1、1 第一讲：概 述 二、课程设置的意义 1.揭开宝玉石神密的面纱 宝玉石本身的神秘性 ；人类赋予的神秘性 2.扩大宝玉石知识 推销人员宝玉石知识的缺乏,往往不能有效宣传,甚至误导消费者; 拥有宝玉石的人对宝玉石知之甚少,不能佩带得体,难以得到精神上的最大享受! 消费群体对宝玉石知之甚少,往往不能购得满意的宝玉石; 3. 提高全民族素质，推动我国经济的良性发展 首先,认识和发展宝玉石需要一定的科学知识,加工鉴别宝玉石也与科技水平有关,宝玉石合成与优化处理更 体现着科技水平,宝玉石市场的健康发展更需要完善的管理机制! 其次,发展宝玉石业需要一定的经济基础; 最后,鉴赏宝玉石还需要一定的文化素养!
2、三、宝玉石的概念及其分类 1宝石(Natural Gemstones) 国标 由自然界产出，具有美观、耐久、稀少性，可加工成装饰品的矿物单晶体(可含双晶)； 教科书 （广义）凡是适于琢磨和雕刻成精美首饰和工艺品的原料均属于宝石，包括无机宝 石和有机宝石；（狭义）指自然界中色泽艳丽、透明无瑕、硬度大、化学性质稳定、或者透 明度稍差、但具特殊光学效应、粒度大于 3mm 以上的单矿物晶体或碎块； 2玉石（Jade rock ） 国标 是指由自然界产出的，具有美观、耐久、稀少性和工艺价值的矿物集合体，少数为非 晶质体； 教科书 一般指传统工艺之玉雕石，把质地细腻、色泽温润典雅、摩斯硬度 47、微透明到
3、 半透明、颜色鲜艳、抛光后反光性强，适于雕琢玉器的非金属矿物集合体(岩石)； 3宝玉石的分类 根据成分和成因，宝玉石可分为： 无机宝玉石：天然宝玉石及包括合成宝玉石、仿制宝玉石、组合宝玉石、人工优化宝玉石等 人工制造的产品； 有机宝玉石：由动物或植物生成的宝玉石，包括珍珠、珊瑚、琥珀、龟甲、象牙、硅化木等； 4 宝玉石的三大特征 美 观 形态美、颜色美、光泽美、透明度美、特殊的光学效应美； 耐 久 指人们在佩带过程中，如果给予适当的保护，在相当长的一段时间内，能保持它的美和 完整性基本不被破坏(颜色减退、光泽变暗和透明度变差，或表面被腐蚀磨损，款式不完整 等)，就可以称为耐久。 影响宝石耐久性
4、的主要因素是它的硬度和化学稳定性！ 工艺美术对耐久的要求: 质地致密细腻、坚硬耐磨，能经受住外力的打击和高温的作用，并能长期经受住太阳辐射 等因素的影响；对于优质宝石通常要求其硬度大于或等于 7，对于优质玉石，通常要求其硬 度大于或等于 5； 抗化学腐蚀，即能长期经受住大气、雨水及环境里各种酸、碱等化学物质的作用或腐蚀； 2 稀少 包括品种稀少、重量稀少和经历稀少等； 四、宝玉石的应用价值 1精神生活上的应用 饰 物，礼器和权利，食 玉，葬 玉 2人民赖以生存的经济来源 宝玉石行业发展至今，已成为许多国家赖以生存的经济支柱； 世界上还有以宝石加工业为主的“宝石城” ，为那里的人民提供了大量的就
5、业机会； 3保值储蓄功能 短期内，黄金的价格涨跌幅度较大，而长时期内基本保持不变； 对于宝石而言，情况则很不相同，国际上宝石的价格与名画等艺术品一样，每年都在稳步 上涨，而且上涨的幅度超过物价； 宝石价格上涨的主要原因: 1） 随着世界生产的发展和经济的振兴，社会上财富的增多，获得高收入的人们愿意出高价 购买不能用现代化工业方法成批生产、而有收藏、赏玩价值的东西，这类东西又自然而然地 具有保值及升值的作用，宝石、尤其是优质宝石，就是其中最受欢迎的一种； 2） 由于通货膨胀和货币汇率的浮动，许多人、尤其是西方人已不再迷信于储存美元和英磅 等国际货币，而更信赖于高档宝石，特别是钻石的保值储蓄能力；
