本项目的主要进展和成果

钻石产地来源的确定不仅是国际宝石学的技术难题，也是地质学界的科学难题。2002年11月，各国政府、国际钻石行业组织以及非政府组织达成创立金伯利进程证书制度（Kimberley Process Certificate Scheme）的协议，对国际科技界解决这个难题提出了迫切的要求，世界各国的科学家开始参与钻石产地来源的科学研究。钻石产地来源的研究从普通的科学问题上升为涉及国际政治、外交关系及人权问题的重要社会科学议题。

本项目通过全面收集和分析近50年来我国三个钻石产地的地质背景、钻石产量及各种宝石学特征的资料，根据最近开采情况，尽可能收集、观察和统计分析了三个钻石产地产出的数万克拉的钻石，并分析测试了三个产地1077颗钻石样品（远远超过原来设计样品数量），直接到国外参观考察了国外钻石开采和分选情况，通过多种渠道比对和直接测试国外部分矿区的钻石样品/资料，圆满地完成了项目设计的科研工作，取得如下的一些重要进展和成果：

（1）通过对中国三个主要钻石产地开展野外地质野外调研和采样，了解我国最新钻石地质探采和研究进展。在前人工作基础上，通过对金伯利岩及钾镁煌斑岩重砂矿物的研究，首次在辽宁瓦房店金伯利岩脉中淘选出斜锆石样品，对金伯利岩、钾镁煌斑岩及重砂矿物样品进行了大量岩石地球化学及微量元素（LA–ICP–MS）、Rb-Sr、U–Pb、Lu–Hf 同位素方面的测试分析工作；并首次获得了辽宁金伯利岩斜锆石的精确Pb/Pb 年龄4796±49Ma及176Hf/177Hf初始比值数据（0282283～0282389，Hf（t） –298～–675），证实了至少部分辽宁瓦房店金伯利岩和山东蒙阴金伯利岩是近于同时侵位的；发现辽宁和山东金伯利岩记录了华北新太古宙古大陆拼合（24～26Ga）和13Ga地幔交代事件的锆石年龄，初步证实两岩区钻石结晶时岩石圈地幔状态存在差异，两地在钻石形成时可能并不是统一的克拉通陆块。这对于进一步认识华北克拉通的组成及演化过程具有重要的意义。

（2）在前人统计分析的基础上，利用常规放大设备及高倍显微镜系统，对中国三个产地钻石大小、质量（重量）进行了比较。特别是对项目执行期间仍在开采的山东蒙阴701钻石矿金刚石/钻石的品质进行了动态统计分析，获得了山东新开采矿段钻石的质量品质数据。通过对大量样品的实际观察比较，得出以下结论：辽宁钻石晶形完整度比例最高，宝石级钻石含量最高；山东钻石粒度最大，质量（重量）变化也最大；湖南地区砂矿金刚石以带有磨圆特征的完整晶体居多，钻石相对较小，质量（重量）变化小，完整性好。

（3）利用常规的放大设备、微分干涉显微镜、扫描电镜和阴极发光光谱仪（CL）等仪器，对我国三个产地钻石毛坯的实际晶形、结晶度、微形貌及内部生长特征进行了细致全面的观察比较，发现前人所描述的部分表面特征并不是独立的特征，如毛面特征其实是楔形特征的显微表现；利用新的测试手段——钻石观测仪DiamondView（DV）分析统计了超强短波紫外光波在钻石表面激发的荧光影像及生长结构，探讨了该仪器在钻石产地来源方面的应用。在山东个别浅褐色八面体金刚石{111}面上观察到特殊的平行于[100]晶带方向的长条状蚀象，提出了这种蚀像是出露到表面的氮片晶遭受优先选择性腐蚀所致；CL和DV图像显示的生长结构表明，我国三个产地的钻石都出现了均匀的无环带和规则层状环带模式。但湖南样品和山东、辽宁样品相比，无环带比例明显偏高，从中心到边缘两期和多期生长结构样品比例则明显偏低，且湖南钻石CL图像出现独特的“皮壳”状发光样式；证实了山东钻石中也存在辽宁钻石中见到的多期多阶段的复杂生长环带形成的“似玛瑙状”生长结构。

