天然钻石:在长波下多为蓝白色荧光,短波下较弱或者显示惰性。
1阴极发光仪:合成钻石:与紫外荧光分布特征相似,不同成长区显示不同的荧光分带
天然钻石:绝大部分都是4155nm吸收线
2紫外荧光:合成钻石:长波下通常是没有荧光的,短波下有黄绿色、橙**荧光,有“马耳他十字分带”现象,同时有明显磷光 天然钻石:多是不规则
因为天然钻石生长的时候,环境是时刻都会变化的,然而合成钻石的生长环境都是一成不变。
3红外光谱:合成钻石:1130波束的吸收普带
天然钻石:1176、1282波束的吸收谱带。
4导电性:合成钻石:有的可能具有导电性或者导热性
天然钻石:除了蓝色钻石是半导体之外,均不导电,而且是没有磁性。
5其他:比如异常双折射
合成钻石的鉴定特征——
6结晶习性:合成钻石常为:立方体、八面体以及两者的聚形
天然钻石常为:八面体、菱形十二面体以及两者的聚形,还有常见三角薄片双晶
7颜色:合成钻石常为黄褐色,并且经常被辐照改色成蓝、橙、粉、褐以及金**
天然钻石98%都是无色—浅黄系列。
8表面以及内部纹理:合成钻石:可显示树枝状或者交叉状纹理
天然钻石:表面常见三角凹痕或者三角座,内部常显示与结构相关的纹理。
9放大观察:合成钻石:籽晶及其幻影区,各种形态的金属包体
天然钻石:没有金属包体
根据抛光的钻石样品荧光图样的不同得出鉴定结果。
DiamondSure是一种快速的天然钻石筛选仪器,它可以鉴定天然抛光钻石或对无法确定的样品建议做进一步分析,DiamondSure可以检测重量在010~10ct范围内的无色—浅**(Cape系列)抛光钻石,但对优化处理的钻石,如激光打孔、辐照、裂隙充填和热处理钻石则无法分辨。
DiamondSure的设计原理是检测天然钻石中由N3引起的4155nm吸收光谱,98%以上的天然钻石都具有该吸收线。这种仪器的使用非常简单,将抛光的待测样品台面朝下放在一个探测器上,这时仪器将自动检测并分析样品的可见光吸收光谱,几秒种后显示屏上将出现测试结果。显示“Pass”说明样品为天然钻石,无需做进一步检测;显示“Refer for further tests”,说明样品需进行进一步测试,大约只有1%的天然钻石需进行进一步测试,这其中包括了稀少的Ⅱ型钻石和极少部分Ⅰ型钻石。对于HTHP处理钻石、CVD合成钻石及钻石的仿制品(例如合成碳硅石)仪器也会准确地进行分辨,提示进行进一步检测。
DiamondView是DiamondSure的绝好补充,利用DiamondSure无法确定的钻石样品,可以借助DiamondView进行进一步的检测。另外DiamondView也可以作为检测仪器单独使用。DiamondView的原理是根据抛光的钻石样品荧光图样的不同得出鉴定结果。DiamondView的组成部分包括:电脑及显示屏, 照相装置,真空夹持镊子及其他辅助元件。
第一步:标志(证书也要看标志)
我们可以通过证书上的标志确认出具证书的检测机构获准的是那些专门的资质认证,一般证书上会出现的标志有:“CMA” 。
“CMA” 是中国计量认证/认可(China Metrology Accreditation)的英文缩写。它是根据中华人民共和国计量法的规定,由省级以上人民政府计量行政部门对检测机构的检测能力及可靠性进行的一种全面的认证及评价。该标志仅指该机构是通过计量认证评审的单位,是任何出具珠宝鉴定证书的单位都必须具备的资质。有“CMA”标记的检验报告可用于产品质量评价、成果及司法鉴定,具有法律效力。
第二步:外观描述(查模观样)
接下来是确认选购的珠宝玉石是否和证书所描述的样品一致,包括:样品的照片、标签上的重量和证书上的重量、饰品的外观与描述是否一一对应。
照片是区分不同珠宝玉石的直接证据,鉴定证书照片清晰准确,会大大增加伪造的难度。但是有些情况下,由于珠宝首饰款式雷同,照片特征相似,难以区分。这种时候,精确的重量就是另外一个可以验证的有效数据。除了照片和重量,鉴定证书还会提供一些有特色的外观特点,例如玉器的糖色,手镯的手寸等等。
第三步:检测内容(最重要的内容)
这一步应该是我们最关心的检测内容,并且要知道证书上哪些内容最重要。
镶嵌钻石分级证书:最应关注的是钻石的颜色级别和净度级别,有些证书上还有钻石切工比例。
贵金属饰品纯度检验证书:最重要的当然是贵金属的种类及其含量。
珠宝玉石鉴定证书:检验结论最重要。根据国家标准规定,天然珠宝玉石不再标明“天然”二字,而经过人工处理或是人工合成的宝石必须明示,如:结论为“红宝石”,说明这颗红宝石为纯天然产出;“红宝石(处理)”是注明了具体的处理方法,表明这颗红宝石为天然宝石,但为改善其外观经过了某种方法的人工处理;“合成红宝石”则表示非天然产出红宝石,而是纯人工的实验室合成品了。
“备注”栏:一般检测过程中碰到一些相对特殊状态的样品,都会在备注上加以解释注明。例如和田玉的鉴定证书中,一旦涉及到表面处理的情况,则会在备注中注明具体的处理方式。
第四步:公章或检验标识
为防止鉴定机构证书被假冒,鉴定证书上须盖有单位公章,红色公章作为检验标识,往往不是与证书一体印刷的,是检验后加盖的印章。
现今一些大的鉴定机更是进行重重防伪,比如新疆岩矿宝玉石质检站在2007年启用的新版证书中,还新增上网查询功能。查询时需要输入批量验证码和企业验证码,让消费者可用便捷的方式进行核实,在网上查询了解所购珠宝玉石的相关信息。
第五步:了解标准
一般鉴定证书上还会标注珠宝玉石鉴定判别的依据标准,现行国家标准具体有:
GB/T 16552 珠宝玉石名称;GB/T 16553 珠宝玉石鉴定 ;GB/T 16554 钻石分级; GB/T 18043 贵金属首饰含量的无损检测方法X射线荧光光谱法;GB 11887 首饰贵金属纯度的规定及命名方法。
