钻石及其鉴定

 

一、化学成分与物理性质


⒈化学成分:C,此外,结构中可有少量的N、B等原子替代C原子,N、B的存在和含量决定了钻石的类型以及部分物理性质。虽然石墨与钻石的化学成分都是C,但它们C和C原子之间的排列不同,导致钻石成为自然界最硬的矿物,而石墨软的用来做润滑材料。下图是钻石和石墨的分子排列对比:

--钻石的晶格排列 --石墨的晶格排列

(上:钻石原石、下:钻石晶面的三角形生长纹)


⒉晶体形态:等轴晶系,常见的单形有八面体、立方体、菱形十二面体及其它们的聚形。溶蚀作用使晶面晶棱弯曲,使晶体成浑圆状。
⒊相对密度:3.52。
⒋硬度:金刚石是自然界最硬的物质,摩氏硬度为10,绝对硬度为刚玉的150倍,石英的1000倍。
⒌解理:平行{111}中等。
⒍光泽:金刚光泽。
⒎透明度:纯净的晶体透明,石墨等包体的存在会降低金刚石的透明度。甚至呈半透明至不透明。
⒏折射率:2.42。
⒐色散:0.044,属于高色散宝石。
⒑颜色:可分为两大系列:
无色—浅黄、浅褐色系列,颜色由结构中N原子代替了C原子引起。
彩色系列:蓝色(含B)、粉红色、紫色等。
⒒发光性:钻石在紫外线下的荧光色和强度是变化的,可以从蓝白到紫色、浅绿、浅黄。
紫外线下的磷光色也是变化的,强度取决于荧光的强度。
⒓吸收光谱:
无色—浅黄色系列的钻石415.5nm处有一条吸收谱线;
褐色和绿色钻石在504nm有一条吸收带;
天然蓝色钻石不显示可见光范围的吸收谱。
⒔其它性质:
⑴稳定性:常温下不溶于强酸、强碱,在空气中的燃烧温度850—1000 ℃ ,燃烧时发蓝色火焰,生成 CO 2 ,氧化条件下650 ℃ 时开始被氧化,形成 CO 2 。这一性质可以用来进行激光钻孔切磨。
⑵导热性:钻石具有极其良好的导热性。可以利用热导仪测定热导率以鉴定钻石。
⑶导电性:钻石一般不导电,只有含B的钻石为半导体。
⑷亲油性和疏水性。
⒕包裹体:天然金刚石中最常见的包裹体是石墨,其次是金刚石的小晶体,以及石榴石(紫红色)、橄榄石(黄绿色)、透辉石、磁铁矿、钛铁矿、绿泥石、金云母等。当包裹体的含量较多时,可使金刚石呈暗黑色。


二、钻石的类型


根据钻石中是否含有N、B元素以及含量把钻石分为Ⅰ型和Ⅱ型。
N和B常以类质同象的形式替代C进入钻石晶格中。N含量一般在0.001~0.25%,有时可达 0.50%。
Ⅰ型 (含N)
Ⅰa型:N在晶格中以N 2 、N 3 、Nn的形式存在。多数天然无色—黄色系列的钻石属于此种类型。
Ⅰb 型:N在晶格中以孤N的形式存在。合成钻石及少量天然钻石属于此类型。
Ⅱ型(基本不含N)
Ⅱa型:不含B,自然界少见,导热性很好。
Ⅱb型:含少量B,为半导体,天然蓝色钻石多为此类型。

三、钻石的产状及产地

1、产状
⒈金伯利岩型金刚石矿床
金刚石在金伯利岩中作为斑晶出现。晶体大小不一,一般在1--10毫米,大的晶体较少见。
金刚石在金伯利岩中的分布十分不均匀,有些地段完全没有,有些地段可达3~4ct/m3。而且金刚石的大小、颜色在不同地段也不一样。
该类矿床的典型代表为南非金伯利岩中的金刚石矿床。
⒉钾镁煌斑岩型金刚石矿床
钾镁煌斑岩型金刚石矿床是1979年在澳大利亚发现的一种金刚石原生矿床新类型。
⒊砂矿
在外生条件下,金刚石的原生矿床经风化、搬运、沉积可形成砂矿。

