钻石包含哪些成分？

钻石的化学成分是碳，钻石是经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物质，是钻石的原材料，但有时人们对二者并不加以区分。其实，钻石是在地球很深的地方经过高温高压条件下形成的一种由碳(C)元素组成的单质晶体。

这是一种特殊的化学反应，需要特殊的外在条件以及大自然的密切配合。所以，现在的人工制造技术固然很厉害，但是人工钻石和天然钻石相比还是有很大的差距的。这种单质晶体具有坚强的外壳美丽的外貌以及朴素的内心。

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仿冒钻石的主要成分

1、莫桑石

莫桑石本身是一种天然矿石，基本仅出现在陨石坑中，产量也是比较少的，莫桑石外表上和钻石极为相似，常被一些爱好者当做钻石的替代品，但它们本质上是有很大区别的。莫桑石的化学成分是碳化硅。

2、立方氧化锆

这是专门制造出来作为钻石代用品或冒充品的人造化合物，没有天然矿物。立方氧化锆之所以能取代所有的磨制假钻石的原料，是由于它有着与真钻石非常相近的性质，比如在硬度、色散值、折射度等方面都极为出色。

3、玻璃

用玻璃磨成的假钻石很轻易区别，因为它的折光率低，没有真钻石那种闪烁的彩色光线。但对于经验不足的人来说，还是需要仔细辨认一下才能看出来，玻璃的主要成分是二氧化硅和其他氧化物。

-钻石

天然宝石是在复杂的地质环境中形成的，外来杂质的混入、成矿溶液的浓度及温度压力的变化都会对宝石的生长产生影响，同时也会在宝石的内部留下一定的痕迹，这就是我们常说的包体。宝石中包体的形成与矿物包体形成一样，往往与晶体生长过程中产生的晶体缺陷有关。晶体中缺陷的形成则和晶体的结构类型、晶核的数量、晶体的生长速度及环境（如温度、压力、介质浓度等）密切相关。19世纪初，人们就开始研究矿物中的包体，只是到了19世纪末和20世纪初，由于合成红宝石和蓝宝石的出现，人们才意识到宝石内部的包体的重要性。

研究宝石的包体极为重要，它可以帮助我们鉴定宝石品种、区分天然和合成宝石、判别宝石的优化处理、评价宝石的品质和了解宝石的成因甚至产地。

一、包体的概念

包体的概念来源于矿物学，在宝石学中给予了沿用和扩展。

宝石包体的概念有狭义和广义之分。狭义包体的概念是指宝石矿物生长过程中被包裹在晶格缺陷中的原始成矿熔浆，其至今仍存在于宝石矿物中，并与主体矿物有相的界线。

广义包体的概念是指影响宝石矿物整体均一性的所有特征。即除狭义包体外，还包括宝石的结构特征和物理特性的差异，如带状结构、色带、双晶、断口和解理，以及与内部结构有关的表面特征等。宝石学中多涵盖的是广义包体概念。

二、宝石中包体的分类

（一）依据包体与宝石形成的相对时间分类

依据包体与宝石形成的相对时间，可将包体分为原生包体、同生包体和次生包体。

1原生包体

原生包体是指比宝石形成更早，在宝石形成之前就已结晶或存在的一些物质，在宝石晶体形成过程中被包裹到宝石内部。原生包体的形成主要与介质环境（如成矿溶液成分和浓度的变化）及晶体的快速生长有关。宝石中的原生包体都是固态的，它可以与寄主矿物同种，也可以不同（见图1-2-1）。

图1-2-1 缅甸红宝石内的磷灰石晶体

合成宝石一般不存在原生包体，但对于有种晶的一些合成方法，也可把合成宝石中的种晶视为一种原生包体。

2同生包体

同生包体是指在宝石生成的同时所形成的包体，它们的形成主要与晶体的差异性生长、晶体的不规则生长结构、晶体的生长间断、溶液过饱和度的变化、外来杂质的出现、体系温度或压力的突然变化等因素有关。此类包体可以是固态的，也可以是含有呈各种组合关系的固体、液体和气体，甚至空洞或裂隙等，还可以是导致分带性的化学组分变化所形成的色带、幻晶等。

