中国关于红宝石的文献记载有哪些？

红宝石是一种名副其实的贵宝石，是指颜色呈红色、粉红色的刚玉，它是刚玉的一种，又被称为玫瑰紫宝石，可见这种宝石的红色和玫瑰的红色有很大关系。

红宝石质地坚硬，硬度仅在钻石之下。而且这种血红色的红宝石最受人们珍爱，俗称“鸽血红”，这种几乎可称为深红色的、鲜艳的强烈色彩，更把红宝石的真面目表露得一览无余。它象征着高尚、爱情和仁爱。

相传，古代的武士在作战之前，有时会在身上割开一个小口，将一粒红宝石嵌入口内，他们认为这样可以达到刀枪不入的目的。

同时，由于红宝石弥漫着一股强烈的生气和浓艳的色彩，以前的人们认为它是不死鸟的化身，对其产生了热烈的幻想。而且传说左手戴一枚红宝石戒指或左胸戴一枚红宝石胸针就有化敌为友的魔力。

我国《后汉书•西南夷传》就有对红宝石的记载：“永昌郡博南县有光珠穴，出光珠。珠有黄珠、白珠、青珠、碧珠。”当时称其为“光珠”，表明在东汉时期就已辨识红、蓝宝石了。

而《后汉书•东夷列传》中称红宝石为“赤玉”，据记载，东汉时期，“扶余国，在玄菟北千里。南与高句丽、东与挹娄、西与鲜卑接，北有弱水。地方两千里，本濊地也……出名马、赤玉、貂豽，大珠如酸枣。”

扶余的起源地位于松花江流域中心，辽宁昌图县、吉林洮南县以北直至黑龙江省双城县以南，都是其国土，国运长达800年之久。

《后汉书•东夷列传》还记载：“挹娄，古肃慎之国也。在夫馀东北千余里，东濒大海，南与北沃沮接，不知其北所极。地多山险，人形似夫余，而言语各异。有五谷、麻布，出赤玉、好貂。”这里的“挹娄”是肃慎族系继“肃慎”称号后使用的第二个族称，从西汉至晋前后延续600余年，至5世纪后，改号“勿吉”。

在秦汉时期，挹娄的活动区域在辽宁东北部和吉林、黑龙江两省东半部及黑龙江以北、乌苏里江以东的广大地区内。南北朝时，挹娄势力开始衰落。

《汉武帝内传》中描述红宝石称“火玉”：“戴九云夜光之冠，曳六出火玉之佩。”唐人苏鹗在《杜阳杂编》中对“火玉”有着详尽的描述，而且这段描述颇具文学性：

武宗皇帝会昌元年，夫余国贡火玉三斗及松风石。火玉色赤，长半寸，上尖下圆。光照数十步，积之可以燃鼎，置之室内则不复挟纩，才人常用煎澄明酒。

“半寸”约是所贡火玉宝物的最大尺寸，这样的尺寸，带红皮的软玉、红玛瑙、红色石榴石或是黑曜石可以轻易超过。

形状为“上尖下圆”，表明具备良好的结晶形态，所以不可能是没有单晶形态的带红皮的软玉、红玛瑙或黑曜石，也不可能是圆珠或近似圆珠形状的红色石榴石，只能是红宝石。

“火玉三斗”表示至少有好几百枚，说明当时该种宝石的开采量不小。

“光照数十步”说明该宝物具备比较突出的反光能力，但也不排除有夸张的成分。“积之可以燃鼎，置之室内则不复挟纩，才人常用煎澄明酒”，就是说可以用它来煮饭、取暖、酿酒，这些都是对该种宝石赤红似火颜色的一种形象化的比喻和想象而已。

《旧唐书》记载：“渤海本粟末靺鞨，东穷海西、契丹，万岁通天中，度辽水，后乃建国。地方五千里，尽得扶余、沃沮、卞韩、朝鲜、海北诸地。”

这里是说，古代的扶余在唐以后成为粟末靺鞨的一部。而粟末靺鞨就是粟末水靺鞨，居住于松花江流域。粟末靺鞨与居住在今黑龙江流域的黑水靺鞨，在我国史书上统一称作“靺鞨”。

而在靺鞨居住地域，就盛产一种红色宝石，而且就以靺鞨族名命名。《本草纲目》中说“宝石红者，宋人谓之靺鞨”；《丹铅总录》中也说“大如巨栗，中国谓之‘靺鞨’”。

宋代高似孙《纬略》引唐代《唐宝记》记载：“红靺鞨大如巨栗，赤烂若朱樱，视之如不可触，触之甚坚不可破。”

内蒙古自治区通辽奈曼旗的辽代陈国公主墓中，发现了大量镶嵌素面红宝石的饰品。内蒙古自治区阿尔山玫瑰峰也发现有辽代贵族墓葬的素面红宝石。这些发现说明：至少从辽代起，东北地区的红宝石就已得到开发。

明清两代，红、蓝宝石大量用于宫廷首饰，民间佩戴者也逐渐增多。著名的明代定陵发掘中，得到了大量的优质红、蓝宝石饰品。

清代著名的国宝金嵌珠宝金瓯永固杯上，镶有9枚红宝石。“金瓯永固”杯是皇帝每年元旦子时举行开笔仪式时的专用酒杯。夔龙状鼎耳，象鼻状鼎足，杯体满錾宝相花，并以珍珠、红宝石为花心。杯体一面錾刻“金瓯永固”4字。

慈禧太后极喜爱红宝石，其皇冠上有石榴瓣大小的红宝石。她死后，殉葬品中有红宝石朝珠一对，红宝石佛27尊，红宝石杏60枚，红宝石枣40枚，其他各种形状的红、蓝宝石首饰与小雕件3790件。

清代亲王与大臣等官衔以顶戴宝石种类区分。其中亲王与一品官为红宝石，蓝宝石是三品官的顶戴标记。

一种传说认为戴红宝石首饰的人会健康长寿、爱情美满、家庭和谐、发财致富；另一种传说认为左胸佩戴一枚红宝石胸饰或左手戴一枚红宝石戒指可以逢凶化吉、变敌为友。

山东省昌乐县发现一颗红、蓝宝石连生体，重675克拉，被称为“鸳鸯宝石”，称得上是世界罕见的奇迹。另外，在黑龙江省东部牡丹江流域的穆棱和宁安两地的残积坡积砂矿中发现有红宝石和蓝宝石，其中的红宝石呈现紫红、玫瑰红、粉红等颜色，质地明净，透明度良好，呈不规则块状，最大的超过一克拉。

