金刚石有特殊的光学性质，用于制造什么？

制造钻石

(1) 亮度（Brilliance）金刚石因为具有极高的反射率，

金刚石

其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。

(2) 闪烁（Scintillation）金刚石的闪烁就是闪光，即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石，即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。

(3) 色散或出火（Dispersion or fire）金刚石多样的晶面象三棱镜一样，能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。

(4) 光泽（Luster）刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈，而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。

复制于

钻石是一种极硬的矿物，拥有多种独特的物理特性。首先，钻石具有极高的硬度，是地球上最硬的物质，能够在任何自然条件下抵抗刮擦和磨损。其次，钻石的热导率非常高，能够迅速传导热量。这使得钻石在工业中用于制造高性能散热器和切割工具。此外，钻石具有较高的折射率和色散特性，使得它在珠宝领域具有独特的光学效果和闪耀效果。最后，钻石是一种良好的电绝缘体，具有高阻抗特性，可以用于制造电子元件的绝缘层。总之，钻石的物理特性包括硬度、热导率、光学性质和电绝缘性。

托帕石是英文Topaz的译音，源于梵文Topazios，是“火”的意思，指矿物呈橙色，但托帕石在自然界中可有多种颜色，其矿物名称为黄玉，是一种常见的中低档宝石。古人认为，托帕石的太阳般光辉能给人以温暖和智慧，许多古老的民族把它当作护身符。据说，佩戴它能使人消除悲哀、稳定情绪，增强智慧和勇气;欧洲人传说金**的托帕石能把美貌和智慧带给佩戴的人，所以父母总送给子女托帕石饰品以表达父母的“希望”。因此托帕石也被称为“希望之石”。托帕石现已普遍用作11月的生辰石，象征友谊、友爱和希望。

一、托帕石的基本特征

1化学成分

托帕石是一种含羟基的铝硅酸盐，其化学式为Al2［SiO4］(F，OH)2，可含有Li、Be、Ga、Ti、Nb、Ta、Cs、Fe、Co、Mg、Mn等微量元素，粉红色的托帕石可含Cr元素。托帕石中含有附加阴离子F-，F-可部分地被OH-所替代，F∶OH为3∶1～1∶1，F∶OH比值的变化直接影响着其物理性质，且其比值随托帕石的生成条件(产出温度)而异。伟晶岩中OH含量较低，F含量接近于理论值(2065%);云英岩中的托帕石，OH含量增加至5%～7%;热液成因的托帕石F与OH的含量接近相等。

2结晶学特征

托帕石属斜方晶系，它的晶体结构中存在着由［AlO4F2］八面体连接成的弯曲链，链沿c轴延伸，链与链之间由［SiO4］四面体连接。在八面体中有4个O和两个F，F经常部分地被OH所替代，其链力最弱，使平行于{001}形成完全解理。

托帕石常见柱状晶形，通常一端为锥形，另一端常由解理造成，晶体横断面为菱形，柱面上常有纵纹(图2-1-72)。完好晶形一般较少见，常见不规则粒状，砂矿中的托帕石多被磨蚀成椭圆形。常见单形为:斜方柱m{110}、l{120}、y{021}，斜方双锥d{111}、o{221}、p{223}、f{431}，平行双面c{001}、b{010}等。

3光学性质

1)颜色:托帕石一般呈无色、淡蓝、蓝、黄、粉、粉红、褐红、绿等。目前市场上有些蓝色托帕石是由无色天然托帕石先经辐射使之呈褐色，然后再加热处理而呈蓝色的产物。巴西粉红色和红色托帕石是该地产的**和橙色托帕石经热处理的产物。

2)光泽及透明度:托帕石一般呈玻璃光泽或亮玻璃光泽，常常是透明的。

3)特殊光学效应:有时可见猫眼效应(稀少)。

4)光性特征和多色性:托帕石为非均质体，二轴晶，正光性，2V=44°～66°;可见弱至明显的多色性，与体色及颜色深浅有关。不同颜色托帕石的多色性分别为:**托帕石，褐**，**，橙黄;褐色托帕石，黄褐，褐;红、粉色托帕石，浅红，橙红，黄;绿色托帕石，蓝绿，浅绿;蓝色托帕石，不同色调的蓝色。

