金刚石
金刚石材料简介
金刚石材料基本概念：金刚石就是我们常说的钻石（钻石是它的俗称），它是一种由纯碳组成的矿物。
金刚石的化学式 NC----N个C,金刚石是原子晶体,一块金刚石是一个巨分子,N个C的聚合体.只能用它的结构式表示.代表材料：天然单晶金刚石，人造单晶金刚石，人造聚金刚石，CVD金刚石膜1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于金刚石手术刀切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。
如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。
用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。
表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。
天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。
热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。
温度再高就会碳化。
另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。
2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。
这种材料硬度略逊于天然金刚石。
其它性能都与天然金刚石不相上下。
由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。
人造单晶金刚石刀具随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。
由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。
作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。
3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。
金刚石结构式
金刚石结构式1. 介绍金刚石是一种非常重要的材料，具有极高的硬度和优异的热导性能。
这些特性使得金刚石在许多领域中得到广泛应用，包括工业、电子、医学和化学等。
本文将详细介绍金刚石的结构式以及其相关特性。
2. 结构式金刚石的化学式为C，它是由碳原子组成的晶体。
在金刚石中，每个碳原子形成了四个共价键，并与其他四个碳原子相连，形成了一种稳定而坚固的立方晶体结构。
如上图所示，金刚石的结构可以被描述为一个由碳原子组成的立方晶格。
每个碳原子都与其周围四个碳原子共享电子对，形成了一个类似于正方形的平面。
这种平面又与其他平面相互堆叠，并通过强大而稳定的共价键连接在一起。
3. 特性3.1 硬度金刚石是地球上最硬的物质之一。
这是由于它的结构中碳原子之间的共价键非常强大，使得金刚石具有出色的抗压能力。
因此，金刚石被广泛应用于硬质材料的制备，如切割工具、研磨材料和高速车床刀具等。
3.2 热导性金刚石具有优异的热导性能，这是由于它的结构中碳原子之间紧密排列、共价键强度高的特点所决定。
这使得金刚石在高温环境下能够快速传导热量，并且不易受到热膨胀或变形的影响。
因此，金刚石被广泛应用于散热器、激光器和电子元件等需要高效散热的设备中。
3.3 光学性质金刚石具有优异的光学性质，包括高透明度和折射率。
这使得金刚石成为制造光学元件（如透镜）和光学窗口等领域中重要材料。
4. 应用领域4.1 工业由于金刚石具有极高的硬度和耐磨性，它被广泛应用于工业领域。
金刚石切割工具（如锯片、钻头）能够在高速、高温和高压的条件下进行切割和加工各种材料，如石材、玻璃、陶瓷和金属等。
4.2 电子金刚石在电子领域中也有重要应用。
由于其优异的热导性能和高电阻率，金刚石可以用作散热器、半导体器件基板和射频功率放大器等器件的制造材料。