特别是通过对钻石进行拉曼光谱的系统分析，发现了辽宁金刚石的拉曼特征峰半高宽变化最小，为54737～61024cm-1（集中分布在54～58cm-1），平均值为56396cm-1；山东金刚石的拉曼特征峰半高宽变化范围最大，为56069cm-1～68527cm-1（主要变化范围为62～68cm-1），平均值为64112cm-1；湖南金刚石拉曼特征峰半高宽变化范围介于山东和辽宁之间，集中分布在54～58cm-1，平均值为57027cm–1。研究结果为中国三产地钻石的品质特征提供了重要的理论解释，显示钻石的结晶度可能对钻石的产地来源有指示作用，是潜在的产地指纹性特征。

（4）首次在津巴布韦马朗金刚石/钻石大规模开发以来，对联合国金伯利进程非常关注的津巴布韦马朗金刚石/钻石的品质、晶体形态和表面微细特征和生长特征进行了较为详细的研究，指出津巴布韦马朗金刚石/钻石表面常见的红色斑点的形成与我国湖南等产地砂矿钻石表面常见的褐色斑点和绿色斑点有本质差异，与地质辐照作用无关，是次生氧化铁类矿物沉积氧化致色；根据该地金刚石/钻石阴极发光、DV图像特征以及“十字架”是大量溶蚀坑沿[100]方向折重叠排列的事实，推断这类特定的缺陷可能与晶体生长过程中产生的线状和面状缺陷，如位错线、位错束、氮杂质集合体等有关。上述成果对分析马朗金刚石砂矿成矿及其赋存环境提供了有力依据，并首次提出“十字架”形熔蚀图像和红色斑点、斑块为世界金刚石砂矿罕见特征，可作为该产地的“指纹”特征。

（5）对中国三个产地314颗钻石进行了傅里叶变换红外光谱分类比较研究，确认我国所产钻石红外光谱类型主要为IaAB型，其次为IaB型和IaA型。山东钻石的类型相对丰富，IaA、IaB和IIa型钻石的比例均高于辽宁和湖南两地。而湖南IaA型钻石比例偏低，证实了三个产地的钻石中普遍存在H杂质。而被测样品中，除IIa型钻石外，所有样品均显示出与{111}滑移面有关的吸收峰，表明三个产地金刚石/钻石中普遍存在塑性变形。同时，首次对钻石进行了系统的面扫描分析，根据显微红外光谱谱图定量计算出钻石中的氮含量并进行填图示踪，证实钻石生长过程中钻石类型的转变是普遍存在的现象，钻石生长过程中氮的含量和聚集度是不断变化的，且成核阶段氮含量可高于或低于其他生长阶段，不同生长阶段氮杂质含量变化不具有单向变化规律，显示钻石生长过程中地幔流体碳和氮存在复杂的交换，不同产地钻石中氮含量频率分布及NB（% ）/ N（T）特征存在一定区域性差异；钻石中碳和氮含量并不存在严格的相关性。

（6）在前人研究工作基础上，通过对中国三个产地192颗钻石原石的包裹体进行常规显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、电子探针成分及激光烧蚀等离子发射光谱与质谱的系统研究，确认了山东和辽宁金刚石/钻石以P型包裹体为主，而湖南沅水流域金刚石/钻石P型和E型包裹体比例接近；首次同时在三个产地均发现了共生于同一金刚石/钻石中的橄榄岩型和榴辉岩型包裹体组合（P+E型）；在湖南砂矿钻石中发现确认了原生蓝晶石矿物包裹体及金红石、柯石英包裹体组合，显示湖南钻石形成过程中岩石圈地幔可能存在古老的地壳物质。这一认识对于进一步研究扬子克拉通的组成及演化具有重要启示。

根据橄榄石拉曼压力计、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，获得的湖南金刚石/钻石形成时地幔温度范围为1109～1327℃，压力为4～6GPa，形成深度133～192km，确认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，金刚石/钻石形成时地幔具有明显的不均一性；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不同，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/钻石的原生矿来源可能和钾镁煌斑岩相关（榴辉岩型金刚石/钻石具有更大的重要性），还可能暗示了湖南金刚石/钻石形成时岩石圈地幔可能存在古老地壳物质或者陆壳物质参与了地幔对流和再循环过程。上述成果对认识湖南金刚石/钻石来源的多样性、确定今后找矿方向具有明显的意义，为我国钻石找矿提供了新的重要认识。

