世界不同地区金刚石钻石晶形、颜色及表面形貌特征

世界不同地区出产的金刚石/钻石，在晶形、完整性、颜色类型及其比例等统计学特征上有一定的差异，这种差异是商业上进行产地区分经验的来源。

但是根据世界不同国家和金刚石/钻石矿区开采历史资料的对比（见附表2），可以看出世界各国以国家作为比较对象来进行比较是非常困难的（甚至是错误的），同一个国家不同矿区之间也存在明显的差异；但从不同的矿区来看，根据其金刚石/钻石最常见晶形的类型至少可以归纳为如下几类（不考虑历史因素）：

（1）由八面体金刚石/钻石为主的矿区，包括北美克拉通加拿大Slave克拉通的Jericho、Ekati、Diavik矿区；东西伯利亚克拉通俄罗斯雅库特金刚石/钻石成矿省Malo-Botuobia地区，津巴布韦克拉通Murowa和Sese 矿区；中国华北克拉通辽宁瓦房店42号岩管。

（2）菱形十二面体为主的矿区，包括北美克拉通加拿大Superior省Renard矿区；巴西；俄罗斯东欧克拉通（太古宙Kola克拉通）MVLomonosov矿区；东西伯利亚克拉通俄罗斯乌拉尔地区砂矿；西非克拉通几内亚Kankan地区；南澳克拉通/澳大利亚艾伦代尔（Ellendale矿区，中国华北克拉通辽宁50号岩管，山东蒙阴。

（3）八面体和菱形十二面体比例近似的矿区，包括北美克拉通加拿大Superior省Wawa矿区；俄罗斯东欧克拉通（太古宙Kola克拉通）VGrib原生矿，中非克拉通安哥拉的Catoca field ；中国湖南沅水流域金刚石/钻石砂矿。

（4）出现较多异形金刚石/钻石的矿区，包括北美克拉通加拿大Superior省Lynx矿区，Alberta省Buffalo Head Hills矿区；中非克拉通/刚果（扎伊尔）以及Kaapvaal克拉通南非、博茨瓦纳，Pilbara北澳克拉通阿盖尔（Argyle），南澳克拉通Orroroo（Eurelia）原生金伯利岩和Springfield Basin砂矿；新南威尔士Bingara砂矿、Copeton砂矿、Wellington砂矿、Airly Mountain砂矿A组等。另外，还有Kaapvaal克拉通纳米比亚砂矿和西非克拉通坦桑尼亚Mwadui矿没有见到可靠的晶形统计资料。

上述分类还可以按照是否明显出现立方体形金刚石/钻石和不出现立方体金刚石/钻石分两大类。一是明显出现立方体金刚石/钻石的矿区包括：北美克拉通加拿大Slave克拉通的Diavik矿区；北美克拉通加拿大Superior省Wawa矿区，Alberta省Buffalo Head Hills矿区；东西伯利亚克拉通俄罗斯雅库特金刚石/钻石成矿省Udachnaya岩管；中非克拉通安哥拉Catoca field矿区，塞拉利昂的Koidu矿区；Kaapvaal克拉通南非的Venetia矿区；博茨瓦纳Orapa和Jwaneng；津巴布韦克拉通Murowa和Sese；南澳克拉通Eurelia矿区，中国湖南沅水流域的砂矿。二是明确没有出现或者少见立方体及其聚形金刚石/钻石的矿区，只有Kaapvaal克拉通南非普列米尔和北澳克拉通阿盖尔（Argyle）。其余的地区可能是没有发现或者数量较少，因此没有提及。