4.3 医学金刚石在医学领域中也发挥着重要作用。
由于其生物相容性和化学稳定性，金刚石被用作人工关节表面涂层和牙科手术器械等医疗设备的制造材料。
金刚石分类
金刚石分类一、金刚石的定义和特性金刚石是一种由碳元素构成的矿物，具有非常高的硬度和优异的热导性能。
它的硬度是其他自然物质中最高的，是所有黏结物品的主要成分之一。
金刚石具有良好的光学性质和化学稳定性，因此在许多领域都有广泛的应用。
金刚石的特性主要有以下几个方面：1.硬度：金刚石是大自然中最硬的物质之一，其硬度达到摩氏硬度10级。
这使得金刚石成为加工和切割材料的理想选择。
2.热导性：金刚石具有极高的热导率，是目前已知矿物中最好的导热材料之一。
这使得金刚石在高温高压条件下能够快速散热，适用于一些高温工艺和散热部件。
3.光学性质：金刚石具有很高的折射率和散射能力，能够在光学器件中起到重要的作用。
例如，金刚石可以用于制造激光束衍射光栅和光学窗口。
二、金刚石的分类方法根据金刚石的不同特性和用途，可以将其分类为以下几种类型：1. 天然金刚石和人造金刚石天然金刚石是在地壳中形成的，经过数百万年的压力和温度作用下，碳元素形成了金刚石的晶体结构。
而人造金刚石是通过高温高压或化学气相沉积等方法在实验室中合成的。
两者在化学结构和性质上基本相同，但天然金刚石的稀有度和价值要高于人造金刚石。
2. 工业金刚石和宝石级金刚石根据金刚石的不同用途，可以将其分为工业金刚石和宝石级金刚石。
工业金刚石主要用于加工和切割工具，例如砂轮、锯片和钻头等。
宝石级金刚石则经过精细加工，用于制作珠宝首饰。
3. 黑色金刚石和彩色金刚石根据金刚石的颜色，可以将其分为黑色金刚石和彩色金刚石。
黑色金刚石由于含有杂质或断裂而呈现出黑色或深灰色，大多用于工业领域。
彩色金刚石则具有多种颜色，包括黄色、蓝色、绿色和粉红色等，通常用于珠宝首饰。
4. 单晶金刚石和多晶金刚石金刚石的晶体结构可以是单晶或多晶。
单晶金刚石由一个完整的晶体构成，具有更高的硬度和更好的光学性质，适用于一些高精度和光学器件。
多晶金刚石由多个晶体颗粒组合而成，其物理性质较差，主要用于工业加工和研磨。
金刚石的特点和用途是什么
金刚石的特点和用途是什么金刚石是一种由碳元素组成的矿物，具有独特的物理和化学特性，使其在许多领域中有广泛的应用。
以下是金刚石的特点和用途的详细介绍。
一、金刚石的特点：1. 极高硬度：金刚石是地球上最硬的天然物质，莫氏硬度为10，远远超过其他矿物和材料。
这使得金刚石能够用于切割、粉碎、磨削等高强度和高效率的加工工艺。
2. 高热传导性：金刚石具有极高的热导率，几乎是铜的五倍。
这使得金刚石可以在高温环境下进行加工和使用，并具有优异的耐磨性和抗变形能力。
3. 优异的化学稳定性：金刚石在常温常压下几乎是不溶于任何常见的化学物质的。
这使得金刚石可以在各种化学腐蚀和腐蚀环境中使用，具有很高的耐久性和长寿命。
4. 宽光谱透过性：金刚石具有宽光谱透过性，能够透过整个可见光谱和大部分紫外光谱。
这使得金刚石可以应用于光学领域，如激光器、红外窗口和高能粒子探测器等。
二、金刚石的用途：1. 工具加工领域：由于金刚石具有极高的硬度和耐磨性，广泛应用于刀具、磨料和磨料工具的制造。
金刚石刀片、砂轮和磨料石可用于硬质材料的切割、磨削和抛光。
此外，金刚石钻头和刀具也广泛应用于钢、陶瓷、玻璃、复合材料等硬脆材料的切削、钻孔和加工。
2. 高能领域：金刚石在高能物理领域的应用十分广泛。
由于金刚石具有良好的辐射抗损伤性能和高热传导性，被用于制造高能粒子探测器、引爆装置、高强度光束传输系统等装置。
3. 光学领域：金刚石具有宽光谱透过性、高折射率和低散射率等优异的光学性能，广泛应用于光学镜片、激光器和光纤通信等领域。
金刚石窗口被用于高功率激光器和高压和高温实验装置中，以承受强大的光束和高温高压环境。
4. 电子领域：金刚石具有优异的电特性，如高电击穿场强、高载流子迁移率等，被广泛应用于半导体和电子器件的制造。
金刚石薄膜和金刚石晶体管被用于高功率和高频率电子器件，如功率电子器件、射频功率放大器和传感器等。
5. 医疗领域：金刚石在医疗领域的应用也日益增多。