一颗钻石从开采、分选、切割、打磨到最后光彩夺目地呈现在你的面前，中间需要经过很多道的程序，凝聚着很多人的心血。而钻石最终的价值并不是以大小为绝对依据。有经验的钻石行家们有而一套鉴定的规则。

可以说世界上没有两颗完全相同的钻石。在设计加工时，要根据钻石的形状、瑕疵以及成品重量进行精确的计算，以确定最终切磨的大小和形状。

那么钻石的价值到底是如何来衡量的呢钻石是按照形状、大小、颜色等不同的标准分成了很多等级。世界钻石巨头戴比尔斯公司(De

Beers)就将钻石分成14000多个等级。这样复杂的等级鉴定普通消费者绝对是望尘莫及的，就算是专家级的人物有时也需要参考物和参考书才能作出精确的鉴定。所以现在国际上通过通用的钻石鉴定标准，也就是4C等级分级系统。所谓的“4C”

就是以4个以C开头的英文单词的简称，取每个单词的第一个字母。(Carat)指钻石的重量，单位为克拉。(Color)指钻石的颜色。(Clarity)指钻石的纯净度。(Cut)指钻石的切割。此分级系统由全球宝石分级与鉴定权威机构;美国宝石研究所GIA(Gemological

Institute

of

America)于1953年创立。该系统分级简明、合理，迅速在钻石行业流行并沿用至今，使得钻石品质等级鉴定制度化和标准化。

8331 南非金刚石/钻石的晶体形态及其表面微形貌特征

南非金刚石矿区较多，晶体形态也复杂多变，几乎所有报道过的金刚石晶体形态在南非矿区都能看到。主要有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体、接触双晶、穿插双晶等（Fritsch et al，1998；Harlow，1998）。南非几个著名金刚石矿区产金刚石晶体的典型见图819和图版Ⅶ4。

根据已收集到的文献和相关资料可以看出，金刚石晶体表面微细形貌特征有正三角形生长丘、熔蚀沟、熔蚀孔道和熔蚀空洞、倒三角凹坑、叠瓦状蚀像、熔蚀毛面、塑性变形滑移线。具绿色色调的金刚石晶体上可见绿色和褐色辐照斑点，有时呈圆形，有时呈不规则状，反映了金刚石在地质过程中受到放射性物质的辐照作用。与熔蚀有关的表面微形貌以倒三角形凹坑、熔蚀沟和熔蚀孔道为主。晶面上常见塑性变形滑移线，IIa型金刚石中几乎全可观察到塑性变形滑移线。

8332 南非金刚石/钻石内的包裹体及其他内部特征

南非金伯利岩金刚石矿床众多，发现和开采历史悠久，前人对其岩石学、矿物学、宝石学特征进行了长期广泛和深入的研究（Stachel ＆ Hirris，2008；Bishop et al，1978；Boyd et al，2004；Stachel et al，2004a，b；Tappert et al，2005；Welke et al，1974）。然而由于范围大，至今也没有找出统一规律和可行的判断产地的指纹特征。我们简单地将前人对南非金刚石的矿物包裹体特征以及微量元素特征叙述如下：

Stachel和Harris（2008）对前人及他们自己研究团队长期以来所做南非金伯利岩金刚石包裹体的研究成果进行了总结（表85）。由表85可知，各矿区所产金刚石中所含矿物包裹体的比例不等，最高的为Premier矿，占44%，最低的为Finsch矿，仅为04%。换句话说，Finsch矿区产的金刚石晶体中通常矿物包裹体甚少。不同矿区产出金刚石中矿物包裹体的种类也有差异。如Finsch矿区和 De Beers Pool矿区最常见的矿物包裹体为橄榄岩型石榴子石，但Orapa矿区（博茨瓦纳）以硫化物矿物包裹体为主。原生型矿物包裹体多数具一定的晶体形态，次生矿物包裹体主要分布于裂隙和外层部位，多以层状硅酸盐矿物和氧化物、氢氧化物矿物为主。图820为南非Venetia矿区金刚石中见到的绿色橄榄岩型单斜辉石包裹体（Stachel ＆ Hirris，2008）。

图819 南非几个著名矿区产金刚石晶体和金伯利岩

（据wwwmineralsnet）

Figure 819 Diamond crystals and kimberlites produced in some famous mines of South Africa

表85 南非金伯利岩型金刚石中矿物包体的统计　Table 85 Statistics of mineral inclusions in diamonds from South Africa

图820 南非 Venetia 矿区金刚石中见到的绿色橄榄岩型单斜辉石包裹体

（据 Stachel ＆ Hirris，2008）

Figure 820 P-type green clinopyroxene inclusion in diamond from Venetia mine，South Africa

（Stachel ＆Hirris，2008）

前人对特征且常见原生型矿物包裹体化学成分，微量元素含量、比例、组合，以及碳同位素数值等依照橄榄岩型（Peridotic）、榴辉岩型（Eclogitic）和二辉岩型（Websteritic）三种类型进行了分类和总结。其中橄榄岩型又细分为二辉橄榄岩型（lherzolitic）、方辉橄榄岩型（harzburgitic）和异剥辉石橄榄岩型（wehrlitic）三种类型。根据石榴子石中微量元素含量、比例、组合特征，前人试图将之区分为不同的岩石类型。如橄榄岩型石榴子石的w（Cr2O3）含量通常大于1%，Ca和Cr的比例在CaO和Cr2O3图上分布范围不一。榴辉岩型的石榴子石的Cr2O3含量很低。二辉橄榄岩型金伯利岩产金刚石中石榴子石包裹体的Cr2O3含量通常大于4%等。对单斜辉石矿物包裹体中的Al和Na含量也进行了分析，结果显示榴辉岩型的单斜辉石通常Na含量大于Al含量。

