金刚石(纯碳组成的矿物)详细资料大全

金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。也是贵重宝石。

2018年12月，加拿大出土了一颗重量高达552克拉的**钻石，这使它成为了在北美洲发现的最大的一颗钻石。

基本介绍 中文名 ：金刚石 英文名 ：diamond 别称 ：金刚钻 化学式 ：C 分子量 ：120107（8） CAS登录号 ：7782-40-3 EINECS登录号 ：231-953-2 绝对硬度 ：10000-2500 物性数据,计算化学数据,物理性质,硬度,颜色,化学性质,结构性质,光学性质,稳定性,金刚石和石墨,人造金刚石,主要产地,用途,工业用途,慢性毒药,观赏宝石, 物性数据 1 性状：粉末 2 密度（g/mLat 25°C）：35 3 熔点（ºC）：3550°C-4000°C 4绝对硬度：10000-2500 计算化学数据 1、 疏水参数计算参考值（XlogP）：-11 2、 氢键供体数量：0 3、 氢键受体数量：2 4、 可旋转化学键数量：0 5、 互变异构体数量： 6、 拓扑分子极性表面积（TPSA）：341 7、 重原子数量：2 8、 表面电荷：0 9、 复杂度：0 10、 同位素原子数量：0 11、 确定原子立构中心数量：0 12、 不确定原子立构中心数量：0 13、 确定化学键立构中心数量：0 14、 不确定化学键立构中心数量：0 15、 共价键单元数量：1 物理性质 硬度 摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm 2 ，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。 依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级，钻石(金刚石)为最高级第10级；如小刀其硬度约为55、铜币约为35至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。 由于硬度最高,金刚石的切削和加工必须使用钻石粉或雷射(比如532nm或者1064nm波长雷射)来进行。金刚石的密度为352g/cm，折射率为2417(在500纳米光波下)，色散率为0044。 颜色 金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。许多金刚石带些**，这主要是由于金刚石中含有杂质。 金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色萤光。金刚石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的母岩，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时，它会缓慢地变成石墨。 中国也拥有制造金刚石的技术，但最大也不过02克拉左右。 引用亚洲宝石协会（GIG）报告：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154pm。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。 金刚石的绝对硬度是刚玉的4倍，石英的8倍。详细绝对硬度如下： 金刚石10000-2500 刚玉2500-2100 石英1550-1200。 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3470-3560kg/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、黄绿色等色的萤光；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240-248。 化学性质 金刚石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体，是指经过琢磨的金刚石。金刚石是无色正八面体晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键连结，为目前已知自然存在最硬物质。由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。 结构性质 金刚石结构分为；等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石。 在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连线，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。 钻石的摩氏硬度为10；由于在自然界物质中硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为352g/cm3，折射率为2417，色散率为0044。 光学性质 (1) 亮度（Brilliance）金刚石因为具有极高的反射率，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。 稳定性 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、HNO 3 作用，只在Na 2 CO 3 、NaNO 3 、KNO 3 的熔融体中，或与K 2 Cr 2 O 7 和H 2 SO 4 的混合物一起煮沸时，表面会稍有氧化；在O、CO、CO 2 、H、Cl、H 2 O、CH 4 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，具有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。 世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石都超过3100克拉（1克拉=200毫克）。其中宝石级金刚石的尺寸为10×65×5厘米，名叫“库利南”，1905年发现于南非的普雷米尔岩管。中国常林钻石，重158786克拉，于1977年被山东临沭县常林大队女社员魏振芳发现，后列为世界名钻。世界金刚石主要产地有南非、澳大利亚、萨伊、波札那、俄罗斯。 