华东理工大学2011-2012学年本科生第二学期《宝石学与宝石鉴定》课程论文 2012.4 班级：学号：姓名：开课学院：材料学院任课教师：郭守国史凌云成绩：钻石摘要：钻石是指经过琢磨的金刚石，世人把它视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。

如今，钻石不再神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能享用的珍品。

它已成为百姓们都可拥有、佩戴的大众宝石。

本文着重阐述了钻石的物化性质（化学成分及类型、力学性质、光学性质及其他性质），并介绍了其资源成因、加工工艺、优化改善工艺、市场前景和最新科技。

关键字：钻石、物化性质、综述。

1.资源成因1.1钻石的形成条件原生金刚石的形成与古老地台及有利的控矿构造有关，这样的地质条件可以提供形成金刚石的高温高压环境和较稳定的还原条件。

橄榄岩型金刚石形成的温度为900℃~1300℃，压力为4.5~6*109Pa；榴辉岩型金刚石的形成温度为1250℃，压力为4.5~6*109Pa；而合成钻石的温度为1500~1650℃。

当温压条件改变时，金刚石和石墨可以相互转化，火山喷发时，压力降低，部分金刚石变成石墨，体积膨胀的同时释放压力。

1.2形成钻石的碳源橄榄岩型金刚石的碳源主要为CH1-4、CO2和单质碳，而榴辉岩型金刚石的碳源则主要为CaCO3。

1.3金刚石的形成时间根据包裹体的研究，南非金伯利岩橄榄岩型金刚石大约形成于33亿年前，澳大利亚、博茨瓦纳的榴辉岩型金刚石的形成时间分别为15.8亿年和9.9亿年。

金刚石在地幔中形成后经过生长—溶蚀—再生长，最后沿深大断裂上升到地表附近成矿。

2. 物化性质2.1化学成分及类型钻石的化学成分是C，常用有N、B、Al等微量元素，有时也含有Be、Si、Ca、Mg、Ti、Cr、S、惰性气体元素及稀有元素等微量元素。

