宝石的热学、电学性质

一、热电效应

物理学中的热电效应，是指受热物体中的电子随着温度梯度由高温区向低温区移动时，产生电流或电荷堆积的一种现象。温度梯度的变化可使某些宝石晶体产生热电效应。如电气石晶体具有明显的热电效应，在受热或冷却时，沿电气石晶体两端产生数量相等、符号相反的电荷，同时具有静电吸尘现象。这可能是由于受到差异温度作用时，晶体产生膨胀或收缩、晶格中被热激发出电荷发生运移所致，如电气石。

二、静电效应

静电并不是静止不动的电，而是在空间缓慢移动的电荷，或说是一种相对稳定状态的电荷。其磁场效应比起电场的作用可以忽略不计。由于这种电荷和电场的存在而产生的一切现象称为静电现象。一般照明用电是由电磁感应原理产生的，而静电大部分是因接触、摩擦、分离而起电的。某些有机化合物，如琥珀、塑料等，当受到皮毛的反复摩擦时，各自产生数量相同、极性相反的电荷，可吸附起较轻的小纸片、羽毛和塑料薄膜等。

三、压电效应

当某些宝石材料受到外界压力时，两面会产生电荷，电荷量与压力成正比，这种现象称为压电效应。宝石材料在机械力作用下产生变形，会引起表面带电的现象，而且其表面电荷密度与应力成正比，这称为正压电效应。反之，在某些材料上施加电场，材料会产生机械变形，而且其应变与电场强度成正比，这称为逆压电效应。如果施加的是交变电场，材料将随着交变电场的频率作伸缩振动。施加的电场强度越强，振动的幅度越大。正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。压电效应多属一种机械能与电能之间的能量转换现象。

净度较高的石英单晶受到压力作用时会产生电荷；相反，当受到电压作用时，又会产生频率很高的振动。压力不同，产生电荷的多少也不一样；反之，电压不同，振动频率也不同。天然单晶水晶和合成单晶水晶均具良好的压电性能，因而被广泛应用于无线电和遥控谐振器上。

四、导热性

物体能传导热量的性质叫导热性。这是因大量分子、原子、离子或自由电子相互撞击，使热量由温度较高一端传递到温度较低一端的缘故。往往导电性强的物质导热性也强，不导热的物体称为热绝缘体。

不同宝石传导热的性能差异甚大，所以导热性可作为宝石的鉴定特征之一。导热性能以热导率（λ）表示，单位为W/（m·K）。热导率须在特定实验环境用特定仪器测定。宝石学一般以相对热导率表示宝石的相对导热性能。相对热导率的确定常以银或尖晶石的热导率为基数。钻石的热导率比其他宝石高出数十倍至数千倍，如表1-6-1所示，以尖晶石的热导率为1时，钻石的相对热导率是569～1708，金的相对热导率是31，银的相对热导率是44，而刚玉的相对热导率是296，其他多数非金属宝石的相对热导率多小于1。因此，使用热导仪能迅速鉴别钻石。

表1-6-1 常见宝石和某些材料的相对热导率（以尖晶石热导率为基数1）

五、导电性

矿物对电流的传导能力称为导电性。矿物的导电性能很早便受到研究和重视。不同种类的宝石矿物，其导电性能不同。与金属矿物相比，许多非金属矿物的导电性微弱。宝石矿物中的赤铁矿、针铁矿和合成金红石是较好的导电体。钻石是电的不良导体，但Ⅱb型浅蓝色钻石晶格中，微量的硼原子取代碳原子，使局部电位失衡，便产生了自由电子，从而造成该型钻石具有微弱的导电性能，属半导体。但受辐射作用而改色的淡蓝色钻石，其不良的导电性能并未改变，所以可用导电性能的差别来鉴别天然蓝色钻石和辐射致色的蓝色钻石。

矿物物理学家对矿物的热学、电学性质早有深入的研究，但其在宝石学中的应用仍相当局限。随着宝石测试技术的进步，应用热学、电学性质鉴别天然宝石、处理宝石（尤其是充填和镀膜处理过的宝石）、合成宝石和人造宝石等具广阔的前景。

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。

钻石比铁硬，为什么铁锤能轻易击碎钻石？

钻石又称为金刚石，是一种非常贵重的金属，许多人在求婚，结婚的时候都喜欢买钻石，钻石越大，价格越高。钻石是世界上硬度最高的天然金属，虽然钻石比铁硬，为什么铁锤可以轻易击破钻石呢？接下来，小编告诉大家答案。

钻石是由于碳物质组成的矿物，是石墨的同素异形体，一个大钻石的每一个碳元素表面都围绕四个电子，这四个电子与周围的其碳元素正好组成了共价键，构成了正四面体，钻石为什么那么硬的原因就是这个，钻石不仅强度大，并且熔点高，不导电。

钻石除了是一种贵重金属之外，它还普遍应用于工业中的钻探用的探头磨削工具，钻石强度高不意味钻石不容易碎，判断一个物质容不容易碎取决于该物质的延展性，如果延展性好，就可以做成各种各样样形态的东西，金属金子，由于金子延展性非常的好，所以金子可以制作成金丝。铁锤能够轻易的击碎钻石的原因就是铁锤是一种具有较好延展性的金属制品，钻石的延展性不好，所以说钻石被铁锤轻易击碎。

天然金刚石的数量非常少，并且价格昂贵，随着科学技术的发展，越来越多的科学家开始钻研人造金刚石。1955年，美国通用电气公司打造出了第一批的工业用人造金刚石，从此开始了工业规模生产人造金刚石的道路，人造金刚石的制造做法有很多种，但主要归结为以下三种直接法、熔媒法和外延法，人造金刚石比天然金刚石价格低，并且数量大，所以人造金刚石被大量运用到工业生产方面，比如切玻璃的切刀就是用到了人造金刚石。

       碳的同素异形体，因它们晶体结构和键型的不同，而产生了不同的物理性质和化学性质。

       石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。 

       石墨是元素碳的一种同素异形体，石墨的每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。

        金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物。

        金刚石也是元素碳的一种同素异形体，金刚石的原子都以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。

        抄来的，我自己我自己也不是很明白，希望对你有帮助。

是良好的半导体。

根据查询今日头条得知，钻石具有良好的导热性，绝大多数钻石都不导电，电绝缘加上优秀的导热性能也就是我们所谓的半导体。

半导体，指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，二极管就是采用半导体制作的器件。