原生型矿物包裹体主要有石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、橄榄石、Mg—钛铁矿和多种硫化物矿物等。Stachel和Harris于2008年分别对这些常见矿物包裹体微量元素特征进行了系统分析和总结，结果未能找出具产地意义的指纹特征，但能依据不同的金伯利岩类型进行大致的归纳和整理。

颜慰萱　陈美华

作者简介：颜慰萱，中宝协第三届人工宝石专业委员会高级顾问，原中国地质大学（武汉）珠宝学院院长、教授。

陈美华，中宝协第三届人工宝石专业委员会委员，中国地质大学（武汉）珠宝学院教授。

化学气相沉淀法合成钻石有几种方法，如热丝法、火焰法、等离子体喷射法和微波等离子体法等，但最常用的方法是微波等离子体法。这是高温（800～1000℃）低压（104Pa）条件下的合成方法。用泵将含碳气体——甲烷（CH4）和氢气通过一管子输送到抽真空的反应舱内，靠微波将气体加热，同时也将舱内的一个基片加热。微波产生等离子体，碳从气体化合物的状态分解成单独游离的原子状态，经过扩散和对流，最后以钻石形式沉淀在加热的基片上。氢原子对抑制石墨的形成有重要作用（图1，图2）。

所谓等离子体简单说就是气体在电场作用下电离成正离子及负离子，通常成对出现，保持电中性。这种状态被称为除气、液、固态外物质的第四态。如CH化合物电离成C和H等离子体。

图1 微波等离子体法合成CVD钻石

（据Martineau等，2004）

图2 等离子体及碳结晶示意图

当基片是硅或金属材料而不是钻石时，因钻石晶粒取向各异，所产生的钻石薄膜是多晶质的；若基片是钻石单晶体，就能以它为基础以同一结晶方向生长出单晶体钻石。基片起到了籽晶的作用。用作基片的钻石既可以是天然钻石，也可以是高压高温合成的钻石或CVD合成钻石。基片切成薄板状，其顶、底面大致平行于钻石的立方体面（{100｝面）。

一、化学气相沉淀法合成钻石的研发史和现状

1952年美国联邦碳化硅公司的William Ever-sole在低压条件下用含碳气体成功地同相外延生长出钻石。这比瑞士 ASEA公司1953年和美国通用电气公司（GE）1954年宣布用高压高温法合成出钻石的时间还要早，因而Eversole被视为合成钻石第一人。但当时CVD法生长钻石的速度很慢，很少有人相信其速度能提升到可供商业性生长。

从1956年开始苏联科学家通过研究显著提高了CVD合成钻石的速度，当时是在非钻石的基片上生长钻石薄膜。20世纪80年代初这项合成技术在日本取得重大突破。1982年日本国家无机材料研究所（NIRIM）的Matsumoto等宣布，钻石的生长速度已超过1μm/h。这在全球范围内引发了将这项技术用于多种工业目的的兴趣。

20世纪80年代末，戴比尔斯公司的工业钻石部（现在的Element Six公司）开始从事CVD法合成钻石的研究，并迅速在这个领域取得领先地位，提供了许多CVD合成多晶质钻石工业产品。

这项技术也在珠宝业得到应用，那就是把多晶质钻石膜（DF）和似钻碳体（DLC）作为涂层（镀膜）用于某些天然宝石也包括钻石的优化处理。

尽管当时CVD合成钻石的生长速度有了很大提高，使得有可能生长出用于某些工业目的和宝石镀膜的较薄的钻石层，但要生产可供切磨刻面的首饰用材料，因需要厚度较大的单晶体钻石，仍无法实现。一颗 05克拉圆钻的深度在3mm以上，若以0001mm/h速度计算，所需的钻坯至少要生长18周。可见，低速度依然是妨碍CVD法合成厚单晶钻石的主要因素。

20世纪90年代，CVD合成单晶体钻石的研发取得显著进展。先是1990年荷兰 Nijmegen大学的研究人员用火焰和热丝法生长出了厚达05mm的CVD单晶体。后在美国，Crystallume公司在1993年也报道用微波CVD法生长出了相似厚度的单晶体钻石；Badzian等于1993年报道生长出了厚度为12mm的单晶体钻石。DTC和Element Six公司生产出了大量用于研究目的的单晶体钻石，除掺氮的褐色钻石和纯净的无色钻石外，还有掺硼的蓝色钻石和合成后再经高压高温处理的钻石。

进入21世纪，首饰用CVD合成单晶体钻石的研发有了突破性进展。

美国阿波罗钻石公司（Apollo Diamond Inc）多年从事CVD合成单晶钻石的研发。2003年秋，开始了首饰用CVD合成单晶钻石的商业性生产，主要是Ⅱa型褐色到近无色的钻石单晶体，重量达1克拉或更大些。同时，开始实验性生产Ⅱa型无色钻石和Ⅱb型蓝色钻石。阿波罗钻石公司预计其成品刻面钻石在2005年的总产量为5000～10000克拉，大多数是025～033克拉的钻石，但也可生产1克拉的钻（图3，图4）。

图3 无色—褐色CVD钻石

（据Martineau等，2004）

图4 CVD钻石的设备及合成工艺

（据DTC,2005）

2005年5月在日本召开的钻石国际会议上，美国的Yan和Hemley（卡内基实验室）等披露，由于技术方法的改进，他们已能高速度（100μm/h）生长出5～10克拉的单晶体，这个速度约5倍于用高压高温方法和其他CVD方法商业性生产的钻石。他们还预言能够实现英寸级（约300克拉）无色单晶体钻石的生长。

由此可见，首饰用CVD合成钻石的前景是十分喜人的，它对于钻石业的影响也是不可低估的。

二、化学气相沉淀法合成单晶钻石的特征和鉴别

近年来一些研究和鉴定机构一直致力于研究合成单晶钻石的特征和鉴别。我们在这里所要介绍的资料来自于美国宝石学院《Gems＆Gemology》杂志上的3篇论文。

1）Wuyi Wang等（2003）对阿波罗钻石公司此前生产的13粒样品的性质和鉴定特征进行了总结。

2）Martineau等（2004），综述了对 DTC和Element Six公司近15年来生产的上千颗实验样品（包括合成后切磨成刻面的样品）的研究结果。样品中除有与阿波罗钻石公司相同的含氮的褐色钻石和纯净的近无色钻石外，还有掺硼的蓝色钻石和合成后再经高压高温处理的钻石。