金刚石和石墨 石墨和金刚石都属于碳单质，他们的化学性质完全相同，但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体。 所不同的是物理结构特征。 二者的化学式都是C。 石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状。 金刚石原子间是立体的正四面体结构。 金刚石和石墨的熔点比较： 金刚石的熔点是3550℃，石墨的熔点是3652℃～3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。 从片层内部来看，石墨是原子晶体；从片层之间来看，石墨是分子晶体(总体说来，石墨应该是混合型晶体)；而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石，似乎不可思议，但石墨晶体片层内共价键的键长是142×10－10m，金刚石晶体内共价键的键长是155×10－10m。同为共价键，键长越小，键能越大，键越牢固，破坏它也就越难，也就需要提供更多的能量，故而熔点应该更高。 (主要就是石墨的原子晶体属性导致它的熔点变高) 人造金刚石 人工合成金刚石的方法主要有两种，高温高压法及化学气相沉积法。 高温高压法技术已非常成熟，并形成产业。国内产量极高，为世界之最。 化学气相沉积法仍主要存在于实验室中。 主要产地 伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利金刚石矿。正是这一发现，使人们知道了在哪种岩石中有可能含有金刚石。 原来，那是一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩。接着，研究者又发现，在这种火山岩中除了金刚石，还含有被称为石榴石和橄榄石的两种矿物。因此，在那些出产石榴石和橄榄石的地点，找到金刚石矿的可能性就相对大。于是，石榴石和橄榄石就成为寻找金刚石的“指示矿物”。 根据指示矿物来寻找金刚石矿的方法并不是在哪一天突然发现的。上世纪70年代，美国史密森研究所的地球化学家约翰·贾尼在仔细研究了石榴石和金刚石之间的关系后发表了他的研究结果。但是，在那之前，即上世纪50年代，德比尔斯公司的地质人员早就根据指示矿物在世界各地寻找金刚石矿了。 世界各地都发现了金刚石矿。其中，澳大利亚、刚果、俄罗斯、波札那和南非是著名的五大金刚石产地。 美国麻萨诸塞大学的地球物理学家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金刚石的熔岩的年代，结果发现，这些含有金刚石的熔岩至少是在过去7个不同的时期在各地喷出的岩浆所形成的，其中最古老的熔岩则是在大约10亿年前形成的。在这7个岩浆喷发时期中，以在非洲各地和巴西等地区于12亿年前至8000万年前喷出的岩浆中所含有的金刚石为最多。那时正值恐龙时代极盛期的中生代白垩纪。含有金刚石的熔岩，最晚的，是在2200万年以前喷出的岩浆形成的。至于在那以后形成的熔岩中是否含有金刚石，则还无法肯定。 1971年以来的二十年中，在中国陆续发现了几颗50克拉以上和100克拉以上的金刚石，按发现时间的先后排列如下： 1．1971年9月25日，在江苏省宿迁公路旁发现一颗重52．71克拉的金刚石。 2．1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏振芳发现1颗重158786克拉的优质巨钻，全透明，色淡黄，可称金刚石的“中国之最”。被命名为“常林钻石” 3．1981年8月15日，在山东郯城陈埠发现一颗124．27克拉的巨粒金刚石。被命名为“陈埠一号”。 4．1982年9月，在山东郯城陈埠发现一颗96．94克拉的金刚石。 5．1983年5月，在山东郯城陈埠发现一颗92．86克拉的金刚石。 6．1983年11月14日，在山东蒙阴发现一颗119．01克拉的巨粒金刚石，被命名为“蒙山一号”。蒙阴金刚石矿是全国最大的原生矿。 据1987年资料，中国主要金刚石成矿区有：①辽东—吉南成矿区，有中生代和中古生代两期金伯利岩。②鲁西、苏北、皖北成矿区，下古生代可能有多期金伯利岩。③晋、豫、冀成矿区，已在太行山、嵩山、五台山等地发现金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成矿区，已在湖南沅水流域发现了4个具工业价值的金刚石砂矿。 湖南金刚石，产于湖南省常德丁家港、桃源、黔阳等地。湖南金刚石以砂矿为主，主要分布在沅水流域，分布零散，品位低，但质量好，宝石级金刚石约占40%。相传在明朝年间，湖南沅江流域就有零星的金刚石发现，大规模的寻矿则始于二十世纪五十年代。沅江整个水域均有金刚石分布，但有开采价值的仅常德丁家港、桃源县车溪冲、溆浦县（黔阳）新庄垅、沅陵县窑头等4处。 湖南金刚石的颜色深浅不一，内外颜色差异明显，呈带状、斑状分布。其褐色系列金刚石，晶体呈黄褐色，内部洁净，表面有大量的褐色斑点，其褐斑的颜色有**、黄褐色、褐色、黑色等，主要分布在金刚石的溶蚀面上，褐色主要由自然界放射性粒子的辐照造成。金刚石总体颗粒小，但质地较好，以单晶为主，约占总产量的98%；晶体比较完整，以八面体、十二面体、六八面体为多；绝大多数晶体浅色透明或呈黄、褐色等；粒重多小于28mg，一般为109～15mg；22%晶体中含包裹体；60%的晶体表面有裂纹，表面溶蚀不重。 2018年12月，加拿大出土了一颗重量高达552克拉的**钻石，这使它成为了在北美洲发现的最大的一颗钻石。美国媒体15日报导，该颗钻石长3374毫米，宽5456毫米，由统领钻石公司(Dominion Diamond Mines)于10月份在加拿大西北地区的戴维科钻石矿区(Diavik Diamond Mine)发现。 用途 工业用途 地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。 若涂在音响纸盆上，音箱音质会大为改善。 慢性毒药 文艺复兴时期，用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在义大利豪门之间。当人服食下金刚石粉末后，金刚石粉末会粘在胃壁上，在长期的摩擦中，会让人得胃溃疡，不及时治疗会死于胃出血，是种难以让人提防的慢性毒剂。 观赏宝石 钻石由于折射率高，在灯光下显得闪闪生辉，成为女士最爱的宝石。巨型的美钻可以价值连城。而掺有深颜色的钻石的价钱更高。目前最昂贵的有色钻石，要数带有微蓝的水蓝钻石。 钻石分为一型和二型两种，这主要是根据它是否含有N元素：一型含；二型不含。而蓝色的钻石是二B型的，是半导体。