金刚石/钻石晶形是金刚石/钻石形成过程环境条件的综合反映（ЮЛ奥尔洛夫等，1977；Haggerty，1986；Besk等，1989；黄蕴慧等，1992；池际尚等，1996），具有复杂晶体形态的矿区通常是结晶条件复杂，物理化学条件或者流体供应变化比较大（伊 ПФ等，1989；陆太进等，2011; Kriulina et al，2011），金刚石/钻石在形成后受到过明显的塑性变形或强烈的溶蚀也可能造成金刚石/钻石晶形强烈的变形（例如，Udachnaya岩管和华北克拉通山东蒙阴金刚石/钻石矿区）（Chapman，1996；Lu et al，2001）。而立方体及其聚型最容易出现在高温高压合成金刚石/钻石中，天然金刚石/钻石中出现的比例往往较少，如果某些矿区大量出现这种形态的金刚石/钻石实际上也反映了该矿区金刚石/钻石的形成条件和其他矿区有明显的差异（Kaminsky et al，2009）。

金刚石/钻石表面色斑很多时候是金刚石/钻石周围环境中存在放射性物质形成的（马文运，1989；Harris，1992），多数经历过搬运和再沉积的砂矿金刚石/钻石表面往往存在绿色或者褐色的色斑（杨明星等，2002），但在某些原生矿的金刚石/钻石中也有色斑的存在（De Stefanol et al，2008，2009；Hunt et al，2008），因此，色斑是金刚石/钻石一种具有来源标型性的特征之一。根据不同金刚石/钻石矿区金刚石/钻石表面是否存在色斑可以将金刚石/钻石分为两大类，有色斑的和无色斑的，前者产地通常比较少见。

出现色斑的产地主要包括：北美克拉通加拿大Slave克拉通的Jericho矿区，该地绿色金刚石表面具有暗绿色圆形色斑；北美克拉通加拿大Superior省Renard矿区部分金刚石/钻石也具有绿色色斑；巴西Amazonian克拉通，Sao Francisco克拉通和Rio De La克拉通金刚石/钻石砂矿的金刚石/钻石大多具有色斑，并且绿色和棕色色斑出现的比例接近，例外的只有Juina地区Rio Soriso矿区；乌拉尔地区砂矿金刚石多数具有褐色或绿色的色斑；中非克拉通安哥拉Catoca field矿区的金刚石/钻石带特别的橙斑和黑斑，而津巴布韦克拉通的金刚石/钻石常具有特征的红色色斑；南澳克拉通新南威尔士金刚石/钻石砂矿金刚石/钻石30%有绿色和褐色的斑点，同样这种特征也出现在印尼加里曼丹和中国湖南沅水流域以及山东砂矿来源金刚石/钻石中。砂矿中不出现色斑的是巴西Juina地区Rio Soriso矿区的金刚石/钻石，它们很少见到有绿色和棕色色斑的出现。

金刚石的晶胞本来就是含有8个C；可以看成两个面心立方晶胞相互嵌套，彼此进入对方密堆积形成的四面体空穴中而形成。

金刚石结构的原型是金刚石晶体，又称钻石。在金刚石晶体中，每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于金刚石中的碳碳键很强，所以金刚石硬度大，熔点极高；又因为所有的价电子都被限制在共价键区域，没有自由电子，所以金刚石不导电。

是。

由原子直接构成的有金属单质、固态的非金属单质和稀有气体单质这三类物质，金刚石属固态的非金属单质，由碳原子直接构成。

在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体医学教育|网。每个碳原子都以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。

扩展资料：

注意事项：

金刚石切削工具的刃磨，虽已有不小的成就。但仍然是以经验为主，依旧是一个有待解决的课题。金刚石切削工具的几何参数也许是实践不足，所以迄今还有待探索。一般其前角为0°，后角为5～6°，其端部有两种，一是圆弧，另一为直线，后者有时称为修光刃，其长度根据被加工材料来选择。