如果看到证书有这些标准的一个或者两个,就可以知道珠宝玉石是按照什么样的标准做的检测了。另外,证书上还应该有两个以上的鉴定师签名以及证书的鉴定日期。 了解了这五部分之后,您心仪的宝贝是真是假,证书是否相符也就水落石出了。
第六步:了解基本知识
以下是珠宝鉴定证书上经常见到的检验项目的名词解释:
颜色 colour
颜色是眼底视神经对光波(可见光390nm至780nm)的感应而在大脑中产生的感觉。可见光经物体选择性吸收后,其剩余光波的混合而产生的颜色即为该物体的颜色。
光性特征 optical character
指材料对入射光的方向和传播方向发生作用,而产生的各种现象,包括材料的均质性、非均质性、非均质体的轴性和正负光性等特征。
光性均质体 isotropic material
指光学性质在各个方面上均相同的物质,简称均质体。等轴晶系和非晶质的材料为光性均质体。
光性非均质体 anisotropic material
指光学性质在各个方向不同的物质,简称非均质体。除等轴晶系和非晶质的材料外,均为光性非均质体。
指具有两个特殊方向(二个光轴),当光平行该二个方向入射时不发生双折射的晶体。斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系的晶体为二轴晶。
折射率 双折射率 refractive index, birefringence
光在空气(或真空)中与在宝石材料中传播速度的比值为折射率,也称折光率。
非均质体中两个或三个主折射率之间的最大差值为双折射率,也称重折射率(或重折光率)。
吸收光谱 absorption spectrum
指连续光谱的光照射珠宝玉石材料时,被选择吸收而产生的光谱。狭义的是指在可见光(700-400nm)范围内由于选择性吸收而产生的光谱,在光谱图上表现为黑带或黑线的现象。
光泽 luster
材料表面反射光的能力和特征。按光泽的强弱分为:金属光泽(metallic luster)、半金属光泽(submetallic luster)、金刚光泽(adamantine)和玻璃光泽(vitreous luster);由集合体或表面特征所引起的特殊光泽有:油脂光泽(greasy luster)、蜡状光泽(waxy luster)、珍珠光泽(pearly luster)、丝绢光泽(silky luster)等。
透明度 transparency
指珠宝玉石材料透光的程度。可依次分为:透明(transparent)、亚透明(semitransparent)、半透明(translucent)、微透明(semitranslucent)和不透明(opaque)。
紫外荧光 ultraviolet fluorescence
指用紫外光照射珠宝玉石时产生的可见光波。按发光的强弱分为:强、中、弱、无。
火彩 色散值 fire, dispersion value
当白光照射到透明刻面宝石时,因色散而使宝石呈现光谱色闪烁的现象,称为火彩。
色散值是反射材料色散强度(即火彩强弱)的物理量。理论上用该材料相对于红光(B=6867nm)的折射率与紫光(G=4308nm)的折射率的差值来表示,差值越大,色散强度越大(火彩越强)。
密度 density
宝石的密度是指单位体积物质的质量。单位是g/cm3。
硬度 hardness
硬度是指宝石材料抵抗外来刻划、压入或研磨等机械作用的能力。宝石硬度采用矿物学中的摩氏硬度表示。
解理 断口 裂理 cleavage, fracture, parting
解理是指晶体在外力作用下沿一定的结晶方向裂开呈光滑平面的性质。解理分为极完全、完全、中等、不完全。
断口是指晶体在外力作用下产生不规则破裂面的性质。常见断口类型有:不平坦状、锯齿状、贝壳状等。
裂理是晶体在外力作用下沿一定结晶方向(如双晶结合面)产生破裂的性质。
内部特征 internal character
是指宝石材料中所含的固相、液相、气相包裹体,特殊类型的包裹体(如:负晶)及与宝石的晶体结构有关的现象。如:生长纹、色带、双晶纹、解理、裂理等。
外部特征 external character
外部特征分为晶体的外部特征和切磨宝石的外部特征。
晶体的外部特征是指除晶形、颜色、透明度和光泽外,与晶体结构有关的特殊现象,如晶面横纹、纵纹、双晶纹、生长凹坑及蚀象、溶丘等现象。
切磨宝石的外部特征是指在切磨抛光过程中留下的现象,如:刮痕、抛光纹(痕)、微缺口、空洞、损伤、烧痕、撞击痕、须状腰棱、额外刻面、棱线尖锐或圆滑等现象。
优化处理 enhancement
除切磨和抛光以外,用于改善珠宝玉石的外观(颜色、净度或特殊光学效应)、耐久性或可用性的所有方法。分为优化和处理两类。
优化 enhancing
传统的、被人们广泛接受的、使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法。
处理 treating
非传统的、尚不被人们接受的优化处理方法。
常见优化处理方法
优化方法:热处理、漂白、浸蜡、浸无色油、染色(玉髓、玛瑙类)。
处理方法:浸有色油、充填(玻璃充填、塑料充填或其他聚合物等硬质材料充填)、浸蜡(绿松石)、染色、辐照、激光钻孔、覆膜、扩散、高温高压处理。
钻石晶体在生成过程中总会或多或少搀杂其他元素,甚至在钻石晶体中还会搀杂地幔矿物,这些地幔矿物均以包裹体的形式存在,例如石榴子石(Garnet)和橄榄石(Olivine)等。在钻石晶体中最常见的搀杂元素是氮,极少数钻石晶体中搀杂有硼。氮和硼元素与碳元素的化学性质最为近似,在钻石晶体生长过程中可替代碳元素。搀杂氮元素者呈现**;搀杂硼元素者呈现蓝色,并且使得钻石成为电的半导体。根据钻石晶体中是否含氮元素,钻石可分为两种类型:Ⅰ型钻石,含氮;Ⅱ型钻石,不含氮。钻石中是否含氮可以由红外光谱来确定:两种钻石在红外波长范围具有特征吸收峰,Ⅰ型钻石在1400~1000 cm-1范围具有氮的吸收峰,Ⅱ型钻石因为不含氮而不具有氮的吸收峰。
