几种宝石的优化处理方法及鉴别特征

一、红(蓝)宝石的优化处理与鉴别

刚玉类红(蓝)宝石是市场上常见的高档宝石，对这类宝石的优化处理历史悠久，种类繁多，且不断的创新，主要有以下几种：

1热处理法

红(蓝)宝石是应用热处理法最多的宝石品种，市场上的红(蓝)宝石绝大部分是这种优化宝石。人们通过各种热处理手段，将天然产出的红(蓝)宝石进行人工处理，以改善颜色和透明度。目前，可以将含铁离子蓝宝石从无色和浅黄绿色改成**或橙色；将含铁和钛离子蓝宝石从无色、浅蓝色或蓝黑色改善成宝石蓝色；将红宝石从牛血红色改善成鸡血红色，即消除红宝石的紫或蓝色调。此外，人们还可以通过热处理消除红(蓝)宝石中的金红石等包裹体，以增加宝石的透明度。或反之，也可以增加宝石中的针状包裹体，使宝石产生星光。这种方法改善颜色或透明度的优化宝石，一般不需要鉴别，在出售是也不必声明，行业里不认为是欺诈。

2扩散处理法

这种方法是通过高温处理在宝石表面扩散一薄层颜色，颜色的厚度从015～042mm不等。一般原料是天然的无色或浅色刚玉，最近也发现有用合成刚玉宝石的。扩散的颜色有蓝色、红色和橙色等，也有在宝石表面扩散星光的。扩散处理宝石在各国珠宝界引起广泛关注，人们不允许将这种宝石作为天然宝石直接出售，在出售时必须声明是经过扩散处理的。

扩散处理宝石的鉴定依据是，原石是无色或浅色的天然刚玉，它的颜色是用高温的方法人工扩散进入晶体的，颜色仅限于宝石的表层，而宝石的核心部分仍为浅或无色的原天然刚玉，宝石的颜色层，可通过切磨或抛光，部分或全部去除。

鉴定扩散处理蓝宝石较有效的方法是通过油浸和放大，用肉眼或在显微镜下观察。高温特征是：样品毛坯料表面呈现烧结物；放大观察可见到一个扩散层；在宝石的表面裂纹或周围的孔隙中，常沉积有浓缩的深颜色和扩散用的色料；宝石中的包裹体周围常熔融，或金红石的“丝”熔蚀成点状，或被吸收。由于颜色仅限于宝石表面，在油浸下观察的特征是：刻面接合处和腰围明显地出现较深的颜色线，或高突起；整个宝石看起来颜色不均匀，有的刻面深，有的刻面浅，称斑状刻面，这是由于扩散层的厚度不均匀及扩散后抛光过重等综合作用引起的；在腰围处常常完全无色，整个腰围清晰可见，称为腰围边效应；在二碘甲烷中，刻面接合处清晰可见，整体也出现一个清楚的蓝色轮廓，天然宝石则看不到刻面界线，整体边缘也不清楚。

扩散处理的刚玉，最早出现在市场上的是蓝宝石，后来又有红宝石。进入21世纪以来，又有一种橙红色的扩散处理刚玉上市，具研究，其颜色是经人工渗透铍元素而成。用于仿价格不菲的天然橙红色帕帕拉恰(padparadscha)刚玉宝石。

3其他方法

由于人们对红、蓝宝石的需求长盛不衰，天然优质刚玉类宝石的产量有限，因此几乎对宝石优化处理的一切方法都被用于红、蓝宝石的改善中，如，染色、注油、充填塑料等。

二、托帕石及其改善方法

托帕石(矿物名称黄玉)是常见的宝石之一，为珠宝店必不可少的宝石。黄玉宝石的颜色与其化学成分中F和OH的含量比有关。伟晶岩中的黄玉OH含量很低，F接近理论值，称F型黄玉，常为无色或褐色。其他产状如云英岩中的黄玉OH含量增加到5%～7%，热液成因的脉岩中的黄玉F和OH含量可接近相等，称OH型黄玉，常为**或粉红色。还有一种橙红色黄玉是十分珍贵的品种。