3）Wuyi Wang等（2005），对法国巴黎第13大学 LIMHP-CNRS实验室生长的6颗实验样品的性质和鉴定特征进行了总结，其中3颗是掺氮的，另外3颗则是在尽量减少杂质含量的条件下生长的高纯度钻石。

上述论文中所涉及的样品都是用化学气相沉淀法中的微波法生长的，因而论文所总结出的特征和鉴别方法有许多共同点，但由于合成技术方法（包括实验目的和条件，掺杂类型和浓度以及基片类型等）的差别，它们的特征也存在某些差别。

1晶体

因为是以天然钻石、高压高温合成钻石或CVD合成钻石切成平行｛100｝晶面（立方体面）或与｛100｝交角很小的薄片作为基片，故CVD法生长出的单晶体大都呈板状，有大致呈｛100｝方向的大的顶面，偶尔可在边部见到小的八面体面｛111｝和十二面体面｛110｝。八面体面｛111｝和十二面体面｛110｝分布的部位通常含较多的包裹体，是生长质量较差也不易抛光的部位（图5，图6）。

图5 天然钻石、HTHP合成钻石和CVD合成钻石晶体形态

图6 天然钻石和CVD合成钻石的形态差异

用差示干涉差显微镜或宝石显微镜放大观察掺氮钻石的生长表面，可观察到“生长阶梯”，它由“生长台阶”和将它们分隔开的倾斜的“立板”构成（图7，图8）。

图7 CVD钻石在｛100｝面上看到的表面生长特征（据 Wuyi Wang等，2005）

图8 掺氮钻石表面的“生长阶梯”现象

（据 Martineau等，2004）

2钻石类型和颜色

Martineau等（2004）把DTC和Element Six公司迄今的实验样品归纳为4类。

（1）掺氮的CVD合成钻石

因为合成过程中难免会有少量空气进入反应舱，而空气中含氮，添加的原料气体中也会有杂质氮，故要完全排除合成钻石中的氮是困难的。含氮少时属于Ⅱa型，含氮多时属于Ⅰ b型。除少数为近无色外，绝大多数带褐色调（法国巴黎第13大学的样品有带灰色调的），这明显不同于带**调的天然的和高压高温合成的钻石。阿波罗钻石公司现有产品大都属于这一类，多数为Ⅱa型，少数为I b型。已有的实验表明，氮有助于明显提高合成钻石的生长速度，因而有时可人为地有控制地掺氮（图9）。

（2）高压高温处理的掺氮的CVD合成钻石

实验表明，高压高温热处理可以减弱掺氮CVD合成钻石的褐色调。由于掺氮CVD合成钻石的褐色调是与N-V（氮－空穴）心等因素有关而与塑性变形无关，故高压高温减色也是与改造 N-V（氮－空穴）心等有关，而与修复塑性变形无关。

（3）掺硼的CVD合成钻石

合成过程中在原料气体中加入 B2H6，所得到的合成钻石将含少量的硼，属于Ⅱb型，其颜色为浅蓝至深蓝色（图10）。

（4）除氢外无其他杂质的高纯度CVD合成钻石

属于近无色到无色的Ⅱa型钻石。由于氢是原料气体的组成部分，有杂质氢是不可避免的，因而关键是严格控制氮和硼，这有相当难度，而且生长速度比掺氮的要慢许多（图11）。

图9 掺氮褐色CVD钻石

图10 掺硼蓝色CVD钻石

（图9～11据 Martineau等，2004）

图11 高纯度CVD钻石

3颜色分带

在垂直晶体生长方向（即平行于｛100｝面的方向）进行放大观察，在Element Six公司的实验样品中可看到颜色的成层分布。在掺氮的褐色钻石中可见褐色的条带，而在掺硼的蓝色钻石中可见蓝色的条带（图12）。

在阿波罗钻石公司的产品中也见到有褐色的条带。

图12 阿波罗钻石公司的产品中的褐色条带

（据Wuyi Wang等，2003）

4包裹体

较少含包裹体，不是在所有样品中都能观察到。主要是一些针点状包裹体，还有一些小的黑色不规则状颗粒，叫非钻石碳（图13）。因这些在天然的和高压高温合成的钻石中也能见到，故鉴定意义不大。但微波CVD合成钻石中不会有高压高温合成钻石中常见的金属包裹体，也不会有磁性。

阿波罗钻石样品中的几颗掺氮成品钻石的净度级别为VS1到SI2。

图13 针点状包裹体（左）和非钻石碳包裹体（右）

（据Wuyi Wang等，2003）

5异常双折射（图14，图15）

图14 CVD钻石异常消光（左）和天然钻石异常消光（右）

（据Wuyi Wang等，2003）

图15 平行生长方向观察（上）和垂直方向观察（下）

（据 Martineau等，2004）

在正交偏光显微镜下垂直立方体面观察，通常可见到由残余内应变而导致的格状的异常双折射，显示低干涉色，但围绕一些缺陷可见到高干涉色。整体上其异常双折射弱于天然钻石，但在边部八面体面｛111｝和十二面体面｛110｝分布部位有较强的异常双折射和较高的干涉色。

6紫外荧光

阿波罗公司的13颗样品，在LW UV下有8颗呈惰性，其余的呈微弱的橙、橙黄或**；在SW LV下除1颗样品外都显示从微弱到中等的橙到橙**。未见有磷光。

法国巴黎第13大学的样品，包括掺氮的和高纯度的，除1颗是连同基片的未确定外，其余在LW UV和SW UV下均呈惰性。

Element Six的14颗掺氮刻面钻石在LW UV和SW UV下均呈弱橙色到橙色。8颗刻面的高纯度CVD合成钻石在LW UV和SW UV下均呈惰性。5颗刻面的掺硼钻石在LM UV下均呈惰性，在SW UV下均呈绿蓝色并有蓝色磷光。