图1-6 天然Ⅰa型**钻石晶体和刻面**钻石(Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection)
Ⅰa型钻石的**是由聚合氮原子引起的
钻石又根据含氮的状态不同分为Ⅰa和Ⅰb型。
1Ⅰ型钻石
当钻石刚生成时,晶体内的氮元素是以单原子的离散状态存在。在漫长地质年代的高温高压作用下,钻石晶体内的单个氮原子逐渐聚合在一起形成氮原子的聚合体。氮原子的聚合体可能是2个、3个或4个氮原子的聚合体,也可能更多。具有氮原子聚合体的钻石属于Ⅰa型钻石。Ⅰa型钻石占天然钻石的绝大部分,约占98%。Ⅰa型钻石的颜色与含氮量有关,含氮量极低时,钻石为无色,含氮量越高**的饱和度越高。图1-6所示为一颗亮圆形切工的彩**钻石和一颗天然**钻石晶体。
(1)Ⅰa型钻石
Ⅰa型钻石中存在诸多种类的氮聚合体,对钻石颜色产生贡献的是由3个氮原子组成的聚合体,其余氮聚合体在可见光范围不产生吸收,对钻石的颜色没有贡献。3个氮原子组成的聚合体是一个颜色中心(简称色心),记作N3色心,是钻石中最重要的色心。
Ⅰa型钻石晶体中的2个氮原子聚合体被称为A 聚合体,4个氮原子聚合体为B聚合体。Ⅰa型钻石晶体中的A 聚合体和B聚合体的比例不尽相同。根据A 聚合体和B聚合体的比例,Ⅰa型钻石又可细分为几个次类型:①当Ⅰa型钻石中只有A 聚合体时,为ⅠaA型;②当只有B聚合体时,为ⅠaB型;③当Ⅰa型钻石中同时具有A 聚合体和B聚合体并且比例相近时,为ⅠaA B型;①当Ⅰa型钻石的A 聚合体多于B聚合体时,为ⅠaA> B型;⑤当A 聚合体远远多于B聚合体时,为ⅠaA>>B型;⑥当Ⅰa型钻石的A 聚合体少于B聚合体时,为ⅠaA< B型;⑦当A 聚合体远远少于B 聚合体时,为ⅠaA<<B型。Ⅰa型钻石的次类型可以由A 聚合体和B聚合体的红外吸收峰强度加以确定。
(2)Ⅰb型钻石
Ⅰb型钻石所含的氮元素以单原子的状态随机分布在钻石的晶体中,这些单个氮原子被称为离散氮原子。Ⅰb型钻石的含氮量很低,氮原子在钻石晶体之间的距离较大,即使在很长地质年代的高温高压作用下也不能聚合在一起。Ⅰb型天然钻石极少,只占天然钻石的01%。未经高温高压处理的合成钻石几乎都属Ⅰb型。Ⅰb型钻石的颜色也与含氮量有关,含氮量越高**的饱和度越高。当Ⅰa型钻石和Ⅰb型钻石的含氮量相同时,Ⅰa型钻石的颜色饱和度要远小于Ⅰb型的饱和度。
2Ⅱ型钻石
Ⅱ型钻石不含氮元素,或含有可忽略不计的氮,但可能含硼元素,又分为Ⅱa型和Ⅱb型。
(1)Ⅱa型钻石
Ⅱa型钻石的氮元素含量小于10×10-6,不含有硼元素。Ⅱa型钻石约占天然钻石总量的2%。若Ⅱa型钻石没有任何晶体缺陷,则颜色为无色。许多Ⅱa型钻石呈现粉红色、红紫色和棕色,主要是由于晶体缺陷塑性变形所造成的。Ⅱa型棕色钻石经高温高压处理后可变成无色钻石或较浅的棕色及其他颜色。
图1-7 天然Ⅱb型蓝色钻石(Tino Hammid/Courtesy of Aurora Gem Collection)
北极光钻石集第7号,027ct; Ⅱb型钻石的蓝色是由搀杂硼元素造成的
(2)Ⅱb型钻石
Ⅱb型钻石含有微量的硼元素,呈现蓝色,如图17所示。Ⅱb型天然钻石十分罕见,价格相当昂贵。因硼原子外层有3个电子,在钻石晶体内产生1个电子空穴。这一电子空穴在钻石的能级中生成1个受子能带,可以吸收长波可见光,也可使 Ⅱb型钻石变成半导体。
钻石的简单分类如表1—l所列。Ⅰa型钻石大约占全部天然钻石的98%,颜色为无色到**。Ⅰb型钻石只占全部天然钻石的01%,颜色为无色到**。Ⅱa型钻石占全部天然钻石的2%,颜色为无色。Ⅱb型钻石只含硼不含氮,极为稀少,颜色为蓝色。
表1-1 钻石的简单分类
3鉴定特征
不同类型的钻石具有不同的红外吸收光谱,图1-8所示为典型的不同类型的钻石红外吸收光谱。Ⅰa型与Ⅰb型钻石红外吸收光谱的主要在1400~1000cm-1的波数区间有所区别:Ⅰa型钻石在1282cm-1处11有一A 聚合体的吸收峰,在1175cm-1处有一个B聚合体的吸收峰;Ⅰb型钻石在1344和1130cm-1处具有两个离散氮原子的吸收峰。Ⅱa型钻石在1400~1000cm-1的区间没有吸收峰。Ⅱb型钻石特征吸收峰位于2930,2800,2455和1300cm-1处。实际的钻石红外吸收光谱可能比图1—8所示的典型的钻石分类光谱要复杂得多,主要是由于钻石的类型可能有混合,另外,其他各种钻石晶体缺陷也可能产生红外吸收。
图1-8 不同类型钻石的红外光谱图
由于不同形式的氮可以同时存在于钻石之中,氮和硼也可能同时存在,钻石的类型也可以混合。当钻石中同时具有聚合氮和离散氮时,其类型为混合型Ⅰa+Ib。如果钻石中同时含有离散氮原子和硼原子,其类型应为Ib和Ⅱb的混合型Ib+Ⅱb,人工合成绿蓝色钻石常有这种混合类型。
由于含搀杂元素的种类和浓度的不同,不同类型的钻石对紫外和可见光的吸收也不同。Ⅰ型钻石在紫外波长范围的截止波长为330nm,Ⅱ型钻石的紫外截止波长为220nm。Ⅰ型钻石紫外截止波长较长的原因是由氮元素造成的,硼元素并不改变紫外截止波长的位置。另外,钻石搀杂氮的浓度对截止波长没有影响。
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。
钻石的品质分级是以4c来分级~
1是重量-也就是克拉罗!