1颜色的变化

黄玉的颜色变化，可以用放射性辐照和热处理来完成。

(1)F型黄玉：无色或褐色品种经辐照后变为深褐色或绿褐色，经200℃左右的热处理可以得到深浅程度不同，漂亮的蓝色黄玉，有些外观酷似海蓝宝石，过分的加热可失去颜色恢复原状。

(2)OH型黄玉：无色或浅**品种经辐照可变为橙红色或橙**加热可使颜色恢复原状。含铬的粉红色或紫色品种经辐照后可变为橙红色和红色，加热可恢复原来颜色。还有一种产在巴西的带青色的黄玉，放射性辐照后呈黑褐色，经有控制的热处理可转变为粉红色，再经适当的辐照可出现金**色彩，但不变蓝。

2辐照技术

一切可以产生放射性的装置，都可以作为辐照黄玉的“源”。最早人们把放射性物质镭装在试管里与宝石混合，摆到铅盒子内对宝石进行辐照。现代人们常用的设备有钴60，高、低能电子加速器，反应堆等，这些设备各有优缺点。

钴-60可产生γ射线不带电，穿透能力强，辐照较均匀。F型黄玉经γ射线辐照后变成深浅不同的褐色，一般辐照剂量为109～1010拉德，经热处理后，可得到浅蓝色黄玉。经γ射线辐照的宝石不带放射性残留，但颜色较淡，应用前景不大。

电子加速器产生的高能电子，能量比γ射线高得多，辐照的时间短，放射性残留少，产生的颜色明快，经热处理后黄玉颜色的深浅程度与海蓝宝石十分相似。加速器是辐照黄玉常用的设备，但由于设备庞大，费用昂贵，使用受到限制。

核反应堆是利用原子核裂变时产生巨大原子能的装置。在反应堆里可产生多种类的中子，有快中子、慢中子、热中子等。其中快中子对宝石作用放射性残留少，因此，在辐照宝石时人们想办法滤掉其他中子，尽力只允许快中子通过。中子辐照黄玉的效率很高，可以很快地得到深色的黄玉，经处理可得到蓝色的成品。由于反应堆的孔道很多、体积很大，一次辐射的样品量可以很多。反应堆中子辐照最大的特点是样品带有部分放射性残留，为确保人身安全，需放置很长时间，待放射性减少到国家允许的标准以下才能上市。

3热处理

热处理是辐照处理的反作用，辐照产生的色心是引起宝石颜色变浅的原因，这些色心有的稳定有的不稳定，热处理的目的就是去掉那些颜色不好的不稳定的色心，留下漂亮颜色的稳定性较好的色心。通过加热到180～300℃的热处理，就能使F型黄玉中那些棕色、褐色色心消除，而让蓝色的色心显露出来。一种综合处理的方法，可以得到理想颜色的蓝色黄玉，通常是经反应堆和加速器辐照后，再经热处理。

4改色黄玉的检测

黄玉的颜色主要是由色心形成的，色心形成颜色的关键是色心的稳定性问题，一般经过热处理仍保留的色心，可认为是稳定色心。如F型蓝黄玉，其辐照品和天然品无论是在外观和颜色形成的机理上都是一致的，都是经过外界辐照而形成的蓝色色心。其差别只在于辐照品是人工大剂量、短时间辐照和加热的产品；天然品是自然界小剂量长时间辐照和光照的结果，要区别开这两种蓝黄玉是很难的。最近有人提出用热发光的方法，天然蓝黄玉在350℃时发光强度突然增高，而人工辐照品在300℃以下发光强度就可以增高了。这种方法在检测时常破坏宝石的颜色，实际意义不大。目前，还没有非破坏性方法能准确的检测出黄玉的颜色是否经过辐照处理。

但对辐照黄玉进行放射性检测是必须的，一般用γ仪。国外有的商人常在柜台上放一台小型γ仪，当着顾客面检测宝石的放射性。一般认为在γ仪(微伦计)上读数小于50微伦/小时(背景值为20微伦/小时)是安全的。