圆弧车刀在切削过程中的调整比较简单，而平刃的调整相对而言是很费时的。如果应用在高精度的曲面加工中，圆弧的刃磨要求就很严格，精度的优劣会复印在曲面上。

-金刚石

钻石是一种由碳元素组成的矿物，几乎完全由单一碳原子组成，矿物名称为金刚石。钻石与常见的石墨的物质成分完全一致，均由纯碳元素构成，它们之间的区别在于不同的晶体结构。由于晶体结构的不同，钻石与石墨的物理性质有天壤之别。其中又以硬度的差别最大，钻石的硬度在所知的所有物质中最高，摩氏硬度为10，恰恰相反，石墨的硬度几乎最小，摩氏硬度甚至小于1；另外无色钻石是电的绝缘体，而石墨是电的良导体，常用于制作电极。

碳的原子序数为6，有2个电子层，其中内层的第一电子层由2个电子构成，外层由4个电子构成。根据原子物理学原理，原子的第一层可容纳2个电子，第二层可容纳8个电子。当原子的外电子层填满时，原子的化学性质呈惰性，例如惰性气体氖等；当原子的外电子层未填满时，原子的化学性质活泼。碳原子内层的第一电子层为稳定的电子层，外层的第二电子层由于没有填满8个电子，为不稳定电子层，因而碳原子化学性质活泼。碳原子外层的4个电子可以与其他原子外层的电子发生作用而产生价键结合，非常容易发生化学反应，例如与空气中的氧反应发生燃烧。另外，由于外层自由电子的存在，碳也是电的良好导体。

在钻石的结晶过程中，碳原子外层的4个自由电子与周围的碳原子的外层自由电子产生共价键结合，每一碳原子可与周围4个碳原子结合，形成立方晶体结构，如图1-2所示。当1个碳原子与周围的4个碳原子结合时，每一碳原子都与另外1个碳原子各贡献1个外层电子组成1个共价键。在钻石晶体中，每一个碳原子都有4个共价键和8个共价电子，从而使每一碳原子都形成一个稳定的原子结构。相邻的碳原子之间共享的共价键电子对产生极强的结合，使相邻的碳原子紧密地结合在一起。钻石晶体中碳原子之间的距离为154Å(1 Å=10-10m），碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构，因此，钻石的晶体结构是所有已知晶体中最坚固的。最坚固的钻石晶体结构必然导致最高的硬度。

图1-2 钻石的晶体结构

钻石晶体中每一个碳原子与周围的4个碳原子结合，碳原子之间的距离为154Å，碳原子之间由共价键结合形成紧密的立方结构

石墨晶体结构与钻石的立方结构不同，每一碳原子与周围在同一晶体面上的3个碳原子结合。每一碳原子都剩余1个外层电子，使每一碳原子都没有达到稳定状态。在石墨晶体的层与层之间没有价键连接，为十分不稳定结构，所以其硬度极低；另外，碳原子晶体层之间的滑动摩擦系数很小，因此，石墨是一种非常好的润滑填充剂。

在钻石结晶过程中，晶体沿特定晶面生长。最常见的钻石晶形是八面体。钻石八面体的8个面都是面积相等的等边三角形。其他的晶形有菱形十二面体、立方体、三八面体和聚形等。图1-3所示为天然钻石的天然晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石。

图1-3 天然钻石的晶形和利用相似晶形、颜色的天然钻石晶体所加工出的彩色钻石（Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection）

图1-3中后排左起第五颗**天然钻石晶体是晶形和晶面都非常好的典型八面体；后排左起第四颗**天然钻石晶体也是八面体，但晶面受到磨损变得圆滑而不平整，晶面交角也失去棱角变成不规则圆弧形；后排最右边两颗绿色天然钻石晶体都呈立方体；后排左起第三颗**天然钻石的晶形为典型经磨损的三八面体；后排最左边两颗天然钻石晶体都是不规则形状，由最左边的那颗形状不规则的天然钻石晶体可以切割出紫红或粉红紫红色的刻面彩色钻石，十分难得。形状不规则的天然钻石晶体都是由于外力的破坏，通常是在冲刷过程中钻石之间的摩擦和钻石与砂石之间的摩擦，以及开采过程中的撞击造成的。