2是成色-钻石大多是纯白无色的是1种叫纯炭结晶的元素~也有其他颜色像粉红~绿色~蓝色~棕色等,因为里头含有氮元素所以会有其他的颜色
3是品质-钻石是天然的矿物多少都含有其他的矿物或天然瑕疵~所以钻石内的其他矿物越少价钱也越高唷!!
4是切割-白话点就是切割的工越好越贵~切割不好的钻石会没有光泽所以磨工和对称都要很好钻石才会漂亮
至于钻石的比重是352
可以用颜色来衡量价钱,由无色、淡**、灰色至黄褐色。此外,还有深**、棕色、蓝色、绿色、粉红色到红色。由于这些特别的颜色十分罕见,因此比较值钱。 钻石的克拉数愈大,价值也愈高。
钻石的主要成分是C,其质量分数可达9995%。钻石的折射率为2417,色散值为0044。
钻石鉴别真假,如果是小白的话,最好由商家出具鉴定证书,1克拉以上的楼主可以去复检,因为有保值的作用;1克拉以下的,商家出具鉴定证书,能在官网上查询就可以了,楼主复不复检无所谓了,因为没有保值的功能。
钻石鉴别真假,如果是收藏爱好者,对钻石有一定的研究,可以参考以下几种方法:
1、光泽:呈金刚光泽。在观察钻石光泽时要选择强度适中的光源,钻石表面要尽可能平滑,当钻石表面有熔蚀及风化特征时,钻石光泽将受到影响而显得暗淡。
2、透明度:纯净的钻石是透明的,但由于矿物包体、裂隙的存在,钻石可呈半透明甚至不透明状。
3、光性:为均质体,偶见异常消光。
4、多色性:无多色性。
5、发光性:紫外荧光无至强,可呈蓝色、**、橙**、粉色、黄绿色等,一般长波下的荧光强度强于短波下的荧光强度。有些可见磷光。
6、吸收光谱:可见415nm、453nm、478nm、594nm吸收线。无色-浅**的钻石,在紫区415nm处有一吸收谱带;褐-绿色钻石,在绿区504nm处有一条吸收窄带,有的钻石可能同时具有415nm和504nm处的两条吸收带。
钻石是以矿物金刚石为材料的宝石,即是在大小、颜色、净度等方面达到宝石学要求的金刚石。钻石的英文名称为diamond,起源于希腊语adams,有“坚硬无比”之意。钻石是自然界最硬的物质,它能刻划所有物质,可谓无坚不摧,因此,钻石坚硬耐久。
除此之外,钻石是世界上透明物质中折射率最高的少数几种材料之一,因此,钻石反射光的能力很强,具有典型的金刚光泽。而且,钻石按科学设计的款式切磨,能把表面以及入射到内部的光全部反射出来,使整个钻石闪烁着耀眼的光芒。钻石的色散很大,即对不同波长的单色光,折射率的差别也很大。当白光射入切磨好的钻石中时,因白光中不同波长的单色光折射率不同,将使不同颜色的单色光分开,经多次内部反射透出钻石时,其分开的程度会更大。这种色散现象使钻石呈现五颜六色的闪光,即火彩,显得异常美丽迷人。钻石十分稀少,即便是南非产钻石的富矿,平均也要大约开采20吨矿石,才能获得1克拉宝石级钻石。钻石之所以如此珍贵、如此具有魅力,由此可见一斑。钻石有着“宝石之王”的美誉。围绕钻石的阴谋、战争、冒险故事和传说流传不断,是其他任何宝石都无法比拟的。
一、基本性质
(一)结晶学性质
晶系 等轴晶系。
结晶习性 常为八面体、菱形十二面体和立方体等,还有几种单形组成的聚形 (图6-1)。
表面特征 由于钻石晶体发育三个方向完全的八面体解理,因此在表面具有明显的解理纹,成为鉴定钻石原石重要的依据。
图6-1 等轴晶系晶体几何外形
(二)化学成分
钻石为单质矿物,化学分子式为C。C原子之间以共价键相联结,其结合十分牢固,因此钻石具有高硬度、高熔点、高绝缘性和强化学稳定性等特征。除C外,钻石还可能含N、B等微量成分,并据此将钻石分为两种类型,即Ⅰ型和Ⅱ型。
Ⅰ型钻石 含微量N。按N 的存在形式进一步分为Ⅰa 型和Ⅰb 型。
Ⅰa型:N以原子对或N3 为中心,其含量越多,钻石越黄。在自然界中,大部钻石属于此类。
Ⅰb型:N以单原子形式出现,在自然界中少见。这种钻石的颜色为黄、黄绿和褐色。
Ⅱ型钻石 不含N,这种钻石导热性很好,在自然界少见。按含 B 与否及导电性可进一步分为Ⅱa型和Ⅱb型。
Ⅱa型:不含B,不导电,具最高的导热率,室温下导热率是铜的65倍。
Ⅱb型:因含微量B而成为电的半导体,颜色多为蓝色。
钻石的化学稳定性较高。但在CrSiO4 中加热至200℃,可使之变成CO2,在氧化环境中加热至650~870℃,也可使之变成CO2。
(三)物理性质
1光学性质
颜色 变化大,常为无色、黄、黑等;少量为绿、红、蓝等色。
光泽 为典型的金刚光泽。
透明度 透明 不透明。
光性 为各向同性,因此,在偏光镜下为全消光,但钻石常受构造作用影响发生晶格畸变,因而有些钻石在偏光镜下可显异常消光。
折射率 2417~2419;无双折射。
色散 0044,较高,因此,钻石具较高的火彩。
多色性 无。
发光性 在强度和颜色上均有较大变化。无色及**钻石多数呈蓝-白色,约有1/15的钻石在紫外光下发荧光;棕色及绿色钻石常见绿色荧光。
吸收光谱 不同颜色的钻石具有不同的吸收光谱。无色 **钻石在478nm、465nm、451nm、435nm、402nm、423nm、416nm、390nm处具有吸收线。蓝 绿色钻石在537nm、504nm、498nm处具有吸收线。
2力学性质