2、产地
钻石产量居于世界前五位的国家是:澳大利亚、南非、博茨瓦纳、俄罗斯、扎伊尔。
南非钻石颗粒大、品质优良,其中50%是可切割的。产量虽然不及澳大利亚等国,但是产值一直在世界前列。
博茨瓦纳出产优质钻石,宝石级占50%,产值居世界首位。
澳大利亚钻石产量居世界首位,其中宝石级仅占5%。
俄罗斯是世界五大钻石生产国之一,所产钻石粒度较小,但是优质透明的比例较高,宝石级也在一半以上。金伯利岩岩筒都发现于西伯利亚。
我国金刚石探明储量和产量在世界排名的第10位左右,年产量在20万克拉。

 

四、钻石的鉴定
⒈钻石仿制品的类型:常见的钻石仿制品可以分为三类:
A类:外观相似(高色散、高折射率、单折射),但是比重大,如ST、CZ、GGG、YAG等。这类仿制品在克里奇溶液(比重=4.2)中下沉,钻石则漂浮。
B类:高双折射率,如锆石、合成金红石等。
C类:折射率小于1.81、低色散,如合成尖晶石,合成刚玉、铅玻璃(1.50~1.70)、水晶(1.544~1.553)等。下表是和钻石相似的仿制品数据:
名称\特性
英文名
晶系
光性
化学成分
折射率
双折率
比重
硬度
其它鉴定特征
钻石
Diamond
立方
均质
C
2.417
3.52
10
高色散0.044/高导热性/亲油性/荧光丰富
立方氧化锆
CubicZirconia
立方
均质
ZrO2为主
2.15
5.6~6.0
8~9
强色散0.06/是最廉价假冒钻石最多的,又名"苏联钻"
钇铝榴石
YAG
立方
均质
Y3Al5O12
1.833
4.5~4.6
8
人造,各种颜色都有/偶见气泡/有变色效应/国内市场少见
扎镓榴石
GGG
立方
均质
Gd3Ga5O12
1.97
7.05
6~7
常见无色~褐黄/色色散强0.045/气液包体/SW粉橙色荧光
钛酸锶
Strontium~
立方
均质
SrTiO3
2.409
5.13
5~6
色散强0.19/无荧光/抛光较差/又名"瑞士钻"
碳化硅-莫桑石
Moissanite
?
?
CSi
2.56~69
0.043
3.22
9.25
高色散0,104/良好导热性使传统"钻石笔"失效/高双折射
Zircon
四方
U+
ZrSiO4
1.93~99
0.059(-
4.68(-)
6~7.5
653.5nm特征强吸收线,强双影,二色性弱(蓝色除外)
⒉钻石仿制品的鉴别
⑴简易鉴别法:
①钻石油笔:用油基墨水的文具笔在钻石表面划过,会留下一条线,而在钻石仿制品上,墨水会凝聚成滴。如下图所示:

②水滴试验:比较钻石及仿制品表面上水滴的形态,钻石表面的水滴长时间保持球形,而仿钻表面的水滴很快散开。 如下图所示:

③二碘甲烷(折射率为1.74)浸泡:
合成尖晶石,无色蓝宝石,浸在二碘甲烷中时轮廓不清。
YAG、GGG弱突起;
CZ突起较高,但是比钻石突起低;
ST、合成金红石与钻石突起相似,可以用其它方法区别。
⑵表面特征:
钻石的刻面平坦、无划痕,抛光良好,刻面棱锐利、平直;仿钻的刻面棱圆滑,有滚角现象,抛光差。
⑶内部特征:
钻石内部有晶体包体,如橄榄石、石榴石、石墨、金刚石等,晶体包体的周围几乎都有张性羽状裂隙。
⑷导热性:钻石良好的导热性可在热导仪上显示出来。
⑸吸收光谱:钻石在415.5nm的谱线是鉴定谱。

汝天真宝阁版权所有,并保留所有权利。转载本网站任何内容须征得同意并注明出处
Copyright lirutian.com All Rights Reserved. Powered by Rutian
粤ICP备05012276号