钻石介绍

钻石介绍

1.1 概述

钻石是以矿物金刚石为材料的宝石，即是在大小、颜色、净度等方面达到宝石学要求金刚石。钻石的英文名称为Diamond，起源于希腊语adams，有“坚硬无比”之意。钻石是自然界最硬的物质，它能刻划所有物质，可谓无坚不摧，因此，钻石坚硬耐久。

除此之外，钻石是世界上透明物质中折射率最高的少数几种材料之一，因此，钻石反射光的能力很强，具有典型的金刚光泽。而且，钻石按科学设计的款式切磨，能把表面以及入射到内部的光全部反射出来，使整个钻石闪烁着耀眼的光芒；钻石的色散很大，即对不同波长的单色光，折射率的差别也很大。当白光射入切磨好的钻石中时，因白光中不同波长的单色光折射率不同，将使不同颜色的单色光分开，经多次内部反射透出钻石时，其分开的程度会更大。由于这种色散现象，使钻石呈现五颜六色的闪光，即火彩，显得异常美丽迷人；钻石十分稀少，即便是南非产钻石的富矿，平均也要大约开采20吨矿石，才能获得1克拉宝石级钻石。钻石之所以如此珍贵、如此具有魅力，由此可见一斑。钻石有着“宝石之王”的美誉。围绕钻石的阴谋、战争、冒险故事和传说流传不断，是其它任何宝石都无法比拟的。

1.2 基本性质

1.2.1 结晶学性质

（1）晶系：等轴晶系。

（2）结晶习性：常为八面体，菱形十二面体和立方体等，还有几种单形组成的聚形（图2-1-1）。

图2-1-1 钻石原石的常见结晶习性

（3）表面特征：由于钻石晶体发育三个方向完全的八面体解理，因此在表面具有明显的解理纹，成为鉴定钻石原石重要的依据。

1.2.2 化学成分

钻石为单质矿物，化学分子式为C。C原子之间以共价键相联结，其结合十分牢固，导致钻石具有高硬度、高熔点、高绝缘性和强化学稳定性等特征。除C外，钻石还可能含N、B等微量成分，并因此可将钻石分为两种类型，即Ⅰ型和Ⅱ型。

1、Ⅰ型钻石

Ⅰ型钻石含微量N。按N的存在形式进一步分为：

（1）Ⅰa型：N以原子对或N3中心的方式出现，含量越多，钻石越黄。在自然界中，大部钻石属于此类。

（2）Ⅰb型：N以单原子形式出现，在自然界中少见。这种钻石的颜色为黄、黄绿和褐色。

2、Ⅱ型

为不含N的钻石，这种钻石导热性很好，在自然界少见。按含B与否及导电与否可进一步分为下列两类：

（1）Ⅱa型：不含B，不导电，具最高的导热率，室温下导热率是铜的6.5倍。

（2）Ⅱb型：因含微量B而成为电的半导体，颜色多为蓝色。

钻石的化学稳定性较高。但在CrSiO4中加热至200℃，可使之变成CO2，在氧化环境中加热至650°C-870°C，也可使之变成CO2。

1.2.3 物理性质

1、光学性质

（1）颜色：变化大，常为无色、黄、黑等；少量为绿、红、蓝等色。

（2）光泽：为典型的金刚光泽。

（3）透明度：透明-不透明。

（4）光性：为各向同性，因此，在偏光镜下为全消光，但钻石常受构造作用影响将发生晶格畸变，因而有些钻石在偏光镜下可显异常消光。

（5）折射率：2.417-2.419；无双折射。

（6）色散：0.044，较高，因此，钻石具较高的火彩。

（7）多色性：无。

（8）发光性：在强度和颜色上均有较大变化。无色及黄色钻石多数呈蓝-白色，约有1/15的钻石在紫外光下发荧光；棕色及绿色钻石常见绿色荧光。

（9）吸收光谱：不同颜色的钻石具有不同的吸收光谱。无色-黄色钻石在478nm、465nm、

451nm、435nm、402nm、423nm、416nm、390nm处具有吸收线。蓝-绿色钻石在537nm、504nm、498nm外具有吸收线。

2、力学性质

（1）解理：三个方向完全的八面体解理。

（2）硬度：为自然界中最硬的物质，摩氏硬度为10，刻划硬度为刚玉的140多倍。

（3）密度：3.52g/cm3。

3、其它物理性质

（1）热膨胀性：热膨胀性非常低，因此，温度的突然变化对钻石的影响极小。无裂隙或无包裹体的钻石，在真空加热至1800℃而后快速冷却，不会给钻石带来任何损害。但在氧气中加热，则只需达到较低的温度（650℃），钻石即缓慢燃烧而变为CO2气体。激光打孔和切磨便是利用这一原理。

