搜索
第二讲纯洁永恒的宝之王：钻石一、概述金刚石(Diamond)与钻石钻石是以天然矿物金刚石为原料加工而成的。金刚石是以天然产出的以碳原子组成的具有立方面心晶体结构的一种矿物。金刚石的形态与结构一、概述金刚石(Diamond)与钻石它的硬度极大(摩氏硬度10)，是最硬的物质；有一定的晶形，一般为八面体；灿烂夺目，五彩缤纷；自然界产出极为稀少(每开采250吨矿石才能有1ct宝石级金刚石)；因此它最符合传统宝石的标准，即：自然产出；耐久(广告词有“钻石恒久远，一颗永流传”)，硬度大，不磨损；美观；稀少。不愧有“宝石之王”的美称。钻石(Diamond)定义钻石是以天然金刚石为原料，经人工切割、加工、琢磨而形成的各种款式的装饰品、珍藏品、陈列品。现在人们常把钻石和金刚石两名词混为一谈。一、概述钻石(金刚石)的历史及传说钻石于2800年前发现于印度安得拉邦戈尔康达地区克里希纳河及彭纳河流域的沉积物中的一块小石子，从而揭开了钻石的历史。此后相继在巴西(18世纪)、南非(19世纪)发现。20世纪又在扎伊尔、俄国、博茨瓦纳等国家发现。后来在澳大利亚、中国(湖南：1950年；山东：1965年；辽宁：1972年)、加拿大(20世纪90年代)也都发现了很大价值的钻石矿。一、概述自古以来，人们对钻石都无比宠爱，甚至崇敬，说它是“星星的碎片”、“女神的泪滴”…。迄今为止，世界上发现的大钻石(单粒超过100克拉)不足2000粒，其中：超过100ct：1901粒超过200ct：259粒超过500ct：20粒超过1000ct：3粒每粒大钻都有它自己的名字和一段传奇故事。名称重量(ct)颜色发现时间产出国家名称重量(ct)颜色发现时间产出国家库里南Cullinan3106无色1905南非高贵无比Excelsior995.20无色1893南非塞拉利昂之星StarofSierraLeone968.80无色1972塞拉利昂大莫卧儿GreatMogul787.50无色1650印度沃耶河WoyieRiver770.00无色1945塞拉利昂瓦尔加斯总统PresidentVargas726.60无色1938巴西琼克尔Jonker726.60无色1934南非雷兹Reitz650.80无色1895南非巴姆哥尔德原石BaumgoldRough609.25无色1922南非莱索托Lesotho601.25淡褐1967莱索托高亚斯Goyas600.00无色1906巴西莱索托BLesothoB527.00无色1965莱索托温达Venter511.25淡黄1951南非巴姆哥尔德IIBaumgoldII490.00黄色1941南非维克多利亚1884Victoria1884469.00无色1884南非达尔西·瓦尔加斯DarcyVargas455.00褐色1939巴西尼扎姆Nizam440.00无色1835南非和平之光LightofPeace435.00无色1969塞拉利昂维克多利亚1880Victoria1880428.50淡黄1880南非戴比尔斯DeBeers428.50淡黄1888南非冰神LceQueen426.50无色1954南非比尔格伦Berglen416.25褐色1924南非伯劳德里克Brodrick412.50未知1928南非彼特Pitt410.00无色1701印度杜特拉总统PresidentDutra407.68无色1949巴西科罗曼德尔IVCoromandelIV400.65未知1948巴西全球部分400ct以上的大钻一、概述第一大钻库利南Cullinan，1905年产于南非普列梅尔(Premiar)矿山。重3106.75ct，浅蓝色，拳头大小。当时以15万英镑收购。1907年被献于英王爱德华三世，加工成9粒大钻。库利南Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、……Ⅸ号分别重530.20、317.40、94.40、……4.34ct。