5)折射率、双折射率和色散:托帕石的折射率为1619～1627(±0010)，双折射率为0008～0010。无色、褐色和蓝色的托帕石的折射率一般为1609～1617;红色、粉红色、橙色和**托帕石的折射率为1629～1637。托帕石的折射率一般与F-的含量成反比，其色散值较低，为0014。

6)无特征吸收光谱。

7)发光性:托帕石在长波紫外灯下一般呈现无至中等的橙**、**或绿色荧光;在短波下一般为无至弱的橙**、**或绿白色荧光。

4力学性质

托帕石具有一组平行{001}的完全解理，常常平行于底轴面裂开，韧性差。断口贝壳状，解理面发育处兼有阶梯状断口。

托帕石的密度一般为353(±004)g/cm3，与钻石的密度十分接近，随着晶体中OH代替F的含量增加，其密度会减小。摩氏硬度为8。

5其他性质

托帕石耐酸蚀力虽低于绿柱石，但仍可用HF清洗，即与任何酸在短期内无反应;长期浸泡，可部分溶于硫酸。热稳定性较低，至400℃已有变化反应。

6放大检查

托帕石中常可见两相、三相包裹体(2-1-73a、b)、两种或两种以上不混溶的液体包裹体及各种矿物包裹体、负晶等。有时可见气液包裹体平行柱面排列成行，平行c轴延伸。矿物包裹体有电气石(图2-1-73c)、钠长石(图2-1-73d)、锰铝榴石(图2-1-73e)、云母、针铁矿、磷灰石、独居石、萤石、石英、赤铁矿(图2-1-73f)等等。

图2-1-72 托帕石的晶形

图2-1-73 托帕石中的包裹体

托帕石中常见解理纹，并可见平行斜方柱的折角状生长线;极少见有明显的色带。

二、托帕石的主要品种

托帕石根据颜色可划分为如下品种:

1)红色托帕石:红橙色、粉红至红色系列的托帕石。目前市场上出售的粉红至红色托帕石，大部分是**、橙色或褐色托帕石经加热改色而成，颜色很稳定。

2)**托帕石:多指**、金**、黄棕色的托帕石。棕色至黄棕色托帕石因为外观颜色很像西班牙产的一种呈浅黄或深褐色的葡萄酒，因此，也有人用“酒**”来形容其颜色。

3)蓝色托帕石:浅蓝色、蓝色托帕石。目前市场上的许多蓝色托帕石是由无色或浅蓝色的托帕石经放射性辐照，然后热处理得到的。

4)无色托帕石:无色透明的托帕石。一般可直接琢磨成刻面宝石或用作改色托帕石的原料。

三、托帕石与相似宝石的区别

与托帕石相似的宝石矿物有赛黄晶、红柱石、磷灰石、海蓝宝石、碧玺等(表2-1-24)。

表2-1-24 托帕石与相似宝石的鉴别

续表

1赛黄晶(Danburite)

1)化学成分:CaB2(SiO4)2。

2)结晶学特征:斜方晶系，常呈短柱状，外观与黄玉相似，也可呈块状或粒状集合体。

3)光学性质:常见**、无色、褐色，偶见粉红色;玻璃光泽至油脂光泽。非均质体，二轴晶，正或负光性，多色性很弱;折射率为1630～1636(±0003)，双折射率为0006;在紫外灯长波下，可见无至强的浅蓝至蓝绿色荧光，短波下的荧光弱;某些赛黄晶可见580nm双吸收线。

4)力学性质:可见一组极不完全解理，摩氏硬度为7，密度为300(±003)g/cm3。

5)放大检查:可见气液包裹体和各种固态包裹体。

2海蓝宝石

海蓝宝石与浅蓝色托帕石在外观上很相似。两者的主要区别是:

1)外观上，海蓝宝石颜色较浅淡，光泽弱;而蓝色托帕石一般颜色较海蓝宝石深，光泽强，为亮玻璃光泽。

2)海蓝宝石的折射率(1577～1583)和密度(272g/cm3)均比托帕石小。

3)海蓝宝石为一轴晶负光性，而托帕石为二轴晶正光性，可借助干涉图来鉴别。

4)海蓝宝石无紫外荧光，而托帕石有时候可见**荧光，通过紫外荧光的差异可辅助鉴别海蓝宝石和托帕石，但有时候托帕石也可能无荧光，所以不能单纯地根据荧光特征来区别。

3各色碧玺

碧玺的颜色丰富，且折射率值与托帕石相近，可与各种颜色的托帕石混淆。

1)外观上，两者的颜色有一定差别，粉红色和棕**托帕石的颜色比相应的碧玺颜色深，而蓝色和绿色调托帕石的颜色比相应的碧玺颜色浅。

2)碧玺的多色性比托帕石明显。

3)碧玺的密度(306g/cm3)比托帕石小，可用二碘甲烷(SG=332)重液将它们区分开，碧玺在二碘甲烷中漂浮，而托帕石则下沉。

4)碧玺的双折射率一般为0020，可见后刻面棱的双影，而托帕石的双折射率较小。

5)碧玺内部常可见特征的扁平状气液包裹体、空管状包裹体。

4红柱石(Andalusite)

红柱石与托帕石折射率值相近，很容易混淆，要注意区别。红柱石的主要性质如下:

1)化学成分:Al2SiO5，可含有V、Mn、Ti、Fe等元素。

2)结晶学特征:斜方晶系，常见柱状晶体，横截面近于正方形。

3)光学性质:玻璃光泽，颜色通常为黄绿色、黄褐色，可见绿色、褐色、粉色、紫色(少见)。内有黑色十字者称为空晶石。有些绿色红柱石可经热处理变成粉色，颜色稳定，不可检测。红柱石为非均质体，二轴晶负光性，具有很强的三色性:褐黄绿，褐橙色和褐红色;折射率为1634～1643(±0005)，双折射率为0007～0013;在紫外灯短波下可见无至中等的绿色至黄绿色荧光;绿色、淡红、褐红红柱石的吸收光谱特征是:在紫区可显436nm和较弱的445nm吸收线。

4)力学性质:可见平行柱面的{110}方向中等解理，两个方向近90°相交。摩氏硬度为7～75，密度为317(±004)g/cm3。

5)放大检查:可见针状包裹体。

5磷灰石

蓝色托帕石与蓝色磷灰石外观上相似，折射率比较接近，两者的区别为:

1)磷灰石密度(318g/cm3)比托帕石小，可用二碘甲烷重液将两者分开。

2)磷灰石为一轴晶负光性，托帕石为二轴晶正光性。

3)磷灰石的双折射率较低，一般只有0003，而托帕石的双折射率一般为0008～0010。

4)磷灰石具有特征的580nm双线吸收光谱，而托帕石的吸收光谱不特征。

5)磷灰石的硬度较低，常可见表面划痕。

四、托帕石的优化处理

托帕石的优化处理方法主要有热处理、辐照处理、扩散处理和覆膜等4种。

1热处理(优化)

**、橙色和褐色的托帕石加热可转变成粉色或红色，颜色很稳定，一般不可测。

2辐照处理

无色托帕石辐照成深蓝或褐绿，再经热处理可产生蓝色;**、橙色、褐绿色可经辐照加深颜色或去除杂色，多数不可测。但可根据如下特征进行区别:

1)放射性检测:如果蓝色托帕石有残余放射性则表明经过处理，但是若样品经过较长时间的存放，其放射性残留量可以降低到安全标准以下，无法依此进行鉴别。

2)热致发光:另一种检测辐照处理蓝色托帕石的方法是热致发光。据UHeen和HBank(1990)研究，天然的蓝色托帕石热致发光的峰值有两个，温度分别为250℃和500℃，且前者的发光强度大于后者。而辐照处理的蓝色托帕石，其热致发光的峰值却在400℃以后，并呈单峰的形式。

3)阴极发光:天然蓝色托帕石的阴极发光强度大于辐照处理蓝色托帕石。

3扩散处理

无色托帕石经扩散处理可形成蓝色、蓝绿色或绿色。

市场上常见Co2+离子扩散处理的托帕石，浸油中放大检查或散射光中观察，可见颜色仅局限于表层(厚度<5μm)，内部无色。颜色在刻面棱线处或裂隙中集中，呈“蛛网状”，且表面不均匀地聚集有褐**斑点。在滤色镜下呈红色，分光镜下可见特征的钴吸收光谱。折射率测试时往往读数比较模糊。激光拉曼光谱测试具有由Co2+-O弯曲振动衍生的731、627、504cm-1三个宽谱带及200cm-1的锐峰。

4覆膜处理

托帕石的表面常进行覆膜处理以改善宝石的外观和颜色。可见样品表面呈金属光泽，并伴有异常五颜六色的表面晕彩现象，放大检查可见局部膜层脱落。

五、托帕石的质量评价

托帕石的评价可从颜色、净度、切工和重量等方面进行。

1颜色

托帕石以红色和粉红色、蓝色、葡萄酒**为佳。其中，红色托帕石价值最高，质优者价格昂贵，由于其产出稀少，有些优质的红色托帕石的价格可能超过红宝石的价格。其次是粉红色，再就是蓝色和**，无色托帕石价值最低。

2净度

托帕石中常含气液包裹体、各种固态包裹体和裂隙等，无瑕疵的托帕石不多见。一般肉眼可见包裹体价格低。优质的托帕石要求透明度好，无瑕疵、无裂纹。

3切工

优质的托帕石应具有明亮的玻璃光泽，若因加工不当而导致光泽暗淡，则会影响宝石的价格。托帕石一般切割成刻面型，以祖母绿型和圆钻型为主，其冠部主面角和亭部主面角均为40°。

4重量

市场上托帕石成品的重量一般在2～20ct之间，少数可达50ct。托帕石的重量越大，价格越高。

世界珍品收藏有:

美国华盛顿斯密逊博物馆:**，7725ct;蓝色，3273ct;无色，2680ct;黄绿色，1469ct;橙色，936ct;深玫瑰红，34ct;巴西产。淡蓝色，398ct，乌拉尔产。白色，1708ct，马达加斯加产。淡蓝色，1464ct;蓝色，244ct;蓝色，17ct，美国产。无色，508ct，日本产。

美国纽约自然历史博物馆:红色，71ct;淡蓝色，308ct;深蓝色，258ct;深蓝蛋形，1463ct;巴西产。淡橙褐色，241ct，缅甸产。

英国伦敦大英自然历史博物馆:结晶体，137lb，挪威产。无色，1300ct，蓝色，614ct，巴西产。

加拿大多伦多皇家安大略博物馆:蓝色，3000ct，巴西产;淡褐色，365ct，缅甸产。

六、产状、产地及矿床实例

1产状

(1)伟晶-热液型

大多数F型托帕石产于伟晶岩中，形成于气成热液期与热液期;OH型托帕石一般产在云英岩、脉岩中，也是气成热液期与热液期产物;岩浆岩裂隙、晶洞中产出以及热液脉中产出的托帕石主要是高温热液期产物。

(2)变质型

主要是接触变质和热液蚀变形成的。在富气液挥发分的岩浆组分浸渗于接触带的石灰岩或在变质的沉积岩、火山岩系等能“封存”气液的部位形成气液蚀变矿物组合时，在富铝部位会出现宝石级托帕石。

