钻石的真伪识别

一、钻石与仿制品的鉴别

由于钻石是一种深受人们喜爱的，但价格昂贵的宝石。因此，人们一直需要一些廉价而外观又很像钻石的仿制品。钻石的仿制品可以是天然宝石矿物，也可以是人造或合成材料，但由于这些仿制品的物理性质与钻石总有不同之处，人们可以通过各种方法将它们区别开。表15-2-1列出钻石及其常见代用品的物理性质。

表15-2-1 钻石及其代用品的物理性质

(一)钻石肉眼鉴定

1毛坯的肉眼鉴定

(1)观察光泽：钻石具有特殊的金刚光泽，是区别其他无色透明矿物(或材料)的重要特征，观察时要尽量从光滑面进行光泽的观察。

(2)观察钻石的外观形态和表面特征：钻石最常见的晶体形态是八面体、立方体及二者的聚形，在无色透明矿物中能出现这几种晶体形态的矿物为数较少，即或具备相似的形状，如无色的尖晶石、锆石等，但由于其他性质与钻石相去甚远亦可彼此区分。钻石的另一个特征是晶面花纹，钻石的不同晶面常有特征的生长纹(晶面花纹)，如八面体面常有三角形生长纹等，这些均可作为钻石的识别特征。

(3)估计钻石的密度：钻石用手掂量，有“打手”的感觉，合成立方氧化锆密度为595g/cm3，几乎是钻石的一倍。

2成品抛光钻石肉眼及10倍放大镜下鉴定

(1)切工特征

1)比率：切磨钻石，特别是品级较高者，通常有很好的精确性和对称性。如多条面棱总是相交于一点，各个小面的形状与大小及比率基本一致。但钻石仿制品的切磨常比较差。

2)抛光：钻石的不同刻面上的抛光痕的方向往往不一致。而仿钻各刻面的抛光痕的方向较一致。

3)腰棱：由于钻石硬度很大，在加工时，绝大多数钻石的腰部不抛光而保留粗面，呈毛玻璃状，又称“砂糖状”。钻石仿制品由于硬度小，虽然腰部亦不精抛光，但在粗面上仍能看到打磨时的痕迹，如平行排列的钉状磨痕等，此外，天然钻石腰围及其附近常发现三角形，阶梯状生长纹或原始晶面。

4)刻面棱线：天然钻石硬度大，刻面之间的棱线平直而锐利，而仿制品硬度小，棱线呈圆滑状。

(2)光泽与火彩：钻石具有金刚光泽，色散适中，火彩柔和。受过专门训练的人，可以依据光泽和火彩存在的较小差异，与仿钻区别开。

(3)观察重影：具有较大双折射的仿钻材料，在10倍镜下均可见明显的刻面棱重影现象，也称双轨现象，可与单折射的钻石区别，如锆石、合成金红石、合成碳硅石等，但在观察时，要注意正确的方法，避免从平行光轴或近于平行光轴的方向观察。

(4)内含物的特征：钻石为天然矿物，一般带有特征的矿物包裹体，生长结构等各种天然信息，这是钻石与其他仿制品的根本区别。例如，由平直且平行解理诱发的解理裂隙——羽状纹；特征的生长纹、双晶纹以及钻石腰棱上残留的原始晶面上的晶面纹理等——生长结构；典型的晶体包裹体有石墨、无色或白色橄榄石、红—红褐色晶形完好石榴子石、黑色的晶粒状铬铁矿、小钻石晶体等。

此外，还有一些简单的鉴别方法也具有实际意义，但有一定的局限性。例如，线条试验法，将标准切工的钻石台面向下放在一张有线条的纸上，垂直观察，几乎看不到纸上的线条，非标准切工不适用；倾斜试验法，将样品台面向上，置于暗背景中的，垂直观察离观察者最远的区域，出现暗窗者是仿钻，合成CZ、钛酸锶等折射率高的不适用；亲油性试验，用油性笔在钻石表面划过时可留下清晰连续的线条，而仿制品则会聚成一个个小液滴；托水性试验，用毛细管将小水滴点在样品上，水能在钻石表面保持长时间隆起，反之则为仿制品。