钻石基本性质：

1、摩氏硬度为10，为自然界现今已知硬度最高的物质；

2、导热性好；

3、斥油亲水；

4、折射率高。

切工对钻石的品质有很重要的影响，切工是“4C”中是唯一可人为影响到的。只有比例合理、相同切面完全一致的钻石，光线折射后较为集中，可呈现出绚丽火彩，可完美体现钻石自然之美。而切工较差的钻石，光线折射后发散，使钻石显得暗淡无光。因此切工对钻石 品质影响有重要的因素，国际惯例，切工最高可影响到钻石价格的40%

过去合成钻石及处理成本仍然很高，尤其是在设备、技术、工艺等方面要求仍然很高，但目前世界上已有少量的合成钻石投放市场，但无价格优势。但随着科技的发展，目前人造钻石已经具备商业价值。主要鉴别特征：

（1）内含物

具有不同形态合金包裹体，这些包裹体呈浑圆状、棒状、板状、针状等，其排列方式与内部生长区界限相关。包裹体还可呈微粒状分散于整个晶体中。这些包裹体不透明，反射光下呈金**或黑色，具金属光泽。

种晶及种晶幻影区；种晶幻影区是在钻石内部存在的沿四方形种晶片向外生长形成的、边缘由相对明亮的细线构成的四方单锥状生长区，无论种晶片是否在加工过程中被磨掉，该幻影区始终存在，在暗域场中或将钻石置于浸液中观察该现象表现更为清楚。

（2）颜色

绝大多数合成钻石呈**、渴**（大多数）具沙漏状色带；而天然钻石为无色、浅黄及其它颜色。而目前品质较好的CVD钻石业能达到无色或浅咖啡色，肉眼几乎无法辨认。

（3）吸收谱线

合成钻石 缺失天然钻石中无色－浅**系列具有415nm最为特征 谱线。另外绝大部分天然钻石为Ⅰa 型，而合成钻石主要为Ⅰb 型，少数情况下有双原子集合体氮存在。

（4）异常双折射

正交偏光下，天然钻石因生长及运移过程的复杂性表现出复杂的异常双折射特征，如不规则带状、波状、斑块状和格子状等，而合成钻石异常双折射表现较弱，某些合成钻石呈十字形交叉的亮带。

（5）发光特征

紫外荧光： 有些合成钻石在长波紫外光下呈惰性，在短波紫外光下显示中等至强的黄绿色荧光，并且具分带现象，与天然钻石的荧光特征不同。

阴极发光仪（电子激发下）：

合成钻石：颜色：**-黄绿色，规则分区（主方体、八面体区不同）

天然钻石：蓝色为主，层状生长或复杂的生长形式

（6）晶形及表面特征

合成钻石常以八面体和立方体聚形为主体，并且可发育菱形十二面体、四角三八面体或三角三八面体晶面。

表面可能显示树枝状生长纹或不规则的小丘或瘤状物与天然钻石不同。

多年来，国内外学者曾对三产地，特别是辽宁和山东的金刚石/钻石包裹体做过系统的矿物地球化学特征的研究，对金刚石/钻石形成物理化学条件进行过估算，获得过很多有价值的信息。