托帕石是稳定性很高的宝石矿物，砂矿型托帕石也是很重要的成因类型。与托帕石共生的矿物有石英、电气石、萤石、白云母、黑钨矿和锡石等。

2产地

世界上托帕石的主要产区有巴西、斯里兰卡、俄罗斯、美国、缅甸、澳大利亚、墨西哥、德国、法国、纳米比亚、津巴布韦、尼日利亚、马达加斯加等。优质的托帕石主要来自巴西，以无色、橙色和橙褐色为主;美国主要产无色和蓝色的托帕石。

我国的主要产地有内蒙古、新疆、湖南、江西、云南和广东等地。内蒙古产无色、浅色托帕石;新疆产淡黄、金黄、橙**托帕石;甘肃产淡黄、酒**及无色托帕石;湖南有无色、略带天蓝色托帕石;广东产无色、米**、带蓝或带粉色的托帕石。

3矿床实例

巴西米纳斯吉拉斯Ouro preto托帕石矿床是世界上最大的产有色托帕石的矿床，储量丰富，质量较高，发现于1800年。该区托帕石颜色多样，有**、桃红和暗橙色，常有裂隙，晶体直径1～24cm。

Our Preto矿床位于巴西南东Rio de Janeiro以北500km。该区广泛分布变沉积岩和火山岩(前寒武纪Minas系列)，年龄为2700Ma(相当于二叠纪)的花岗片麻岩侵入到这套岩石中，并使之产生蚀变。托帕石与高岭土、石英、镜铁矿、方柱石和金红石一起，产在上前寒武Sabara建造的富绢云母或白云母层中，沿着东西向分布的右行断层带分布。Sabara建造由变硬砂岩、流纹岩及变火山岩组成，托帕石赋生在变硬砂岩中的特殊层位中，变硬砂岩现在主要由铁染高岭土及少量石英和白云母组成，它比Sabara中绢云母流纹岩具更大的渗透性。这套组合的走向是NNE，倾向SE。张裂隙常发生在更致密较脆性的高岭土岩石中，绢云母流纹岩虽非常致密，但绢云母或白云母岩石趋于流动，张裂隙不易保存。

我国内蒙古的托帕石产于白云母型和二云母型花岗伟晶岩中，与绿柱石、独居石等矿物共生。江西的托帕石属气成高温热液成因，多富集于矿脉较细的支脉内，与石英、白云母、长石、黑钨矿、绿柱石等共生。产于云英岩化花岗岩中的托帕石常与萤石共生，有时则聚集成脉。

常见的钻石鉴定工具有哪些？天然钻石有着非常珍贵的特质，消费者在购买裸钻或者钻石饰品的时候都会特别的慎重，害怕自己买到假的钻石，所以对钻石进行一些简单的鉴定是非常必要的，而钻石鉴定的工具都是利用钻石一些独有的特性，像热导率、硬度、比重等等来区别钻石和其他仿制品，不同的工具会针对钻石不同的特性来进行测量。

1、热导仪，顾名思义热导仪的发明肯定是跟天然钻石出色的导热性有关，导热性就是物质将热量从一个区域传向另一个区域的能力，天然钻石的优良的导热性是其最显著的一个特征，因此热导仪也被广泛的运用到钻石的鉴定当中。利用导热仪鉴定钻石，如果是天然钻石的话，导热仪会发出蜂鸣声，并亮起红灯。不过钻石仿制品莫桑石与钻石导热性相似，因此热导仪是不能区分钻石和莫桑石的。

2、硬度计，大家都知道钻石是所有已知的自然界物质中最坚硬的物质，因此利用钻石的硬度来鉴定钻石的真假也是一个不错的方法，而硬度计就是利用钻石硬度的特性来进行钻石鉴定的，标准的硬度计就是一个大小仅有65×55×23毫米的长方盒，内含有经过精密研磨的摩氏硬度分别为6、7、8、9的标准硬度片，用被测钻石刻划硬度片，只有当其硬度大于9时才能被认定为真钻石。