此外一种褐**—橙**的黄玉也可以进行“粉红化”处理，通过相当低的温度热处理得到颜色较稳定的粉红色宝石。据报道，经这种热处理过的黄玉，具有较天然粉红色黄玉强的二色性。

三、钻石的优化处理与鉴别

钻石人工致色主要是经辐照后进行热处理来完成，首先，通过放射源对钻石进行辐照，目前大多采用电子加速器将钻石辐照成蓝色、绿色、蓝绿色、褐**等。然后，根据需要进行一定的热处理改成红色、紫色、蓝色等各种颜色。辐照致色钻石的鉴别是珠宝界的一大难题，至今还没有很好的解决。目前，只是在谱学特征上寻找差别，即可见光谱、红外光谱等吸收的不同，但由于影响因素多，准确性尚欠缺。蓝色的钻石有特征的差异，天然蓝钻含硼具有半导体的性质，可导电；辐照蓝钻是电的绝缘体，不导电。

近年来，市场还出现一种经温压人工处理，退除杂色成白色的钻石。业界认为这种方法主要用于由结构缺陷引起黄或褐色的Ⅱa型钻石，目前按行业约定，经过这种方法处理的钻石必须送美国GIA分级，并在其腰棱用激光刻有“Ge pol”的印记。

对某些具有特征缺陷的钻石，人们常采用一些处理技术，这些处理通常不能提高钻石的净度级别，只是改变钻石的外观，使钻石易于出售。业界贸易规则中，明确要求经这类技术处理的钻石必须声明。

“激光钻孔”技术，对具有明显可见暗色包裹体的钻石，采用激光束，烧出一个从钻石表面通向包裹体的微小通道，钻孔径0002～002mm，深度不限。该技术是将钻石固定在一个可以精确旋转的夹具上，借助显微镜来调整激光，让激光束垂直钻石表面直达暗色包裹体，使包裹体蒸发掉，为清洗孔道和漂白包裹体的残留物，常用酸进一步处理，以使包裹体变浅。孔道通常在真空中使用环氧树脂堵塞，这样当钻石台面朝上固定在首饰上时，孔道将很难被看出。但从亭部一侧用10倍放大镜观察，容易看见。

“裂隙填充”技术，1987年起市场上出现了这种处理钻石，采用折射率相近的材料对钻石的开放裂隙进行填充。这与祖母绿“藏破”的原理是一致的。祖母绿中空气填充的裂隙很容易看到，但市场上常用与祖母绿相近折射率的油填充裂隙，肉眼就比较难看出来了。填充只能改善宝石的外观，却不能增加其价值。钻石裂隙填充是在真空中，将高折射率的玻璃状材料注入到钻石开放的裂纹内，注入材料的组成一直未公开。经该法处理的钻石，较大裂隙易于检出，小裂纹的检出较困难。检测主要是显微镜下观察，填充部分随钻石的移动可呈现特殊的橙或蓝紫色的闪光，出现的闪光常是单一颜色，而非光谱系列闪光。有时镜下可见到流动构造或扁平状气泡。

经这些技术处理的钻石在净度分级中有特殊的规定，见第15章第一节。

四、翡翠的处理方法与鉴别

作为优质玉石，翡翠的需求量越来越大，而天然产出品中颜色鲜艳而透明度高的上品十分稀少，供求矛盾促使翡翠的价格迅速上涨。多年来，人们一直试图采用各种人工改善的方法，使翡翠增加颜色和透明度，以提高其商业价值和可利用率。常见的方法有：改色、染色和脱黄注胶等。在珠宝界，人们把翡翠划分为A货、B货和C货。

1热处理翡翠及鉴别

翡翠的热处理称为焗色，一般是通过热处理使翡翠的颜色加深，常是增加红色。红色翡翠也是人们喜欢的一个品种，但自然界的红色品种不多，纯红色的就更少见，多数都带有棕色及褐色，加热的目的是去掉棕色或褐色，得到较好的红色。