（1）同生固态包体

在某些情况下，若包体矿物与宝石晶体沿结合面的原子结构相似，当宝石晶体停止生长时，包体矿物可聚集和生长在宝石晶体的表面；晶体的重新生长会覆盖这些生长在表面的矿物，使之成为包体。

纤维状矿物的生长速度比主体宝石的生长速度快，因而可以形成长丝状的包体，如水晶中呈针状的金红石、闪石包体（见图1-2-2）。

在高温下结晶均匀的固溶体矿物，当温度缓慢下降时，固溶体的溶解度减小达到过饱和状态，而出溶成为两个彼此不同的矿物，可使宝石晶体中含有片状或针状矿物晶体，而且它们的方向往往与寄主晶体的某个结构方向平行。例如：从刚玉中出溶的金红石结晶成三组针状的晶体，相互的交角为120°，而且均平行于刚玉的底轴面。

图1-2-2 水晶中铁钠闪石包体（发晶）

图1-2-3 斯里兰卡蓝宝石的指纹状包体

钛化合物如金红石、榍石和钛铁矿是宝石中最常见的出溶矿物。这是由于Ti元素的丰度大，易于为寄主晶体所容纳并从寄主晶体晶格中出溶。大量的出溶针状物可在刚玉、石榴石和尖晶石等宝石中产生猫眼和星光效应。其他的出溶矿物有日光石、堇青石中的赤铁矿；月光石中的钠长石；拉长石中的针铁矿等。

（2）同生流体（气液）包体

产于某些地质环境的宝石可含有大量的气液包体。由于形成条件的制约，气液包体很少见于火成岩，常见于伟晶岩中。这是因为伟晶岩形成于较低的温度，并含有大量的水溶液。

晶体在生长过程中可能破裂，成矿溶液可以进入其裂隙中，直到裂隙在适当部位愈合为止。以这种方式形成的愈合裂隙在富含水溶液环境条件下生成的宝石中是常见的。愈合裂隙可以呈扁平状或弯曲状，常说的“指纹状包体”就属于此类（见图1-2-3）。

有的宝石内部可含有管状的孔道或具有规则形状的孔洞。这是由于宝石晶体在生长的过程中生长阻断或生长速度过快造成的。在生长过程中，孔道或孔洞的形状可能会发生改变或愈合。如海蓝宝石中的“管状”包体可以呈断断续续的“雨丝状”。

很多情况下，经常见到液态包体与气态、固态包体共存。

（3）同生的非物质性包体

宝石晶体中常见同生不均匀性包体，主要表现为下述几种分带现象。

包体分带　宝石晶体生长的暂时停顿使外来的晶体集结在寄主晶体的表面。若寄主晶体重新生长，便可形成或多或少的呈面状分布的薄层包体，即所谓的“幻晶”。

颜色分带　颜色分带通常取决于宝石中化学成分的变化，它反应了宝石生长环境和流体化学成分的变化，如红宝石、蓝宝石中的平直或角状色带。

结构分带　结构分带通常是由宝石中的双晶造成的，如钻石、长石和红蓝宝石中的生长纹和双晶纹。

合成宝石的包体大都属于同生包体，它们可以是固态、气态或液态。但它们往往从形态和组成上与天然宝石明显不同，可作为区分天然与合成宝石的主要或诊断性特征。如助熔剂法合成红宝石中的助熔剂残留（见图1-2-4），水热法中合成祖母绿中的铂金片、合成祖母绿中由硅铍石和空洞构成的“钉头”状包体，焰熔法合成红宝石中的弧形生长纹和气泡（见图1-2-5）等。

图1-2-4 助熔剂法合成红宝石中的助熔剂包体

图1-2-5 合成红宝石中的弧形生长纹及变形气泡

3次生包体

次生包体是指宝石形成后产生的包体，它是宝石晶体形成后由于环境的变化，如受应力作用产生裂隙，外来物质沿其渗入及裂隙充填所形成的包体，甚至可能是由于放射性元素的破坏作用所形成的包体。

（1）次生裂隙及外来物质充填胶结

宝石停止生长后产生的裂隙中可能会有外来物质进入并在其中沉淀。常见的外来物质是铁和锰的氧化物，如水晶或玛瑙中的黑色树枝状包体（见图1-2-6）。

（2）放射性元素的破坏作用

有些宝石经常含有微量的放射性元素，如锆石常含有放射性元素U和Th，由于它们的存在不但可以破坏宝石本身的晶体结构，同时，当锆石作为包体出现在其他宝石矿物中时，放射性元素在破坏锆石晶格的同时，还会使锆石的体积增大，也可对主晶宝石晶格产生破坏，产生的应力可导致在锆石周围形成放射状的裂隙等痕迹，这就是我们所说的“锆石晕”（见图1-2-7）。