金刚石(Diamond)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石(Diamond)C【化学组成】成分中可含有N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn 等元素。
其中N、B 最为重要，是目前金刚石分类的基本依据。
首先根据是否含N 分为两类：一是含N 者为Ⅰ型，Ⅰ型又据N 的存在形式进一步分为Ⅰa 型和Ⅰb 型。
Ⅰa 型中N 含量大于0.1%，以细小片状的形式存在，增强了金刚石的硬度、导热性、导电性。
天然金刚石中98%为Ⅰa 型。
Ⅰb 型中N 含量很小，N 以单个原子置换金刚石中的C，Ⅰb 型绝大多数见于人造金刚石中，而仅占天然金刚石的1%左右。
二是不含N 或含量极微(＜0.001%)，又根据是否含B 进一步分为Ⅱa 型和Ⅱb 型。
Ⅱa 型一般不含B。
天然的金刚石中Ⅱa 型含量很小。
具良好的导热性是Ⅱa金刚石的特性。
Ⅱb 型含B 杂质元素，往往呈天蓝色，具半导体性能，Ⅱb 型金刚石在自然界中也罕见。
此外，还可出现混合型金刚石，即同一颗粒金刚石内，氮的分布不均匀，既有Ⅰ型区，又有Ⅱ型区；或既有Ⅰa 型区，又有Ⅰb 型区。
【晶体结构】等轴晶系；；a0=0.356nm;Z=8。
在金刚石的晶体结构(图Z-5)中C 分布于立方晶胞的8 个角顶和6 个面中心,在将晶胞平均分为8 个小立方体时，其中的4 个相间的小立方体中心分布有C(图Z-5(a))。
金刚石结构中的C 以共价键与周围的另外4 个C 相连,键角109°28′16″，形成四面体配位(图Z-5(b))。
金刚石具有紧密的结构，原子间以强共价键相连，这些特征造成了它具有高硬度、高熔点、不导电的特性。
由于结构在{111}方向上原子的面网密度大，其间距也大，故产生{111}中等解理。
图Z-5 金刚石的晶体结构(引自潘兆橹等，1993)。
为什么金刚石最坚硬
为什么金刚石最坚硬金刚石是一种极硬的矿物，其物理特性和化学特性使其成为世界上最坚硬的物质之一。
金刚石坚硬的原因在于其晶格结构、化学成分和晶界的特性。
在本文中，我们将详细探讨金刚石之所以最坚硬的原因。
1. 金刚石的晶体结构金刚石是由纯碳元素构成的，其晶格结构十分稳定，由每个碳原子围成的正四面体构成。
这种晶格结构可以提供非常强大的化学键，使得金刚石变得极其稳定和坚硬。
与其它矿物相比，金刚石有一个非常紧密的晶体结构，这意味着它在受到压力时会更加难以变形或损坏。
2. 化学成分金刚石是由纯碳元素组成，每个碳原子都与其他四个碳原子形成共价键，在这种化学结构下，所有碳原子共享其电子。
这种化学结构非常紧凑和有序，使金刚石能够承受高度的沙冲击力和硬度。
3. 晶界的特性金刚石由许多细小的晶粒组成，这些晶粒之间存在晶界。
这些晶界是由残留的杂质或缺陷组成的，由于杂质或缺陷处占据了一小部分金刚石的地方，所以晶界的存在会使得晶体的体积变小，从而可以缓解晶体内部产生的应力。
此外，晶界也可以在金刚石受到外力作用时起到减少应力集聚的作用。
这些因素使得金刚石更加坚硬。
4. 硬度的测试硬度是衡量材料抵抗划痕的能力。
在硬度测试中，通常使用莫氏硬度，即一种以牙齿为原型的硬度测试方法。
在莫氏硬度测试中，矿物学家使用不同等级的矿物来划痕被测试物质的表面。
金刚石比所有其它矿物的硬度都高，是莫氏硬度等级中的最高级别，达到了10级。
总之，金刚石是由纯碳元素构成，具有非常紧密的晶格结构和化学结构。
晶界的特性也使得其具备了抗压、抗磨擦、抗切削等方面的优良表现，因此享有极高的硬度。
上述因素共同作用，使金刚石成为当今世界最坚硬的材料之一。
5. 金刚石在工业、科研和艺术领域的应用由于其非常硬的特性，金刚石在工业、科研和艺术领域都有广泛的应用。
在工业领域，金刚石被广泛应用于制造钻头、雕刻刀具、刨刀、磨料、磨料涂层等工业用品。
金刚石钻头的制造需要使用高温高压设备，采用“金刚石合成”技术。
金刚石的主要特点及应用
金刚石的主要特点及应用金刚石是一种由碳原子组成的同素异形体，具有许多独特的特点，使其在许多领域有重要的应用。