热处理的步骤是将清洗干燥好的样品放在炉中，炉内的温度一般不需太高，用烘箱即可，加热在空气中进行，为保证样品受热均匀，要放在透明容器或距离发热体远些，升温速度要缓慢，最好是边升温边观察，当翡翠样品开始慢慢转变颜色，出现猪肝色时，开始缓慢降温，冷却后翡翠会呈现出红色，对不同质地的翡翠要具体调整操作的时间和温度。为获得较鲜艳的红色，在翡翠完全冷却后，再浸泡到漂白粉溶液中数小时，进行氯化，可增加它的艳丽程度。

焗色翡翠与天然翡翠的红色，都是赤铁矿(三价铁离子)呈色，赤铁矿是由褐铁矿失水转化而成的。不同之处，天然品是在自然条件下缓慢失水，而焗色品是在加热条件下迅速失水。实际上很难区别，如果将其加以区别，那只能凭人的感觉来区分，即天然品比较透明，焗色品会稍差些，给人以“发干”的感觉。

2C货的制作和鉴别

颜色是决定翡翠价值的主要因素，绿色越纯正，价值越高。但大多数翡翠很少有绿色或颜色很淡，为此，人们采用了染色和着色，最常被增加的颜色是绿色和紫色。

加色的步骤是，首先，选择具有一定孔隙的翡翠(密度较大结构致密的翠很难加上颜色)，进行清洗烘干。然后，放入染料(如氨基染料)或颜料(如铬酸盐)的溶液中，温度在100℃以下，浸泡2周左右，时间以颜色渗入的深浅，翠件的大小，孔隙多少而定。最后，再将部分上色的翠件烘干，表面浸蜡，使颜色分布更柔和。不管是染色还是着色的绿色翡翠都作为C货出售。紫色翠件的加色方法类同，只是染料或颜料换成紫色而已。

外观相同的翠件，A货和C货的价值相差十分悬殊，因此对C货的鉴别十分重要。一般采用滤色镜、吸收光谱仪和放大观察，如果在滤色镜下呈现暗棕红色到棕粉红色；在吸收光谱的红色段650nm左右出现一条粗黑的吸收线；放大镜或显微镜下放大观察，在微晶狭缝中可见到绿色网纹。以上三种现象出现一种，即可确定为C货。但是没有这些现象的翡翠，如在滤色镜下不变色，也不能肯定它不是C货，因为现在人们染色技术十分高明，可能是采用了新的染色方法，需依靠多种手段进一步确定。目前最适用的方法是红外光谱测试，C货会出现明显的色料吸收峰。

3B货的制作和鉴别

由于翡翠为多晶集合体，在微小晶体之间不可避免地会存在着少量的金属离子如铁、锰等，这些离子的氧化物多为深色氧化物，这样就大大地影响了翡翠的颜色和鲜艳程度。特别是在翠的底上出现黑褐色、灰色等斑点和瑕疵，使翡翠看起来很脏，价值明显降低。为解决这个问题人们采用了化学漂洗的方法，去掉污迹，这就出现了B货。

B货的制作主要有两个步骤，一是脱黄，也称清洗或“冲凉”。作法是将选择好的样品用强酸(如盐酸和稀硫酸等)进行清洗、浸泡，不断更换新的酸液，一般要泡2～3周，观察样品到**基本脱完为止，脱黄后的翡翠颜色比较鲜艳，绿色突出，底色明显变白，但透明度不好，水头差，呈现干裂外观。二是注胶，将脱黄处理的翡翠，中和烘干后，注胶加固。翡翠经酸洗脱黄，尽管整体外型未改变，但细微结构遭到严重破坏，强度明显降低，需进行加固处理。即将加热后的样品放入胶中，在烘干箱中温度保持200℃以下，使胶均匀渗入翠的裂隙。常用的胶有塑料、无色环氧树脂等。最后抛光，去掉肉眼可见的表面胶。

B货的鉴别难度很大，需经多种观察和仪器测试，综合分析。

(1)仔细观察宝石的颜色、光泽和结构。B货的颜色较鲜艳，但不太自然，有时脱黄不好时基底有**调；与天然A货的玻璃光泽不同，B货常出现树脂光泽，反光量减少，光泽变弱；B货经清洗注胶，结构变化较大，多显得松散，用侧光观察，白色部分出现较为粗糙的白丝状组织，宝石表面出现明显的凹凸结构。

