IaB+IaAB混合型钻石的特征

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。

钻石的形成

火山爆发以及矿石中的钻石均是在地球内部经过高温高压后形成的。

钻石在地下 160～480km 处形成。大部分钻石被发现位于一种称作 “金伯利岩” 的火山岩中，这种岩石埋藏于火山活动依然活跃的地带。其他任何被直接发现的钻石，都是经其他作用而直接从原始的金伯利岩中分离出来的。

钻石骗局

钻石又名金刚石，其本质上是由碳构成的一种单质，其除了外观精美和硬度极高也并无多大特点。

其实在19世纪钻石本应不是那样稀有和昂贵，而当今如此昂贵的钻石可以说完全是由 钻石巨头戴比尔斯一手吹捧出来的。

1870年采矿工人在南非先后发现几个巨大的钻石矿场，仅在当时的开采技术下一天便可开采出上吨的钻石。

于是钻石商联合成立了戴比尔斯公司将几乎所有的钻石矿坑都收入囊中，从此便开始了饥饿营销的模式，之后更是在媒体吹捧钻石象征着永辉的爱情，于是这个概念便一直深入人心。

人工钻石

所谓人工钻石就是如天然钻石形成一般模拟高温高压的条件合成钻石。而且现如今的人工钻石已经达到宝石级别。2005年美国人造钻石的产能已达到每小时5克拉，且随着技术的进步要造出与天然钻石无异的钻石只是时间的问题。

钻石是一种昂贵的宝石，是由金刚石加工而成。除了首饰行业会用到钻石，工业领域也会用金刚石制作钻头、玻璃刀等。金刚石是碳元素组成的单质，和石墨为同素异形体。在知道了金刚石是由纯碳组成之后，就有人想方设法用碳制造金刚石，并且早就取得了成功。上世纪70年代人类就有能力制造出1克拉以上的钻石，目前很难统计出市场上的钻石有多少是人造钻石。

金刚石为正八面体结构，不论是中国产的还是南非产的，也不论是地球上的金刚石还是火星上的金刚石， 也不论是天然的金刚石还是人造的金刚石。

地球表面附近的金刚石比较少，内部的金刚石相对就要多很多。地球上天然的金刚石一般是在高温、高压的环境下产生的，地球内部的温度及压强比较高，碳元素要比在地面附近更容易结晶成金刚石。地壳深处的金刚石可以通过火山喷发或大地震到达地球表面附近。人工制造金刚石的时候可以用石墨做原料，在高温、高压的环境中改变碳原子的排列结构，就有可能制造出金刚石。人造金刚石的成本要远低于钻石的价格，只是目前限于技术手段，人造金刚石的尺寸还达不到几十克拉、几百克拉之巨。

除了价格低廉，人工制造金刚石的时候还可以掺入一些杂质，使得制造出的钻石具有某种特定的绚丽色彩。这是人造钻石的其中一个优势。有时候可以根据掺杂在钻石中的杂质鉴定出这是一枚人工制造的钻石，若是制造钻石的时候没有留下类似的痕迹，还能不能鉴定出那是一枚人工制造的钻石？难！很难！因为钻石的结构都一样，物理性质、化学性质也是一样的。

钻石虽然价格昂贵，但它没有金融属性，不像黄金那样可以作为支付手段或金融储备。钻石有工业用途，除此之外就是一件奢饰品。如果你不是小资女人，不是傻白甜，不是土豪，没必要关心钻石是人造的还是天然的。

天然钻石也是在高温高压的地方产生，所以钻石矿附近一般曾有小行星撞击或者火山喷发。模拟天然钻石的形成时的高温高压环境就可以制造钻石，但其晶体结构和天然化石有所不同。