路凤香等（1991）和董振信等（1991）比较早就应用Mercier（1976）辉石温压计估算了山东和辽宁金刚石/钻石中辉石的平衡温度范围分别为1531℃和1115～1139℃，压力分别为45GPa和517～523GPa。池际尚等（1996）结合各种不同的地幔温压计计算出山东金刚石/钻石的包裹体矿物平衡温度为1100～1203℃，平均值为1184℃，压力变化在559～920GPa之间，而辽宁金刚石/钻石包裹体矿物的平衡温度为11151～11710℃，平均值为1123℃，压力为517～747GP，平均值为63GPa；苗青（1996）根据石榴子石与绿辉石的共生组合中钙、镁和铁之间的交换，计算辽宁金刚石/钻石中这一共生包裹体组合的平衡温度为1203℃，压力为5GPa；Wang Wuyi（1998，2001）利用橄榄石-石榴子石矿物对温度计和辉石温度计求取包裹体矿物的平衡温度，山东蒙阴的温度值变化于1050～1253℃之间，平均值为1170℃，辽宁瓦房店的温度值不高于1082～1367℃，压力为54～61GPa；Zhang等（1999）利用石榴子石微量元素温度计得出山东包裹体矿物的平衡温度主体接近1200℃，辽宁的包裹体矿物平衡温度为900～1250℃，主体温度为1100～1150℃；殷莉等（2008）应用适用于石榴子石橄榄岩相的单斜辉石温压计对金刚石/钻石包裹体中透辉石进行了计算，得出山东金刚石/钻石中包裹体指示的温压为1194℃和60GPa，辽宁相应的温压范围是1083～1176℃，53～61GPa。由于不同的温压计有不同的使用范围及误差来源，上述的数据可能无法比较，但不同研究者的数据总体上可以反映出山东和辽宁两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔的温压状况差别，山东金刚石/钻石中包裹体形成时岩石圈地幔温度范围为1050～1500℃，压力为450～920GPa；辽宁金刚石/钻石中包裹体形成时岩石圈地幔温度范围为1082～1367℃，压力为500～747GPa。华北克拉通金刚石/钻石形成时岩石圈地幔温度集中在1000～1200℃左右，压力集中在5～7GPa左右（路凤香等，1991；董振信等，1991；池际尚等，1996；苗青，1996；Wang，1998，2001；Zhang et al，1999；殷莉等，2008）。

综合本文利用橄榄石拉曼压力计、石榴子石-橄榄石共生矿物对的Ni温度计以及前人的研究成果（郭九皋等，1989），获得的湖南金刚石/钻石形成时的地幔温度范围为1109～1327℃，压力为4～6GPa，形成深度为133～192km。Wang W Y（1998）认为由金刚石/钻石中共生包裹体矿物估算出来的结晶温度较低，范围是周围地幔温度的近似值。可见与山东和辽宁相比，湖南金刚石/钻石形成时地幔的温度较大，或者说钻石形成时扬子克拉通的岩石圈地幔温度可能略高于华北克拉通，但压力稍低，这一特点和钻石包裹体组合中扬子克拉通E型包裹体占较大比例，华北克拉通则以P型为主相一致。

将前人对湖南、山东和辽宁三产地金刚石/钻石中橄榄石、镁铝榴石和辉石包裹体的成分数据与本文研究数据进行对比，发现三地橄榄石包裹体总体都富镁、贫钙，Mg#为91～94，氧化镁含量为地球上各种产状组合的橄榄石中最高者，皆为镁橄榄石的变种（Fo为918%～100%）（董振信，1991，1994）；三产地金刚石/钻石中的镁铝榴石都属于铬镁铝榴石，Cr2O3总体介于8%～20%之间，CaO介于3%～15%之间。同时也存在一些差异：