解理 具有三个方向完全的八面体解理。所以抛光钻石在腰部常见 V 字形缺 (破)口,该性质是鉴别钻石与其仿制品的重要特征之一。加工时劈开钻石正是利用这一特性(图6-2)。
图6-2 利用钻石的解理劈开钻石
硬度 钻石为自然界中最硬的物质,摩氏硬度为10,刻划硬度为刚玉的140多倍。钻石的硬度具有各向异性的特征,不同方向硬度不同:八面体方向>菱形十二面体方向>立方体方向的硬度。此外,无色透明钻石硬度比彩色钻石硬度略高。切磨钻石是利用钻石较硬的方向去磨另一颗钻石较软的方向,只有用钻石才能磨动钻石。虽然钻石是自然界中最硬的物质,但其解理发育、性脆,所以在成品钻石的鉴定中,一般禁止进行硬度测试,以免造成不可挽回的损失。
密度 352g/cm3。
3其他物理性质
热膨胀性 热膨胀性非常低,因此,温度的突然变化对钻石的影响极小。无裂隙或无包裹体的钻石,在真空加热至1800℃而后快速冷却,不会给钻石带来任何损害。但在氧气中加热,则只需达到较低的温度(650℃),钻石即缓慢燃烧而变为CO2 气体。激光打孔和切磨便是利用这一原理。
导热性 是所有已知物质中最高的。利用这一性质制成的热导仪成为钻石检测中最快捷有效的工具,这一性质也使钻石在电子工业中被用作散热片和测温热感应器件等。
电学性质 除少数罕见的天然蓝色钻石 (Ⅱb 型) 外,一般是绝缘体。钻石越纯净,其晶格越完美,其电绝缘性就越好。若钻石被X射线或γ射线辐射,其结构将被破坏并产生一些自由电子,由此产生极小的电导率。
亲油性 钻石表面不能被水湿润,但具特殊的亲油性。这一特性常被用于钻石鉴定和选矿中。
(四)包裹体
钻石内部的包裹体除金刚石外,还有石墨、石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、硫化物、橄榄石、蓝晶石、刚玉、红柱石、方解石、云母、长石、角闪石、钛铁矿、铬透辉石、绿泥石、锆石、透辉石等。此外,放大观察还可见钻石的生长纹、解理等。在原石和成品上还常见与解理有关的三角座、“V”字形缺口、胡须等。
二、鉴定
钻石的鉴定非常重要,因为钻石评价、贸易、市场营销、购买等必须首先以钻石的准确鉴定为前提。随着科学技术的发展,越来越多的钻石仿制品不断进入市场,如苏联钻(立方氧化锆)、美国钻(钇铝榴石)、瑞士钻(钛酸锶)、莫桑石等。许多材料按比例切磨加工,会显示出与钻石同等甚至更高的亮度和火彩,完全可鱼目混珠。更为严重的是:越来越多的合成钻石、新方法处理钻石不断进入市场,对它们的正确鉴定,即使是专业的珠宝鉴定师,有时也会感到困惑。钻石的准确鉴定需要专业人员借助各种鉴定仪器才能完成。但一般来讲,钻石鉴别需重点解决下列的问题:①钻石与仿制品的鉴别;②天然钻石与合成钻石的鉴别;③未处理钻石与处理钻石的鉴别。
(一)钻石与仿制品的鉴别
市场上钻石的仿制品很多,典型的有钇铝榴石、钆镓榴石、锆石、立方氧化锆、钛酸锶、合成金红石、合成碳硅石(莫桑石)、玻璃等。但和其他宝石相比,钻石与仿制品的真假鉴别相对较容易(表6-1),最方便的方法是借助于热导率仪就能将钻石与其他仿制品区别开来,因为除莫桑石外,所有钻石仿制品的热导率都远比钻石低。在此基础上,重点解决莫桑石的鉴别问题即可。
表6-1 钻石及其仿制品的物理性质
续表
莫桑石是1997年由美国C3公司生产并投放到市场的一种人造宝石,其化学成分是SiC。与其他钻石仿制品相比,它具有更大的欺骗性,原因在于其热导率较高,用传统的热导仪无法将它与钻石区分开来。其实,这种仿制品的鉴别并不太难,第一,这种材料是非均质体,并具有较大的双折射,用十倍放大镜便可将此区分开来;第二,利用已投入市场的反射率仪等,很容易将两者区别开来。
(二)天然钻石与合成钻石的鉴别
自从40多年前第一粒合成钻石问世以来,合成钻石的技术一直不完善,多数合成金刚石只具有工业用途,达到宝石级的很少,而且合成钻石成本比开采天然钻石昂贵,所以过去合成钻石很少流入市场,人们似乎高枕无忧,看到钻石理所当然地认为是天然的。但是近十多年,随着合成技术的不断提高,成本随之降低,产量成倍增长,品质越来越好,近无色干净者处处可见。合成钻石已开始冲击市场,当务之急是如何鉴别它们。基于现在的研究成果,天然钻石与合成钻石的鉴别可依据一些明显的特征综合对其作出鉴定(表6-2)。
表6-2 天然钻石与合成钻石的区别
(三)天然钻石与处理钻石的鉴别
由于客观原因,大多数天然产出的钻石均带有这样或那样的缺陷,有的甚至不能直接切磨成成品。为此,人们一直在努力将低级别钻石通过一系列方法进行处理,使其外观得到改善,使其质量明显提高,并最大限度地实现其价值。处理钻石的鉴别也就随之成为钻石鉴定中一个十分重要的方面。常见的钻石处理方法及其成品鉴别方法如下:
1激光处理
该方法是用激光消除钻石中的明显黑点、包裹体等,激光留下的通道用玻璃来充填。鉴定这种方法处理的钻石时,其中白色线状包裹体是其重要依据。
2辐射和加热处理
某些颜色较差的钻石可用辐射和热处理的方法使其颜色得到改善。对它作出正确鉴别需专门知识和仪器。残余放射性以及因辐射而产生的特殊颜色图案是最重要的鉴别标志。对辐射而产生的蓝色钻石,不导电是鉴别的重要依据。