天然钻石一般是在地下 压力在45到6Gpa，温度在1100到1500℃。大致换算下来相当于地下150到200km的环境中 形成，然后被火山喷发等地质运动过程带到地球表面，形成钻石储量较高的矿藏；而另一种情况是小行星撞击，由于短时间内大量动能转化为热能，撞击时的压力也非常高，也能形成钻石晶体。钻石可以分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石，是均匀性质相同的碳单质晶体，密度（g/mLat 25°C）：35， 熔点3550°C-4000°C，绝对硬度10000-2500，因为含有的杂质元素不同，也是钻石有不同的颜色，有粉的、黄的、蓝的等等颜色，而天然的钻石未经打磨，形状可能不是很规则，而且也不会像经打磨的钻石一样形成正八面体的规则、闪耀的晶体。

既然知道了钻石形成的环境，那么人工模拟那样的高温高压环境就能制造钻石，可以在2300℃、15到18个大气压的环境下，以一颗直径1毫米左右的天然钻石作为“种子”，石墨作为碳的来源，在那样的环境中石墨中的碳原子会在天然钻石的外层重新形成结晶，但是由于不能完美地重现地下数百公里或者小行星撞击时的温度或者压力变化曲线，人造钻石的晶体结构更加混乱一些，不像天然钻石是规则的等轴晶系结构。但是硬度方面与天然钻石差别也不是很大，而且经过打磨后肉眼很难分辨天然或者人造。而如今美国的人造钻石生产已经能达到5克拉每小时，由于天然钻石开采的难度而具有一定的稀缺性，人工钻石可以在很多场合替代天然钻石。

通过钻石的人工制造和天然形成过程，可以知道人造钻石并不能完全地替代天然钻石，但也不是过分追求钻石的理由。钻石可以算是“可再生资源”，不过投入市场的钻石不是很多造就了它们的稀有，然而实际上在地下深处钻石的储量还是很高的，据一些科学家估计地球上总共有1000万亿吨钻石。

天然的钻石是在地球的深处，经过几亿、几十亿年的时间，高温高压的环境下自然形成的，火山喷发、地震等自然之力，将钻石从地表以下160公里的深处带到浅层地表。我们可以参照已挖出最深的洞来看，俄罗斯的科拉超深钻孔，仅约123公里，相对来说，160公里简直是遥不可及。天然的钻石是稀有的，不是自然界的钻石少，而是可获取的非常少，除了地球深处有大量钻石，木星、土星、天王星、海王星还会下钻石雨，其大气中的甲烷，在闪电的作用下变成煤灰型态的碳。煤灰在沉降的过程中固化成石墨，高温高压的环境使之变成钻石。

高温高压就能人工造钻石，第一批人工钻石是1954年在通用电气实验室制造的，在1600摄氏度高温和10万个大气压的环境下，使钻石晶种生长成钻石，利用晶种可以缩短钻石形成的时间。 人工钻石是真钻石，天然钻石和人工钻石的主要元素是碳，它们的化学结构和外观基本相同，硬度也一致。 人工钻石与天然钻石之间唯一的化学区别是， 大多数天然钻石含有微量氮，而人工钻石通常不含氮 ，正因为天然钻石的稀有性，人工钻石的价格约为天然钻石价格的30-50%。绝大多数天然钻石是科学家所称的IA型钻石，IA型钻石含有大量的氮，呈团状或成对，目前这种钻石不能人工合成。

因此，想要区分天然钻石还是人工钻石，只能用科学仪器微观鉴定，肉眼是分辨不出来的。现在，你知道在哪里有可能捡到天然钻石吗？

把人工钻石放开进入珠宝市场会把天然钻石市场打的溃不成军……而且不止钻石，很多其他宝石都很容易工业化生产出来

本项目对辽宁、山东和湖南的314颗钻石样品进行了常规傅里叶变换红外光谱测试。被测样品绝大多数为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。辽宁样品中未发现Ib型钻石（图515）。

对314颗钻石的红外光谱分析发现，H在三个产地的钻石中普遍存在，这一结果说明，除氮元素外，氢也是金刚石中的主要杂质元素。被测样品除IIa型钻石外，所有样品均显示出与{111}滑移面有关的吸收峰，表明金刚石中普遍存在塑性变形，与宝石显微镜和微分干涉显微镜下观察到的样品表面形貌特征相吻合。