（7）利用加拿大同位素研究所（CCIM）的SIMS（Cameca IMS-1280离子探针）对我国三个产地钻石进行了精细的碳同位素分层原位测试（123个点）。结果显示，辽宁瓦房店钻石的41个点δ13C的变化范围为-60‰～-26‰；平均值为-39‰；山东蒙阴钻石56个点δ13C值的变化范围在-56‰～-20‰之间，平均值为-36‰，湖南样品碳同位素δ13C的变化范围为-86‰～-30‰，平均-61‰。辽宁金刚石的碳同位素组成范围最窄，湖南最宽。碳同位素原位测试结果显示，辽宁和山东的钻石生长具有更多的期次，变化复杂，在钻石结晶晚期碳同位素大部分呈现变轻趋势；而湖南沅水钻石则变化较为简单、平缓，大部分晚期出现变重的趋势。上述结果显示出钻石结晶时华北克拉通和扬子地台岩石圈地幔流体或熔体碳同位素组成或来源上具有一定的差异性，但有关的变化规律仍然需要更多测试结果的证实。

（8）首次系统地对世界25个地区金刚石/钻石及我国三个产地金刚石/钻石的宝石矿物学特征进行了综合比较。通过对9个产地金刚石/钻石中E型石榴子石包裹体的元素含量分组统计分析，发现不同产地来源的金刚石/钻石E型石榴子石包裹体的FeO、MgO、CaO三种组分的含量分组聚类后有一定的差异性，建立了判别方程，证实E型石榴子石的成分是一种潜在的指纹性特征，可以为产地来源的判断提供量化参数。通过比较，确认钻石（矿）形成时间、矿物学特征（特别是晶形及其组合）、氮杂质、包裹体特征和碳同位素特征等要素组合，对于金刚石/钻石产地来源的确定具有明显的重要性。理论上，如果可以确认某个矿区金刚石/钻石的上述特征，在存在国际金刚石/钻石产地完整数据库前提下，可以通过这些要素组合进行单一矿区典型钻石包装样品（指具有代表性的混合样品）的产地来源进行判别。

综上所述，本项目通过对中国三个主要钻石产地形成地质背景，结晶矿物学特征及包裹体地球化学，原位碳同位素分析，创新性地将宝石学和地质地球化学的研究结合起来，在综述世界重要克拉通不同产地钻石特征的基础上，首次系统提出了我国三个产地来源组合特征及其与国际其他产地来源钻石的区别，研究成果对支撑我国参与联合国金伯利进程的工作具有重要参考价值。

区分的方法：

(1)眼看:天然水晶在构成进程中，常常受环境影响总含有1些杂质，对着太阳视察时，可以看到淡淡的均匀细小的横纹或柳絮状物资。而假水晶多采取残次的水晶碴、玻璃碴熔炼，经过磨光加工、着色仿制而成，没有均匀的条纹、柳絮状物资。

(2)舌舔:即便在酷热夏季的3伏天，用舌头舔天然水晶表面，也有冷而凉爽的感觉。假的水晶，则无凉爽的感觉。

(3)光照:天然水晶竖放在太阳光下，不管从哪一个角度看它，都能放出美丽的光彩。假水晶则不能。

(4)硬度:天然水晶硬度大，用碎石在饰品上轻轻划1下，不会留痕迹；若留有条痕，则是假水晶。

(5)用偏光镜检查:在偏光镜下转动360度有似明似暗变化的是天然水晶，没有变化的是假水晶。

(6)用2色检查:天然紫水晶有2色性，假水晶没有2色性。

(7)用放大镜检查:用10倍放大镜在透射光下检查，能找到气泡的基本上可以定为假水晶。

本项目在辽宁、山东、湖南各发现一颗IaB+IaAB混合型钻石。三件样品在DiamondView下观察到的荧光图像具有相似的生长结构特征（图518，图版Ⅴ），并可划分为早期成核与生长、后期生长两个阶段。样品的B中心转化率由中心到边缘逐渐降低（如图519）。

图518 IaB+IaAB 混合型钻石在DiamondView下的荧光图像

Figure 518 DiamondView fluorescence image of IaB+IaAB mixed type diamond

图519 LN-50-247 红外光谱及B中心转化率变化

（采样点如图518）

Figure 519 Infrared spectra of sample LN-50-247 and the change of B center conversion rate