3涂色处理
某些稍带**的钻石可在腰棱或亭部小面涂上蓝色而使**消退。鉴别的办法是先用清水或丙酮擦后再作检查。
4镀层处理
即在钻石上用合成金刚石方法镀上一薄层,它可增加重量,改善净度或成色。鉴别的办法是:放大检查或用浸液检查,镀层较易显现出来。
5拼合处理
钻石拼合处理常见有下列三种情况:①以合成无色蓝宝石作冠部粘合到钛酸锶的亭部上。用蓝宝石作冠部以保证硬度,用钛酸锶作亭部以提高火彩。这种拼合石可用热导仪来鉴别。②以钻石作冠,粘合到其他无色透明的材料上。冠部的钻石薄层以保证拼合石的光泽和硬度。这种拼合只测试冠部难以确定真假,必须测定亭部才能作出正确鉴别。③两颗较小的钻石粘合起来形成较大的钻石。这种拼合用热导仪不能作出鉴定,必须观察其拼合缝中存在的胶和气泡等特征。
三、质量评价
钻石的价格与钻石的品质息息相关。同样都是天然钻石,因品质的细微差别就会引起钻石价格的较大波动,可以说钻石是日常生活中价格差别最大的商品之一。其实,目前珠宝市场上,经常引起纠纷的往往不是在于钻石的真假与否,而绝大多数在于钻石品质的分歧上。由于大家希望所购钻石物有所值,由此希望制定一个统一的标准来对钻石的品质进行分级。经过国际钻石业的努力,已制定出一个目前在国际上较为统一的公认的钻石品质评价标准,它们是:克拉重量(carat weight)、颜色(color)、净度(clarity)和切工(cut)。由于这4个评价标准的英文字母均以“C”开头,所以行业中习惯将此称为“4C”标准。
(一)克拉重量(carat weight)
1重量的表示
克拉 (carat) 公制克拉是表示钻石重量最常用的单位,常简称为克拉,习惯上克拉缩写成“ct”。在宝石学中,1ct=02g=200mg。
分 (point) 对于不足1ct 的钻石,其重量常用分来表示,通常写成 pt。宝石学规定1ct的1/100为1pt,即1ct=100pt。
格令(grains) 25pt称1格令。这个单位用来表示钻石的近似重量,例如1/2ct的钻石称大约2格令等。
每克拉多少颗 对于小的钻石,行业中习惯不说其重多少克拉或多少分,而是用每克拉有多少颗表示。例如一包钻石共有50颗,大小近乎一致,总重量1ct,在描述这批钻石时说“50颗/克拉”,而不说每颗2pt,因为每颗小钻石的重量不可能完全相同。
2钻石的称重
对于未镶钻石,其重量可用天平精确称得。但天平有许多种,每种天平的精度存在差异,因此,我们在使用天平时,还是要十分注意天平的精度。不过目前宝石行业中使用的专门电子克拉天平,其精度可达到0001ct,完全能满足要求。对于已镶的钻石,其重量的精确测定就存在困难了。一般的做法是根据其大小尺寸,对其作出初步的估算。其中关键在于钻石切割精度,精度越高,其重量估算就越精确,反之,则可能存在较大误差。常用的计算公式如下:
标准圆钻 重量=平均直径 2 ×高度×00061
椭圆钻 重量=平均直径 2 ×高度×00062
心形钻 重量=长×宽×高×00059(长︰宽)
祖母绿形钻 重量=长×宽×高×00080(100︰100)
×00092(150︰100)
×00100(200︰100)
×00106(250︰100)
马眼形钻 重量=长×宽×高×000565(150︰100)
×000580(200︰100)
×00585(250︰100)
×000595(300︰100)
梨形 重量=长×宽×高×000615(125︰100)
×000600(150︰100)
×000590(166︰100)
×000575(200︰100)
上述长度、宽度和高度等可用各种量具、卡规等测量,单位是毫米(mm)。钻石的重量单位是克拉(ct)。
3克拉重量与价格
对于成品钻而言,在其他条件(颜色、净度和切工)都相同的情况下,重量越大,其价格越高。在钻石行业中,钻石的价格是用“每克拉多少价”(price per carat)来表示。通常缩写成PC。例如,价格是¥22000元/ct,一颗重050ct的钻石,那么,其售价就为050×22000=11000(元)。
由于自然界越大的钻石越稀少,同时,社会上广泛存在拥有1ct、2ct、3ct的钻石比拥有稍小于1ct、2ct、3ct整数钻石更加感到荣幸的心理。这两种因素被清楚地反映在每颗钻石价格报价上。因而,市场上钻石价格与克拉重量之间并不是简单的线性关系,而是一条在克拉溢价处出现台阶的线(图6-3)。
图6-3 钻石价格与重量的关系示意图
溢价台阶还出现在025ct、050ct和075ct重量处,更大的则出现在1、2、3等整克拉处
(二)颜色(color)
1钻石颜色的等级特征
基于行业习惯,钻石根据颜色可划分为两个系列,一个是带颜色的异彩钻石系列(fancy colour diamonds),如红色、蓝色、紫色和棕色等。这个系列的钻石在自然界非常稀少,故在价值上也较高,评价需单独进行。另一个是数量相当大的无色系列,这个系列的钻石要求越是无色,价值越高。但由钻石中或多或少含少量氮等杂质元素,因而或多或少带**调。为了评价这个系列的钻石,国际上提出了许多分级体系。目前世界上主要的钻石分级体系是GIA和CIBJO的分级体系。GIA的分级体系是一英文字母体系,这一体系从最好颜色D开始,终结于Z。CIBJO分级体系则用简单的术语来描述色级。中国传统的钻石分级体系则采用100制的方法,即将最好的颜色定为100,其他依次类推。