(二)常规仪器鉴定

常用比较简便的仪器进行鉴定和区分：

1热导仪测试

钻石的热导率很高，应用热导仪可以快速地鉴别钻石与仿钻石，但要注意合成碳硅石在热导仪测试中也会像钻石一样发出蜂鸣声，进一步区别可以通过刻面棱重影，内含物特征等进行。

2偏光仪检查

钻石为均质体矿物，而水晶、锆石、无色蓝宝石，托帕石及白钨矿等均为非均质体，理论上用偏光镜应很容易区分开。但天然产出的钻石常出现异常消光，给这种方法带来困难。

3折射率测定

对于水晶、托帕石等低折射率的样品，可以通过测定折射率将他们区别开，但大部分钻石仿制品折射率较高，不能用折射仪测定，而且容易损坏折射仪，因此一般不用测定折射率的方法来进行鉴别。

4密度测量

用静水力学法或重液测量未镶嵌的裸钻或毛坯也是鉴别钻石真伪的有效手段。

5色散

钻石的色散0044是无色透明天然宝石中最高的，因此易于与其天然宝石的代用品相区别。而一些人造的仿制品，如钛酸锶、合成金红石等的色散比钻石大得多，也不难区别。

6分光镜及分光光度计

天然产出的钻石大多数是Ia型(约占98%)，由N3中心致色，这类钻石在415nm处有一强吸收。

二、合成钻石的鉴别

1颜色

大多数合成钻石为**，有一种为近似琥珀**。

2内外部显微特征

(1)合成钻石内常可见到细小的铁或镍铁合金触媒金属包裹体，常呈长圆形，平行晶棱或沿内部生长区分界线定向排列，或呈十分细小的微粒状散布于整个晶体中，在反光条件下，这些金属包裹体可见金属光泽。

(2)合成钻石晶面上常会显示不寻常的树枝状生长花纹。

(3)天然钻石一般呈八面体或立方体等单形或聚形，而合成钻石则发育八面体、立方体、菱形十二面体和四角三八面体等单形组成的聚形。

3荧光特征

合成钻石在长波紫外光下常呈惰性，而在短波紫外光下因受自身不同生长区的限制，其发光性具有明显的分带现象。

4吸收光谱

无色—浅**天然钻石在415nm、452nm、465nm、478nm有吸收线，特别是415nm吸收线的存在是指示无色—浅**钻石为天然钻石的确切证据，而合成钻石则缺少415nm吸收线。

1996年戴比尔斯(deBeers)推出的Diamondsure仪器，用于天然钻石和人工钻石的鉴别，该仪器采用分光光度计的原理，专门测量样品是否具有415nm吸收线，如再配合使用另一种名为Diamond view的仪器，便可以准确鉴别天然与人工合成的钻石。

5异常双折射

天然钻石在正交偏光镜下观察常具弱到强的异常双折射，干涉色颜色多样。多种干涉色聚集形成镶嵌图案，而合成钻石异常双折射很弱，干涉色变化不明显。

6阴极发光

合成钻石的不同生长区因杂质成分(如N)的含量、结构不同，而导致在阴极发光下显示与天然钻石完全不同的颜色和生长条纹等特征。

三、优化处理钻石的鉴别

钻石优化处理的目的，一是改善钻石的颜色；二是提高钻石的净度。

1颜色优化处理品的鉴别

除了用颜料涂层法改善的钻石极易鉴别外，其他方法改善颜色的钻石很难鉴别。对用辐照法增色的钻石，人们已找出了一些与未经处理钻石的差别，如，吸收光谱的不同，但对常规鉴定没有太大的帮助。对于高温高压法去黄变白的钻石就更难鉴别了，为了区分，目前只好采用在钻石腰棱刻字的方法加以限制。如，在高温高压下，Gepol法将Ia型褐色系列净度高的钻石中石墨转化为钻石，使钻石色级可升高至D—G级。GIA采用在钻石腰棱激光刻“Ge pol”印记。还有在高温高压下，将Ib型钻石中N原子迁移形成Ia型，使颜色变浅，色级升高的方法也比较难鉴别。