（sampling points shown in Figure 518）

中央区域结构均匀，颜色相对均一，为早期成核与生长阶段，外围呈深蓝色荧光，中央呈强蓝白色荧光。亮蓝色到深蓝色荧光被认为与N3中心有关（Field，1992）。强蓝白色荧光可能是该处N3中心含量较高所致。样品在这一阶段生长环带不明显，氮含量相对较低。表明样品成核阶段可能处于相对封闭的环境之中，且熔/流体的粘性、碳过饱和度等相对适中，结晶环境较为平衡。

样品的后期生长阶段，LN-50-247在DiamondView下表现为明显的同心圈层结构，与陈美华等（2000；2006）在山东、辽宁金刚石中发现的“似玛瑙状”环带结构相似，该结构的金刚石被认为结晶于粘性大、碳过饱和且远离平衡的特定生长环境中，由早期多生长中心相邻或聚集形成复杂的结晶中心，金刚石在高温下的塑性变形、生长过程中的生长停顿与熔/流体的熔蚀作用均可导致该类结构的形成。后续的结晶过程在混合生长机制（螺旋位错生长+层状生长）、局部不均匀熔蚀或变化的结晶条件等因素共同作用下，沿早期不规则种晶形态生长成近同心的圈层结构。但LN-50-247在早期生长阶段并未形成多个生长中心，而后期生长阶段则是按混合生长机制结晶，各圈层界限清晰，荧光颜色不均，表明样品周围环境的周期性变化及生长过程中熔流体的存在和参与。SD-701-013和22-HN的后期生长阶段呈“开放”的八面体环带生长结构，这种结构可能是由于围绕晶体角顶及边部的层生长不完善引起（Frank et al，1994；Felix et al，2004）。各环带间界限明显，边界基本平直，宽窄不一，荧光颜色有差异。

IaB+IaAB混合型金刚石的氮、氢元素及类型分布如图520（图版Ⅴ），其中IaB型金刚石的红外光谱缺失1282cm-1的吸收峰，该峰是由双原子氮引起。选择基线范围1233-1～1390cm-1，得到双原子氮的相对浓度分布。

图520 LN-50-247杂质浓度分布图

Figure 520 Impurity concentration of sample LN-50-247

从图520中双原子氮浓度分布可以发现，样品中央的蓝色区域为IaB型金刚石，基本无1282cm-1吸收峰，即无双原子氮存在，该区域与DiamondView图像显示的样品早期成核与生长阶段较为吻合。外围区域为IaAB型，即图中绿色至红色区域。红外光谱测试发现，样品由中心至边缘氮、氢浓度的变化与DiamondView观察到的生长结构相对应。DiamondView荧光图像显示的生长结构特征能够与显微红外光谱分析获得的结果相互验证。分析样品氮、氢含量的规律及变化趋势，表明样品不同阶段生长环境变化大，且出现明显的生长停顿。

　　钻石基本常识

　　1、钻石的性质

　　钻石是具有等轴对称的结晶质的碳。它的矿物学名称为金刚石。钻石是宝石级金刚石的称谓。

　　化学成分：碳

　　硬度：10（最大）

　　光泽：金刚光泽（最好）

　　颜色：据含微量元素不同呈各种颜色。如无色、浅黄至**、褐色、浅绿至绿色、蓝色、粉红至红色等。常用于首饰钻石为无色至浅**属含"N"系列。

　　2、钻石的特性

　　①钻石是人类最早利用的宝石材料之一。

　　②钻石是地球是最硬的材料。

　　③钻石是最受欢迎的宝石--宝石的定义：美丽、稀少、耐久、无害。在钻石中充分体现出来

　　④钻石是所有种类的宝石中，质量评价最为严格，评价标准最国际化的宝石。

　　3、钻石的矿物学分

　　I型：钻石含杂质"N"（氮）,不能透过波长为250nm的短波紫外光，I型钻石占所有钻石的98%强，又分成两个亚型，Ia和Ib。

　　Ia型：含"N"杂质，约01%,"N"的集合体"N3"形式存在于晶格中，并导致主要是415nm的吸收，从而引起**，并称为Cape系列或**系列。大多数的Ia型钻石在紫外光下，具有强弱不一的荧光，通常为蓝白色。

　　Ib型：含"N"杂质，最多可达020%,"N"以孤立原子的方式替代钻石晶格中的"C"原子。Ib型钻石的光谱吸收比Ia更强，从500nm开始到紫外都有吸收，可形成**的彩色钻石，并称为Canary系列。Ib型约占所有I型钻石的01%,但合成钻石几乎全是Ib型。