因为彩色钻石价格昂贵，而且价格与切工和净度关系不大，切割彩色钻石时，首先要考虑的是获得最大重量。刻面彩色钻石的形状要与原天然晶体形状尽量相似以获得最大重量。市面上绝大多数的彩色钻石的形状都是不规则的花形切工，很少见到理想亮圆形切工的彩色钻石。1997年在日内瓦以805000美元拍卖成交的一颗175ct的紫红红色钻石的形状与原晶体形状相似，主要的加工是将原晶体的自然面抛光。

钻石晶体也可能呈双晶或是多晶。图1-4是一颗晶形十分完整的天然双晶钻石晶体，主要晶体呈典型的八面体，在顶部又生长出一个小八面体。这一双晶钻石晶体的颜色为灰色，是由在钻石晶体中含有许多微小的石墨晶体或未结晶的炭黑造成的。由于石墨或炭黑呈黑色，几乎完全吸收可见光，即使很低的含量也会使得钻石变为灰色，甚至是黑色。天然灰色和黑色钻石原石一般用于工业用途。这颗灰色天然双晶钻石晶体来自钻石次生矿，经冲刷和磨损，晶面和棱角都呈圆滑状。

图1-5是另外一种天然双晶钻石晶体，由两个立方体互相嵌入构成穿插双晶（Pene—tration twin）。这颗天然双晶钻石晶体的颜色为**，如果精心加工以增强饱和度，它可能成为一颗彩**钻石。这颗**天然双晶钻石晶体的晶面和棱角都为圆滑状，也来自钻石次生矿。

图1-4 由两个八面体构成的天然双晶钻石晶体

（刘严摄影/刘严收藏）

图1-5 由两个立方体构成的天然穿插双晶

（刘严摄影/刘严收藏）

金刚石(学名)，又称金刚钻，钻石,英文为Diamond，源于古希腊语Adamant，意思是坚硬不可侵犯的物质。金刚石硬度很大，这里的硬度指的是磨氏硬度（非抗击性），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。它的密度352 克/立方厘米，D＝32。强金刚光泽。折光率很高:2417，色散中等，为0044。均质体。熔点高于3550℃，沸点为4827℃，不导电。热导率为035卡/厘米·秒·度。用热导仪测试，反应最为灵敏。一组解理完全。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。

金刚石，俗称钻石，是无色正八面体晶体，由碳原子以四价键链接，为目前已知自然存在最硬物质。目前已知只有聚氮化硼(BN)x的硬度超过金刚石。

化学性质

在金刚石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。在金刚石晶体中，每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外 4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于金刚石中的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，所以金刚石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。在工业上，主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的金刚石还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。

1、金刚石是正四面体型堆积的。金刚石结构的原型是金刚石晶体，又称钻石。在金刚石晶体中，每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。

2、金刚石是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。因为共价键难以变形，C-C键能大，所以金刚石硬度和熔点都很高，化学稳定性好。

金刚石中共价键，金刚石中一个碳原子形成四个共价键，但是每一个共价键是两个碳原子形成的，相当于每一个碳原子分摊到两个共价键。

共价键是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下达到电子饱和的状态，由此组成比较稳定的化学结构，像这样由几个相邻原子通过共用电子并与共用电子之间形成的一种强烈作用叫做共价键。其本质是原子轨道重叠后，高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。

扩展资料：

在晶体学中，金刚石原型是金刚石。金刚石结构中的每个原子与相邻的4个原子形成正四面体，故单胞内原子数为5。具有金刚石结构的晶体除了金刚石以外，还有硅、锗、α-锡。

金刚石结构的原型是金刚石晶体，又称钻石。在金刚石晶体中，每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于金刚石中的C-C键很强，所以金刚石硬度大，熔点极高；又因为所有的价电子都被限制在共价键区域，没有自由电子，所以金刚石不导电。