2净度处理品的鉴别

(1)激光钻孔处理钻石：利用激光技术在高温下对钻石进行激光打孔直达包裹体，将钻石中的有色或黑色包裹体除去再用化学药品进行清理。激光处理过的钻石，会在钻石表面留下永久性的激光孔眼，从亭部观察可见激光孔道。

(2)玻璃充填：充填钻石常具闪光效应，暗域照明下常见的橙黄、紫红、粉色，其次为粉橙色闪光，而亮域照明下可见蓝绿、绿色、绿**、**闪光，同一裂隙的不同部位可表现出不同的闪光颜色，但总体比较单一。而未经填充的裂隙呈现七彩的光谱色。

山东金刚石晶体形态以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类形态为主，还有少量的立方体、曲面六八面体、曲面六四面体、八面体与曲面六八面体聚形及立方体类聚形等，金刚石各类晶形见图版Ⅱ。但不同矿区金刚石晶体形态所占的比例略有不同。总体来讲，自南往北的常马庄、西峪和坡里的3个金伯利岩带中的金刚石，其曲面菱形十二面体晶形所占比例由多变少，而八面体晶形所占比例由少变多。常马庄矿带的各金伯利岩体，除红旗14号外，均以曲面菱形十二面体为主（5364%），其次为阶梯状八面体（3552%）、八面体与曲面菱形十二面体聚形（837%）和平面八面体（227%），其他形态很少（020%）。晶形主要为单晶（占7921%～8921%），其次为双晶和连生体。西峪矿带金刚石的晶形组合与常马庄矿带略有不同，主要为阶梯状八面体 （6345%），其次为曲面菱形十二面体（2829%），其他的晶体形态基本上与常马庄岩带相似，且含量都很少。晶体也主要以单晶的形式存在，连生体较多（3059%）。坡里矿带中阶梯状八面体金刚石的含量最高（70%），次为曲面菱形十二面体（21%），八面体与曲面菱形十二面体聚形及其他都较少，分别为7%和2%（山东省地矿局第七地质大队，1990；黄蕴慧等，1992；罗声宣等，1999；王萍等，1999）。

山东701钻石矿是我国目前唯一还在正式生产的钻石矿。2009年5月至8月，“山东蒙阴钻石矿现场统计数据”分类记录结果显示：442颗蒙阴宝石级金刚石晶形以菱形十二面体为主，约占3068%，其次为八面体，约占229 5%，六面体达到659%，存在比较特殊的拉长变形晶，比例达432%，双晶和聚形晶分别占约273%和341%，三角薄片227%，破损者约占250%，无法统计晶形的其他类型占2387%。1883颗工业级金刚石也以菱形十二面体为主，约占1692%，其次为八面体，约占1202%，六面体达到305%，比较特殊的拉长变形晶比例达到571%，双晶和聚形晶分别占约147%和729%，破损者约占1431%，其他无法统计晶形的占3434%。

从以上统计数据可以看出，蒙阴金刚石晶体形态的组合基本上是相同的，以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类形态为主，还有少量的立方体、曲面四六面体、曲面六八面体、曲面六四面体、八面体与菱形十二面体聚形、八面体与曲面六八面体聚形及立方体类聚形，但各类形态金刚石含量比例在不同的岩脉（筒）有所不同，其中歪晶为蒙阴701矿所产钻石的特征性晶形（图43）。

项目组另外自蒙阴钻石矿（主要是胜利1号，大小岩管）收集的408颗宝石级金刚石样品晶形统计数据显示，金刚石晶形以八面体和菱形十二面体为主，各占267%；其次为聚形（83%），如八面体与十二面体的聚形、八面体、十二面体与立方体聚形等；另外还有一定数量的连生晶体、双晶等；约21%破损者无法统计晶形（表43；图44～图46）。

表43 山东蒙阴钻石矿金刚石晶形统计（2683颗）　Table 43 Statistics of diamond crystal forms of Mengyin, Shandong (2683 diamonds)