合成宝石往往不存在次生包体。但对于优化处理的宝石，可含有一些次生包体。如，红蓝宝石的热处理，往往会导致内部固态包体的体积发生变化，使之发生爆裂而在周围产生次生裂隙（见图1-2-8）；也会使宝石中存在的Fe、Ti出溶，而形成金红石针；也可使同生的针状金红石包体熔蚀，形成呈点状排列的金红石。这些也都可以作为宝石热处理的鉴定特征。另外，宝石的染色处理、充填处理也可视为次生的包体；扩散处理造成的颜色在刻面宝石的腰棱部位的颜色集中、激光打孔处理和KM处理钻石所留下的痕迹和裂隙也可视为次生包体。

图1-2-6 玛瑙中的树枝状包体

图1-2-7 斯里兰卡铁铝榴石中锆石包体周围的“锆石晕”

图1-2-8 蓝宝石热处理应力环

（二）依据包体的相态分类

根据包体的相态特征，可将包体分为固相包体、液相包体、气相包体。

固相包体主要指在宝石中呈固相存在的包体，如红宝石中的金红石、祖母绿中的黄铁矿和方解石等。

液相包体指单相、两相的流体为主的包体，最常见的液体为水、溶解盐（石盐水、含碳酸的水），有机液体也偶有出现（萤石中的石油液态包体，见图1-2-9）。例如蓝宝石中的指纹状包体、萤石和黄玉中的两相不混溶的液态包体等。

气相包体指主要由气体组成的包体，如琥珀中的气泡、祖母绿中的CO2气态包体、合成红蓝宝石和玻璃中的气泡等。

在实际宝石中，往往可见到两种或两种以上相态包体共存的现象，从而可将其分为单相、两相、三相或多相包体。单相包体指以固相、液相或气相单一相态存在的包体，其多为单相的固态包体，在合成宝石中也常见单相的气态包体（即气泡）；两相包体可以是气－液（如指纹状包体多为气液两相包体）、液－液（如黄玉中的两相不混溶的液态包体）、液－固两相包体；三相包体主要指同一包体内含有气－液－固三相或液－液－气三相包体，如祖母绿中常见的由石盐－气泡－水构成的三相包体（见图1-2-10）。

两相或多相包体的形成往往都与前期形成的流体的液态包体有关。当流体被捕获到宝石晶体的孔洞时，流体可能是均一的（少数情况下由液体和悬浮晶体、液体和悬浮气体或两相不混溶液体组成），这种均一的流体会随着温度的下降而发生变化，分离出气体、固体或其他液体。

图1-2-9 萤石中的石油液态包体

图1-2-10 祖母绿中的固－气－液三相包体

天然宝石中存在于液态包体中的气态包体多为低压水蒸气、二氧化碳或甲烷。它们多为由于温度或压力的下降从溶液中逸出的气体。

存在于液态包体中的固态包体多为盐类晶体，它们也是液态包体温压的下降造成溶液过饱和从溶液中析出的晶体。主要晶体为钠、钾、钙、镁的氟化物、氯化物、碳酸盐或硫酸盐。其中最常见的是石盐（氯化钠）、钾盐（氯化钾）和石膏（硫酸钙）。

（三）依据包体成分分类

根据包体成分特点可将包体分为有机包体和无机包体两大类。

有机包体是指主要由有机物质组成的包体，如琥珀中的动植物包体（见图1-2-11）及萤石中的石油包体等。

图1-2-11 琥珀中的植物包体

无机包体是指各种晶体、熔体及气液流体包体，它们由无机物质组成，绝大部分宝石中的包体都是无机包体。

（四）依据包体存在形式分类

根据包体的存在形式，可将包体分为物质型包体和非物质型包体两大类。

1物质型包体

是指以实际物质形态存在的包体，如固态、液态和气态包体等。

2非物质型包体

是指由晶体缺陷及后期应力作用形成的内部缺陷所构成的包体，它们往往不是以实际的物质形式存在，而多呈一种现象出现，如空晶、双晶面、解理纹等。多是由晶体成分的变化、晶体缺陷、放射性蜕变所导致的与主体宝石颜色有明显差异的色带、色团、色晕等组成的包体，以及由宝石的物理性质引起的特征现象。