以下是金刚石的主要特点及应用。
1. 高硬度：金刚石是已知最硬的材料，其摩尔硬度达到10，在几乎所有物质中都具有很高的硬度，因此具有极强的耐磨性。
金刚石主要碳原子间的共价键较短且强，使其具有优秀的硬度和耐磨性。
此特点使得金刚石在切削、磨削和磨损材料的领域有广泛的应用，如刀具、磨料和磨具等。
2. 高热导率：金刚石具有良好的热导率，其热导率是铜的5倍，因此能够迅速将热量传递和散发。
这使得金刚石在高温高压、高速切削和高功率电子器件散热方面具有重要的应用，例如在钻井、切割和石墨陶瓷的切削加工中，金刚石具有优异的散热性能。
3. 高折射率：金刚石的折射率非常高，可达到2.42，使其成为最常用的光学材料之一。
使用金刚石制作的透镜和棱镜具有高透明度和优良的光学性能，广泛应用于激光、光纤通信、光学设备和高品质珠宝等领域。
4. 宽带隙：金刚石具有宽带隙，几乎没有杂质电子能级，因此具有良好的电绝缘性和高耐压性。
这使得金刚石在制造高压高功率电子器件方面有重要应用，如金刚石晶体管和金刚石二极管等。
此外，金刚石也可用作电子和电气绝缘材料，例如在微电子器件的绝缘层中应用。
5. 化学稳定性：金刚石在常温下对大多数溶剂和酸碱具有优异的稳定性，仅在高温下和氧气存在的条件下才会被氧化。
这使得金刚石在电化学、化学传感器和防腐蚀领域有重要应用，如电化学研究、化学传感器和涂层材料等。
综上所述，金刚石具有高硬度、高热导率、高折射率、宽带隙和化学稳定性等独特特点，使其在切削加工、光学、电子器件、化学传感器和防腐蚀等许多领域有广泛的应用。
金刚石的特殊性质使其成为一种重要的工程材料，推动了许多领域的科技进步和发展。
金刚石的介绍
金刚石和石墨的物理性质的比较
金刚石 色态 硬度 导电性 用途
无色 透明、正八 面体形状的固体
石Hale Waihona Puke 墨深灰色、有金属光 泽、细鳞片状固体
最软的矿物质之一
天然最硬的物质
不导电
钻石、钻探机的钻 头、切割玻璃等
导电良好
铅笔芯、电极等
由于天然金刚石的出产量比较低，不足以满足现 代工业化生产的需要，19世纪人造金刚石兴起了。 金刚石以其最大的硬度、半导体性质以及光彩夺目 的光泽，分别应用于钻头切割、电子工业和宝石工 业上。故人造金刚石的意义显得尤为重大。 与天然金刚石相比，它具有生产成本低，应用 效果好的优点。由于非金属材料和其他硬脆材料， 如大理石、花岗石、耐火材料、玻璃、陶瓷、混凝 土等加工工业的发展，对锯片、钻头用金刚石质量 的要求越来越高，需求量越来越大，目前世界上工 业用金刚石的８５％ 以上已由人造金刚石代替。
单晶金刚石的应用领域
1.机械加工业 金刚石磨具是磨削硬质合金的特效工具。刃磨硬质合金车刀时，每磨除1g 金属需要消耗GC磨料4-15g,而金刚石仅消耗2-4mg。 2.电子电器工业 硬而脆的贵重半导体材料，如硅，锗，砷化镓等，欲制成小片状的半导体 器件，需要切割和研磨加工。目前最合适的方法使用金刚石切割锯片加工。用 金刚石研磨膏抛光半导体材料，不仅效率高，而且可以达到最高一级表面粗糙 度Ra0.006um。 3.光学玻璃和宝石加工业 以前利用碳化硅加工光学玻璃，效率低，劳动条件差。现在已经全部采用 金刚石磨具加工，包括下料、套料、切割、磨边以及凸、凹曲面的精磨。 4.钻探和开采工业 在石油、煤炭、冶金、地质勘探等钻探和开采方面，广泛使用金刚石钻头。 5.建筑与建材工业 在大理石、花岗岩、人造铸石、混凝土建筑材料的切割加工和磨削加工方 面，广泛使用金刚石工具。
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金刚石金刚石是碳在高温高压条件下的结晶体，是自然界最硬的矿物。
其名称来源于希腊文“Adamas”，意为坚硬无敌。
金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，在国民经济中具有重要的作用。
金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。
宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为“宝石之王”，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。
达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。
金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。
Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。
Ⅱ型金刚石比较罕见，仅占金刚石总量的1%～2%。
Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。
具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品，如重 3 106ct（Carat，克拉）世界著名的“库利南”钻石，即属此类。
人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。
早在公元前 3 世纪古印度就发现了金刚石。
自公元纪年起至今，钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。
世界金刚石矿产资源不丰富，1996年世界探明金刚石储量基础仅19 亿ct，远不能满足宝石与工业消费的需要。
20 世纪60 年代以来，人工合成金刚石技术兴起，至90 年代日臻完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上（在中国已达99%以上）。
金刚石主要生产国为澳大利亚、俄罗斯、南非、博茨瓦纳和扎伊尔等。
世界钻石的经销主要由迪比尔斯中央销售组织控制。
中国发现金刚石约在200～300 年前，在明清朝之际（约17 世纪），湖南省农民在河砂中淘到过金刚石。
金刚石的地质勘查工作始于20 世纪50 年代。
迄今，在中国发现的重量大于90 ct的著名金刚石有6 颗，如重约158 ct的“常林钻石”等。
中国金刚石矿产资源比较贫乏，通过近50 年的地质工作，仅在辽宁、山东、湖南和江苏4 省探明了储量。
截至1996 年底，中国保有金刚石储量2 089.78 万ct，在世界上不占重要地位。
在质量上，中国辽宁省所产金刚石质地优良，宝石级金刚石产量约占总产量的70%。
20 世纪90 年代以来，中国年产金刚石约10～15 万ct，远不能满足本国消费的需要。
国家所需工业用金刚石99%以上依赖国产人造金刚石，1997年中国人造金刚石产量达4.4 亿ct，天然工业用金刚石所占消费比重极为有限。
一、矿石矿物原料特点金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。
在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni 等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N 等杂质元素，以及碳水化合物。
金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。
碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。
单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为1.54 (10-10m）。
常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。
金刚石莫氏硬度为10，显微硬度为98 654.9MPa（100 060kg/mm2），绝对硬度大于石英的1 000 倍，大于刚玉的150倍。
矿物性脆，贝壳状或参差状断口，在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开，具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理。