图43 歪晶

Figure 43 Distorted Crystal

图44 八面体

Figure 44 Octahedron

图45 八面体与十二面体聚形

Figure 45 Combination form of octahedron and dodecahedron

图46 菱形十二面体

Figure 46 Rhombic dodecahedron

通过对图43的歪晶进一步研究分析，可见其表面大小不等的腐蚀斑点密集分布，一组或两组塑性变形滑移线清晰可见，同时在该晶体的一端隐约可见倒三角凹坑（图47，图48），通过分析表明此类长条状歪晶实为严重变形的八面体晶体。

图47 歪晶上的倒三角凹坑

Figure 47 Reversed triangular pits on distorted diamond

图48 歪晶表面可见两组滑移线及腐蚀斑点

Figure 48 Two groups of slip lines and etch pits on the surface of distorted diamond

与资料相比，本项目研究的2683颗钻石（701矿现场统计2275颗，收集样品实验室统计408颗）中，不可辨认晶形（碎块与其他）者所占的比例相当大（占405%）；在可辨认晶形的1597颗钻石中，仍以菱形十二面体（348%）和八面体（270%）为主，其次为聚形、歪晶、六面体、三角形块等。值得一提的是，本项目研究的钻石晶形中歪晶和六面体含量相当高，分别占47%和32%，这在前人资料中未提及，可能与统计方法和归类有关。三角块、双晶、连生等含量有所增多。

钻石，又称金刚钻，矿物名称为金刚石。它的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的，属等轴晶系。

（一） 七种基本式样

钻石的晶体结构种类很复杂，但主要有下列三种类型：（1）四面体，（2）八面体，（3）菱形十二面体。 又因为钻石是属于立方体，立方体有三个等长的轴互相垂直，是晶体中最高的对称系统，钻石的立方晶系以特有的"习性"产生特有的晶体式样，这些基本式样有下列七种：

1；正方体，由六个正方形面组成，每面互成直角，轴互相成直角，工业用的钻石晶体常以正方体的结晶形状出现。

2；八面体，由八个等边三角形的面所组成，从中心点到各面的晶轴长短相同，宝石级的钻石晶体大部分是这种形状。

3；十二面体，由十二个菱形面组成，以这种形状出现的钻石晶体并不普通。

4；四六面体，由二十四个等腰三角形替代就成为此形。宝石级钻石晶体很少有这种形式。

5；不等边四边形，由二十四个不等边四边形的面所组成，八面体的八个面，每个面由三个不等边形替代就成为此形，这种宝石级钻石也不多。

6；三八面体，由二十四个等腰三角形的面所组成，八面体的八个面，每一面由三个等三

角形替代就成为此形，是八面体的一种常见变体。

7；六八面体，由二十四个三角形组成，八面体的每个面，由六个三角形替代组合而成。

（二） 生长纹

实际上晶体的形式，并不以简单的的基本形式出现，通常是二种或更多种的晶体混合而成，但多趋向八面体的混合形。

钻石晶体表面有一种特征，对切割师来说十分重要，那就是'生长纹'它可以帮助我们鉴定钻石的真伪。许多年代较久的钻石，因切割的型式太古老，角度比例不对，以致无法显出钻石特有的光彩，因此未抛光的面上所留下的生长纹，成为鉴定重要的参考。

生长纹有一定标准，在八面体上的生长纹成为三角槽，三角槽的三个边一定与八面体的边平行。在菱形十二面体上的生长纹，则成槽状，槽和菱形面的一对角线平行。在立方体上的生长纹，则成为四方槽，四方槽四边一定和立方体面的对角线平行。

（三） 双晶体

钻石的晶体，除了上述七大基本形式外，还有一种非常重要形状即"双晶体"，双晶体对切割师也很重要，它有很多种，但只有二三种较为常见，具有八面体外表的双晶体，行家称为迈可尔，是双晶体中最常见的。

因为双晶体的纹路不一致，所以割，锯，抛光都很困难，同时双晶体都是较为扁平，要切磨成圆钻，重量损失很大。因此，双晶体对切割师无疑是个挑战。

1、硬度

摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

2、颜色

金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。许多金刚石带些**，这主要是由于金刚石中含有杂质。

金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。

3、亮度

金刚石因为具有极高的反射率，其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。

4、结构

金刚石结构分为；等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石。

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。

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。

5、稳定性

金刚石化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用，只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中，或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时，表面会稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。