（1）颜色分布

宝石中颜色的分布特征对揭示宝石优化处理、合成和天然类型是非常有用的。平直的颜色分带是诸如茶晶、紫晶和蓝宝石等许多天然宝石的典型特征，但平直的色带并不一定就是天然宝石的特征。焰熔法合成宝石往往具有弯曲的色带。人工改色的宝石的颜色分布具有独特性，在染色宝石中，宝石的颜色集中在裂隙中和晶粒的边界处；扩散处理的宝石，颜色集中在尖角、棱线和表面的裂隙处。

（2）表面特征

表面特征能提供关于宝石结构和宝石定名的相关线索，如钻石中的双晶可在抛光面上产生“纹路”；处理的翡翠表面可显示“沟渠状”或“蛛网状”的现象。

（3）解理和断口

解理和断口对某些宝石的鉴别有一定价值。玻璃显示贝壳状断口，而可被玻璃仿制的绿松石则具暗淡平坦的断口；具阶梯状断口说明宝石的解理发育，如锂辉石、长石；解理对鉴定钻石意义重大，钻石腰围的须状腰、“V”形缺口、天然面是其仿制品所不具备的。

（4）双晶

刚玉、金绿宝石、长石中常可见到双晶。早期双晶被认为是天然成因的证据，但在助熔剂法合成的宝石中也已见到双晶。矿物中的双晶可以是同生的或次生的，如方解石的双晶可以在晶体停止生长后因形变而形成，刚玉中的双晶也可以此方式形成。

（5）重影

对于双折射率大的宝石来说，用10倍放大镜或显微镜，在适当的角度可以看到明显的后刻面棱线和内部包体的重影，如橄榄石、碧玺、锆石、合成金红石等（见图1-2-12）。

图1-2-12 合成金红石后刻面棱线的重影

以上不同的分类从不同的角度归纳了包体的特征，每一个分类都不可能涵盖宝石包体的全部特征，熟悉这些分类方法对宝石鉴定具有重要意义。

三、研究宝石包体的意义

宝石包体的研究在宝石学中具有重要意义，归纳起来有如下几点。

（1）了解天然宝石的生成条件，指导找矿和确定合成宝石实验条件

宝石中的包体是研究宝石形成条件最直接的证据，通过宝石中的包体我们可以测定宝石形成时的温度、压力、氧逸度等数据，这些数据对于宝石的找矿、勘探、开采及进行人工合成宝石具有重要意义。

（2）根据典型包体及包体的组合特征，确定宝石品种及优化处理方法

各种宝石之间各项物理常数有时是重叠的，这时宝石中的包体就具有重要意义。通过对宝石包体的观察，可以区分天然宝石、人工宝石，确定宝石品种，判别宝石的优化和处理方法。

（3）根据宝石的典型包体及包体组合确定宝石的产地

有时可以根据宝石中的特征包体来判断宝石的产地。但只有发现宝石中的确存在某些特殊的包体组合时，判断宝石产地的结果才会可靠。如祖母绿中含有氟碳钙铈矿或含有立方体石盐的三相包体时，我们可以判断该祖母绿的产地是哥伦比亚。

（4）根据宝石中包体的特点对宝石进行合理加工

某些宝石因为具有特征的包体，可以使宝石增值，如水胆玛瑙。若宝石中存在一组或多组平行排列的纤维状包体时，经过合理的加工，可使宝石产生猫眼效应或星光效应，也可提高宝石的价值。

（5）根据宝石包体的大小及分布特征对宝石进行评估和分级

宝石包体的存在有时会提高宝石的价值，有时会降低宝石的价值。根据包体的特征，可以对宝石的质量做出综合评价。例如根据钻石中包体的大小、位置、数量、可见度对钻石进行品质等级划分。