不同产地的橄榄石包裹体的Mg#频数分布柱状图（图656）和Mg#—氧化物相关图（图658和图659）表明，与山东相比，辽宁和湖南金刚石/钻石中的包裹体橄榄石有稍低的Mg#、Cr2O3、Al2O3、TiO2、MnO和CaO；橄榄石中的NiO和和Mg#值通常有地幔难熔程度的良好指示作用，高CaO表明了高的温度状态（郑建平，1999），橄榄石包裹体的成分特征说明，华北克拉通和扬子克拉通在金刚石/钻石形成时存在难熔的岩石圈地幔，其中山东地区可能经历较高温的热事件。同时根据三产地金刚石/钻石中橄榄石包裹体Mg#—氧化物相关图，发现湖南金刚石/钻石中橄榄石包裹体的成分分布分散，可能表明该区金刚石/钻石形成时地幔具有明显的不均一性，金刚石/钻石的来源比较复杂。

图656 金刚石/钻石中橄榄石的Mg#频数分布柱状图

Figure 656 Bar chart of Mg#frequency distribution of olivines in diamonds

包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；董振信，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi 等，1998；亓利剑等，1999；Wuyi Wang 等，2001），其中山东和湖南 1、2 号数据来自本文

金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体的Mg#频数分布柱状图（图657）和Cr2O3、CaO含量变化图（图660）显示，相对于山东和湖南金刚石/钻石中的镁铝榴石，辽宁的镁铝榴石包裹体成分数据变化范围较大，Mg#为71～94，Cr2O3为008%～1652%，CaO为003%～2073%。

对三个产地的镁铝榴石包裹体成分进行Cr2O3-CaO成分图投点显示（图661），除辽宁个别点落入异剥橄榄岩区外，大多数点都落在二辉橄榄岩区（G9）和方辉橄榄岩-纯橄榄岩区（G10），其中又以落在方辉橄榄岩-纯橄榄岩区占大多数，而落入二辉橄榄岩型的又以亏损型为主。镁铝榴石包裹体主量元素的特征说明山东和辽宁产地金刚石/钻石主要形成于相对难熔的方辉橄榄岩-纯橄榄岩的环境中，并表现出高度难熔的特点，但辽宁部分样品可能来源于二辉橄榄岩为主的岩石圈地幔，结果和前人一致（郑建平等，1999；殷莉等；2008）。而湖南金刚石数据太少，无法评述。

湖南金刚石/钻石中顽火辉石的Na2O大多小于1%，Al2O3和TiO2都较低（079%～088%，0～002%）；单斜辉石的MgO、CaO、FeO的变化范围分别为1207%～2083%、1634%～1785%、200%～305%， w（Cr2O3）的变化范围为024%～111%，Mg#的变化范围为9149～9241，Cr#的变化范围为156～3176。单斜辉石的Al2O3与SiO2呈消长关系，Al的原子数越高，通常代表了橄榄岩受熔融抽取的程度越低（Selyer和Bonatti，1994），三产地中山东金刚石/钻石中单斜辉石包裹体具有较高的Al2O3和较低的SiO2（图662），说明山东所在的的地幔岩石圈的熔融抽取程度最低，辽宁最高；这认识和前人根据金刚石/钻石中透辉石出现几率、石榴子石G10 与G9 的比例获得金刚石/钻石形成时山东蒙阴最古老岩石圈地幔以亏损程度较大的方辉橄榄岩为主，难熔程度大；而瓦房店以富集程度较高的二辉橄榄岩比例较大，难熔程度较小的特点一致（殷莉等，2008）；湖南金刚石/钻石中辉石包裹体显示该区金刚石/钻石来源具有中等的熔融抽取程度。

图657 金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体的 Mg#频数分布柱状图

Figure 657 Bar chart of Mg#frequency distribution of pyropes in diamonds

包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；赵秀英，1988；路凤香等，1991；董振信，1991；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；郑建平，1999；亓利剑等，1999；Wang W Y 等，2000），其中山东和湖南 1 号数据来自本文