图514 湖南钻石类型统计（47颗）

Figure 514 Statistics of Hunan diamond types （47 diamonds）

图515 中国三产地钻石样品的类型分布

Figure 515 Diamond type distribution of the three origins in China

天然钻石：是世界上公认的最珍贵的宝石，矿物名称是金刚石。在矿物学上属于金刚石族。

人工钻石：分合成钻石、优化处理钻石。 

人工钻石与天然钻石的区分方法：

1、人工钻石的鉴别方法

（1）合成钻石

［1］高温高压合成钻石

颜色：以**、桔**、褐色为主，价格很有竞争力；而蓝色和近无色等颜色，由于技术难度大，成本高而极难见到。

内部显微特征：可见细小的铁或镍铁合金触媒金属包体。部分合成钻石具磁性，可见不规则状颜色分带、沙漏形色带等。

净度：以P、SI级为主，个别可达VS级甚至VVS级。

吸收光谱：缺失415nm吸收线。

异常双折射：很弱，干涉色变化不明显。

紫外荧光特性：长波紫外线下荧光呈惰性，在短波紫外光下发光性有明显分带现象，为无至中的淡**、橙**、绿**不均匀的荧光，局部可有磷光。

［2］CVD合成钻石

颜色：多为暗褐色和浅褐色，也可以生长近无色和蓝色的产品，但非常困难。

内部显微特征：可见不规则深色包体和点状包体。可有平等的生长色带。

异常双折射：有强烈的异常消光，不同方向上的消光也有所不同。

紫外荧光特性：长短波紫外线下，有弱的橘**荧光。

（2）优化处理钻石

［1］颜色优化处理

①传统颜色优化处理：

古老的处理方法是在钻石表面涂上薄薄一层带蓝色的、折射率很高的物质，这样可使钻石颜色提高1－2个级别，更有甚者在钻石表面涂上墨水、油彩、指甲油等，以便提高钻石颜色的级别，也有的在钻戒底托上加上金属箔。这些方法很原始，也极容易鉴别。

②辐照改色钻石及其鉴定：

辐照改色是物理改色法，只用适用于有色而且颜色不好的钻石。

颜色分布特征：色带分布位置及形状与琢形形状及辐照方向有关。当来自回旋加速器的亚原子粒子，从亭部方向对圆多面型钻石进行轰击时，透过台面可看到辐照形成的颜色呈伞状围绕亭部分布，在这种情况下，阶梯形琢形的钻石仅能显示出靠近底尖的长方形色带。当轰击来自钻石的冠部时，则琢型钻石的腰棱处将显示一深色色环。当轰击来自钻石琢形侧面时，则琢型靠近轰击源一侧颜色明显加深。

吸收光谱：有595nm或H1b和H1c线的出现。

导电性：辐照形成的蓝色钻石不具导电性。 

③GE钻石

又称为高温高压修复型钻石，处理后的颜色大都在D到G的范围内，但稍具雾状外观，带褐或灰色调而不是**调。高倍放大下可见内部纹理，常见羽毛状裂隙，并伴有反光，裂隙常出露到钻石表面、部分愈合的裂隙、解理以及形状异常的包体。这种钻石鉴定起来比较困难，通用电气公司曾承诺由他们处理的钻石在腰棱表面用激光刻上“GE　POL”或“Bellataire”字样。

④Nova钻石

一种新的颜色优化处理方法，又称为高温高压增强型或诺瓦钻石（Nova）。该钻石发生强的塑性变形，异常消光强烈，显示强黄绿色荧光并伴有白垩状荧光。这些钻石刻有Nova钻石的标识，并附有唯一的序号和证书。