（6）了解宝石包体的性质，确定对宝石进行技术处理的可能性

如钻石的激光处理。

滴水法：钻石不具备吸水性，将一滴水滴在钻石表面，水滴会立即滑落。

直线法：天然钻石折光率相当高，透过钻石底部看直线会比较难看到。相反，大部分钻石模仿品都能透过底部看到直线。

分析星瓣法：钻石硬度非常强，故瓣与瓣之间会形成锐角，模仿名一般会看到平滑或不规则的缺口（因硬度不高，造成局部磨损）。

哈气法：钻石传热能力非常高，在其表面哈气，不到两秒雾气便马上消失。

折光分瓣法：由于钻石的折光率高，在室内灯光昏暗的地方移动钻石（不同方向），它发出的光芒会像“灯泡”般光亮。

放大镜观察：大部分天然钻石都有内含物，且有些内含物根本无法仿制，在高倍放大镜（一般用10倍放大镜）下观察是较可靠的方法之一。

国际上常用的净度分级体系为GIA分级，它将钻石净度分为六个类型，11个等级：

1、FL无暇级：在10倍放大镜下观察，钻石没有任何内含物或表面瑕疵。

2、IF内部无瑕级：在10倍放大镜下观察，钻石内部没有任何内含物，而表面有微不足道的瑕疵，重新抛光即可除去。

3、VVS极微瑕级：在10倍放大镜下观察，钻石内部有极微细的瑕疵，即使是专业鉴定师也很难看到。又分为VVS1和VVS2两个级别。

4、VS微瑕级：在10倍放大镜下观察，钻石的瑕疵可见，但非常微小。又分为VS1和VS2两个级别。

5、SI微内含级：在10倍放大镜下观察，钻石有清晰可见的瑕疵。又分为SI1和SI2两个级别。

6、I内含级：在10倍放大镜下观察，明显能够看到钻石的瑕疵，并且影响了钻石的坚固度或透明度和闪亮度。又分为I1、I2、I3三个级别。

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影响钻石净度的因素：

1、瑕疵种类，这里主要是两种包裹体，其中黑色矿物包体对光的影响最大。另外一种是羽裂包体，这种包体如果位置不好，裂到表面或者靠近腰楞，可使钻石的耐久性存在一定隐患。

2、瑕疵大小，无论是内部还是外部包裹体，一旦包裹体体积较大，那这颗钻石的净度级别肯定不会很好。

3、瑕疵颜色，通常暗色或有色包体较无色透明包体观察的更加明显，净度也会打折扣。

4、瑕疵数量，包裹体数量越多，越容易观察到，净度等级也就越低，甚至也可以影响到大级的划分。

5、瑕疵位置，包裹体的位置影响了光线走向，比如有的包裹体正好位于光线要路过的地方，而当光线经过此处，就会被包裹体挡住，难以实现折射、反射的目的，从而影响其整体的火彩效果。其中位于台面下方的包裹体对净度的影响最大，依次是冠部、亭部和腰部。

--钻石净度

钻石的矿物名称为金刚石，英文名称为Diamond，源自希腊语“adamant”，意思是“坚不可摧”。

钻石与红宝石、蓝宝石和祖母绿一起并称为四大珍贵宝石。目前钻石已成为结婚的信物，并被誉为四月的生辰石，象征坚韧、永恒和纯洁无瑕。

一、钻石的化学成分和分类

1化学成分

钻石是具有立方结构的碳。主要成分是C，其质量分数可达9995%，次要成分有N、B、H等。其他微量元素还有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr等。

2分类

钻石的分类最早由Robertson、Fox和Martin等三人根据钻石在红外区吸收带和对紫外光透射的差异提出，他们认为Ⅰ型钻石能透过400～300nm的紫外光并在红外区显示与氮有关的吸收带，而Ⅱ型钻石可透过低至220nm的紫外光并在红外区无明显的吸收带。

1959年美国的Kaiser和Bond发现Ⅰ型和Ⅱ型钻石的差异与杂质氮有关，后来人们又发现在含氮的钻石中氮的最常见的存在形式不只一种，氮以单个氮原子分散在钻石中，称为C心、以原子对集合体出现，称为A心、3个氮形成的原子团称为N3中心，而多于4个原子的原子团则称为B集合体(B心)，也可为一些较大的有几个原子厚的扁平层偏片晶氮存在，称为D心。钻石的分类是按照是否含氮和硼及氮的聚型类型划分如下(表14-1-1)。