对湖南、山东和辽宁三产地金刚石/钻石中橄榄石、石榴子石和辉石包裹体的成分数据综合对比显示，湖南金刚石/钻石中包裹体的成分分布具有比较分散的特点，表明该区金刚石/钻石形成时地幔物质环境具有高度不均一性。刘观亮（1995）对湖南宁乡钾镁煌斑岩中火山微球粒的成分和结构研究表明，该区钾镁煌斑岩岩浆侵位至地壳深部某一部位时，曾有一段停留时间，岩浆在岩浆房内发生液态分异熔离作用，形成岩浆不混溶；李子云（1993）、林玮鹏等（2009）对湖南钾镁煌斑岩及相关岩石重砂锆石的地球化学特征、U–Pb年龄和产出地质特征的研究也显示，宁乡地区与金刚石/钻石有关的火山物质的来源具有复杂性；刘观亮、李子云等（1997）分析了扬子克拉通钾镁火山岩Nd、Sr、Pb同位素组成，结果表明这些岩石起源于不同的古老地幔源区，测量出上百颗湖南金刚石/钻石的碳同位素组成的分布频带相当宽，不同类型的金刚石/钻石的碳同位素组成差异明显，反映了金刚石/钻石结晶源区碳同位素组成的不均一性。前人的这些研究工作都说明了湖南金刚石/钻石源区具有复杂性和不均一性，与本文对金刚石/钻石中包裹体成分研究获得的结论一致。

图658 金刚石 / 钻石中橄榄石包裹体 Mg#- 氧化物相关图

Figure 658 Correlation diagram of Mg#-oxides in olivine inclusions of diamonds

包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；董振信，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi 等，1998；亓利剑等，1999；Wuyi Wang 等，2001），其中山东和湖南 1、2 号数据来自本文

图659 金刚石/钻石中橄榄石包裹体Mg#-氧化物相关图

Figure 659 Correlation diagram of Mg#-oxides in olivine inclusions of diamonds

包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；董振信，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi 等，1998；亓利剑等，1999；Wuyi Wang 等，2001），其中山东和湖南 1、2 号数据来自本文

图660 金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体的 Cr2O3、CaO 含量变化图

Figure 660 Variation diagram of Cr2O3content and CaO content in pyrope inclusions of diamonds

包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；赵秀英，1988；路凤香等，1991；董振信，1991；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；郑建平，1999；亓利剑等，1999；Wang W Y 等，2000），其中山东和湖南 1 号数据来自本文

图661 金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体w（CaO）-w（Cr2O3） 相关图

Figure 661 Correlation diagram of w（CaO）-w（Cr2O3） in pyrope inclusions of diamonds

包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；赵秀英，1988；路凤香等，1991；董振信，1991；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；郑建平，1999；亓利剑等，1999；Wang W Y 等，2000），其中山东和湖南 1 号数据来自本文

图662 金刚石/钻石中单斜辉石包裹体的Na2O-A12O3和 Na2O-SiO2相关图

Figure 662 Correlation diagram of Na2O–A12O3to Na2O–A12O3in clinopyroxence inclusions of diamonds

包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1992；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi等，1998；2001）

湖南金刚石/钻石中包裹体与山东、辽宁金刚石/钻石包裹体的类型组合及其地球化学特征的不同，可能显示出扬子克拉通和华北克拉通岩石圈组成及演化过程存在的差异，湖南砂矿金刚石/钻石与西澳和非洲榴辉岩型金刚石/钻石中包裹体类型组合类似，除了显示湖南砂矿金刚石/钻石的原生矿来源更大可能和钾镁煌斑岩有关（榴辉岩型金刚石/钻石具有更大的重要性）外，还可能暗示了湖南金刚石/钻石形成岩石圈地幔可能存在古老的地壳物质或者陆壳物质参与了地幔对流和再循环过程，湖南金刚石/钻石来源具有多样性对今后找矿方向的确定具有明显的重要性，但具体的证据尚需要进一步确定。

辽宁和山东金刚石/钻石矿物包裹体地球化学特征的差异也显示出两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔有各自的特点，有关成果和池际尚等（1996）、郑建平等（1999）、Zhang等（1999）对蒙阴和瓦房店金伯利岩中深源橄榄岩捕虏体的研究结果也是一致的，如果能对这种差异进行精细的测定，区分两地来源的金刚石/钻石应该也是可行的，但就目前的工作程度来说还存在困难。

(1)晶体(Crystal)晶体是指钻石内所有具有明显的三维几何形态的矿物晶体晶体又可分为无色的或浅色的包裹体及深色的或黑色的包裹体它的种类繁多(据统计有20多种),形态各异,是钻石中最普遍的内含物,在众多的晶体包裹体中,小钻石出现的几率最多,其次可见橄榄石和石榴石它们常被小羽毛状裂隙环绕或单独出现,或成群分布,可大亦可小晶体的出现,意味着钻石的净度等级一般不会高于VS级除非晶体很大,否则也不会对钻石的美观及耐久性造成影响