(2)测定密度、寻找差别。翡翠的密度是330～336g/cm3。从理论上讲经清洗注胶的B货密度应低于原件，但由于注胶的量有限，再加上作为矿物集合体，翡翠的密度不是一个固定值，B货的密度变化常超不出翡翠的变化范围。因此，密度变化，只是一个参考值。

(3)紫外线长波测试，出现荧光。一些B货在长波紫外线下，出现蓝白色荧光，是注入有机胶的反应，若注入无荧光胶则无此反应，但目前的B货有荧光者居多。

(4)红外光谱测试，比较谱图差别。用无损红外光谱分析可以很好的检测出B 货，这是目前最行之有效的方法。每一种矿物都有特定的红外光谱，B货由于注胶，产生了与天然翡翠明显不同的红外吸收线，不同的胶有不同的吸收谱线，但都是A货所没有的。把被测的样品与标准翡翠的红外图谱加以比较，出现多余的吸收峰者即为B货。

在实践中人们还常采用一些特殊的方法鉴定B货，如用火烧，B货可变成黑色焦状等，但都有不足之处。翡翠的改善除了以上的三种方法之外，还有镀膜、贴面、假皮等各种方法，花样很多，而且常常翻新，但很不受欢迎。

思考题

一、是非判断题

1按国标规定，所有染色宝玉石均须在鉴定报告中注明属“处理”。

2高温下使蓝宝石色斑或色带扩散的改色手段称为“扩散热处理”。

3红外光谱仪只能分清一部分A货或B货翡翠。

4按国标规定，出售任何品种的浸蜡玉雕件均可在宝玉石名称后不注明(处理)。

5任何染色宝玉石的鉴定证书上，按国标规定：必须在名称后加上(处理)。

6染色玛瑙效果稳定，上市时无需标明为处理的。

7辐射改色的托帕石上市时须声明为“处理”的。

8再造绿松石属于处理宝石。

9托帕石经辐照改色并加热固色后即可上市。

10扩散处理蓝宝石中固态包裹体的变化特征与热处理蓝宝石中的相似。

二、选择题

1优质仿制珍珠是在圆核上面涂上多层的：( )

a鱼鳞漆

b银粉

c白瓷漆后制成的

2目前对辐照处理黄玉(Topaz)的放射性残留允许量(出厂—上市)为：( )

a70～15贝克

b70～15伦琴

c70～15γ

3区分翡翠与无机玻璃充填的B货翡翠应选用：( )

a滤色镜

b显微镜

c红外光谱仪

4用气相沉淀法改善的镀膜钻石，翻面的外观特征是：( )

a无纹平滑

b有平行线纹

c有云雾状纹

5为查明红宝石中有无玻璃充填，宜选用：( )

a亮域照明和斜照明

b暗域照明

c反射照明

6判别钻石与激光穿孔钻石或充填处理的钻石时，最好选用：( )

a亮域照明

b暗域照明和斜照明

c反射照明

7判别扩散蓝宝石与蓝色蓝宝石时，要侧重观察：( )

a生长线或固态包裹体有无变化

b对比棱、尖与面之间颜色的差异

c棱线有无毛茬

8红宝石与染色红宝石的判别宜使用：( )

a滤色镜

b显微镜

c分光镜

9在合法贸易中，下列哪种优化祖母绿无须声明：( )

a注无色油的

b注有色油的

c注塑料的

10区分翡翠和C货翡翠时必须用的仪器是：( )

a放大镜或显微镜

b查尔斯滤色镜

c比重天平

11目前我国对辐照处理黄玉的携带放射性残留，参照日用工业品的辐射防护规定，放射性允许标准为( )

a70贝克

b30贝克

c50γ

12鉴别天然与辐射改色的蓝色钻石，可用( )

a热导仪

b电导仪

c折射仪

13翡翠的B货在紫外灯下：( )