6、 3） 与其它矿产资源一样，天然宝玉石是不可再生的，尤其优质的天然宝玉石资源，在世界 上越来越少，这是人造宝玉石不能代替的。可见，购买高档宝玉石保值，比购买黄金要可靠 的多； 五、天然宝玉石经济评价的依据 1.宝玉石的品种 2.宝玉石的质量 3.宝玉石的重量 4.宝玉石的款式和磨工 5.买主的喜爱 6.宝 石产地 第二讲： 宝玉石的物理化学性质 一、宝石的化学成分 按照化学成分、物质结构及目前开发利用的状况等，可将宝玉石的基本化学成分类型分为三 种 ； 1.单质型 2.化合物型: 氧化物， 金属盐 3.混合物型 宝玉石化学成分分类简表(1978) 二、晶体和晶系 1.晶体和非晶质体 晶体是具格
7、子构造的固体。即，组成晶体的质点在三维空间呈周期性平移重复排列； 非晶质体则不具有格子构造，组成该物质的质点呈无序排列。 晶体与非晶质体的本质区别是是否具有格子构造！ 晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能和稳定性； 3 (不同晶体的晶体形态和物理性质有一定的差别！) (不同成因的同种晶体其晶体形态和物理性质往往也会有一些差异！) 2. 晶系 首先，我们根据晶体的对称性将晶体分为 32 个晶类；然后根据是否有高次轴，及高次轴的 多少，将 32 个晶类分为高、中、低三个晶族，再根据特征对称性将晶体划分为七大晶系。 3.双晶 是由两个或两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的规则
8、连生。 三、宝石的光学性质 1.几个概念 自然光: 在垂直光波传播方向的平面内可以任意方向振动的光波； 偏振光: 自然光经过反射、双折射或通过特制的偏光片以后，改变了光的振动方向，使其成为只 在一个固定方向振动的光波，这种光波为平面偏光，简称偏振光或偏光； 光的折射: 当光线从一种介质射入另一种介质时，在两种介质的分界面上，将产生反射和折射现象； 光的全反射: 折光率= 光在光疏介质的速度/光在光密介质的速度 = 入射角的正弦/折射角的正弦 均质体: 组成晶体的质点在各个方向上的排列相同。 非均质体: 组成晶体的质点在各个方向上的排列不同，造成其物理性质的不同； 自然光或偏振光在非均质体中的传
9、播 双折射率: 宝石折光率的最大值与最小值之差值为双折射率； 从宝石台面向亭部的底刻面棱角处放大观察，转动宝石就会见到棱线呈现的双影； 色散: 当自然光斜射入宝石中时，不同色光因为折射角不同而发生分离，将白光分解为七种色 光的现象称为色散； 色散度: 色散度是由宝石分别对 430.8nm 的蓝光和 686.7nm 的红光的折射率的差值来表示； 多色性: 宝石晶体在透射光照射下，不同方向呈现不同颜色的现象称之为宝石的多色性； WHY ? 4 非均质宝石晶体不同方向的结构各异，当自然光射入晶体后，就被分解成两条互相垂直 的平面偏振光，每束光按自己的波长和光路在晶体中传播，晶体的不同方向对光波的吸收
10、不 同，所以呈现不同的颜色； 光泽: 宝石表面的总光量称为光泽； 影响宝玉石光泽的因素？ 宝玉石的光泽与组成矿物的透明度和折射率有关，透明度高，光泽弱；折射率高，光泽 强；当然也与宝玉石表面的结构及抛光度有关，即与宝石的加工技术有关； 透明度: 宝石透过可见光的能力； 影响宝玉石透明度的因素？ 透明度的大小取决于组成宝玉石矿物的化学成分和晶体结构，包括自身所含的杂质、包 裹体或绵柳裂的程度及其矿物种类； 2.宝石的颜色 主要由于其本身的化学组所含化学成分、微量色素离子、杂质以及其它因素对可见光的吸收、 反射等作用而产生，一般归结为四大成色理论十二种成色机理； 常见宝石颜色的成因： 过渡金属化合