［2］净度处理

①激光打孔

传统激光打孔处理：钻石表面留下永久性的激光孔眼，而且因充填物质硬度永远不可能与钻石相同，往往会形成难以观察的凹坑。

KM内部破裂法：这种次生裂隙看起来与天然裂隙相似，但这种方法处理不好就容易使钻石破裂。

KM内部缝合法：表面可见蜈蚣状包体，呈不自然弯曲的裂隙，在垂直包体两侧伸出很多裂隙；在激光处理的连续裂隙中有未被完全处理掉的零星黑色残留物。

②裂隙充填

闪光效应：有明显闪光效应，暗域下常见闪光颜色是橙**、紫红色、粉色，其次为粉橙色。亮域下常见闪光颜色是蓝绿色，绿色、绿**和**。同一裂隙的不同部位可表现出不同的闪光颜色，充填裂隙的闪光颜色可随样品的转动而变化。

流动构造：裂隙内常保留充填物充填过程中的流动构造。

捕获气泡：看上去像一组指纹状包体，也可能很小，而呈亮点。

絮状结构：充填物质过厚时可产生一种絮状结构，有时这种絮状结构又可演变成一种网状结构，很容易发现。

微小裂隙：在一些充填裂隙中，发现有白色近于平行的细线，可能是裂隙中的微小裂隙。这一特征很微弱，仅在光纤灯的强光照明下才能观察到。

充填物颜色：充填物比较厚时，能见到浅棕色至棕**或橙**充填物的颜色。这种充填物的体色在充填的空洞和激光孔中才能观察到。

不完全充填：通常极细窄，看上去像细白的划痕或暗域下的擦痕，可能是钻石蒸洗时部分充填物被去除造成的。

表面残余：部分充填物残留于钻石表面。

［3］钻石膜

多晶体，表面有有粒状结构；用拉曼光谱测定，优质DF钻石膜，特征峰在33300px-1附近，半高宽；质量差的DF钻石膜，特征峰频移大，强度减弱，甚至在37500px-1附近出现一个宽峰。

［4］拼合钻石

由钻石（作为顶层）与廉价的水晶或人造无色蓝宝石等（作为底层）粘合而成，粘合技术非常高，可将其镶嵌在首饰上将粘合隐藏起来，使人不容易发现。这种宝石台面上放置一个小针尖，就会看到两个反射像，一个来自台面，另一个来自接合面，而天然钻石不会出现这种现象。仔细观察，无论什么方向，天然钻石都因其反光闪烁，不可能被看穿，而钻石拼合就不同，因为其下部分是折射率低的矿物，拼合石的反光能力差，有时光还可透过。

2、天然钻石的鉴别方法（这里介绍肉眼鉴别方法）

（1）毛坯鉴定：

［1］光泽：金刚光泽，“亮晶晶”的外表。

［2］外观形态和表面特征：常见晶体形态是八面体、菱形十二面体及二者的聚形，在无色透明矿物中具有这几种晶形的矿物为数较少。另外，还有一个特征是钻石的晶石花纹，不同晶面具有不同特征的生长纹，如八面体晶面常见三角形生长纹，三角形的尖端指向八面体的晶棱；立方体晶面常具正方形或长方形生长纹，与立方体平面呈45度夹角；菱形十二面体晶面则常见平行于长对角线方向的凹槽等。

［3］密度：天然钻石352g/cm3。

（2）抛光后鉴定：

［1］线条实验：样品台面向下放在一张有线条的纸上，如果是钻石则看不到纸上的线条。

［2］倾斜实验：将样品中台面向上，置于黑色背景中，从垂直于台面方向开始观察，将观察者处向外倾斜，观察台面离观察者最远的区域，如果出现一个暗窗，则说明该样品不是钻石。