表14-1-1 钻石的分类

天然钻石中Ⅰa型钻石约占98%以上，Ⅱa型占1%左右，Ⅰb型和Ⅱb型很少，人工合成钻石中以Ⅰb型为主，少量为Ⅰb和Ⅰa型混合型。

二、钻石的结构与形态

1晶体结构

钻石属等轴晶系， ；a0=035595nm；Z=8，具立方面心格子，C原子位于立方体角顶和面的中心，将立方体平分为8个小立方体，在其中4个相间排列的小立方体的中心还存在C原子，呈四次配位。每个C原子以SP3外层电子构型与相邻的4个C原子形成共价键(如图14-1-1)。C—C间距为01542nm，C-C-C键角109°28′16″。

图14-1-1 钻石的晶体结构

2形态

钻石属六八面体晶类，Oh-m3m(3L44L36L29PC)，常见单形：八面体o{111}，菱形十二面体d{110}、立方体a{100}及其聚形(图14-1-2a和图14-1-2b)。

图14-1-2a 钻石的常见晶形

钻石晶体通常呈歪晶，由于溶蚀作用使晶面棱弯曲，晶面常发育阶梯状生长纹、生长锥或蚀象，且不同单形晶面上的蚀象不同，八面体晶面上可见倒三角形凹坑，立方体晶面上可见四边形凹坑，十二面体晶面上可见线理和显微圆盘状花纹。

钻石的双晶依(111)最普遍，可成接触双晶、星状穿插双晶或轮式双晶。其中三角薄片(macle)接触双晶具有典型的扁平三角形外观，在双晶两个平面结合处环绕钻石有明显的青鱼骨刺纹，在钻石贸易中称为结节。

三、钻石的光学性质

1颜色

钻石的颜色分两个系列：即无色—浅**系列和彩色系列。无色—浅**系列钻石的颜色为：无色至浅黄、浅褐；彩色系列钻石的颜色一般为深黄、褐、灰及浅至深的蓝、绿、橙黄、粉红、红、紫红色，偶见黑色。

图14-1-2b 钻石晶体不同聚形示意图

大多数彩钻颜色发暗，强至中等饱和度、颜色艳丽的彩钻极为罕见。彩钻是由于少量杂质 N、B和H原子进入钻石的晶体结构之中，形成各种色心而产生的颜色。另一种原因是晶体塑性变形而产生位错、缺陷，对某些光能的吸收而使钻石呈现颜色。

(1)黄至棕**钻石的颜色是由于N原子代替C原子而产生的。理想的钻石晶体是禁带很宽的半导体，宽的禁带避免了可见光范围内的一切可能吸收，因此理想的钻石是无色的。当N原子代替部分C原子时，由于氮外层有5个电子，代替碳原子后多余一个电子，这电子在禁带中形成一个新的能级，相当于减少了禁带宽度，从而使得晶体能吸收可见光范围内的光能而呈现颜色。N原子代替C原子有不同的形式，一种情况是孤立的N原子代替C原子，它对能量高于22eV(波长小于560nm)的入射光有明显的吸收，使钻石呈现一系列**、褐色、棕色，其颜色很鲜艳浓郁，Ⅰb型钻石的颜色往往由该种色心引起；另一种情况是金刚石内N原子可移动聚合在一起形成多个N原子集合体，这种集合体对400～425nm光有明显的吸收作用，同时对4772nm有弱吸收，由于人们对4772nm吸收反应灵敏，4772nm蓝光被吸收后，钻石呈现**。

(2)蓝色钻石：从晶体完美程度来讲，蓝色钻石是最好的，也是极罕见的。它不含N却含有微量B(wB＜1%)，属Ⅱb型钻石。正是这些B使钻石呈现美丽的蓝色。少数含H杂质的钻石也呈蓝色。

(3)粉红色钻石和褐色钻石：这两种彩钻都是由于钻石在高温和各向异性压力的作用下发生晶格变形而产生的颜色，相比之下粉红色钻石罕见得多，因而极其昂贵。这种晶体缺陷在极端情况下可形成紫红色钻石。

(4)绿色钻石：绿色和蓝绿色钻石通常是由于长期天然辐射作用而形成的。当辐射线的能量高于晶体的阈值时，碳原子被打入间隙位置，形成一系列空位-间隙原子对，使钻石的电子结构发生变化，从而产生一系列新的吸收，使钻石着色。若辐照时间足够长或辐照剂量足够大，可使钻石变成深绿色甚至黑色。辐射造成的晶格损伤有时还可形成蓝色钻石和黄褐色钻石。