11、物，如红宝石、蓝宝石、祖母绿等宝石的颜色 ； 色心，是一种晶体在天然或实验室条件下，经放射性辐照而形成的晶体缺陷，它能吸收光 波并产生颜色，如蓝色和黄色黄玉、紫色水晶、蓝色水晶等； 物理因素，宝石中存在的裂隙、包裹体、双晶纹等缺陷与可见光发生干涉(珍珠) 、散射(欧 珀) 、衍射( 月光石) 等现象使宝石呈色； 评价宝石颜色的三个要素： 色调，又色相，即彩色的类别，如红、橙、黄、绿、青； 饱和度，也叫纯粹度或彩度，指颜色的鲜艳程度，通常用色光与白光的比例来定量表示； 亮度，彩色的明亮程度，可用宝石的视觉透射率表示。 综上所述，宝石的颜色以色调纯正、亮度大、饱和度高为最佳。 3.宝石中特殊的光学
12、效应 猫眼效应： 在光线的照射下，弧面宝石表面呈现可以移动的闪亮光带，好像猫眼睛的虹膜，这种现象称 之为猫眼效应。 产生猫眼效应的条件： 宝石晶体中含有一组平行密集排列的纤维状气态，液态或固态包体，或空管； 垂直纤维状包体的延长方向切割，并琢磨成光洁的弧面型宝石。光线照射到宝石中的纤 维包裹体上，一条纤维就是一个反射光点，无数的平行纤维的光点连在一起就成了丝绢状光 带。当转动宝石时，光带也随之平行移动； 具有猫眼效应的常见宝石： 在自然界，可以产生猫眼效应的宝石有电气石、绿柱石、磷灰石、金绿宝石、石英等； 宝石界称之为“猫眼石”的宝石是指具猫眼效应的金绿宝石，它多呈褐黄色，光带明亮， 酷似猫的
13、眼睛，而其它具猫眼效应的宝石均需在“猫眼”前注明宝石名称，如电气石猫眼等； 星光效应： 在光的照射下，弧面宝石表面呈现相互交会的四射，六射或十二射星状光带，好似夜空中的 星光，这种现象称之为星光效应。 产生星光效应的条件： 5 宝石晶体内部有两组或两组以上平行晶面排列的管状、纤维状气液固态包体或管状空隙； 平行纤维包体的展布面截取宝石原料，并琢磨成光洁的弧面后，入射光与交织的包体发 生 定向的反射，交会在一起的反射光就呈现星光效应； 具有星光效应的常见宝石： 呈现星光效应的宝石有：红宝石、蓝宝石、芙蓉石(六)、透辉石、铁铝榴石、尖晶石(四 射)等； 月光效应： 微斜长石是由钾、钠长石交替平行排
14、列、互相垂直组成格子构造双晶。当双晶很薄时， 入射光在微细双晶面上造成光的散射作用，无规律的反射光聚集在一起造成朦胧状的蔚蓝色 乳白晕色，如同月光，因而称之为月光效应； 砂金效应： 透明宝石内部含有星点状排列的细小不透明的固态包体，对透射光的反射作用呈现星点 状反光点，宛若水中的砂金，称为砂金效应。 变彩（晕彩）效应： 当转动贵蛋白石及拉长石时，随着观察方向的不同而有蓝、绿、红等光谱色的变换，这 种现象称为变彩效应。 光的干涉作用和衍射作用！ 变色效应： 同一宝石在不同的光源下呈现不同颜色的现象。 4.宝石的发光性 宝石在外加能量的作用下，能发出可见光的性质称为发光性。其实质是宝石吸收了较高的
15、外 加能量，然后以较低的能量(可见光)再发射出来造成的。 宝石发光的两个过程： 1具有较高能量的可见紫光，紫外光和 X 射线的光量子，将宝石晶体结构中原子或离子的 外层电子，从基态激发到能量较高的激发态； 2当激发态的电子从能量中较高层落回到能量较低层时，则发射出光子和散发出热量。 影 响 因 素： 宝石发光性及发射光的颜色和强度，主要是同宝石成分中含有的过渡元素有关，特别是稀土 元素的种类和数量有关。 四、宝石的力学性质 1.宝石的密度和比重 密度：是单位体积的质量。不同宝石的密度不同，它的大小取决于组成元素的原子量、原 子或离子半径和堆积方式，其计算方法非常复杂； 比重：是指宝石在空气中的
16、重量与同体积水在 4时的重量之比，它与密度在数值上相等； 2.宝石的硬度 指宝石抵抗其它物质刻划和磨蚀的能力，可以用绝对硬度和相对硬度来表示。 3.解理、断口和裂开 解理：宝石在外力作用下，严格的沿着一定结晶方向破裂的性质； 断口：宝石在外力作用下，沿任意方向破裂并呈各种凹凸不平断面(如贝壳状、锯齿状等) 的性质； 裂开：宝石晶体在外力作用下沿着一定方向裂开的性质； 解理是宝石矿物固有的性质，可以作为鉴定宝石的特征； 6 根据解理面产生的难易程度，解理可分为五级，即极完全、完全、中等、不完全、极不完全。 解理影响着宝石的耐久性，但也是人们在加工宝石时可以利用的一种性质； 4.宝石的韧性和脆性