矿物质纯，密度一般为3 470～3 560kg/m3。
金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量，极纯净者无色，一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等；纯净者透明，含杂质的半透明或不透明；在阴极射线、X 射线和紫外线下，会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光；在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光；金刚光泽，少数油脂或金属光泽，高折射率，一般为2.40～2.48。
金刚石的热导率一般为136.16w/（m〃k），其中Ⅱa 型金刚石热导率极高，在液氮温度下为铜的25 倍，并随温度的升高而急剧下降，如在室温时为铜的5 倍；比热容随温度上升而增加，如在-106℃时为399.84J/（kg〃k），107℃时为472.27J/（kg〃k）；热膨胀系数极小，随温度上升而增高，如在-38.8℃时为0，0℃时为5.6×10-7；在纯氧中燃点为720～800℃，在空气中为850～1 000℃，在绝氧下2 000～3 000℃转变为石墨。
金刚石化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，高温下不与浓HF、HCl、HNO3 作用，只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中，或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时，表面会稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。
金刚石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。
唯Ⅱb 型金刚石具良好的半导体性能。
根据金刚石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异，可将金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类，并进一步细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb 四个亚类。
Ⅰ型金刚石，特别是Ⅰa 亚型，为常见的普通金刚石，约占天然金刚石总量的98%。
Ⅰ型金刚石均含有一定数量的氮，具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形。
Ⅱ型金刚石极为罕见，含极少或几乎不含氮，具良好的导热性和曲面晶体的特点。
Ⅱb 亚型金刚石具半导电性。
由于Ⅱ型金刚石的性能优异，因此多用于空间技术和尖端工业。
两类金刚石特征比较见表4.12.1。
金刚石矿石有岩浆岩和砂矿两类。
已知含金刚石的岩浆岩有金伯利岩、钾镁煌斑岩和橄榄岩 3 种，其中金伯利岩型和钾镁煌斑岩型具有工业意义。
(一) 金伯利岩金伯利岩即角砾云母橄榄岩，是大陆板块内部一种较其他岩浆来源更深的独立高温岩浆作用的产物。
金伯利岩是一种超浅成相、偏碱性超基性岩，具角砾状、块状构造、斑状构造或凝灰状构造，常含有某种标型矿物、钛矿物和深源捕虏体，不含长石。
岩体产于前寒武纪古老地台或地盾区，分布于大断裂构造的次级断裂中，呈岩管、岩脉、岩墙或岩床状沿断裂成群产出。
岩石主要由橄榄石、金云母等铁镁矿物组成，通常含数种特征矿物，如金刚石、含铬镁铝榴石、铬透辉石、铬尖晶石、镁钛铁矿、钙钛矿、锐钛矿、金红石、铌铁矿等，铌钽等稀土元素含量较一般超基性岩可高出数倍至数十倍。
岩石所含捕虏体中有深源岩石和矿物，如橄榄石、辉石类和透辉石矿物及二辉橄榄岩和斜辉橄榄岩等。
按橄榄石和金云母含量的不同，金伯利岩可分为橄榄石型金伯利岩（橄榄石含量＞50%）和金云母型金伯利岩（金云母含量＞50%）。