　　Ⅱ型：钻石几乎不含"N"，光谱可透过低于220nm的短波紫外光，Ⅱ型也分成两个亚型，Ⅱa和Ⅱb型。

　　Ⅱa：几乎所有的大钻石都属于Ⅱa型。颜色为无色或略呈灰色或褐色，约占所有钻石的2%。

　　Ⅱb：含微量的硼"B"呈蓝色，并且具有半导体特性，十分稀少。"铁达尼号"影片中的那颗--"海洋之星"又被人称为"希望之星"，当时在印度被发现时，拥有者希望送英国呈献给英女王以便获得一官半职，遗憾的是一路上谁拥有它谁就死去。同时它还被称为"灾难之星"（意为谁拥有它谁就有灾难）。

　　4、圆钻（Brallant）及圆钻琢型

　　①、具有圆钻型式琢型的钻石简称圆钻，圆钻是成品钻石的主流，非圆钻的成品钻石通称为异型钻。

　　②、圆钻琢型：圆钻琢型是一种标准的形式由冠部、腰棱和亭部三个部分组成。冠部由1个正八边形的台面和8个三角形的星小面，8个四边形的上主面风筝小面及16个弧边三角形的上腰小面，共33个面组成。亭部由8个四边形的下组小面和16个弧边三角形的下腰小面，一个底小面共25个面组成。

　　③、圆钻能最佳地表现出钻石的亮度，亮度是下列光学效应的总和。

　　a、光泽：钻石表面的反射光

　　b、内反射：亭部刻面对入射光的完全反射。

　　c、火彩：由色散作用使白光分解成的色光。

　　d、闪光：钻石晃动时产生的闪耀（对光源的反射作用）。

　　④、圆钻是钻石分级最重要的对象。

　　5、钻石的分级（4C）

　　切工越精良的标准圆钻越璀璨，价值越高。宝石级的每颗钻石都非常美丽且独特。因为它们是天然的，所以不可能找到两颗完全相同的钻石。工匠们总是尽可能地利用金钢石材料，因此一点细微的差别都能决定它们不同的价值，钻石评价分级是从颜色（Colour）,净度（Clqrity）,切工（Cut）和克拉重量（Carat）开始的。由于它们的4个英文单词开头一个字母都是"C"，因此钻石分级又称为钻石4C分级。

　　颜色（Colour）分级

　　GIA的色级是用英文字母表示，最高色级由D开始，最低色级为Z,共有23级。

　　颜色分级的条件

　　①、**系列或略带有其它色调的钻石，按其所带色调的深浅进行分级。

　　②、颜色分级的依据是比色石，样品和比色石的比较、确定所属的色级。

　　③、分级必须在合适的光源下进行。

　　④、分级必须在中性的颜色环境中进行。

　　净度（Clarity）分级

　　①、内部特征又称内含物或包裹体：指包含在钻石内部的各种缺陷。外部特征又称为外部缺陷：指位于成品钻石表面的缺陷。

　　②、净度级别的定义：无瑕（FL）、内部无瑕（IF）、极微瑕（VVS）VVS1、VVS2、微瑕（VS）VS1、VS2、小瑕（SI）SI1、SI2、重瑕（P）P1、P2、P3。

　　激光处理钻石

　　①、净度要与处理前的净度相当。

　　②、激光孔洞要作为内含物参加分级。

　　③、激光处理必须注明。

　　切工（Cut）分级

　　圆钻切工（Cut）分级通常分为：很好、好、较好、一般、差。镶嵌钻石通常分为：很好、好、一般。

　　标准圆钻：当钻石切割比例得宜它也更物有所值，当你凝视钻石看见光线于钻石中折射出来，散发出犹如彩虹的火彩光芒，那就是切工精良的标准钻石。

　　克拉重量（Carat）

　　克拉重量钻石的重量级别：钻石重量以克拉来计算，1克拉等于02克，1克拉可分为100分，一颗05克拉的钻石常称为50分。钻石克拉重量的评价，一般5分为一个单价级别，如：5分-9分、10分-14分、15分-19。但1ct以上的钻石就称为大钻石了，几十克拉重的钻石，就相当的稀有，而价值连城。因而钻石的单位价格与钻石重量成正比。