［3］亲油性实验：用油性笔在天然钻石表面划过时可留下清晰而连续的线条；相反，划过钻石仿制品表面时，墨水常用聚成一个个小液滴，不能出现连续的线条。

［4］托水性实验：充分清洗样品，将小水滴点在样品上，如果水滴能在样品的表面保持很长时间，则说明该样品为钻石。

您好

色心是指透明晶体中由点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种缺陷。

在特定的条件下，很多材料中都可观察到色心。容易产生色心的材料有碱金属卤化物、碱土金属氟化物和部分金属氧化物。色心可以在电离辐射的照射下产生，也可以在一定的氧化或还原性气氛中加热晶体得到，还可以用电化学方法产生出一些特定的色心。最常见并研究的最充分的是碱金属或碱土金属卤化物中的F色心，F色心是俘获了电子的负离子空位。正离子空位缺陷俘获空穴形成的色心称做V色心。另外，还有其他类型的色心，如H色心、M色心和R色心等。BaFBr：Eu中的F色心有F（F）和F（Br）两种，分别对应于材料中俘获了电子的两种阴离子空位。这种材料中的色心可以被用来存储X射线的图像，当由BaF-Br:Eu材料制成的屏在X射线照射下，X射线的图像在存储屏内产生由F色心构成的潜像，在红色激光的激励下，F色光中的电子被释放出来，与Eu2+离子复合并发出的特征光，利用光接收设备和计算机处理可以得到X射线衍射图像仪中，这种图像仪可以提高医学检验的效率和图像的质量。

钻石色心：N3色心

IB型钻石晶体中的离散氮原子在高温高压条件下会逐渐聚合形成2个或2个以上氮原子的聚合体，使得IB型钻石变成了IA型钻石。在氮的聚合过程中，最有利于生成含3个氮原子的聚合体，其次是含2个和4个氮原子的聚合体，生成其他氮原子聚合体的可能必 小。这些氮原子的聚合体都会对光产生不同程度的吸收。其中2个和4个氮原子的聚合体会在红外波长范围产生吸收，3个氮原子的聚合体会吸收蓝色可风逊色使钻石呈**，被称为N3色心，是钻石中最重要的色心之一。N3色心由三个氮原子与一个碳原子结合而成。N3色心的零声子峰值位于415NM处，其吸收波段主要扩展到短波紫外波长，同时也向长波波段扩展到波长约420NM处。

一般情况下，N3色心总是伴随着一个的峰值位于478NM处的N2吸收峰。N2吸收峰的强度与N3色心的强度有关，N3色心越苦心经营，N2吸收峰也越强。相对于N3色心，N2吸收峰在可见光范围的吸收强度较弱。N2吸收峰不是一条零声子线，因而N2吸收峰不代表一个色心，其原因是N2吸收峰不能产生相应的荧光辐射。由于在可见短波范围波长越短人眼颜色视觉越低，位于478NM处的N2吸收峰产和平衡牟效能大于位于415MN秘的N3色心零声子线。

N3色心和N2吸收峰组成著名的“开普“吸收光谱。”开普“光谱最早是在产于南非开普城附近的**钻石中发现的，因故得名。N3色心和N2吸收峰形成一个可风逊色吸收带，一般在光谱仪下观察到的是位于415MN处的一条强吸收峰线，所以N3吸收峰又被之为“开普”线。所有的IA型钻石都具有“开普”线，因而绝大多数的天然钻石都具有吸收强度不同的“开普‘线。

当IA型和IB型钻石含量相同时，IA型钻石要比IB型钻石的**饱和度低很多。这一现象说明，当IB型钻石中的离散氮原子在高温高压下形成IA型钻石中的聚合氮色心时，氮原子对可风逊色的吸收减弱。IB型钻石中的离散氮原子在可见光的短波范围产生一个很宽的吸收带。IA型钻石中的聚合氮所产生的N3色心在可见了光波长范围主要产生一个很窄的415NM吸收峰，其宽吸收带位于可见光的短波末端和紫外范围，对于颜色的视觉影响很小。另外一部分氮原子生成2个和4个氮原子的聚合体，在可见光波长范围没有吸收。由于以上原因，IB型钻石中的氮离散原子要比在IA型钻石中相同含量的氮原子聚合体对短波光的吸收强很多，钻石产生的**饱和度也相应高很多。人工合成钻石时，氮原子以离散的形式存在，属于IB型。当含离散氮的合成钻石再经高温高压处理后，部分离散的氮原子会形成聚合体，产生聚合氮色心，其**变浅，从而达到改善颜色的目的。