钻石鉴别与质量评价

钻石鉴别与质量评价

1 钻石基础知识

钻石被誉为“宝石之王”，是珍贵宝石中唯一以明亮展现其魅力的宝石。通常，我们把钻石以外的其他宝石称为有色宝石。在国际上，钻石自成体系，有独立的矿产、切磨加工、分级评价、贸易流通体系。钻石贸易额占到全世界宝石贸易额的四分之三。 1.1 钻石的基本性质 1.1.1 钻石的化学成份

钻石是元素C 在高温高压下形成的高品质晶体。在钻石晶体中，多少都带有一些不纯的物质，含量>1ppm 的杂质元素有:N 、B 、Al 、O 、H 、C 、Mg 、Cr 、Fe 、S 、Si 、Ni 、Ba 、K 、Cu 、Na 、Ag 、Ce 、La 、Tl 、Mn 、Hg 、Cl 、Co 。其中：N 、B 、Al 的含量与钻石的性质关系很大，是钻石分类的依据。

另外，在钻石晶体中往往还存在一些包裹体，常见的包裹体有：石墨、硫化物、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、石榴子石、铬铁矿、蓝晶石、刚玉、红柱石、柯石英、云母、长石、角闪石、钛铁矿、锆石、磁铁矿等。 1.1.2 钻石的晶体结构及形态

钻石晶体为等轴晶系,由面心立方晶胞构成,每个晶胞又由C 原子组成。C 原子在晶胞中是按规律结合在一起的,即:晶胞的中间有4个C 原子,每个C 原子与相邻的处于晶胞的角顶与面中心的C 原子形成共价键结构,它们的键长为1.54?，这样，每个晶胞平均由8个C 原子组成。晶胞的棱边a = 3.56?，它是钻石晶体的

最小单位（见图2-30）。由于C 原子之间的共价键结构是由C 原子的4个外层电子与相邻C 原子的外层电

子结成牢固的正四面体结构,键的长度又比较短,仅1.54?,所以,钻石晶体结构具有密度高,结构坚固、稳定的特点。

在钻石晶体的各个面网中，有三个相对密度最高的面网。即：(111)面网、(110)面网、（100）面网。它们分别构成了三个主要单形：八面体{111}、 菱形十二面体{110}、立方体{100}。八面体是钻石的原结晶体。常见的钻石晶体形态除了平晶面的八面体、菱形十二面体和立方体外，还有许多经溶蚀成曲面晶形的，如曲面十二面体、四六面体等。另外，还有上述这些晶形之间的聚形，如八面体与四六面体的聚形、八面体与十二面体的聚形等（见图2-31）。在钻石晶体的晶面上，常可见到一些晶面花纹，如生长条纹，倒三角蚀刻

图2-30 钻石的晶胞 图2-31 钻石主要晶体形态

花纹、六角凹坑蚀刻花纹等等.这些都是钻石晶体的晶面特征

1.1.3 钻石的物理性质

钻石的主要物理性质如下:

硬度

钻石的摩氏硬度为10级,是自然界硬度最高的矿物。钻石的硬度是各向所异的，其中(111)面的硬度最高。

1.1.3.1 解理

平行于(111)面,是钻石的中等解理面；平行于(110)面,是钻石的不完全解理面。

1.1.3.2 密度

钻石的密度3.521g/cm3。含杂质元素和包裹体较多的钻石，其密度有微小变化。

1.1.3.3 颜色与透明度

纯净的钻石是无色透明的,但绝大多数钻石由于含N而呈淡黄色或褐色、灰色。极少数钻石由于含B、H而呈淡蓝色。有些钻石是由于晶格错位而出现褐色或粉红色的。钻石如果受到长期的自然辐照会呈绿色或蓝绿色。含有密集深色包裹体的钻石会呈半透明状的黑色。

1.1.3.4折光率与色散

钻石属等轴晶系,折光率N = 2.417,是高折光率晶体.钻石的色散为0.044,具有较明显的色散效应。

1.1.3.5表面光泽

由于钻石的高折光率,使它的表面反射率R0 = 0.172 ,因此,钻石光亮的表面具有典型的金刚光泽。

1.1.3.6发光性

钻石在紫外线下具有不同的荧光特性:多数钻石会有不同程度的蓝色荧光；有些钻石会有不同程度的黄色、黄绿色、紫色、粉红色或白色荧光；有一部分钻石在紫外光下没有荧光。

钻石在阴极射线和Ｘ射线下都会发淡蓝色荧光。

1.1.3.7吸收光谱

无色、浅黄色钻石在紫区415.5nm处有一条吸收带；褐色钻石在绿区504nm处有一弱吸收带；浅褐色钻石往往同时有504nm处弱吸收带和415.5nm处的吸收带。

1.1.3.8热导率

钻石的热导率在所有矿物中是最高的。含杂质量少的IIa型钻石的热导率达20w/℃

cm(室温),是金属Cu的五倍。大多数钻石的热导率接近10w/℃cm(室温)。

1.1.3.9电导性

纯净的钻石晶体为绝缘体。但含杂质元素B、Ａl的IIb型钻石具有<104Ωcm的电阻率,属p型半导体。

1.1.3.10表面亲油性

作为非磁性矿物,钻石具有很强的亲油疏水性,其表面光泽极易被油污染而减弱。

1.2 钻石的成矿类型及分布

钻石主要产在基性与超基性火成岩中。这是一种被称为“金伯利岩”的火山岩，即角砾云母橄榄岩。金伯利是南非的一个地名。钻石形成的条件、经科学家们对世界不同矿山钻石及与之伴生的矿物研究发现，一般温度要达到900-1300℃，压力为4.5-6.0×109Pa。这个温度条件就相当于地表下150-200km深度的状况。目前世界每年产金刚石八千多万克拉，平均每开采3—4吨矿石或砂砾可以得到1克拉金刚石。