综上所述，除掺硼钻石外大多数CVD合成钻石在 LW UV和SW UV下的反应变化很大，可呈惰性到橙色，很难作为鉴定依据。

7用 DiamondView（钻石观测仪）观察到的发光现象

用戴比尔斯的DiamondView观察CVD合成钻石在短波紫外光下的发光特点，发现掺氮钻石呈现强橙到橙红色的荧光（图16，图17，图18），这与N-V心有关。经高压高温处理的掺氮钻石主要呈绿色。高纯度的CVD合成钻石在 DiamondView下不显橙色荧光，但有些样品有微弱的蓝色发光，这与晶格中的位错有关。这种蓝色发光也会出现在掺氮钻石的四个角。CVD合成掺硼钻石呈亮蓝色荧光，一些部分为绿蓝色（图19），有磷光效应，可延续几秒到几十秒钟。CVD钻石在Diamond-View下不显示天然钻石的八面体发光样式和高压高温合成钻石的立方－八面体发光样式。有趣的是，当CVD钻石是在高压高温合成钻石的基片上生长，而基片又未去掉时，可看到高压高温合成钻石的立方－八面体发光样式（图20）。

图16 DiamondView观察CVD钻石的发光现象

（据Martineau等，2004）

图17 DiamondView观察阿波罗钻石的发光现象

（据Wuyi Wang等，2003）

CVD掺氮钻石在垂直｛100｝的切面上可看到密集的斜的条纹（条纹间距相当稳定，不同样品中从0001mm到 02mm不等）。这是CVD合成掺氮钻石一个重要的鉴别特征。天然Ⅱa型钻石虽偶尔也有橙色发光，但没有这种条纹。掺氮钻石经高压高温处理后的发光变为绿色到蓝绿色，但密集的条纹依然可见（图21）。

图18 在高压高温合成钻石基片上生长的CVD钻石，在DiamondView下与基片呈不同颜色

（据Wuyi Wang等，2003）

图19 CVD合成掺硼钻石的荧光

（据Wuyi Wang等，2003）

图20 CVD掺氮（左）和CVD高纯度钻石（右）荧光

（据Wuyi Wang等，2005）

图21 未处理及高温高压处理后荧光对比

（据 Martineau等，2004）

CVD掺硼钻石在DiamondView下同样显示条纹或是凹坑或两者都有，这一特征未见于天然Ⅱb型蓝色钻石（图22）。

图22 CVD掺硼钻石的条纹和凹坑

（据Martineau等，2004）

8阴极发光图像

同上述DiamondView发光特征。

9光致发光光谱和阴极发光光谱（图23，图24）

在拉曼光谱仪上分别使用325nm（HeCd，氦镉）、488nm（氩离子）、514nm（氩离子）、633nm（HeNe，氦氖）和785nm（近红外二极管）激光束照射Element Six公司的各种样品并研究其发光光谱，以及用阴极射线照射 Element Six公司的各种样品并研究其发光光谱，Martineau等（2004）得出了表1结果。

表1 各种钻石的发光光谱特征

Martineau等同意Zaitsev（2001）的意见，认为467nm和533nm只出现在CVD合成钻石中，但指出高压高温处理后将不复存在；也同意Wuyi Wang等（2003）的意见，认为596nm和597nm对于CVD掺氮钻石有鉴定意义，但指出并非所有样品都有596/597峰。

10紫外－可见光－近红外吸收谱和红外吸收谱（图25，图26，图27）

图23 用514氩离子激光束辐照掺氮CVD钻石产生的发光光谱

（据Martineau等，2004）

图24 用325nm氦镉激光束辐照含氮CVD钻石（A）和同一样品经高压高温（B）产生的发光光谱

（据Martineau等，2004）

图25 掺氮CVD钻石（A）和同一钻石经高压高温处理后（B）的紫外－可见光吸收谱

（据Martineau等，2004）

用几种类型的光谱仪研究Element Six公司各种类型的CVD合成钻石后，Martineau等（2004）得出了表2结果。

表2 各种钻石的光谱特征

Martineau等（2004）认为，紫外－可见光－近红外光谱中的365nm、520nm、596 nm和625nm吸收对于CVD合成掺氮钻石是特征的，在高压高温处理的掺氮钻石中已不见，也未见于天然钻石和高压高温合成钻石中。

图26 阿波罗公司掺氮CVD钻石的红外光谱

（据Wuyi Wang等，2003）

Martineau等（2004）还同意 Wuyi Wang等（2003）的意见，认为红外光谱中与氢有关的8753cm-1,7354 cm-1,6856 cm-1,6425 cm-1,5564 cm-1,3323 cm-1和3123 cm-1对于CVD合成掺氮钻石是特征的，在高压高温处理的掺氮钻石中已不见，也未见于天然钻石和高压高温合成钻石中。3107cm-1吸收出现在高压高温处理后，也见于某些天然钻石。

图27 阿波罗掺氮CVD钻石的红外吸收谱

（据Wuyi Wang,2005）

11X射线形貌分析

在平行于生长方向的切面上进行的X射线形貌分析显示出明显的柱状结构，而在垂直生长方向的切面上看到的是许多暗色斑点或呈模糊的格子状。分析认为这种柱状结构是钻石晶体生长过程中一些位错从基片分界面或靠近分界面处出现并开始向上延伸的结果。

三、结束语

对于现今少量进入市场的成品掺氮钻石，略带褐色调、成品厚度较薄以及异常消光特点等能为鉴别提供一些线索，但最终的鉴别需要依靠大型实验室的DiamondView和阴极发光图像分析和谱学资料，包括发光光谱和吸收光谱资料。由于CVD合成单晶体钻石工艺的不断完善，特别是高纯度CVD钻石的出现及对掺氮CVD钻石的高压高温热处理，使现今能有效鉴别掺氮CVD钻石的发光图像特征和谱学特征也不再有效，这就进一步增加了鉴别的难度。但我们相信宝石学界一定会不断分析总结新出现的情况，找到鉴别的办法。

主要参考文献

Philip MMartineau,Simon CLawson,Andy JTay-lor2004Identification of synthetic diamond grown using chemical vapor deposition（CVD）Gems＆Gemology,40（1）:2～25