　　商业活动中称克拉台阶：由于拥有克拉整数例如拥有一颗200ct的钻石要比拥有一颗195ct钻石更为荣幸。因而克拉整数的价格要比不足整数的高得多。又例如100ct的价格要比099ct的价格高出15%左右。这种价格上的突变被形象地称为克拉台阶。

会。

内部原子结构中带有氮原子(N)的钻石是数量最多的钻石种类。该种类的无色钻石也包含氮元素，但其中的氮元素并不吸收光线。但是彩钻中的氮元素吸收光线，这使得钻石呈现**和橙色。棕色钻石、一些蓝色和绿色钻石、澳大利亚粉色钻石中的颜色也与氮元素有关。含氮钻石占所有天然钻石的98%。

除无色透明外，钻石也可有许多种颜色，品质达到首饰级的有色钻石被称为彩色钻石，彩色钻石的颜色有：**、绿色、蓝色、褐色、粉红色、橙色、红色、黑色、紫色等，彩色钻石数量稀少，因此价值也很高，特别是那些色调鲜艳，饱和度较高的彩色钻石，更是价值连城。历史上最负盛名的“希望”、“德累斯顿”等名钻都是罕见的色调鲜艳、高饱和度的钻石。

钻石的呈色机理是一个相当复杂的问题。多年来一直是许多研究结构关注的焦点。在理想的状态下，钻石由于是完整的等轴晶系晶体，在可见光范围内没有选择性吸收，因此表现为无色。然而天然生成的无色纯净的钻石是极为稀少的，极大部分钻石因为在其漫长的生长过程中，受到外界生长环境的影响，而使它的晶格受到损伤，致使出现深浅不一的颜色。

钻石的颜色主要有三大系列。即：

**系列，包括无色、浅黄至**钻石；

褐色系列，包括不同强度的褐色钻石；

彩色系列，包括粉红、紫红、金黄、蓝色、绿色等钻石。

此外，还有一些黑色的工业级钻石。

这些颜色的成因主要有以下四种因素而致。

一、晶格杂质元素致色

众所周知，钻石主要是由碳（C）元素组成。一个碳原子与另外四个碳原子以共价键的形式相连，以共顶角方式连接，在三维空间形成立方面心格子结构。除此之外，还含有少量的氮（N）、硼（B）、氢（H）等杂质元素，在钻石结构中代替碳原子而与其它碳原子相连，从而产生不同的颜色。

1、杂质氮对钻石颜色的影响

晶格中的杂质氮因原子序数是7，最外层有5个电子，比碳多1个。当占据碳晶格位置时，其中的4个电子被共价键所约束，而多余的1个电子受的约束较小，只需较小的能量就能脱离氮原子。当该电子吸收可见光范围内的某波段光的能量时，即可摆脱氮原子而发生能带跃迁，而使钻石显**调。因吸收的波长有差异，而出现不同的中心，杂质氮在钻石晶格中有五种存在形式。

①、孤氮形式：即杂质氮以单个孤立的原子出现代替了一个碳原子位置，与其它四个碳原子相连，可见光范围内具有503nm、637nm吸收峰，红外区有1130cm-1吸收，吸收可见光中的部分蓝绿光和红光，使钻石呈现深浅不同的**。属Ⅰb型钻石。

②、双原子氮形式（A集合体）：即杂质氮以原子对的形式出现，代替两个碳原子的位置，为N2中心缺陷，可见光范围内具有477nm吸收，红外区有1282 cm-1主吸收，1375 cm-1次峰吸收，也使钻石呈现**调，属ⅠaA型钻石。

③、三原子氮形式（N3中心）：即杂质氮以三个原子集合体出现，代替三个碳原子的位置，并伴随有空位出现。N3中心吸收蓝-紫色光，以4155nm为特征吸收，另外还有423nm、435 nm、465 nm、475 nm吸收峰，这种选择性吸收使钻石呈**，红外区无典型吸收。称为Cape系列，属ⅠaB型钻石。