3、比重液，比重就是指物体的重量与其体积的比值，不同的宝石有着不同的密度和比重，因此利用比重液来鉴定钻石的真假，需要自己调试比重液，钻石的比重为352，我们通常是用三溴甲烷(比重289)和二碘甲烷(比重332)来稀释成与钻石相同的比重，将待测定的宝石放入比重液中，果下沉的就一定是钻石，而浮在比重液上的就肯定不是钻石。当然现在已经不用那么麻烦的来调试比重液了，比重计会更加方便大家测定

钻石的 鉴定 钻石是天然物质中最坚硬的物质，钻石可刻划任何其他宝石，但其他任何宝石却都刻划不动钻石。也可以用“标准硬度计”刻划，凡硬度小于9度，均是假钻石。钻石还具有亲油性，如以钢笔在钻石表面划一条线，则成一条连续不断的直线，而其他宝石则呈断断续续的间断线。上述方法在鉴定钻石中都有一定参考价值。还可以通过10倍放大镜观察，在10倍放大镜下，多数钻石可见霞疵，有三角形的生长纹，钻石的表面有“红、橙、蓝”等色的“火”光。光芒四射。最准确可靠的方法是用“热导仪”，测出导热数据来区分真假钻石，但“热导仪”价格比较昂贵。 由于钻石是高贵豪华的首饰品，目前市场上以廉价宝石、人造宝石甚至玻璃来代替或冒称钻石屡见不鲜，常见的形形色色的假钻石有以下几种： ①锆石：与钻石极为相似，是钻石最佳代用品。鉴定方法是，锆石由于具有偏光性和很大双折射率，当用10倍放大镜观察加工后的锆石棱面时，由其顶面向下看，可以看出底部的棱线有明显的双影，而钻石绝无双影现象。 ②玻璃：玻璃的折光率很低，没有钻石那种闪烁的彩色光芒；尤其是沉入水中，玻璃制品光彩全无，立即露出马脚。 ③苏联钻：即立方氧化锆，最早由苏联人研制成功，故名。苏联钻是人造化合物，但在色散、折光率等方面与天然钻石很接近，也具有“火”光闪闪的诱人外貌。但它的硬度较低(85)，可与钻石互相划刻区分。且导热性远低于钻石，可以“热导仪”鉴定，准确将其区分开来。 ④水晶：水晶虽然是天然矿物透明晶体，经加工后似钻石，但缺少钻石的彩色光芒。

真假钻石的辨别方法有如下几种：

1由于真钻有亲油的性质，你可以用手指在你的脸上沾上微量的油脂，然后用该手指在该测定的钻石表面上摩擦一下，如果感觉手指有一种黏腻而且不易滑动的感觉的话，则就是真钻，否则就是假的；

2钻石还有高折光率的特点，而折光率越高的钻石，光线的反射能力就越强，相对的透视度较低，你可以准备一张画有直线的白纸，将要测定的钻石正面朝上，反面朝下压盖在直线上，由该钻石的背部直接以肉眼看下去，如能看到压在钻石下的直线的话，就肯定不是真钻。

3最后一个方法就是最直接的，就是看看你所购买的钻石是否有证书，30分以上的钻石的话，我推荐国外的证书，如GIA,IGI等证书。

钻石辨别真假小窍门：

1、滴水法

天然钻石的质地坚硬细腻，在表面上滴一滴水，如果是真钻，水滴会长时间不散，或者朝其表面哈气，真钻表面水汽能很快消失，反之即为假钻。

2、验硬度

天然钻石是自然界中最硬的宝石，用锋利刀具在其表面上刻划，不会造成任何的划痕，而假钻的硬度低，其表面经过刻划容易出现痕迹。

3、看火彩

在灯光的照射下，天然钻石具有闪亮夺目的火彩，其表面能够反射出五颜六色的彩光，而假钻的光彩生硬呆板，看起来不自然。