Wuyi Wang,Thomas Moses,Robert CLinares2003Gem-quality synthetic diamonds grown by a chemical vapor deposition（CVD）methodGems＆Gemolo-gy,39（4）:206～283

Wuyi Wang,Alexandre Tallaire,Matthew SHall2005Experimental CVD synthetic diamonds from LIMHP-CNRS,FranceGems＆Gemology,41（3）:234～244

8231 博兹瓦纳金刚石/钻石的晶体形态

博茨瓦纳金伯利岩金刚石晶体形态也复杂多变，几乎所有报道过的金刚石晶体形态在博茨瓦纳矿区都能看到。主要有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体、接触双晶、穿插双晶等。图811为博茨瓦纳三个主要矿区金刚石晶体的典型。

根据已收集到的文献和相关资料可以看出，博茨瓦纳金刚石晶体表面微细形貌特征有：正三角形生长丘、熔蚀沟、熔蚀孔道和熔蚀空洞、倒三角凹坑、叠瓦状蚀像、熔蚀毛面和塑性变形滑移线，以倒三角形凹坑、多边形闭合晕线、塑性变形滑移线最为常见。

图811 博茨瓦纳三个主要金刚石矿区产金刚石晶体

Figure 811 Diamond crystals from the main diamond fields in Botswana

8232 博兹瓦纳金刚石/钻石的包裹体及其内部特征

前人对Orapa矿区和Jwaneng矿区产金刚石中各类矿物进行了不少研究。金刚石中的主要矿物包裹体依橄榄岩型和榴辉岩型不同分为两种组合。橄榄岩型金刚石中的矿物包裹体主要为镁铝榴石、橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、钛铁矿。在Orapa岩管中的榴辉岩型金刚石中有二辉石，在这两个岩管中均发现金刚石多晶质晶体（Aulbach et al，2002；Brenker et al，2002；Cartigny et al，1998；Hutchison，1997）。

Stachel等人（2008）对这两个岩管橄榄岩型矿物包裹体的化学组成、微量元素、稀土元素、稀有元素组合等进行了详细测试和分析。主要结果如下：

（1）这两个岩管产金刚石晶体内的矿物包裹体数量较少。对127000个金刚石进行低倍显微镜观察后发现能见到包裹体的仅有844颗，占所有宝石级金刚石的07%。其他的博茨瓦纳金刚石矿区金刚石含有明显矿物包裹体的比例也很低，约在1%以下。图812为Damtshaa矿区金刚石中常见的紫色橄榄岩型石榴子石包裹体。镁铝榴石是最常见的中石榴子石包裹体。化学成分分析得到其中CaO含量较低，Orapa矿区的金刚石中镁铝榴石的Cr2O3含量多为4%～15%。Jwaneng矿区的Cr含量更高，Cr2O3含量多为11%～14%，但CaO含量只低于1%。TiO2含量低，P，Ti，Mn和Fe为主要微量元素。在Orapa矿区也发现富铁（249mol%）的铁铝榴石包裹体。

图812 博茨瓦纳 Damtshaa 矿区金刚石中常见的紫色橄榄岩型石榴子石包裹体和无色透明橄榄石包裹体

（据Stachel等，2004）

Figure 812 Purple peridotitic garnet inclusion and colorless transparent olivine inclusion common in diamonds from Damtshaa mine，Botswana

（Stachel et al，2004）

（2）这两个岩管产金刚石中的橄榄石包裹体（图813），其Mg＃值达到920～935。Jwaneng岩管橄榄石包裹体Mg＃值更高，达933，比世界范围内的平均值928要高。Na2O和K2O含量高，Na2O为010%，K2O为005%斜方辉石在这两个矿区的金刚石中含量不高，Mg＃值与世界范围内的斜方辉石相当，约为94，稍低于95的世界平均值。单斜辉石含量更少，呈亮丽绿色，其化学组成与世界范围内平均值相似。钛铁矿包裹体具有高Fe2+/Mg和Fe（总量）/Mg比值，TiO2含量在07%～14%之间。

Jwaneng金伯利岩岩管产金刚石晶体中有时可见具纤维状生长结构的生长层，即包层结构。这些纤维状包层含有大量反映高压下地幔流体组成的微细包裹体（亚微米级及纳米级），为此，引起了金刚石研究工作者的兴趣（Harris et al，1997）。研究表明，单颗金刚石中流体的主要元素组成基本上均匀一致，但不同金刚石晶体样品之间流体包裹体的化学元素组成差异较大，可说是依样品而异。流体的主要组成为碳酸盐和含氢端元组分。根据中子活化分析方法对纤维状结构的分析结果，流体中存在一些与金刚石不相容的元素，主要有K、Na、Br、Rb、Sr、Zr、Cs、Ba、Hf、Ta、Th、U和LREE稀土元素。这些元素的含量比地幔岩石和熔融包裹体中的同类元素要高。纤维状结构包层内液体包裹体与榴辉岩型金刚石内的矿物包裹体成分更接近。

图813 Orapa金伯利岩岩管产金刚石晶体中的橄榄石包裹体及其 Mg 数值

（据Stachel等，2004）

Figure 813 Olivine inclusions and Mg number in diamond crystals of the Orapa kimberlite pipe

（Stachel et al，2004）

1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。

　　2、目录：目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录）

　　3、提要：是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。

　　4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。

　　主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。

　　5、论文正文：

　　（1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。

　　〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容：

　　a提出-论点；

　　b分析问题-论据和论证；

　　c解决问题-论证与步骤；

　　d结论。

　　6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。

　　中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是：

　　（1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。

　　（2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。

8621 巴西金刚石/钻石的晶体形貌和颜色特征

巴西各矿区的金刚石/钻石具有相似的晶体形态、表面形貌和颜色特征。金刚石/钻石的晶体形态以十二面体为主，其次为不规则形状、聚形和八面体晶形，还有少量的三角薄片双晶（图838、图839），大多数金刚石/钻石表面显示溶蚀特征、塑性变形纹理及与搬运相关的表面磨损；金刚石/钻石的颜色以无色为主，其次为灰色、棕色、**、粉色、乳白色及不均一的颜色（Kaminsky et al，2001b；Hayman et al，2003，2005；Tappert et al，2006；Bulanova et al，2008a；Hunt et al，2009）。