　　(2)点状物(Pinponit)或称针尖,钻石内部极小的天然包裹物有无色和深色之分,单一或成群分布,它对净度级别的影响不大

　　(3)云状物(Cloud)钻石中朦胧状或乳状无清晰边界的包裹物,可能是由许多极细小的点状物组成,也可能由结构位错引起云状物常依钻石的对称轴分布(与钻石的成长历史有关),有时在白色的云雾里还可出现一些黑色的大小不等的点状物云雾有时清淡,分布在小的区域内,对净度的影响不大;有时浓重,散布在整个钻石中,不但降低了钻石的净度和透明度,而且也影响了钻石的美观

　　(4)羽状纹(Feather)钻石内由于解理或张力所造成的裂隙,形似羽毛状若羽状纹相对较大,则可称之为"裂纹"羽状纹易沿钻石的四组八面体方向裂开,分裂面平坦、光滑若沿任意方向破裂,其破裂面多成阶梯状羽状纹对净度的影响明显,通常易于观察到个别情况下,有些细小的羽状纹单独出现,且破裂面与钻石的小刻画垂直时,观察起来较困难,应特别仔细寻找,以免疏漏而造成结论上的错误

　　(5)须状腰(Bearding)存在于腰部的须状微裂纹深入内部的部分,形似老人的胡须它是由于过激的粗磨造成的粗糙腰围与其成因相似,但粗糙腰棱有砂粒感,常伴有很小的缺口

　　(6)内部纹理(Internal Graining)钻石内部因原子排列不规则所造成的生长痕迹,如双晶纹、生长纹等纹理可多可少、可粗可细、可平行也可相交纹理看上去多为白色的细线,有时可反光形成彩色条纹,它对净度的影响程度不等若纹理密集地出现在整个钻石内部时,可降低钻石的透明度,使钻石看上去有朦胧感

　　(7)双晶中心(Twinning Center)结晶构造发生错动的中心点,常伴生有点状物

　　(8)内凹原晶面(Sunken Natural)从表面凹入钻石内部的原始晶面多出现于钻石的腰围,也可出现于其他部位理论上深凹的锯齿状或三角状的天然晶面经重新打磨可以去除,但会造成质量上的损失,因此它会降低钻石的净度等级

　　(9)激光痕(Laser Drill mark)用激光束及化学药品去除钻石内部深色包裹物时留下的痕迹管状或漏斗状称为激光孑L常被高折射率玻璃充填

　　(10)吉痕(Bruise)钻石表面受外力撞击形成的根部伸入到钻石内部的痕迹击伤痕通常为白色,具一定的几何形态,尺寸可大可小

　　(11)破口(Chip)腰部边缘破损的小口,多呈"V¨字形

　　(12)坑或洞(Cavity)是钻石中较严重地从外部深入到内部的特征它们可能是由于解理崩落了小块钻石所致,也可能是钻石在抛光时造成表面的包裹体脱落而产生的坑或洞

钻石的成分和晶体结构

钻石的主要成分是碳(C)， 含C量96%-999%。即使很纯净的钻石也含有0001%的杂质。钻石中的杂质组分有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N 等。 除 N 以外，其余杂质通常都以矿物包裹体形式存在，钻石中常含有磁铁矿、钛铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、橄榄石、石墨等矿物包裹体。

氮(N)是钻石中一种重要的杂质组分，N在钻石晶体结构中组成各种缺陷中心，可以单个N、A中心、B中心、N3小晶片等形式存在。 根据N的含量和聚结形式可将钻石划分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型钻石含N量较多(005%-03%)。 Ⅰa型钻石中N以N3小晶片形式存在，Ⅰb型钻石中N以分散状态的顺磁方式存在。

Ⅱ型钻石含N量较少(<005%)，N呈自由状态存在。Ⅰ型和Ⅱ型钻石在某些物理性质上有所不同。自然界的钻石绝大部分是Ⅰ型钻石。

钻石为等轴晶系，晶体结构为立方面心格子，晶胞参数a°=356A(1A=1mm/1千万)(见左图)。C原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面中心，并在其八个小立方格的半数中心相间地分布着四个C原子，每个C原子都与周围四个C原子相连接，每两个相邻C原子之间的距离都相等(154A)。这种结构C原子间形成极其牢固的共价键， 要分开这种化学健必须给以很大的能量。这就决定了金刚石具有一些特殊的性质，如极高的硬度和化学稳定性。