最大的Ⅰ号镶嵌在英王的权杖上，Ⅱ号现镶在英王的皇冠上，Ⅲ号镶在玛丽皇后的皇冠上……库利南I、II及英王权杖一、概述第二大钻“阿巴依戴”1680ct，1798年发现于巴西，为三犯人发现(葡萄牙将犯人流放到殖民地开矿)，是在找金矿时偶尔发现的，鹅蛋大，蓝色。钻石献给葡萄牙王室，犯人被赦免。还有个叫“希望之星”的名钻，44.50ct。传说就是泰坦尼克号女主人公罗丝的那块。极富传奇色彩。早期的大钻最终都落到帝王贵族手中作为富贵尊严的象征。一、概述中国的大钻：1937年金鸡钻218ct江苏北部1977年常林钻石158.78ct山东林沭1981年陈埠1号124.27ct山东蒙阴1983年蒙阴1号119.09ct山东蒙阴这些大钻的发现经常是偶然的机遇，如常林钻石(右图)。一、概述钻石正式作为人身的装饰品始于15世纪。1477年，奥地利的马克西米大公与法国玛莉公主订婚时，给女方一枚钻石戒指，象征纯洁的爱情。人们钟爱钻石，把它定为四月的“生辰石”和结婚60、75年的纪念石，意寓纯净无瑕。一、概述钻石(金刚石)的成因与产状金刚石生成于地下100km的高温岩浆中。那里的温度达1500℃，压力达5万大气压。金刚石就是在这种高温高压条件下由碳原子合成，然后随火山爆发侵入地壳或喷出地表。金刚石主要生成于金伯利岩中。该岩石因首先发现于南非金伯利地区而得名，岩石学中称角砾云母橄榄岩。金刚石的产状可分为两大类，即原生矿和砂矿。原生矿是指采自金伯利岩的岩体中，可露天开采，也可以挖坑道地下开采。另外，金刚石可少量产于钾镁煌斑岩、榴辉岩及陨石(天上掉下来的钻石)中。砂矿是指原生的岩石经风化、破碎，再经水流搬运沉积于凹地、河床或海滨的金刚石。砂矿对找寻原生矿有重要意义。一、概述剥蚀面金伯利岩管金刚石(原生)河床金刚石砂矿(次生)海滨海洋金刚石砂矿(次生)金刚石(钻石)形成示意图辽宁瓦房店金刚石矿开采图及金刚石一、概述金刚石在全球的总储量估计约为25亿克拉。已开采17.5亿克拉。目前每年开采量约1.2亿克拉。照这样速度采下去，前景令人担忧。金刚石的生成时代在距今20亿~1亿年以前。目前全球的金刚石产量排位：澳大利亚约4000万ct/年扎伊尔约1700万ct/年博茨瓦纳约1600万ct/年俄罗斯约1125万ct/年南非约925万ct/年安哥拉约270万ct/年加纳约55万ct/年塞内加尔约50万ct/年巴西、中国、印度、加拿大……中国约15~20万ct，世界排第10，亚洲第一，而质量最好。世界钻石(金刚石)资源分布中国俄罗斯澳大利亚加拿大巴西印度委内瑞拉南非美国刚果中非安哥拉坦桑尼亚纳米比亚1-博茨瓦纳；2-津巴布韦；3-加纳；4-科特迪瓦；5-利比里亚；6-塞拉利昂；7-几内亚1234567二、钻石的物理化学性质化学成分：碳(C)，常含0.05%-0.2%的杂质元素(N、B、H…)，其中最重要的N、B关系到钻石的类型和性质。晶体结构：碳原子按立方面心结构排列，原子之间以键力很强的的共价键相连结，形成一种稳定的架状结构，因此金刚石的结构是非常坚固的。这决定了金刚石的各种物理、化学性质及形态。金刚石的类型与特征类型Ia型Ib型IIa型IIb型杂质元素含N较多，0.1-0.3%含N较少不含N、B含B颜色无色-黄色无色-黄色、棕色无色-棕色、粉红色蓝色紫外透过性透射到300nm透射到300nm透射到250nm透射到250nm荧光性常有紫外荧光常有紫外荧光大多无荧光大多无荧光磷光性紫外照射无磷光紫外照射有磷光导电性不导电不导电不导电半导体所占比例天然金刚石的98%天然金刚石的0.1%，绝大多数为合成金刚石数量极少，但巨大的宝石级金刚石(几百克拉以上)多是II型的按用途可分为工业钻石和宝石级钻石两大类。按特性目前分为Ⅰ型和Ⅱ型，再细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa和Ⅱb型。二、钻石的物理化学性质晶系和形态：等轴晶系。晶体多为八面体、菱形十二面体、立方体及其聚形，常成凸晶，晶面常具生长纹及蚀象。双晶常依尖晶石律形成三角薄片状。二、钻石的物理化学性质颜色：无色，通常带深浅不同的黄色调，也有蓝、红、紫、褐和黑色。