④、集合体氮（B1中心）：即由4~9个氮原子占据了碳原子位置，仅在红外有1175 cm-1吸收。

⑤、片晶氮（B2中心）：即氮沿某一方面分布，代替碳原子位置，仅在红外有1365 cm-1吸收。

B1中心，B2中心仅在红外区有吸收，在可见光区无吸收，因此不影响钻石的颜色。

2、杂质硼对钻石颜色的影响

杂质硼的存在是钻石产生蓝色的原因。硼的原子序数为5，最外层有3个电子，比碳少1个，不能满足4个原子的成键要求，在共价键中产生一个"空位"，可被邻近的其它原子中的电子运动所充填，使钻石产生蓝色。

天然的蓝色钻石无典型的吸收峰。属Ⅱb型钻石，为半导体。

3、杂质氢对钻石颜色的影响

据最新的研究表明，若钻石中只含有杂质氢，不含硼、氮，钻石也会呈现蓝色。但这一研究有待进一步的证实。

二、辅照损伤致色

辅照的本质是提供激活电子、格位离子或原子发生位移的能量，从而形成辅照损伤色心。其过程实际上是利用辐射源产生得高能粒子或射线同晶格中的离子、原子或电子间的相互作用，使钻石结构遭到破坏，产生色心，该色心对可见光进行选择性吸收，而使钻石呈现颜色。

天然的α-粒子辐射作用使部分钻石晶体表层呈绿色，其颜色厚度约为20μm，只在原石中看到，经抛磨后颜色即消失。因此抛光成品的钻石中，自然辅照致色的极少，极大部分绿色、蓝色钻石为人工辅照改色。

目前辅照致色的方法有五种：

1、中子处理：将钻石放入核反应堆中，用中子轰击，可直接穿透钻石，产生晶格缺陷，产生绿色、蓝绿色，是整体改色，颜色可以永久保存，再加热到500~900℃，Ⅰa型钻石产生**、橙**；Ⅰb型钻石产生粉红色、紫红色；Ⅱa型钻石产生褐色，此方法目前最常用。

2、回旋加速器处理：经回旋加速器加速的带正电荷的粒子，可在钻石中产生绿色，如时间过长，则产生黑色，颜色仅限于表面。再加热到400~900℃，会出现黄、橙、褐色，产生颜色无法预料，形成N-¤-N的H3缺陷中心，产生503nm、595nm吸收线。此法目前很少用。

鉴别特征：经回旋加速器处理过的钻石，表面显示出特征的暗色标记，如果从亭部辅照，从台面观察可见一"张开的伞"状特征围绕底尖，如果从冠部辅照，环绕腰棱可见暗带，从测面辅照，可看到一边深，一边浅。

3、电子处理：产生淡蓝色或蓝绿色，仅限于表皮，大约2mm厚度，经处理后的钻石不具放射性，加热到400℃，产生橙、**、粉红-紫红色、褐色、蓝色、黑色，但颜色不可预料，此法目前较常使用。

4、γ射线处理：用Co60产生的γ射线，使钻石整体呈蓝色或蓝绿色，但所需时间长。现较少使用。

5、镭处理：产生稳定的绿色，限于表皮20μm，加热后产生黄、橙黄、褐色，但有放射性残余，几年后才能消失。因此现已不用此法。

辅照处理钻石的鉴别特征：

①、绿色：辅照处理后，有741nm吸收峰，称为GRI损伤，为一结构空位；

②、橙色、**、褐色：出现H3中心、H4中心，H3心为A集合体+空位，503nm吸收，H4心为496nm吸收，B1中心+空位，此外还有595nm吸收。595nm吸收为人工处理钻石的特征线，天然辅照以H3心为主，辅照处理以 H4心为主。当加热到一定高温时，595nm吸收会消失，但同时出现1936nm、2024nm吸收中的任何一条，即可判定为人工辅照改色钻石。

③、蓝色：有741nm吸收线，人工辅照改色的为绝缘体，天然为半导体。

④、粉红色、紫红色：Ⅰb型为637nm诊断线，还有595nm、575nm、503nm吸收线。

三、塑性变形致色

塑性变形是沿八面体{111}面滑移，使晶格产生位错，形成结构缺陷，产生天然褐色、粉红色、紫红色。

1、天然粉红色、紫红色钻石：在563nm处有诊断吸收带。Ⅰa型粉红色钻石有415nm、478nm、563nm吸收。Ⅱa型粉红色钻石有390nm、396nm、563nm吸收。澳大利亚阿盖尔矿(Arggle)有563nm、503nm、415nm吸收。