（2）导热性：是所有已知物质中最高的。利用这一性质制成的热导仪成为钻石检测中最快捷有效的工具；这一性质也使钻石在电子工业中被用作散热片和测温热感应器件等。

（3）电学性质：除少数罕见的天然蓝色钻石(Ⅱb型)外，一般是绝缘体。钻石越纯净，其晶格越完美，其电绝缘性就越好。若钻石被X射线或r射线辐射，其结构将被破坏并产生一些自由电子，由此产生极小的电导率。

（4）表面吸附性：钻石表面不能被水湿润，但具特殊的亲油性。这一特性常被用于钻石鉴定和选矿中。

1.2.4 包裹体

钻石内部的包裹体除金刚石外，还有石墨、石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、硫化物、橄榄石、蓝晶

石、刚玉、红柱石、方解石、云母、长石、角闪石、钛铁矿、铬透辉石、绿泥石、锆石、透辉石等。此外，放大观察，还可见钻石的生长纹、解理等。在原石和成品上还常见与解理有关的三角座、V字型缺口、胡须等。

1.3 真假鉴别

钻石的鉴别非常重要，因为钻石评价、贸易、市场营销、购买等必须首先以钻石的准确鉴定为前提。随着科学技术的发展，越来越多的钻石仿制品不断进入市场，如苏联钻（立方氧化锆）、美国钻（钇铝榴石）、瑞士钻（钛酸锶）、莫桑石等。许多材料按比例切磨加工，会显示出与钻石同等甚至更高的亮度和火彩，完全可鱼目混珠。更为严重的是：越来越多的合成钻石、新方法处理钻石不断进入市场，对它们的正确鉴定，即使是专业的珠宝鉴定师，有时也会感到因惑。钻石的准确鉴定需要专业人员借助各种鉴定仪器才能完成。但一般来讲，钻石鉴别需重点解决下列的问题：

（1）钻石与仿制品的鉴别；

（2）天然钻石与合成钻石的鉴别；

（3）未处理钻石与处理钻石的鉴别。

1.3.1 钻石与仿制品的鉴别

市场上钻石的仿制品很多，典型的有钇铝榴石、钆镓榴石、锆石、立方氧化锆、钛酸锶、合成金红石、莫桑石、玻璃等。但和其它宝石相比，钻石与仿制品的真假鉴别相对较容易，最方便的办法是借助于热导率仪就能将钻石与其它仿制品区别开来，因为除莫桑石外，所有钻石仿制品的热导率都远比钻石低。在此基础上，重点解决莫桑石的鉴别问题即可。

莫桑石是1997年由美国C3公司生产并投放到市场的一种人造宝石。与其它钻石仿制品相比，它具有更大的欺骗性，原因在于其热导率较高，用传统的热导仪无法将它与钻石区分形来。其实，这种仿制品的鉴别并不太难，第一，这种材料是非均质体，并具有较大的双折射，用十倍放大镜便可将此区分开来；第二，利用已投入市场的反射率仪等，很容易将两者区别开来。

1.3.2 天然钻石与合成钻石的鉴别

自从40多年前第一粒合成钻石问世以来，由于合成钻石的技术一直不完善，多数合成金刚石只能作为工业用途，达到宝石级的很少，而且合成钻石成本比开采天然钻石昂贵，所以过去合成钻石很少流入市场，人们似乎高枕无忧，看到钻石理所当然认为是天然的。但是近十多年，随着合成技术的不断提高，成本随之降低，产量成倍增长，品质越来越好，近无色干净者处处可见。合成钻石已开始冲击市场，当务之急是如何鉴别它们。基于现在的研究成果，天然钻石与合成钻石的鉴别可依据一些明显的特征（见表2-1-1）综合对其作出鉴定。

表2-1-1 天然钻石与合成钻石区别表