17、宝石受外力作用不易破碎的性质称为韧性； 宝石受外力作用易破碎的性质称为脆性； 五、宝石的电学性质 宝石的电学性质主要与宝石的晶体结构有关；包括导电性、热电效应和静电性。 导电性、热电效应、静电性： 在宝石的两端加上电压时有电流通过，称之为导电性 ； 当给宝石加热时，就会在晶轴的两端产生电压或电荷； 当将琥泊和其它塑料制品用力磨擦，其表面能产生静电电荷的性质； 六、宝石的热学性质 宝石对热的传导本领称热导性。钻石的热导率高出各种宝石数十倍，是自然界热导率最高的 物质。故热导性是鉴别钻石的最佳方法。 第三讲 宝石的成因和包裹体特征 一、地学入门知识 1.浩瀚的宇宙 2.地球的结构 地球主要由三部分
18、组成，即地壳、中间带或地幔、地核，三者在物质成分、结构、状态既相互区别，但在成 分、能量等方面又是相互交换，相互联系； 3.地球的运动 地壳为什么会运动？ 地球本身的重力作用，宇宙其它星系，以及太阳系中其它星体对地球的作用力均是地球运动的外动力； 组成地球的三个部分有各自不同的物理特征； 地球内动力：地球内部放射性元素衰变不断地释出热量，使得从地下喷出的岩浆，温度高达上千度。整个 地球就像一台硕大无比的热机，里面装满被加热的不停地翻腾的熔浆； 地壳运动的方式 ？ 升降运动：由于地球内部温度很高，导致岩浆热液的喷发； 板块运动：由于地球自身的旋转和各种动力的作用，岩石圈板块就是在软流圈的驱动下在
19、地球表面东奔西突， 带动着大陆不停地漂移； 两种运动的转化及相互联系：板块俯冲导致火山喷发，形成类似现今马里亚纳群岛的弧形列岛。在板块汇聚 的作用下，这类群岛可碰撞拼合于大陆，导致大陆增长。沿俯冲带的火山活动也可将岩浆物质直接添加于大 陆边缘，致使陆壳增长； 3）关于地球运动的学说及证据 大陆漂移学说德国年青的气象学家魏格纳提出； 海底扩张说美国学者郝斯提出； 4.地壳的成分 1）组成元素 把地壳中化学元素平均含量的质量百分数称为“克拉克值”或“质量克拉克值” 。其单位为 n10 -4 %或 mg/kg 或 g/t；也有用 10 -7 % 或 10 -9 g 或 mg/t 等表示。 原子丰度：
20、各元素的原子数在地壳中所有元素的总原子数中所占的百分数，即原子百分比； 体积丰度：为了更准确地反映元素在地壳中的丰度，还可考虑元素离子半径的差异，即体积百分比； 结论！ 7 1) 从结果看， O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg 八种元素就占了地壳总质量的 98.59%，其中 O 几乎占了地 壳质量的一半，Si 占了四分之一多。从体积百分比来看，O 占地壳体积的 93% 以上，因此，地壳基本上是由 O 的阴离子堆积而成，金属离子充填在其中的空隙； 2) 造成元素丰度高低不同的根本原因在于原子核的结构和稳定性。随着原子序数的增大，核内质子间的斥 力增加大于核力的增加，核内结合能降低，原子核
21、趋于不稳定， 元素的丰度值降低 ； 2）地壳中化学元素丰度的矿物学意义 地壳中元素的丰度反映的是地壳的平均化学成分，决定着地壳中各种地质作用过程总的物质 背景。元素的丰度在一定程度上影响着元素在成岩成矿作用中的浓度，从而支配着矿物的形成； 地质作用所形成的矿物与人们在实验室里合成数目相比显得有限； 矿物的形成还决定于元素的地球化学性质，有些元素的丰度值虽然低，但趋向于集中，可形成独立的矿物 种，并可富集成矿床，如 Sb、Bi、Hg、Ag、Au 等 称为聚集元素；相反，有些元素丰度值高却趋于分散，不易形成矿床，甚至很少形成独立的矿物种，如 Rb、Cs、Ga、In、Se 等，称为分散元素。 3）矿