目前，世界已发现金伯利岩体上万个，其中含金刚石的占20%～30%，具工业价值的不足5%。
在具工业意义的含金刚石金伯利岩体中，呈岩管（筒）状产出的占90%，如南非、博茨瓦纳、扎伊尔、澳大利亚和中国等。
表 4.12.1Ⅰ型和Ⅱ型金刚石特征比较（二）钾镁煌斑岩钾镁煌斑岩又称橄榄金云火山岩，是一种超钾、富镁超基性火山岩。
岩体呈岩管、岩颈、岩墙状成群产出于地台边缘的断裂活动带中，具角砾状和块状构造。
角砾中含有深源捕虏体。
岩石具斑状或晶屑结构，主要矿物为橄榄石、金云母，以及斜方辉石、透辉石、铬尖晶石、白榴石、富钾镁闪石、红柱石、钾钙板锆石和磷灰石等。
化学成分中K2O 为3%～12%，MgO5%～29%，SiO240%左右。
据橄榄石和白榴石含量的多少，钾镁煌斑岩又可分为橄榄石钾镁煌斑岩（橄榄石含量大于20%～50%）和白榴石钾镁煌斑岩（白榴石含量不小于20%～50%）。
据报道，虽然世界很多地区已发现有钾镁煌斑岩产出，但含金刚石矿的不多，具工业价值的多为橄榄石钾镁煌斑岩。
目前，只有西澳大利亚阿盖尔地区金刚石矿床规模巨大，印度马加旺岩筒具工业意义，其他在美国、赞比亚、象牙海岸、中国贵州等地分布的钾镁煌斑岩中的金刚石尚无工业价值。
(三) 橄榄岩在中国西藏、新疆等地发现几处橄榄岩型超基性岩体，亦含有金刚石及与金刚石共生的指示矿物，如镁铝榴石、钙钛矿等。
目前，已发现的含量甚少，地质研究程度浅，其找矿意义与经济价值有待进一步探索。
古砂矿在世界上分布广泛，主要分布于加纳、巴西、印度、南非等国，第四纪滨海砂矿广泛分布于非洲西南部的大西洋西岸，中国发现的具有经济价值的砂矿，主要为分布于湖南沅水流域、山东沂沭河流域和辽宁复州河流域的第四纪河流冲积砂矿，矿石品位低，金刚石粒小，常共生有金、锆石、钛铁矿等，可综合利用。
二、用途与技术经济指标（一）宝石级金刚石宝石级金刚石（钻石），要求晶体完美，无色或色彩鲜艳，透明度高，无裂隙和杂质，良好的琢磨性能，重量一般不低于0.25ct（即0.05g）。
近年来，小于此重量的钻石亦常用于首饰配镶。
颗粒愈大，愈珍贵。
现今世界通用的钻石评价四大要素是重量、颜色、净度和切工，简称“4C”标准。
1.重量重量是钻石经济评价的首要因素。
钻石重量以Carat（克拉，简写ct）计算，1ct=0.2g1ct可分为100 分，重量1ct以上者为大钻，25～99 分者为中钻，24 分以下者为小钻。
钻石重量计算公式为∶金刚石原晶或琢磨后的钻石晶体的长度乘以宽度乘以深度乘以调整系数等于重量。
调整系数取决于钻石的晶形，如圆形、椭圆形、鸡心型、三角形等而异。
美国宝石研究所提供的一般调整系数为0.0051～0.0061。
金刚石（钻石）的重量与腰围直径对照见表4.12.2。
钻石的价值直接与重量相关，计算公式为∶钻石价值=（重量)2×K（基础价）基础价即上市时的市场基础价格。
表 4.12.2金刚石重量与腰围直径对照2.颜色颜色是决定钻石优劣的第二指标。
钻石愈近无色，售价愈高。
钻石颜色主要有微带蓝的白色（无色）、白色、淡黄色和黄色等。
国际上各国均有各自的评价标准，中国标准按钻石颜色等级不同分为100 色，85 色可见明显黄色，75 色以下多不作为首饰钻，中国标准与世界主要钻石颜色等级系统对照见表 4.12.3。
但是，标准以外的具红、黄、绿、蓝、紫等亮丽颜色的透明至半透明钻石，又属钻石中的珍品。
呈大红色或鲜红色的称红钻；呈亮黄色称金钻；呈艳绿色的称绿钻；呈天蓝至蓝色的称蓝钻；呈淡紫色的称紫钻等。
3.净度净度是钻石纯净、透明无瑕的程度。
瑕疵指钻石原生的缺陷，如包裹体、裂隙等，以及因加工和外界环境所造成的缺陷，如破损、擦痕、裂隙等。
完全透明无瑕的钻石在自然界中极为罕见，绝大多数钻石具有不同程度的瑕疵。
钻石的净度是以在10 倍放大镜下观察的结果为依据的。
中国钻石净度分为：无瑕、半号花、一号花、二号花、三号花和四号花（大花）6 个等级，与世界主要钻石瑕疵等级系统对照见表4.12.4。
4.切工切工又称磨工，是指按设计要求对宝石级金刚石进行切割和琢磨，进而生产出理想的钻石制品的整个工艺技术加工过程的总称。