其中N、B等微量元素的含量决定了钻石的类型、颜色及部分物化性质。

氮元素与碳元素的原子序数相差1，原子半径相似，氮常以类质同象形式替代碳而进入钻石的晶格中，含量一般为0.001~0.25%，有时可达0.50%。

根据钻石中是否含有氮和碳元素及其含量把钻石分为Ⅰ型钻石和Ⅱ型钻石，具体分类见表7.1。

1175cm-1、1282cm-1、1365cm-1和1370cm-1红外峰值。

根据氮的存在形式，把Ⅰ型钻石分为Ⅰa型和Ⅰb型，其中Ⅰa型钻石中的氮原子以多原子的形式存在，如N2、N3、N s等；Ⅰb型钻石中氮原子以孤氮的形式存在于晶格中。

天然钻石以Ⅰa型为主，而合成钻石以Ⅰb型为主。

Ⅱ型钻石在自然界中较少见，Ⅱ型钻石中基本上不含氮，能透过200nm以下的紫外光。

根据钻石中是否含有硼原子即是是否具有导电性，把Ⅱ型钻石分为Ⅱa型和Ⅱb型。

Ⅱa型钻石不导电，但可含有小于0.001%的氮，其中氮以自由状态存在，Ⅱa型钻石常因碳原子位错而造成缺陷，具有良好的导热性能。

Ⅱb型钻石中含有少量的硼，为半导体，是天然钻石中唯一导电的品种，红外吸收2800cm-1峰值。

2.2 钻石的力学性质2.2.1密度钻石的密度为3.47~3.55g/cm3。

一般透明钻石的密度较稳定，为3.52 g/cm3。

2.2.2硬度钻石的摩氏硬度为10，是已知天然宝石中硬度等级最高的。

其绝对硬度（压入测试法）为刚玉的140多倍，钻石的磨蚀硬度为YAG的3000倍，影响钻石硬度的因素有：①杂质a.包体越多，硬度越小。

b.不同产地的钻石所含杂质的类型和含量不同，硬度也有差异，一般而言，产于澳大利亚的钻石硬度大于南非的钻石。

②晶体结构a.晶形不同晶形的金刚石硬度也有一定的差异，一般来说，八面体晶形的钻石>菱形十二面体钻石>立方体钻石的硬度。

b.面网密度垂直面网密度大的方向硬度大。

c.同一晶面上不同方向的硬度不同八面体晶面上平行棱的方向硬度最大，儿垂直棱的方向硬度最小；立方体晶面上平行棱的方向硬度最大，儿对角线方向的硬度最小；棱形十二面体晶面上，长对角线方向的硬度最大，而短对角线方向的硬度最小。

③解理钻石发育{111}八面体解理，中等到完全，可利用解理进行劈钻，同时钻石在腰棱打磨时沿解理方向易出现“胡须”。

④脆性与韧性重击时钻石易碎，钻石的韧性比水晶、帕托石等一般宝玉石好，但比刚玉、软玉、硬玉差。

2.3钻石的光学性质2.3.1光泽典型的金刚光泽。

2.3.2透明度钻石具有很好的透明度。

2.3.3光性均质体2.3.4颜色钻石的颜色可分为两大类，一类是无色-黄色、褐色系列，即好望角系列；另是一类是花色钻石，包括黄色、褐色、粉红色和红紫色、黑色、蓝色，即彩钻系列。