22、物 矿物是组成岩石和矿石的基本单位。是各种地质作用所形成的天然单质或化合物，它们具有 一定的化学成分和内部结构，从而有一定的形态、物理性质和化学性质，在一定的地质和物 理化学条件下稳定； 4) 岩石及其分类 岩石是一定地质条件下，天然产出的具有一定结构、构造的矿物集合体。自然界中的岩石种类非常繁多，根 据其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 5) 宝玉石 宝玉石就是以上所讲的矿物岩石中，数量极少的一部分，且具有美丽、耐久和稀少的特征。所以宝玉石 与矿物岩石的关系密切。即与岩浆岩、变质岩、沉积岩这三大类岩石有着密切的关系。 火成岩含最大量的宝石品种，特别是花岗岩。花岗岩质流体在有水的情况下
23、容易结晶形成伟 晶岩，常常含有绿柱石、黄玉、电气石、锆石等宝石矿物。 在基性、超基性岩浆岩中可产出金刚石、橄榄石、镁铝榴石、透辉石、斜长石等宝石；在 中酸性岩浆岩可产出石英、钾长石等宝石；在喷出岩类中可产出蓝宝石、锆石、橄榄石、石 榴子石、碧玺、透辉石、月光石、碧玉、玛瑙、玉髓、黑曜石等各种宝玉石。 沉积岩也是宝石矿物的主要来源。在冲积层中可发现许多宝石，而且这些宝石往往较重且较坚硬，有的还可 保存一些晶面，如钻石、红宝石、蓝宝石、石榴子石、软玉、翡翠等宝玉石。 保留一些由古动植物残体、木质和树脂分解而成的宝石，如煤精、琥珀、硅化木及其他化石等； 在沉积过程中也可形成新的宝石矿物如绿松石、孔雀
24、石、绿玉髓、玛瑙、水晶、欧泊、蛋白石等。 变质岩中除了保留原有岩石中的宝玉石外，同时亦可以产生新的宝石矿物，如红宝石、蓝宝石、石榴子石、 堇青石、夕线石、蓝晶石、十字石、翡翠、软玉、月光石、蔷薇辉石、碧玉等。 翡翠板块俯冲的产物 组成翡翠的矿物硬玉是一种高压低温条件下形成的变质矿物； 就目前所知，有商业价值的翡翠几乎都产在缅甸，其主要产地缅甸北部的钦敦江流域恰位于印度板块与 欧亚板块的碰撞带上，在印度次大陆撞上亚洲主体之前，这里曾发育板块俯冲带，从而为形成硬玉创造了高 压低温的条件。 钻石地球深部的产物 钻石，矿物学名为金刚石，由碳元素构成，形成于 100150 公里深度的超高压环境，因而是地
25、壳以下 地幔深处的来客。 二、天然宝石的成因分类 首先，根据能量来源，宝石形成的地质作用可分为：内生作用和外生作用。 8 1） 内生作用 能量来自于地球内部。与岩浆活动有关的岩浆作用; 与地热、地压有关的变质作用； 2）外生作用 又称表生作用，其能量来自于地球外部如太阳能、水、大气和生物等所产生的作用。 包括 风化作用和沉积作用。 矿床类型: 岩浆矿床 变质矿床 沉积矿床 三、天然宝石的成矿特点及包裹体特征 1.内生宝石的成矿特点及包裹体特征 1）深成岩浆中的宝石的包裹体特征 除了金刚石没有气液包裹体外，每种宝石一般含有少量气液和子晶包裹体； 在宝石中微小的矿物包体四周有一个因热应力作用而呈现
26、的平面状裂隙环，看上去很象睡 莲的叶子，称睡莲叶状包体，在橄榄石中尤其明显； 气液包体中以液相为主，气泡所占的面积较小； 宝石的折光率一般都在 1.70 以上，而且与包裹体中的液状物质折光率差值较大，包裹体的 边 界明显，大大影响了宝石的净度和透明度。如钻石。 2) 伟晶岩中的宝石及包裹体特征 均含大量的气液包裹体，并呈星点状分布的泪滴形、椭圆形，或密集平行排列的管状空隙， 在气液包裹体中，一般气泡所占的面积较大，约一半左右； 伟晶岩宝石的折光率一般在 1.60 左右，与包裹体的折光率接近，所以包裹体的轮廓不是十 分清晰，虽含气液包体较多，一般不影响宝石的透明度和净度； 伟晶岩宝石中还常常含云