钻石的晶形最常见的是八面体，其次是菱形十二面体，较少见的是立方体。此外，可长成各种复杂形态的聚形或歪晶。

钻石戒指是有标识,大部份的钻石均呈现白色，简单可分为“无色透明”至“接近无色”及“淡**”。而色泽等级则根据 ISO 国际标准组织之订定，由“D”色开始至“Z”。色泽是D，E，F的，又称为透明无色，是极为珍贵罕有，它们之间的区别要靠专家很仔细去辨别。较普遍的是色泽是 G 至 L，又称为接近无色。专家会较易分辨，但一般人很难区分，若镶在首饰上就更难察觉。色泽是 M 以下的，又称为淡**，一般人或许分辨得到，但价格就明显便宜很多了。钻石还有其它颜色，称为彩钻，fancy coloured diamond 。它可以是**、粉红色、蓝色、绿色、红色、黑色，千变万化，但极罕有，价值极高。

无色至**钻石的颜色分级

在钻石的颜色分级中完全无色是最理想的。DEF三个级别属於无色范围，GHIJ四个级别属于接近无色范围，KLM为微**，N以下为浅**。

综上所述，在无色至**系列中，钻石越接近无色，价值越高；而钻石越黄，则价值越低。然而，在Z以下的称为彩钻，**色调越浓价值越高。

目前国家鉴定证书的鉴定结论按照D-E，F-G，H，I-J，K-L等出具。

对于颜色的建议：

（1）钻石颜色的明显度和钻石的大小成正比，相同颜色级别的钻石，钻石越大颜色越明显。您在购买03克拉以下的钻石时，可以选择级别略低的如不低于K色的即可。肉眼是很难察觉到03克拉以下钻石的颜色差异的。

（2）钻石颜色的明显度和和首饰采用的金属有很大的关系。用铂金做底托时，更能够衬托出钻石的自身美丽光彩。但由于镶嵌的缘故，也只需选择K级以上的颜色足矣。

净度是指视力正常，训练有素的钻石分级人员在D55或D65的人工标准光源下，用消色差、等光程的十倍放大镜观察到的钻石净度特征从无到有的相对程度。

用10倍放大镜观察钻石内部及表面瑕疵的数量，分布，大小及对钻石光彩的影响，可分成LC，VVS，VS，SI，P，共5个大级和10个小级。

通常认为钻石都是晶莹剔透，其实绝大多数的钻石都含有微小的内含物。它们是钻石在发育结晶过程中周围环境发生变异以及其它晶体入侵的结果。

虽然大部份的钻石都含有内含物，但是这些内含物并不会影响钻石本身的美感。当然了，内含物越少和越小，对光线在钻石内部穿透的影响就越低，钻石闪耀的光芒就会越漂亮。

国家标准钻石净度：

LC（无瑕级）

经验丰富的分级人员在标准光源下，用10倍放大镜观察，没有发现任何的瑕疵特征而定义。也就是说该钻石不包含任何大于5微米的且具有足够亮度的瑕疵特征。

VVS1-VVS2 （极微瑕级）

经验丰富的分级人员用10倍放大镜能够发现很小很小的瑕疵特征。其难度为很难到极难。根据瑕疵特征的尺寸、位置、数量决定是VVS1还是VVS2。

VS1-VS2（微瑕级）

经验丰富的分级人员用10倍放大镜能够发现很小的瑕疵特征。其难度为难到不太难。根据瑕疵特征的尺寸、位置、数量决定是VS1还是VS2。

SI1-SI2(小瑕级)

经验丰富的分级人员用10倍放大镜能够很容易的发现小的瑕疵特征。根据瑕疵特征的尺寸、位置、数量决定是SI1还是SI2。

P1（小花）： 经验丰富的分级人员用肉眼从钻石的冠部观察难以发现瑕疵特征。

P2（中花）： 经验丰富的分级人员用肉眼容易发现大且多的瑕疵特征，轻微影响钻石的“出火”。

P3（大花）： 经验丰富的分级人员用肉眼很容易发现大且多的瑕疵特征，会较大的影响钻石的“出火”。