a一定有荧光

b无荧光

c都没有荧光

14热处理后弧形色带已不清晰的蓝宝石，在鉴定证书名称一栏写为( )

a合成蓝宝石

b合成蓝宝石(处理)

c热处理的合成蓝宝石

15利用色心呈色原理，使无色托帕石改变成蓝色托帕石的优化处理方法是( )

a辐照热处理

b扩散热处理

c染色

d镀膜

16用红外光谱判别充胶翡翠与不充胶翡翠是检测( )

a结构是否被破坏

b翡翠的矿物成分

c翡翠中的阳离子

d有机阴离子团

17绿色锆石热处理改为蓝色时，须控制的气氛是：( )

a中性

b氧化

c还原

18阴极发光仪所用辐照源发射出的是：( )

a电子束

bX射线

cγ射线

三、多项选择题

1翡翠(处理)是指：( )

a用强酸碱处理后加高分子胶，加入颜色

b只要用强酸碱处理过

c加热后加色

d洗过的

e、在裂缝中有充填胶或色料

2按“国标”，应在宝石名称后必须加“处理”二字的下列宝石有：( )

a热扩散处理的蓝宝石

b加热处理的红宝石

c热处理去除杂色产生粉红色的绿柱石

d染色处理的玛瑙

e浸蜡加深颜色的绿松石

四、填空题

1改善的宝石要达到( )、( )、( )3个标准。

2翡翠B货制作的两个主要步骤是( )、( )。

3改色蓝黄玉(Topaz)是通过( )处理以及随后的( )处理而获得的。

4未经人工染色的天然玉石中与翡翠易混淆的有( )、( )、( )、( )、( )。

5市场上常出现经过人工处理的翡翠有：( )、( )、( )和( )。

6优化处理珠宝玉石可分为( )和( )两大类，而其中( )可用原珠宝玉石名称，而对( )的珠宝玉石在原珠宝玉石名称后加括号并在其中注明( )二字。

7钻石优化处理的方法有：①( )②( )③( )④( )等4种处理方法。

8红宝石优化处理方法有：①( )②( )③( )④( )。

9蓝宝石优化处理的方法中( )和( )两项在鉴定与销售中必须注明( )。

10人工宝石中代号YAG是( )，CZ是( )。

11在市场上常遇到的一种翡翠品种八三玉(爬山玉)成品，其主要特点为( )、( )、( )。

12改善红宝石常用的人工处理方法有( )、( )等。

13一颗无色、火彩非常好的标准切工圆钻形宝石，直径为58mm，重115ct，它可能为一颗( )宝石。

14翡翠B货在反射光照明下，主要鉴定特征有：( )、( )、( )。

15目前对刚玉类宝石的优化处理方法有( )、( )、( )和( )。

16评价宝石改善(优化或处理)的效果时，至少要考虑( )、( )和( )等3个方面。

17常用于改善珍珠颜色的方法有( )、( )和( )。

18高温扩散处理蓝宝石的鉴定特征是在二碘甲烷浸液中可能呈( )、( )、( )。

19翡翠(处理)的充填物质可为( )或( )或( )或( )。

20天然翡翠经强酸或强碱处理后、再充填了( )或( )固结的称为B货翡翠，主要特征是( )遭到了破坏和加入了一些其他物质。

21蓝宝石的主要处理方法有( )处理法，( )处理法。

22制作B货翡翠用强酸或强碱浸泡主要目的是去除( )和( )等。

23如果无色水晶晶格中含少量的( )，经辐照处理后能产生紫色。

24腰棱上刻上GE POL标记的钻石是消除了( )色的一种无色钻石。

25红宝石的热处理常采用( )气氛，以消除( )色调，还可以消除( )包裹体。

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。

我相信世界上有紫色的钻石。

钻石是代表爱情的永恒。我相信爱情。

但是那些所谓的紫钻大多是用辐射改色过的,而真正自然界中,并没有紫色的钻石产出!

而且,天然的彩钻只有在拍卖会才能见到,而其他的地方基本上见不到的!