世界上已探明的金刚石储量超过十亿克拉。原生矿金伯利岩主要分布在非洲中、南部的扎伊尔、坦桑尼亚、博茨瓦纳、南非、纳米比亚、莱索托等地；澳洲西北部；亚洲的西伯利

亚、中国辽宁、山东、印度东部和中部；北美洲的加拿大北部、美国阿肯色州；次生砂砾矿主要分布在非洲的中非、扎伊尔、纳米比亚、加纳等地；亚洲的印度、中国的湖南、印度尼西亚等地；南美洲的巴西。

2 钻石真伪鉴别

钻石的鉴别,可以根据钻石的物理化学性质、加工特征和光学效果同其他相似宝石的差异来鉴别真伪。当然，在钻石真伪鉴别过程中，首先应搞清那些天然与人工宝石可以用来仿冒钻石，并能熟知它们的物理化学性质（钻石和其它相似宝石的主要性质见表2-13）。钻石鉴别的方法,可以先用肉眼和放大镜进行观察鉴别,然后再用其他方法进行鉴别。

表2-13 钻石和相似宝石的主要性质

肉眼和放大镜鉴别方法

2.1 外观光学效果判别法

2.2 透视划线法

图天然锆石的双影现象图划线检查右侧为钻石

2.3 重影判别法

2.4 色散观察法

2.5 放大观察法

2.6 导热法

2.7 钻石笔法

2.8 相对密度法

表圆多面形琢型钻石的直径－质量表

2.9 荧光判别法

2.10 X光透视鉴别法

2.11 硬度鉴别法

3 钻石的4C质量分级

根据国际、国内有关钻石分级的标准，对起始分级质量为0.20ct的成品裸钻进行颜色（color）、净度（clarity）、切工（cut）和质量（caratweight）的“4C”分级。

3.1 颜色分级

3.1.1成品钻石颜色分级

图3-87 钻石颜色集中的部位

3.1.2镶嵌钻石颜色分级

图镶嵌钻石的颜色分级

3.1.3成品钻石荧光性测定

钻石的荧光性，按其强度划分为“强”、“中”、“弱”、“无”四个等级。检测钻石荧光强度特指在长波紫外光下荧光强度和色调的认定。

3.2 净度分级

3.2.1成品钻石净度分级

图净度分级中照明条件示意

3.2.2镶嵌钻石净度分级

3.3 质量分级

3.3.1成品钻石质量分级

钻石的质量单位按国际上通用的“克拉”数来计定，用符号ct表示。

1ct=0.2g=200mg 1ct=100pt(分)

国标规定钻石质量称重应精确至0.0001g。

具体分级操作

大、中粒钻石惯于按每粒计量，可直接用克拉秤称重，亦可用精度大于0.0001g的天平称重，然后换算为克拉值。克拉值保留到小数点后三位，小数点后第三位逢9进1，其

它均可忽略不计。 3.3.2镶嵌钻石质量分级 质量计算公式 （1） 圆多面形

质量(ct)＝平均直径（mm ）2

×高度(mm)×0.0061

（2） 椭圆形

质量(ct)＝平均直径(mm)2

×高度(mm)×0.0062 式中：平均直径=(长径＋短径)÷2

（3） 心形

质量(ct)＝长(mm)×宽(mm)×高(mm)×0.0059

（4） 三角形

质量(ct)＝长(mm)×宽(mm)×高(mm)×0.0057

（5） 长方形

质量(ct)＝长(mm)×宽(mm)×高(mm)×0.00915

(6)

梯形

质量(ct)＝长(mm)×宽(mm)×高(mm)×0.00915 ( 宽度＝取上、下两个长短边平均值)

3.4 切工分级

钻石的切工分级主要是依据钻石的琢型、各部分比例角度及修饰度等作出评价的，而所谓切工比例又是指钻石各部分相对于腰平均直径的比值，通常以腰直径为100％来计算。钻石切工比例参数主要有台宽比（φt ％）、冠高比（hc ％）、亭深比（hp ％）、腰厚比（hg ％）、冠角、亭角和底尖（图）。其定义如下：

冠高比 冠部高度相对腰平均直径的百分比。

100%

台宽比 台面宽度相对腰平均直径的百分比。 100%

亭深比 亭部深度相对腰平均直径的百分比。

×100%

腰厚比 腰部厚度相对于腰平均直径的百分比。

100%

图 钻石切工比例示意图

测量成品钻比例可借助于钻石投影比例仪，将待测钻石放大的映像直接投射到刻有不同比例和角度的比例仪荧屏上，使之两者尽可能重合，以此读出待测钻石各部分的比例，确定其切工等级（表）。

表 钻石切工比例分级表

3.4.1切工比例的目测

1、台宽比的目测

2、亭深比的目测

3、冠角的目测

4、腰厚比的目测

5、底尖比的目测

3.4.2修饰度评价（1）对称性

（2）抛光质量

3.4.3切工分级规则