虽然巴西各矿区的钻石都以菱形十二面体为主，具有相似的晶体形态，但不同来源钻石的形态组合则有差异。例如Arenapolis、Boa Vista和Canastra三个砂矿的钻石具有相似的与生长和溶蚀过程相关的晶体形态。三个矿区钻石的晶体形态均以菱形十二面体为主，其次为比例相当的八面体和菱形十二面体聚形、八面体、不规则形状晶形（Tappert et al，2006）。Juina地区Rio Soriso砂矿钻石晶形也以菱形十二面体为主（42%），其次为菱形十二面体与八面体的聚形（13%），八面体（4%）（图838），但出现一些不常见的立方体和立方-八面体钻石（Hayman et al，2005）。而Carolina金伯利岩筒钻石的形貌以滚圆（32%）和不规则（26%）的菱形十二面体为主，其次为不规则、不可辨别的晶形（26%），其余的为八面体（12%）和三角薄片双晶（4%）。

图838 Rio Soriso矿区原石（A）十二面体（B）八面体 - 十二面体组合（C）聚形（D）八面体双晶

（据 Hayman et al，2003）

Figure 838 Rough diamonds from Rio Soriso mine A） dodecahedron B） combination form of octahedron and dodecahedron C） combination form D） macle

（Hayman et al，2003）

图839 Collier 4岩管金刚石的形貌

Figure 839 Diamond morphology of No4 pipe，Collier

J1：碎片，熔蚀与蚀刻白色八面体；J2：白色八面体/双晶/共生一边破碎；J9：淡棕色熔蚀破碎的八面体；J10：白色熔蚀八面体、十二面体

（据 Bulanova et al，2010）

J1: fragment，resorped and etched white octahedral crystal; J2: white octahedral crystal intergrows with macle，one side broken; J9: light brown，resorped and broken octahedral crystal; J10: white resorped octahedral crystal and dodecahedral crystal

（Bulanova et al，2010）

图840 Rio Soriso 矿区原石具有不同的荧光颜色：（A） 蓝色，（B）绿松石色，（C）绿色，（D） 棕色

（据 Hayman et al，2003）

Figure 840 Rough diamonds with different fluorescence colors from Rio Soriso mine: A）blue，B）turquoise，C）gREE，D）brown

（Hayman et al，2003）

图841 Rio Soriso矿区原石CL图像 （A）多阶段的八面体生长和溶蚀；（B）复杂的生长模式

（据 Hayman et al，2003）

Figure 841 CL images of rough diamonds from Rio Soriso mine，（A） multi-stage octahedron growth and resorption; （B） complicated growth pattern

（Hayman et al，2003）

Juina地区金刚石（包括起源地Sao Luiz河）表面具有大量塑性变形滑移线和蚀刻通道，常缺少机械相关的磨损痕迹（（Kaminsky et al，2001b；Hayman et al，2003）。而其他地区金刚石表面具有丰富的晶面蚀像，如盾形的薄层、三角坑（座）、阶梯状生长结构、生长丘、塑性变形滑移线及不同比例与搬运相关的表面磨损（Hunt et al，2009；Bulanova et al，2008a；Tappert et al，2006）。

大部分矿区金刚石/钻石表面存在色斑，如Boa Vista砂矿矿区约75%的金刚石/钻石具有绿色和褐色色斑，以绿色色斑为主。Arenapolis和Canastra砂矿近40%或更少的金刚石/钻石拥有比例相当的绿色、褐色色斑（Tappert et al，2006）。Machado River砂矿的金刚石/钻石表面也常见绿色和棕色色斑 （Bulanova et al，2008a）。只有Juina地区Rio Soriso矿区等少量矿区金刚石/钻石表面不存在色斑（Hayman et al，2003）。

8622 巴西金刚石/钻石的内部结构特征

Arenapolis、Boa Vista和Canastra砂矿金刚石阴极发光（CL）生长结构多样，简单环带、振荡环带、扇形和复杂分区环带结构均可见。Boa Vista矿区未溶蚀的八面体金刚石/钻石一般具有低氮的外层（Tappert et al，2006）。Rondônia州Machado河砂矿橄榄岩型的金刚石/钻石具有明亮的蓝色光致发光及八面体分带的阴极发光图像，但其超深榴辉岩型金刚石/钻石则不具有或呈非常弱的光致发光和阴极发光图像（Bulanova et al，2008a）。

Juina地区金刚石/钻石的内部结构与岩石圈来源的金刚石/钻石有极大不同，以复杂的内部生长结构、塑性变形、内应力、破碎和溶蚀为特征（Hayman et al，2005；Hutchison，1997；Kaminsky et al，2001b；Bulanova et al，2010）。Juina地区Rio Soriso砂矿大部分金刚石/钻石表现为同中心、复杂形状、扇形分带的内部结构，许多金刚石出现阶段性的溶蚀、生长及塑性变形（Hayman et al，2005）。Juina地区Collier 4岩筒只有少数金刚石/钻石呈现规则的八面体环带结构，大部分具有充填破碎和溶蚀的后代金刚石/钻石的裂缝，或者表现为非常复杂的生长模式（图839），表明金刚石/钻石具有复杂的生长历史，起源于交替生长和强烈溶蚀的环境，受到类似剪切地幔捕虏体的脆性和塑性变形（Bulanova等 et al，2010）。