2颜色分级的实践
钻石的成色分级一般要求有以下4个基本条件,即一套标准比色石、合适的灯源、中性的分级环境以及经验。
标准比色石 每一个实验室应有一套共7颗的比色钻石,称为标准 “比色石”(master stones)。其中的每一颗钻石都代表一种标准“颜色”,对应于一个色级的下限或上限。将一颗未知钻石的颜色与某一比色石相比,即能得到该钻石的颜色色级。需要注意的是,一个色级代表着一个颜色范围,许多被评为同一色级的钻石,经仔细观察,其色调仍有细微差异。
合适的光源 在颜色分级时,需要一种标准的、无紫外线的人造光源。钻石颜色分级中推荐使用的光源是5000/5500K,这种光源是在相对于绝对零度(-273℃)温度下产生的。
中性的分级环境 分级的环境也会影响到对钻石颜色的感觉。来自非标准屋顶灯的散射光和从四周窗户进来的日光都会使钻石发荧光,另外,如墙壁及顶棚的颜色色调比较鲜艳,也会妨碍眼睛观察并影响分级,要求有一个中性的分级环境,在黑暗房间中使用标准光源是最理想的,或是一间半暗的房间,其墙壁和顶棚为中性淡色。
经验 钻石分级要求有经验丰富的钻石分级师,掌握各种分级标准,准确地为钻石分级。
3成色分级步骤
成色分级一般采用比色法,即将待评价钻石与标准的比色样石进行比较,以决定待比未知样品的成色级别。
4颜色与价格
钻石的颜色对其价格影响较大。在其他条件(重量、净度和切工)相同的情况下,颜色级别越高,其价格越高。例如,1998年的国际报价,重量为1ct、净度为VS、切工相同,成色为D的钻石价格约为15000美元/ct,颜色为K的钻石,价格约为5000美元/ct,相差近3倍。
(三)净度(clarity)
1净度的分级体系
目前世界各国流行的钻石净度分级体系主要依据钻石内部及外部瑕疵的多少。钻石净度分级在国际上有统一的名称、标志及颜色。外部瑕疵统一用绿色笔标识,主要有多余刻面、原晶面、伤痕、小白点、磨痕、磨痕等。内部瑕疵特征统一用红色笔标识,主要有毛边、碎伤、破洞、缺口、云状物、羽状裂纹、结晶包裹体、内部生长线等。
2净度分级的必要条件
清洁 由于钻石具有亲油性,在检测前至关重要的是将所有的油脂和脏物从钻石表面清除掉,否则将影响评价结果;
放大倍数 对净度分级,国际上约定采用经过校正的10倍放大镜;
照明 要求有尽可能多的光进入钻石亭部。
3净度分级的步骤
首先,每个小面逐一检查;然后确定净度的级别。需要考虑的主要因素如下:
包裹体数量 包裹体的数量越多,净度级别越低。
包裹体大小 包裹体越大,钻石的亮度越低,净度级别越低。
包裹体位置 包裹体所在位置越靠中部,对净度的影响越大。
包裹体明亮度 包裹体越暗,其清晰度越高,因而净度级别越低。
包裹体类型 若别的因素相同,那么,具有相似大小和位置的模糊的云雾比暗色晶体对净度的影响小。
(四)切工(cut)
为了最大限度地体现钻石的美,按理想比例精确加工十分重要。钻石的各个部分都要求有一定的比例。圆多面型钻石切工分级的评价指标有:台面百分比、冠部角度、亭部深度百分比、腰部厚度、尖底大小尺寸、修饰(指抛光程度和对称程度)度等。具体内容如下:
台面大小的估计 台面宽度约占整个腰直径的56%。
冠角 在理想琢型中,有三种琢型其冠角大致都在33°~34°30′之间。
冠部高度 约占腰部直径的144%。在评价切工时,一般不单独评价冠部高度,它主要受台面大小和冠角的控制。
腰棱厚度 几乎所有的圆多面型钻石的腰棱厚度变化都是有16处最厚16处最薄,这取决于做工的对称性。沿着钻石的腰棱线观察,可以很容易地观察到波浪形腰棱。
亭部深度 亭部深度一般约为腰部直径的43%。
底面 一般50分以上的钻石,底部都要求有小面,这种钻石共有58个面。底面只是一个非常小的面,要求位置正。若底面偏离中心,会造成部分漏光的现象。
切工的好坏对价格影响极大,美国ALMatlins (1999)认为,切工是4C中对钻石价格影响最大的,而我国钻石消费者对此往往不太重视,因此一些珠宝商往往将成色和净度尚好,但切工低劣的钻石销售给消费者,并由此给消费者带来损失,应引起高度重视。
四、矿床成因及产地
1矿床成因
构成钻石的矿物金刚石是如何形成的?至今仍存在争议。到目前为止,已提出的相关假说有:地幔捕获晶成因说、幔源岩浆结晶说、陨石冲击成因说、油储爆破成因说和变质成因说等。地球科学结合现代科学实验研究表明,上述形成金刚石假说均可能是正确的,但达到宝石级的金刚石——钻石只产于金伯利岩、钾镁煌斑岩两种类型原生矿以及它们的次生砂岩之中。