2光泽

钻石具有特征的金刚光泽，金刚光泽是自然界透明矿物最强的光泽。但钻石的光泽有时会因表面不平而显得暗淡。

3透明度

钻石的透明度为透明-不透明。纯净的钻石应该是无色透明的，但由于地质条件的复杂性，常有杂质元素进入钻石的晶格或以包裹体的形式存在于钻石中，使钻石的透明度受到一定的影响。

4光性

钻石属等轴晶系，为均质体，在正交偏光下全消光，但有些钻石由于内部应变或内部含有包裹体，偶见异常消光。

5折射率

钻石为单折射宝石，在钠光(5893nm)中折射率为2417，超过了常规折射仪的测试范围，是透明矿物中折射率最大的。

6色散

钻石的色散强，色散值为0044，比天然无色透明宝石的色散都高，所以我们在切割标准的钻石表面能看到漂亮的“火彩”。

7发光性

(1)紫外荧光：钻石在紫外灯下的荧光可有不同的反应，有些钻石发光很强，有些则不发光。钻石在长短波紫外光下可呈现从无至强的蓝色、**、橙**、粉色等荧光，通常长波较短波的荧光强。

(2)X射线荧光：钻石在X射线下一般呈现蓝白色的荧光，且稳定性好，在钻石开采中可根据钻石X射线下的荧光特性，将其他砾石分选出去。

(3)阴极发光：阴极发光可揭示钻石的内部生长结构，钻石在阴极发光仪的电子束照射下，绝大多数钻石会发出阴极荧光，主要呈现蓝色、橙红色和黄绿色，天然钻石和合成钻石的生长条件不同，表现出的生长结构也不同，目前阴极发光技术已成为鉴别钻石是天然的还是合成的主要手段之一。

8吸收光谱

无色—浅**的钻石，在紫色区4155nm处有一吸收谱带；其他颜色的钻石的吸收线位于453nm，466nm和478nm处；褐—绿色钻石，在绿区504nm处有一条吸收窄带，有的钻石可能同时具有415nm和504nm处的两条吸收带。辐照改色的**钻石可能在498nm，504nm和592nm处有吸收带。

四、钻石的力学性质

1解理

钻石有四组八面体{111}方向的中等解理，{110}、{221}的不完全解理。图14-1-3为钻石{111}方向解理示意图。

图14-1-3 钻石{111}方向解理示意图

2硬度

钻石的摩氏硬度为10，是自然界最硬的矿物，钻石的硬度具有各向异性的特征，不同方向硬度不同，其八面体晶面的硬度大于立方体晶面的硬度，因此在钻石加工中可用钻石研磨钻石。

钻石具有很强的抗磨性能，摩擦系数小，其抗磨能力是刚玉的90倍。这种特性使钻石能高度抛光，并使每个小面边棱锐利、挺直。但值得注意的是，钻石虽硬，但常显脆性，在外力冲击作用下很容易破碎。

3密度

钻石的密度为352(±001)g/cm3，因钻石成分单一，并且纯度较高，所以钻石的密度相对很稳定。

五、钻石的内含物

钻石的内含物主要有浅色至深色矿物包体、云状物、点状包体、羽状纹和生长纹。矿物包裹体主要是钻石、橄榄石、辉石、石榴子石、锆石、刚玉、黑色石墨、暗色的赤铁矿、钛铁矿、铬铁矿、硫化物等。云状物由云雾状白色或灰色包体组成，羽状体则包括开放式裂隙和隐蔽式裂隙两种裂隙类型。此外，钻石中还可见生长纹和解理等特征。

六、钻石的电学性质和热学性质

1电学性质

Ⅰ型和Ⅱa型钻石是绝缘体，室温下电阻率为1014～1015Ω·cm。通常情况下，Ⅱb型钻石因含硼而电阻率降低，为25～108Ω·cm，为P型半导体，钻石半导体的电阻值随温度变化特别灵敏，甚至连很微小的变化(00024℃±)都能在瞬间被记录下来，这一特点被广泛应用于真空仪器和精密测温的仪器中。

