域钻石砂矿.4月1日上午11点左右，我们正在常德601矿金刚石收购站看货，来了两位当地农民卖钻石，其中一位叫袁大军，是附近许宗桥乡金牛村的村民，自称有肉眼称钻的本领.艾姆斯吩咐从601矿的保险柜里随意拿出四粒原石来，和他比试，看谁猜得准.结果，艾姆斯0.415Ct，袁大军0.51Ct，电子秤0.505Ct.艾姆斯被折服了，第二天上午讲课的时候，他对昨天的情景一唱三叹,夸奖当地的钻石商比伦敦的钻石商聪明.当中国地质大学的杨琇明老师传译之后，引起一阵哄笑.艾姆斯先生忙问其故，人丛中有人答话:眼睛看了不出奇，有人光用手指捏，也能猜个八九不离十.接着众人推举民营企业沅水金刚石开发公司副总经理肖桂初上台.艾姆斯先生当然不是等闲之辈，他怕被捉弄，出其不意地从听众某人的身上要来一颗原石，并放在自己西服下衣袋里.站在讲台前，肖桂初用手摸石，并放在自己西服下衣袋里，站在讲台前，肖桂初继续摸石，约摸一分钟，他报出了2.8Ct的重量.在场的香港钻石技师黄成伟先生拿着便携式电子秤一称，是2.83Ct，误差也只有1%.（5）克拉重与价格的关系随着重量的增加，价格往往几成，几倍的提升（分钻有例外）品级越高，影响越大;对"临界"重量钻石影响明显切工影响;分钻例外:2分以上的足工圆钻往往比上一个重量等级（如4分）的高一点.钻石的颜色分级对无色—浅黄（褐，灰）色系列的钻石，采用比色法，在规定的环境下对钻石颜色进行分级.比色石:一套已标定颜色级别的标准圆钻型切工钻石样品，依次代表由高至低连续的颜色级别.我国1996年国标中规定，由7-10粒钻石组成比色石，每一粒均代表该色级的下限.目前，我国制作的比色石有11粒.我国的钻石比色石样品最早的一套国际认可的比色石（母标样）是1977年国际珠宝联盟（CIBJO）制定的，由七颗克拉钻组成，每颗都重一克拉多一点，分别代表各色级的下限.这套比色石由瑞士的古柏林实验室和美国GIA实验室分别独立地进行过核对.世界钻石交易所联合会（WFDB）和国际钻石制造商协会（IDMA）也先后予以通过.CIBJO的19个成员国各复制了一套.美国宝石学院采用D-Z23个颜色的颜色分级体系.GIA比色石表示的都是该色级的上限.这两种比色石有一个等级的位错，这一问题，至今没有解决.比色灯:色温在5500K—7200K范围内的日光灯.比色板，比色纸:用作比色背景的无明显定向反射作用的白色板或白色纸.分级要求:颜色分级应在无阳光直射的室内环境中进行,分级环境色调应为白色或灰色,分级时采用专用的比色灯,并以比色板或比色纸为背景.人员要求:从事颜色分级的技术人员应受过专门的技能培训,掌握正确的操作方法,由2-3名技术人员独立完成同一样品的颜色分级,并取得统一结果.颜色级别:按钻石颜色变化划分为12个连续的颜色级别,分别用英文字母D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,荧光强度级别:按钻石在长波紫外光下发光强弱划分为"强","中","弱","无"4个级别.钻石颜色级别D100极白E99极白F98优白G97优白H96白I95微黄白J94微黄白K93浅黄白L92浅黄白M91浅黄N90浅黄镶嵌钻石颜色采用比色法分级,分为七个等级:D—E极白F—G优白H白I—J微黄白K—L浅黄白M—N浅黄钻石的净度分级净度分级:在10倍放大镜（或显微镜）下,对钻石内部和外部特征进行等级划分.钻石的内部特征:包含在或延伸至钻石内部的天然包裹体,生长痕迹和人为造成的缺陷.如:点状包体,云状物,浅色包裹体,深色包裹体,内部纹理,内凹原始晶面,羽状纹,须状腰,空洞,破口,击痕,激光痕等.内部特征用红笔画钻石的外部特征:暴露在钻石外表的天然生长痕迹和人为造成的缺陷.如原始晶面,表面纹理,抛光纹,刮伤,烧痕,额外刻面,缺口,棱线磨损等.外部特征用绿笔画.净度级别:分为五大级十小级五大级:LCVVSVSSLP十小级：LCVVS1VVS2VS1VS2SI1SI2P1P2P3对于质量低于（不含）0.0940g（0.47ct）的钻石，净度级别可划分为五个大级别.净度级别划分规则:LC级（镜下无瑕级）10X下,未见内部特征下列情况仍属LC级额外刻面位于亭部,冠部不可见；原始晶面位于腰围内,不影响腰部对称,冠部不可见;内部生长线无反射现象,不影响透明度；钻石内,外部有轻微特征,经轻微抛光后可去除.上述情况对以下级别划分不产生影响.VVS级（极微瑕级）10X下,具微小的内外部特征VVS1极难观察VVS2很难观察VS级（微瑕级）10X下,具细小的内外部特征VS1难以观察VS2比较容易观察SI级（瑕疵级）10X下,具明显的内外部特征SI1容易观察SI2很容易观察P级（重瑕疵级）从冠部观察,肉眼可见内外部特征P1肉眼可见P2肉眼易见P3肉眼极易见环境要求:在10倍放大镜下分级,采用比色灯照明人员要求:同净度分级净度分级必须考虑:瑕疵的大小,数目,位置,颜色对比度,类型等操作步骤:清洁钻石系统观察:按照冠部——亭部——腰棱顺序进行从内到外确定瑕疵大小和位置记录到投影图上（内部特征用红笔画,外部特征用绿笔画）确定净度等级镶嵌钻石的净度分级为:LC,VVS,VS,SI,P五个等级钻石的切工分级切工分级:通过测量和观察,从比率和修饰度两个方面对钻石加工工艺完美性进行等级划分.标准圆钻型切工由57个或58个面按一定规律组成的圆形切工.各部分名称:冠部:腰以上部分,有33个刻面1个台面:八边形刻面8个星刻面:冠部主刻面与台面之间的三角形刻面8个冠部主刻面:冠部四边形刻面16个上腰面:腰与冠部主刻面之间的似三角形刻面亭部:腰以下部分,有24个或25个刻面16个下腰面:腰与亭部主刻面间的似三角形刻面8个亭部主要刻面:亭部四边形刻面底小面（底尖）:底部主刻面的交汇点呈八边形刻面或呈点状腰:钻石中最大的圆周冠部角:冠部主刻面与腰部水平面的夹角亭部角:亭部主刻面与腰部水平面的夹角比率:各部分相对于平均直径的百分比,包括台宽比:台面宽度相对于平均直径的百分比冠高比:冠部高度相对于平均直径的百分比腰厚比:腰部厚度相对于平均直径的百分比亭深比:亭部深度相对于平均直径的百分比全深比:全深相对于平均直径的百分比底尖比:底尖直径相对于平均直径的百分比修饰度:指对钻石抛磨工艺的评价切工分级测量项目:规格:单位毫米（mm）,精确至0.01最大直径最小直径全深比率:比率测量取整数,必要时精确至0.5台宽比目测法有比例法和弧度法冠高比腰厚比亭深比台