根据对所含包裹体的研究,钻石的形成温度为900~1300℃,压力为45~60GPa,相当于地球深处130~180km的深度。根据包裹体测年分析,钻石的形成年代通常比携带它至地表的金伯利岩或钾镁煌斑岩的年代要早得多,如南非金伯利钻石矿,金伯利岩形成于距今90~100Ma,而该矿床中的钻石却形成于3300Ma前。世界各地的钻石矿均具有相同的特征,因此,可以认为钻石是在较古老的地质历史时期形成于地幔深处,在后期火山活动中,被金伯利岩浆或钾镁煌斑岩岩浆捕获,被带至地表,并赋存在金伯利岩和钾镁煌斑岩中,形成钻石原生矿。原生矿经过风化剥蚀作用,钻石被带至河流或滨海环境沉积下来,则形成钻石的次生砂矿。到1871年为止,全球所有的钻石均发现于次生砂矿,至今次生砂矿仍是世界钻石的主要来源。第一个钻石原生矿于1870年发现于南非的金伯利城,以后相继在博茨瓦纳、刚果(金)、澳大利亚、俄罗斯、巴西和中国等发现金伯利岩型或钾镁煌斑岩型原生钻石矿床。
2产地
到18世纪为止,除了少数钻石开采自婆罗洲外,大部分钻石开采自印度,包括历史上几乎所有的名钻。南美大陆的巴西于1725年发现钻石,此后一百多年的历史中,巴西的钻石产量居世界首位,这一格局直到19世纪末期才被南非钻石的大量发现所打破(周祖翼等,2001)。
1866年,在南非Orange附近,人们发现了第一颗“尤利卡”钻石,成千上万的人因此涌到此处淘沙寻找钻石。逆河而上,历经4年之久,人们终于在金伯利城旁的Dutoits⁃pan岩筒中发现产钻石的母岩——一种蓝绿色的喷出岩,并命名其为金伯利岩。今天,人们在南部非洲找到了成千上万个金伯利岩筒,但大多数并不含钻石,或虽有钻石产出,但由于品位太低而无开采的工业价值。著名的南非钻石矿有金伯利矿和普列米尔矿等。其他如刚果(金)、博茨瓦纳、俄罗斯西伯利亚雅库特、坦桑尼亚的姆瓦杜伊和我国辽宁的瓦房店等,都是十分典型的金伯利岩型钻石矿床产地。
1979年在澳大利亚发现了含金刚石的钾镁斑岩,又称超钾金云火山岩,这是一种新的金刚石产出类型。这种类型是后期的岩浆岩侵入到早期的火山岩中,使侵入岩与火山岩紧密共生。钾镁煌斑岩属铁质、偏碱性至强碱性基性-超基性岩。澳大利亚的煌斑岩岩管不仅为寻找新的金刚石资源提供了基础资料,而且是红钻的重要产地。为了避免坠石的危险,今天金伯利岩筒钻石的开采已从露天开采转为地下开采。钻石的回收则采用了一系列特殊的分选工艺和设备,如回旋破碎机、碾磨机、重介质分选法、旋转淘洗盘、油脂回收、磁选、X射线分选机等。各金伯利岩筒的钻石品位变化不等,一般每2吨含钻石金伯利岩产出1克拉钻石,在某些岩筒,每吨矿石提取02克拉钻石即具开采价值。金刚石砂矿是世界上金刚石的主要来源。世界各国砂矿中金刚石储量约占世界金刚石总量的40%,但约占总产量的60%。金刚石砂矿包括滨海砂矿、河流冲积砂矿和残坡积砂矿,分布在寒武纪、晚古生代、中生代和新生代等各个地质历史时期。著名的南非维特瓦特斯兰德含金刚石砾岩、南非普列米尔和博茨瓦纳的奥拉帕岩筒上的残积砂矿,都是金刚石砂矿的重要产地。我国湖南沅江流域两侧也发现有工业价值的金刚石砂矿分布。金刚石砂矿的开采除了采用传统的淘沙方法外,主要的方法和工具有船上回收(挖泥船)、吸扬式挖泥船、河流改道、海上开采等。
目前在世界上进行商业性生产钻石的国家有20多个,但产量居前五位的钻石生产国依次是澳大利亚、刚果(金)、博茨瓦纳、俄罗斯、南非。其他生产钻石的国家有安哥拉、巴西、中国、科特迪瓦、加纳、几内亚、圭亚纳、印度尼西亚、利比亚、莱索托、纳米比亚、坦桑尼亚、委内瑞拉、中非共和国、塞拉里昂、印度、美国等。中国于1965年先后在贵州和山东找到了金伯利岩和钻石原生矿床。1971年辽宁瓦房店找到钻石原生矿床。目前仍在开采的两个钻石原生矿床分布于辽宁瓦房店和鲁中蒙阴地区。钻石砂矿则见于湖南沅江流域、西藏、广西以及跨苏皖两省的郯庐断裂等地。
学习指导 钻石被称为宝石之王,是国际珠宝市场占有率最高的宝石品种。本任务中有关钻石的基本性质(包括结晶学性质、化学成分、物理性质和包裹体特征等)必须熟记。钻石鉴定重点需要掌握三个方面的内容:一是钻石与仿制品的鉴别;二是天然钻石与合成钻石的鉴定;三是未处理钻石与处理钻石的鉴别。钻石质量主要掌握4C评价标准和有关方法。对于钻石与金刚石的关系、钻石的成因及产地等也必须有充分的了解。
练习与思考
1何为钻石?钻石与金刚石的关系如何?钻石为何被称为宝石之王?
2钻石的基本性质是什么?
3何为Ⅰ型钻石?何为Ⅱ型钻石?确定的依据是什么?
4简述钻石为何硬度是自然物质中最大的,但韧度并不是最高的原因。
5钻石的热导率是自然物质中最高的,它的具体用途是什么?
6简述如何充分应用钻石三个方向完全的解理特性。
7何为钻石的4C评价?具体包括哪些内容?
8钻石的鉴别主要解决哪些问题?
9克拉重量如何表示?如何称重?钻石重量与价格的关系如何?
10如何大致确定钻石的颜色?钻石颜色分级的条件是什么?
11净度有哪些分级体系?其适用性如何?净度分级的条件是什么?
12确定钻石净度主要考虑哪些因素?
13对于十分常见的圆多面型切工钻石而言,评价其切工好坏的主要指标有哪些?
14钻石的主要仿制品有哪些?如何鉴别它们?
15处理钻石和合成钻石如何鉴别?
16钻石拼合石有哪几种情况?如何鉴定钻石拼合石?
17何为莫桑石?它给钻石市场带来的影响是什么?
18简述钻石的成因,说明目前国际主要的钻石产地。
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