2热学性质

(1)导热性：钻石具有很高的导热率，且导热率与含氮量有关。若300°K下其导热率为铜的3倍，则其含氮量＜300×10-6。Ⅰa型钻石的含氮量多高于此值，故不宜作散热元件。Ⅰb和Ⅱ型钻石含氮量低，均具有很高的导热率，适于作散热元件。其中Ⅱa型钻石的导热率最好，约比铜高6倍，在190℃则升至30倍左右。

根据钻石的高导热率，宝石鉴定中可用钻石笔(热导仪)鉴定钻石和其仿制品；若简单地对着样品哈气，如果是钻石，则表面上的那层雾气比仿制品要消失得快，这是因为钻石传热快，钻石提供的热量让水膜迅速蒸发的缘故。

(2)热膨胀性：钻石的热膨胀性非常低，温度的突然变化对钻石的影响很小，但若钻石中有裂隙或含有热膨胀性大于钻石的包裹体时，温度的突变可能使钻石发生破裂。

(3)可燃性：高温下钻石可燃，燃点在空气中为850～1000℃，钻石在氧中加热到650℃时，即缓慢燃烧而变为气体二氧化碳。燃点和钻石与空气的接触面及增温率有关，一般小颗粒钻石比大颗粒钻石易燃。激光打孔就是利用该原理在很小区域内提供集中的热量，使空气中的氧将钻石中的暗色物质烧掉。在绝氧并加压的真空条件下，钻石加热到1800℃，可转变成石墨。

3其他性质

(1)表面性质：钻石表面具有亲油性和疏水性。由于钻石由非极性的碳原子组成，对水的H+和(OH)-不产生吸附作用，即水对钻石不产生极化作用，故钻石具有疏水性。

(2)化学稳定性：钻石对任何酸都是稳定的，甚至在高温下，酸对钻石也不显示任何作用，但在含氧盐类和金属熔体中，钻石很容易受侵蚀。

钻石的结构现象包括莫氏多孔、双扩散折射、静电衍射、物理双重表面和超速光学等。

在包含钻石内的固态，液态异相物，包裹体从成因上分可以分为原生、同生和次生3种类型，但是在钻石净度分级中不详细探究包裹体的成因和具体性质。主要强调其可见性，根据外观，钻石粉及国家标准把包裹体细分成点状包体，云状物包裹体、浅色包裹体、深色包裹体和针状物5种类型。

钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体，钻石是目前世界上已知的最硬的一种自然物质。钻石产量稀少，通常为无色晶体，具有高度的折光特性，能折射出多彩的光泽。钻石不仅可以用作首饰，工业上也用来作为高级的切削和研磨材料。

非洲之星

非洲之星是世界上最大的切割钻石，重量为3106克拉。这颗钻石由美国一家公司负责切割，该公司在研究了6个月后，才确定如何最大效率化切割。非洲之星钻石为天然钻石库利南加工而成，库利南于1905年1月21日发现于南非普列米尔矿山。它纯净透明，带有淡蓝色调，是最佳品级的宝石金刚石。一直到现在，它还是世界上发现的最大的宝石金刚石（钻石）。

库利南被劈开后，由三个熟练的工匠，每天工作14小时，磨了8个月，一共磨成了9粒大钻石和96粒小钻石。这105粒钻石总重量106365克拉，为库利南原重量的3425%。其中最大的一粒名叫非洲之星第Ⅰ，水滴形，重5302克拉，它有74个刻面。

钻石的成分和晶体结构 \x0d\钻石的主要成分是碳(C)， 含C量96%-999%。即使很纯净的钻石也含有0001%的杂质。钻石中的杂质组分有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N 等。 除 N 以外，其余杂质通常都以矿物包裹体形式存在，钻石中常含有磁铁矿、钛铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、橄榄石、石墨等矿物包裹体。 \x0d\氮(N)是钻石中一种重要的杂质组分，N在钻石晶体结构中组成各种缺陷中心，可以单个N、A中心、B中心、N3小晶片等形式存在。 根据N的含量和聚结形式可将钻石划分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型钻石含N量较多(005%-03%)。 Ⅰa型钻石中N以N3小晶片形式存在，Ⅰb型钻石中N以分散状态的顺磁方式存在。 \x0d\Ⅱ型钻石含N量较少(