颜色可分为无色-浅黄色、咖啡色和彩色三个系列。硬度：10，不同产地晶体及晶体方向稍有变化。相对密度：3.52。解理：八面体完全解理。光泽：金刚光泽。透明度：透明。折射率：2.417，各向同性。色散：高，0.044，是天然无色宝石中最大的。热导率：最佳，0.35卡/厘·秒·度，是尖晶石的70~212倍。发光性：紫外光下可呈蓝白、绿、黄和红色等，还可有磷光及热发光，故有“夜明珠”之称；X射线下都发光。二、钻石的物理化学性质吸收光谱：无色-黄褐色系列的钻石有特征的415.5nm吸收线。内含物：可含橄榄石、镁铝榴石、石墨、金刚石、铬透辉石、铬尖晶石、磁铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿等矿物包裹体。化学性质：稳定，耐酸碱。熔点高，纯氧中加热至1770℃时会分解，真空中加热至1700℃会变成石墨。其他性质：亲油疏水，绝缘体或半导体。硬度金刚石的摩氏硬度为10，是最硬的物质。这种10级硬度计是相对的。实际上它比硬度为9的刚玉的绝对硬度大100倍，比硬度为7的水晶大1000倍。金刚石的硬度还有一个特点，即异向性。就是晶体不同方向硬度有一定差异，(111)(110)(100)……(用立方模型表示)。这给钻石的加工带来了方便。金刚石的高硬度保证了钻石的耐久，永不磨损。密度金刚石的密度3.54g/cm3。若含杂质或裂隙，可能稍低3.2。它的密度比一般的砂子(石英、长石，2.6~2.7)大，因此早先人们在淘金时，有时会淘出金刚石。在砂矿中采金刚石就用淘洗法。二、钻石的物理化学性质二、钻石的物理化学性质解理当金刚石晶体受到强大外力撞击时可能会沿一定的结晶方向裂开成一平面，这种性质就称为解理。金刚石具有中等解理。这是钻石的唯一缺点。所以说钻石“不怕磨，但怕打(击)”，因此佩带钻饰时要注意不要受硬物碰击。但这同时也是优点，加工师可借此将钻石劈开。解理的方向就平行于八面体的面，共四组，因此称为八面体(111)解理。解理发生在那些结合力较弱的面网之间，如面网间距较大者。二、钻石的物理化学性质颜色纯洁的钻石应该是透明无色的(习惯称白色)。因经常含有杂质或结构缺陷，钻石可呈现各种颜色，如白、黄、橙、棕、绿、蓝、红、紫、烟灰和黑色及乳白色。钻石的颜色可分为三个系列：①普通系列(开普系列)：主要为Ⅰa型钻石。颜色白-黄-棕，含氮愈高，颜色愈黄。②彩色系列：如蓝色主要分布在Ⅱb型。因含B而呈色。如第一大钻“库利南”和“希望之星”都是罕见的蓝色。粉色及浅紫色钻石也较罕见。我国辽宁及澳大利亚都有产出，大多为Ⅱa型，可能是含少量锰(Mn)的原因。彩钻因美观罕见，其价值比白色钻高得多。如澳大利亚AK岩管产出的一颗3.5ct的粉钻，价值350万美圆，比白钻贵数十倍。③使人不喜欢的颜色：如乳白色、灰色、烟色、黑色，是因为钻石内含有微小气泡、石墨包体等杂质造成的。二、钻石的物理化学性质发光性钻石在高能量射线(如紫外光)照射下可以产生不同的色光，如Ⅰ型常呈蓝~浅蓝的占65%，另有黄、橙、白、绿，也有不发光的；Ⅱ型70%发黄绿色光。如果照射停止发光也立即消失，称为荧光。照射停止后，钻石还能继续发光一段时间，称为磷光。自古人们传说有“夜明珠”的宝物，其中可能就有发磷光的钻石(白天受阳光的紫外光照射，夜晚继续发光)。二、钻石的物理化学性质折射率宝石的折射率(N)定义为光线在空气中的传播速度V与其在宝石中的传播速度Vg之比：N=V/Vg=Sini/Sinr，i为入射角，r为折射角钻石的折射率N=2.417，在透明矿物中最高。折射率愈高，意味着光线在宝石中传播速度愈慢，受到阻力愈大，因此反射光的能力就愈大。光泽光泽就是宝石对光线反射能力。也就是说折射率愈高，光泽必然愈强。矿物学中按折射率由高至低(反射率也由高至低)将光泽由强至弱分成4级，即金属光泽-半金属光泽-金刚光泽-玻璃光泽。钻石属金刚光泽，为透明矿物中光泽最强的。正是由于它光泽强的特性使钻石光亮夺目。从以下几个例子可以了解折射率与光泽的关系