27、母片或电气石、阳起石等固态包体； 3）气成热液作用产生的宝石及包裹体特征 主要是酸性岩浆热液与碳酸岩类或超基性岩石的接触交代所形成的宝石，如红宝石、蓝宝石、 尖晶石、祖母绿及翡翠等。 常为气、液、固三态包体。 常有围岩残留的固态矿物包体，包体的晶棱手熔蚀而圆滑，如磷灰石包体； 沿晶面发育的纤维状固态包体； 常见子晶包体，如尖晶石中的小八面体尖晶石包体； 4）远成热液型宝石及包体特征 热液是岩浆期后溶液演化出的一种富含挥发分和金属元素的热水溶液，形成于地下 0.58 公 里，压力一般小于 310 8 Pa，温度 50400，不同成分的热液当环境发生变化时，便促 进热液中的元素不断析出，构成热液矿
28、床。 目前有价值的矿床仅有哥伦比亚的祖母绿，其包体的最大特征是在一个包裹体的空隙里 有气、液、固三相，即石盐溶液、晶体、气泡。 5）火山岩中的宝石及包裹体特征 地下深处的岩浆喷出地表，宝石自岩浆熔体或火山喷气中迅速结晶，或由火山热液充填 交代火山岩而成。形成的宝石主要有玛瑙、紫晶、烟晶、黄玉。 火山作用可以将早期结晶的宝石带出地表。如金伯利岩中的金刚石，玄武岩中的红宝石、 蓝宝石、橄榄石、辉石等； 6）区域变质作用生成的宝石及包裹体特征 伴随区域构造运动而发生的大面积的变质作用，在高温高压和 H 2 O，CO 2 参与的条件 下，原先的物质重新结晶，并常伴有一定程度的交代作用； 目前产出有价值
29、的宝石不多，仅见铁铝榴石和斜长角闪片麻岩中的红宝石、蓝宝石； 包裹体的特点：是固熔体分解而形成的包体较多，如铁铝榴石中有平行晶面排列的金红石包 9 体。此外，矿物的包体较多； 2.风化壳和残坡积、冲积沉积物里的宝石 1）风化壳型宝石 形成并稳定于地表或接近地表的常温常压环境中，如欧泊、孔雀石、绿松石和绿玉髓。这些 宝石均属于单一矿物的隐晶质或非晶质构成的集合体。呈半透明不透明状，属玉石范围， 包裹体不具特殊意义。 2）砂矿 风化搬运沉积富积成矿，除宝石的棱角受到腐蚀外，原生宝石的其它特性均无变化。 第四讲 宝石各论 Diamond 一、序 1.钻石业发展的三个主要阶段 世界上最早发现钻石的国家
30、是印度 ；让人们知道并初步认识了钻石；发现了许多名 钻；开创了钻石业的历史；并且当时所开采的矿源均是砂矿，钻石供需均衡，市场平稳。 南非金伯利岩型原生金刚石矿的发现；使得金刚石业的发展获得了重大的突破，给世界 钻石市场带来强烈的冲击；1905 年 1 月 25 日，在南非特伦斯威尔省 premier 金伯利岩管发现 了迄今为止世界上最大的金刚石 库里南，原石重达 3106ct , 被称为“金刚石之王” ； 世界上最大的钻石经营机构 戴比尔斯联合矿业公司由此成立，优质的南非钻石也从此风 靡全世界。 澳大利亚储量丰富的钾镁煌斑岩型金刚石原生矿床发现，使澳大利亚金刚石的年产 量跃居世界第一，扩大了世
31、界范围内的金刚石资源； 2.对钻石业发展作出巨大贡献的人 钻石之父法国人塔沃尼(Tavernier)； 波兰人塔克瓦斯基(Tolkowsky) ； 英国人朗德 (Rhode)和班纳德(Barnato) ； 3.钻石的价值 钻石是非常珍贵的，这不仅因为它具备比一般宝石更突出的三大特征，还有很深的文化 内涵； 硬度、折射率、热导率及色散度等物理性质极其突出； 钻石是极其珍贵和罕有的。生产钻石的代价是相当昂贵的，尤其是原生矿产的开采： 环境条件都较恶劣； 岩石坚硬，破碎技术要求高； 原生产矿石的品位极低； 在世界贸易中，宝石占非能源矿产总值的 10%左右，其中钻石在宝石中的贸易额达一半以 上；优质大
32、钻(1ct)以上也可以象黄金一样作为硬通货，进行储备和贸易； 世界上的巨粒金刚石数量非常有限，而且多为各个国家国库所拥有。据资料，全世界著 名的巨粒金刚石数级如下： 大于 500 ct 20 颗； 400500 ct 21 颗； 300400 ct 42 颗； 200300 ct 162 颗； 100200 ct 1600 颗； 库利南(Cullinan) 1905 年发现于南非(阿扎尼亚)特兰斯瓦尔的 Premier 矿区，是一个很大的金刚石晶体碎块，长 10cm、宽 10 6.5cm、厚 5cm，重约 3106carat(即 621.2g)，纯净透明，带有淡蓝色调，质量很好，是目前世界上巳