8623 巴西金刚石/钻石的包裹体特征

巴西大部分矿区的金刚石/钻石具有与世界其他地区相似的矿物包裹体组合，以橄榄岩型（P型）为主，包括橄榄石、镁铬铁矿、石榴子石、斜方辉石、顽火辉石等（Meyer ＆ Svisero，1975；Tappert et al，2006）。其中橄榄石和斜方辉石包裹体具有高Mg和低Ca特征，指示金刚石/钻石强到中等亏损橄榄岩型的地幔来源；榴辉岩型（E型）包裹体丰度低，表明在巴西主要部分的岩石圈地幔，缺少玄武岩组成的金刚石/钻石源岩（Tappert et al，2006）。只有Juina地区砂矿金刚石/钻石具有独特的以超高压相为主的包裹体组合，包括铁方镁石、钙钛矿、四面体的铁铝-镁铝榴石混合物相（TAPP）、超硅石榴石、含锰钛铁矿、Cr-Ti尖晶石、自然Fe、自然Ni、榍石等，其中铁方镁石的质量分数最丰富（Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2001b；Kaminsky et al，2008；Hutchison et al，1999; Harte et al，1994）。铁方镁石+MgSi-钙钛矿+CaSi-钙钛矿+SiO2±TAPP矿物的共生组合，与实验研究中高压下橄榄岩型组成预测一致（Kesson et al，1991）。这些罕见包裹体系列揭示了金刚石/钻石的过渡地带和下地幔来源，起源深度可能超过1700 km（Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2001b；Harte et al，1994）。金刚石也存在E型包裹体，包括水铝硅酸盐（“Egg相”）（Wirth et al，2007）、碳酸盐（方解石和白云石）（Brenker et al，2007；Wirth et al，2009）、硅酸盐（硅灰石-Ⅱ、枪晶石、钙镁橄榄石、金云母）、卤化物（NaCl、KCl、CaCl2和PbCl2）、氧化物（钛铁矿和尖晶石）以及硫化物（Wirth et al，2009）等，表明金刚石可能是地壳物质俯冲到了一个深度较低的过渡地带和下地幔形成的（Wirth et al，2007；Brenker et al，2007；Wirth et al，2009），见表89。

世界范围内，仅巴西西部的Juina地区（Kaminsky et al，2001b；Harte ＆ Harris，1994）、加拿大的A154 South岩管（Donnelly et al，2007）、Panda（Tappert et al，2005a，2005b）以及几内亚的Kankan（Stachel et al，2000b）地区的金刚石/钻石含有铁方镁石包裹体。仅Jagersfontein、Juina、Kankan三个产地金刚石/钻石中含有相当比例的超硅石榴子石包裹体（Stachel et al，2004a，2004b）。四面体的铁铝-镁铝榴石混合物（TAPP）包裹体极其低Ca、Cr、高Ti成分，属于异常的地幔石榴子石，只在Juina地区Sao Luiz、Rio Soriso、Collier 4矿区金刚石/钻石中发现（Harris et al，1997；Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2001b；Bulanova et al，2010）。磁铁矿是金刚石/钻石中的稀有包裹体，仅在Juina地区（Hutchison，1997）、委内瑞拉的Guaniamo地区（Sobolev et al，1998），美国的Sloan地区（Meyer ＆ McCallum，1986）和西伯利亚一些矿区（Sobolev et al，1981，1984）的金刚石/钻石中发现。自然铁也是金刚石的稀有包裹体，仅在Juina地区砂矿金刚石/钻石（Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2008），西伯利亚及澳大利亚Wellington地区的橄榄岩型金刚石/钻石（Sobolev et al，1981；Bulanova et al，1998；Davies et al，1999），及美国Colorado-Wyoming（Meyer ＆ McCallum，1986）金刚石/钻石中报道过。显然，金刚石中含有磁铁矿、自然铁这些稀有包裹体是有重要的产地来源指示意义。

表89 巴西金刚石/钻石的包裹体特征　Table 89 Diamond inclusion features of Brazil

据：Meryer and Svisero，1975；Tappert et al，2006；Shiryaev et al，2003；Bulanova et al，2008a；Harte et al，1999；Kaminsky et al，2001b；Araújoet al，2003；Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2008；Brenker et al，2007 ；Wirth et al，2007，2009；Bulanova et al，2010；Kesson ＆ Fitz Gerald，1991 文献整理

钻石简介

　　1矿物名称为「金刚石」，英文为Diamond，源于古希腊语Adamant，意思是坚硬不可侵犯的物质，是公认的宝石之王。钻石的化学成份有9998%的碳。也就是说，钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。

　　2钻石的摩氏硬度：10，是天然矿物中的最高硬度。但千万别认为钻石硬度高，就永不破损。其实钻石脆性也相当高，用力碰撞仍会碎裂。

　　3钻石是依据其原石的外形，来切割成各种不同形状的钻石。其中，受大家欢迎的八种形状有：圆形、椭圆形、榄尖形、心形、梨形、方形、三角型及绿柱石形。圆钻，是最常见的形状。

　　4钻石属天然矿物。钻石的主要产地是澳大利亚、南非、印度；而美国、印度,以色列、比利时则是钻石加工切割的基地。尤其比利时，是全球公认的雕琢钻石贸易中心。

钻石的化学成成份

　　钻石的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的。属等轴晶系。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2417，色散中等，为0044。均质体。热导率为035卡/厘米秒度。用热导仪测试，反应最为灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，怕重击，重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度352克/立方厘米。钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射，发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。

　　钻石与相似宝石、合成钻石的区别。宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。合成钻石于1955年首先由日本研制成功，但未批量生产。因为合成钻石要比天然钻石费用高，所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。如：仿钻立方氧化锆多无色，色散强（0060）、光泽强、密度大，为58克/立方厘米，手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和，肉眼很难将它与钻石区别开。

形成原因

现代科学技术 、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石，它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其藏宝图 钻石成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同，碳元素在较高的温度、压力下，结晶形成石墨（黑色），而在高温、极高气压及还原环境（通常来说就是一种缺氧的环境）中则结晶为珍贵的钻石（白色）。为了便于理解钻石的起源，先看一看含有钻石的原岩。

　　自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事，这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩，被风化、破碎后，钻石随水流被带到下游地带，比重大的钻石被埋在沙砾中。钻石的原岩是什么？1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石，此后钻石的开掘由河床转移到黄土中，黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石，它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩？金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩，这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片，主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明，金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现，故以该地名来命名。

　　另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩（lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩，主要由白榴石、火山玻璃形成，可含辉石、橄榄石等矿物，典型产地为澳大利亚西部阿盖尔（Argyle)。

　　科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现，钻石的形成条件一般为压力在45-60Gpa(相当于150-200km的深度），温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说，钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段，而目前所开采的矿山中，大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右，表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶，钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程，这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外，地外星体对地球的撞击，产生瞬间的高温、高压，也可形成钻石，如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石，但这种作用形成的钻石并无经济价值。