2.3.5色散钻石的色散值为0.044。

2.3.6发光性部分钻石在长波紫外光下发荧光，极少数钻石在短波紫外光下发荧光。

无色-黄色系列钻石略发荧光一般为蓝白色荧光，褐色钻石发黄绿色荧光，鲜黄色钻石发黄色荧光，少数发磷光；大多数钻石在X射线下发蓝白色荧光。

2.3.7光谱无色-黄色系列钻石具有415.5nm吸收谱线。

2.3.8可透性钻石由碳元素组成，透过X射线照射在底片上不留任何痕迹。

2.4 钻石的其他性质2.4.1稳定性钻石的稳定性很好，不溶于强酸和强碱。

钻石在氧化条件下温度达到650℃，开始缓慢氧化，生成二氧化碳，这一性质用于激光打孔和切磨；在500℃是硝酸钠或硝酸钾对钻石有一定的腐蚀。

2.4.2膨胀性钻石的热膨胀率很低，温度的突然变化对钻石的影响很小。

不含包裹体和无裂缝的钻石在真空中加热到1800℃之后再快速冷却，不会对钻石带来任何伤害。

2.4.3导热性钻石是所有物质中导热性最好的，利用这种性质形成了一种专门用于检测钻石的仪器——钻石导热仪。

2.4.4导电性钻石一般不导电，Ⅱb型钻石因含硼（B）元素而为半导体，用于热敏电阻，灵敏度高，合成钻石隐含触媒（Fe、Ni）能导电。

2.4.5亲油性和疏水性钻石具有较好的亲油性和疏水性，一种油性的钻石笔可用来鉴定钻石，钻石的亲油性常用作钻石的选矿，钻石表面不湿润的性能也常用于钻石的鉴别。

3．加工工艺由于钻石的独特性质，钻石的切磨比较讲究，好的钻石切工应尽量体现钻石的亮度和火彩，并且尽量保留钻石的重量。

最经典的圆多面形琢型是托儿可夫斯基于1919年设计的一种钻石琢磨方案，这种方案经艾普洛改进，于1978年国际钻石委员会对理想圆多面形琢型的比例提出标准。

近年来一种新型的切工——丘比特琢型（又称八心八箭），这种琢型是在圆多面形基础上进一步琢磨而成的，目前十分流行，很受市场欢迎。

在加工工艺中，切工对钻石的质量非常重要。

切工不好的钻石就感觉不到钻石的亮度和火彩，钻石就显得呆板，没光彩，甚至还会出现黑底或鱼眼现象。

标准圆钻型切工的钻石共有57或58个面。

4．优化改善工艺钻石的优化处理技术是提升钻石价值的重要手段，是世界各国宝石学家共同关心和研究的重要课题，也是钻石研究中最活跃的前沿领域。

人们想方设法来优化处理钻石，以达到改善钻石色级和净度的目的，改善主要方法有改色、镀膜、充填及激光打孔等。

近年来，美国通用电器公司( General ElectricCompany，简称GE) 的科学家经过长期研究发现，将具有一定净度的褐色( 或棕色) 系列钻石置于高温高压下，改变钻石的颜色，成功地发明了一种全新的使钻石褪色的处理方法，并可把钻石的颜色处理成无色或近于无色，经这种方式处理的钻石的颜色色级可达D 级。

用这种处理方法改善的钻石颜色是稳定的和不可逆的, 且不需要经过其它的特殊处理和维护。

继GE处理将褐色系列钻石改成无色或近于无色钻石后，同样用类似的方法还可将褐色、浅黄色Ⅰa型钻石改成鲜艳的黄绿色或浅绿色。

5. 市场前景近年来，钻石市场是中国珠宝市场中成长最迅速的市场，市场消费总额不断攀升，且市场潜力大。

目前中国已经成为世界最主要的钻石消费大国之一。

我国去年钻石首饰消费比前年增长13%，在亚洲乃至全球是增长最快的国家，成为国际上重要的钻饰市场之一。

据戴比尔斯钻石推广中心在中国25个城市中对11600多名女性所做的调查显示，在北京、上海、广州三个主要城市中，钻石首饰拥有率从2004年17% 激增到2006年的21%。

在首饰销售受到全国消费疲软影响而全面下滑的情况下，钻石首饰的销售却能够逆势而上，并取得明显的增长。

据统计，2008年上海钻石交易所的钻石交易总额达13.7亿美元，钻石饰品国内零售市场总额超过200亿元。

2008年10月至2009年第一季度，受国际金融危机的影响，欧美日等重要钻石市场均出现了明显的下滑，但中国内地钻石市场仍然保持了较快的增长，是全球主要经济体中唯保持钻石销售增长的地区。

中国富裕中产阶级人数的增加，以及庞大的消费者人数，被视作刺激钻石交易的重要因素。

根据中国宝玉石协会显示的一项调查结果，随着国民经济的发展，我国的钻石消费发展迅速，已经成为一种习惯消费，而在近两年，不少购置婚戒的年轻人成了购买克拉钻的主力群体。

以往人们对钻石饰品的需求仅限于婚戒，但现在已经扩大到礼品市场，如家人生日或者结婚纪念日，以及其他方面，都会以钻石作为礼品相赠。

目前股市跌宕起伏，许多投资者也有些摸不着方向，在这种情况下有更多是投资者选择投资黄金钻石等珠宝，而投资钻石就是一个不错的选择。

婚嫁般是以50分和1克拉为主，并且较为讲究时尚，而那些出于投资目的的消费者，往往会购买1克拉以上的钻石，而且有越买越大的趋势。

6. 最新科技近年来，合成钻石的生长技术快速发展，特别是化学气相沉积法( CVD) 合成钻石的生长技术。

同时，高科技材料技术在钻石改色处理上的应用也越来越多，改变钻石净度与颜色的处理方法朝着多过程混合复加处理、合成钻石的改色处理以及局部处理的方向发展。

在美国、日本、法国、中国等国的珠宝市场上已出现新的或较新的处理钻石和合成钻石，例如：多过程处理彩色钻石、CVD合成钻石。

为此，各国的珠宝鉴定机构对此进行了较系统的研究，找出了相应的鉴定技术方法和指标。

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