33、发现的 最大的宝石级金刚石。由于太大，当时没有人能买得起，后由南非殖民当局特兰斯瓦尔政府以 15 万英镑收 购，于 1907 年献给当时的英皇爱德华三世作为 66 寿辰的礼品。后来英皇专门派人送到荷兰首都阿姆斯特丹 的阿彻金刚石公司进行加工，加工费 8 万英镑，加工时沿裂隙方向切磨成 105 颗钻石（其中包括 9 颗大钻， 96 颗小钻） 。 库利南 I(又称非洲之星) 呈水滴状，重 530.20carat； 库利南 II 呈方形，重 317.40carat； 库利南 III 呈梨形， 重 94.40carat； 库利南 IV 呈耳垂状，重 63.60acrat； 库利南 V 重 18.80c
34、arat； 库利南 VI 重 11.50carat； 库利南 VII 重 8.80carat； 库利南 VIII 重 6.80carat； 库利南 IX 重 4.39carat； 所得钻石的总重量为 1063.65carat，为原来宝石重量的 34.25，这几颗大的钻石都保存在英国。 高贵无比（Excelsior） 1893 年 6 月 30 日发现于南非奥伦杰自冶州的雅格尔斯来顿(Jagersfontein)金伯利岩管中, 重量 995.3ct， 晶形不完整呈梨形，颜色为蓝白色，透明如水，极为漂亮，是世界第二大宝石级金刚石。经过精心设计，被 切割、加工和琢磨成 21 块钻石，其中著名的有 1
35、1 块钻石，分别命名为 Excelsior1 至 Excelsior11。所得 钻石的总重量为 373.75carat； 莫卧儿大帝(Great Mognl) 根据历史记载，1304 年在古印度的戈尔康达地区的金刚石砂矿中发现了一颗大型宝石级金刚石，重 793.50 克拉，晶形不完整。呈碎块，有大半个鸡蛋那么大，无色透明，光彩夺目，极为珍贵。这是迄今已发 现的世界上第四大宝石级金刚石。1849 年， “莫卧儿大帝”金刚石被盗，几经转折，后献给英国女王维多利 亚。1862 年，经过精心策划设计，被切割、加工和琢磨成若干块钻石，其中一块重 186.10 克拉 ，被命名为 柯伊诺尔(Kon-I-No
36、or)；另一块重 189.60 克拉。称为奥洛夫 (Orlov)钻石，目前被珍藏在莫斯科的克 里姆林宫。 二、什么叫钻石？ 钻石是由碳元素结晶而成的晶体矿物，也是自然界唯一由单元素组成的宝石。 颜色特征 氮原子存在形式 类 蓝色(极稀少) ； 含少量硼元素； b 无色到棕色粉红色(极稀少)； 不含氮，碳原子因位置错移造成缺陷； a 无色到黄色、棕色(所有合成钻石及少量天然钻石 )； 碳原子被氮取代，氮在金刚石内呈单独 不纯物存在； lb 无色到深黄色(一般天然黄色钻石均属此类型 )； 碳原子被氮取代，氮在晶格中呈聚合状 不纯物存在； la 金刚石的种类 根据金刚石中是否含有 N 元素，将金刚石
37、分为两个类型： I 型：含有 N,根据氮原子在金刚石晶体结构的存在形式不同 ,分为: Ia 型： 含氮 0.1-0.3% ，氮原子是以聚集体形式存在，由 2 个或 4 个氮原子组成聚体。 Ib 型：以单原子形式替代碳原子的形式存在。 型： 不含 N，根据金刚石结构中是否有 B、Al、Ti 、Be 代替碳原子分为: a 型：不含 B、Al、Ti、Be 等原子，具有良好的导热性，解理较发育。 b 型：含微量的铍、硼、铝等杂质元素，一般呈微天蓝色,具半导体性。 三、钻石的晶体结构 纯净的钻石由有规律重复或按晶质形式排列的碳原子组成。所有的碳原子都是等间距相 互联结在一起，彼此联结的十分牢固；钻石的晶