2、天然褐色钻石：原石上有密集的细线，尤其在菱形十二面体上，可看到变形，503nm处有强吸收峰，并伴随有537nm、512nm、494nm、495nm弱吸收峰。

四、包裹体致色。

因含大量包裹体而使钻石呈现黑色，橙色或褐红色。

当钻石中含有无数的暗色不透明包体时，呈现黑色，当用强的透射光照射时，可以观察到包裹体。

当次生包裹体存在于钻石的裂隙中，使钻石呈现橙红或褐红色，这种称为"氧化"钻石。

棕色钻石自古以来都有出产，但并不被人们所喜爱。过去多数的棕色钻石都被用作工业用途。20世纪80年代，澳大利亚的阿盖尔矿大量产出棕色钻石。澳大利亚向全世界极力推销棕色钻石，利用各种方法来促销，大力提高其接受程度。现在棕色钻石都以法国葡萄酒来命名，冠以浅棕色钻石为香槟钻石，冠以深棕色钻石为考涅克（Cognic，干邑白兰地）钻石。在香槟钻石首饰设计比赛和诱人的颜色级别的促销下，现在棕色钻石已成为流行时尚，主要用于中价位的钻石珠宝首饰。图3-13为北极光钻石集中的一颗天然棕色钻石。

棕色钻石的颜色主要是由晶体的塑性变形所产生的。塑性变形的程度越高，其棕色就越深。在显微镜F观察，其晶体的塑性变形呈棕色带状分布。这里所述的塑性变形实际包括真正意义上的塑性变形和不可恢复的永久变形。塑性变形在高温高压下会恢复到固有的立方晶格结构，由塑性变形所产生的棕色也会随之消失；永久变形经高温高压处理也不会恢复到固有的立方晶格结构，由其所产生的棕色也不会消失。

图3-13 北极光彩色钻石集中的一颗棕色钻石（Tino Hammid/Courtesy of Aurora Gem Collection）

第236 号，重164ct

钻石的塑性变形在可见光波长范围的中部产生一个中心位于 550nm的宽吸收峰。这一吸收峰使钻石呈现紫红色调的颜色。这一宽吸收峰的相对强度较低，而且总是伴随较强的无选择性吸收，使颜色为棕色，而不是高饱和度的紫红色。

因为棕色钻石的颜色是由钻石晶体的塑性变形所产生，只要消除钻石晶体内部的应力就可以消除晶格的塑性变形，以改善棕色钻石颜色。很多Ⅱa型棕色钻石只有塑性变形，不具有其他任何与氮有关的色心和能带。这种Ⅱa型棕色钻石经过高温高压处理后，可以消除塑性变形，使棕色钻石的颜色大为改观，甚至变成完全无色的钻石，其颜色能够最高达到 D 级。现在美国的通用电气公司和世界上其他几家公司从事棕色钻石的高温高压改色业务。国际钻石珠宝市场上很容易购买到经高温高压处理的无色钻石。

经高温高压处理的无色钻石与天然无色钻石外观相差无几，很难用肉眼或宝石学仪器鉴定出来。但经高温高压处理的无色钻石的类型是Ⅱa，因此可以借助红外光谱测量或紫外光谱测量加以鉴定。经高温高压处理的无色钻石的红外光谱没有天然无色Ⅰa和Ⅰb型钻石的红外吸收峰。另外，经高温高压处理的Ⅰb型无色钻石的紫外截止波长在220nm，而天然Ⅰa型和Ⅰb型无色钻石的紫外截止波长在330nm，因此，使用紫外分光光度仪测量钻石的紫外截止波长也可以准确鉴定经高温高压处理的无色钻石。

根据法律规定，经高温高压处理的无色钻石在出售时必须向顾客说明不可隐瞒经高温高压处理的事实。美国通用电气公司在经高温高压处理的无色钻石的腰围上用激光刻有经高温高压处理的标记“GE POL”，其中“GE”为通用电器公司（General Electric）的缩写，“POL”为派加索斯海外公司（Pegasus Overseas Ltd）的缩写，派加索斯海外公司是美国通用电器公司销售高温高压处理钻石的伙伴公司。GE POL激光标记可以供钻石交易时的鉴别。虽然高温高压处理钻石的颜色是永久性的，但磨去高温高压处理的标记是违法行为。

已知最大的香槟钻石为“金巨人”（Golden Giant），重达40743ct；最大的考涅克钻石为11159ct的“地球之星”（Earth Star）。