38、体结构与碳原子结构、原子键及其形成晶体 的环境条件温度、压力及介质等有关！ 11 钻石的结晶习性： 金刚石的晶体形态可分为单晶体、连生体和多(聚) 晶体，单晶体可进一步分成立方体、 八面体、立方八面体、菱形十二面体以及由这些单晶体形态组成的聚形晶体形态。 规则形态：包括菱形十二面体及漏斗形或星形，六方形态等，这些形态都属于正常形态； 不规则形态、不规则晶体： 首先，若生长速度在某地受到限制，晶体在所有方向上都没有足够的空间自由生长； 其次，原始形状受到化学溶蚀或溶解作用，也可导致畸变或不规则形态，如菱形十二面体就 是八面体溶解产生出来的； 再次，钻石可能被包含在受到挤压并破裂的岩石中，从而形成
39、破裂的晶体，尤其是沿其解理 面破裂并呈扁平或拉长状碎块； 钻石的双晶：绝不能被认为是两颗或多颗钻石聚合在一起，而是钻石在成核阶段或随后的 生长阶段就以双晶的形式发育； 钻石重要的双晶形式是三角薄片状钻石双晶； 三角薄片的钻石具典型的扁平三角形外观，在双晶两个平面接合处环绕钻石有明显的青鱼 骨刺纹； 双晶改变了钻石的物理状态，这对钻石切磨工匠特别重要，因为在双晶面两侧硬度有所变 化； 钻石常见的表面特征: 青鱼骨纹：是人们认识三角薄片钻石双晶的重要特征，在钻石贸易中称为结节或接合缝， 通常是三角薄片钻石双晶的代名词； 三角凹痕: 大多数天然八面体晶面都有小三角形表面痕迹,称为三角凹痕，三角凹痕是
40、由天 然溶蚀造成的 ； “氧化”钻石: 是指在裂缝或裂隙中含有氧化铁的钻石。可将钻石泡入氢氟酸中煮沸除去； 劣等钻石: 一种只能用于磨料的多晶集合体细小钻石； 四、钻石的物理化学性质 1.解理 钻石的双晶依111最普遍。可形成接触、星状穿插及轮式、环状双晶。双晶缝合线在晶 体表面或断面上表现为直线或简单的折线，也有曲线； 2.电学性质 除少数罕见的天然蓝色钻石(b 型) 外，钻石不是电的导体。 若钻石被 X 射线或 r 射线辐射、或者含微量的硼、铍、铝等杂质元素，结构将被破坏并 产生一些自由电子或空穴，从而产生极小的导电率。 钻石越纯净，晶格越完美，电的绝缘性能越好！ 3.硬度 金刚石是已知的
41、最硬物质! 钻石的硬度也有方向性！ 4.比重 钻石的比重为 3.52，有时因其中的包裹体会有微弱的变化； 5.热膨胀性 钻石的热膨胀系数小，熔点为 3700。在绝氧时，温度高于 1800，钻石将转变为石 墨；若在氧中加热，温度达到 800时，钻石则然烧变为 CO 2 。 6.导热性 导热性是物质将热从一个区域转到另一外区域的能力！ 7.化学稳定性 对于硫酸、硝酸等，钻石具很高的稳定性。这种性质使之能在这些试剂中彻底地清洗而 12 不受任何损伤！有一种热的氧化剂却可以腐蚀钻石！ 8.光学性质 折射率： 2.417，是自然界折射率最高的无色宝石! 双折射率：无！ 色散： 0.044，比所有其它天然
42、无色宝石都高！ 光亮与折射率有关！ 火(虹光) 与色散有关！ 闪光与刻面的反射光有关！ 9.钻石的亲油性和疏水性 钻石有明显的亲油脂性和疏水性! 10.钻石的颜色 大多数钻石是近于无色的，并稍带一点黄色或褐色调。极少数情况下见到宝石级钻石的 颜色和饱和度高，称为花色钻石(Fancy) 。 钻石产生颜色的主要原因？ 杂质元素 B蓝色； 辐射造成的晶体缺陷； 塑性变形和存在包裹体的影响； 净水钻：无色透明如水，纯净无瑕，又称水钻 ； 红钻：呈大红、鲜红等色，透明和 半透明，分布稀少，最为珍贵； 金钻：呈美丽的金黄色，透明或半透明； 绿钻：呈绿、 艳绿、淡绿色，透明或半透明； 蓝钻：呈蓝、天蓝、深蓝
43、、淡蓝色，透明或半透明； 紫钻：呈淡紫色、紫色，透明或半透明； 黑钻：呈黑色，通常不透明，一般不宜作宝石 用； 人工改色: 花色宝石级钻石的稀有和由此带来的高额利润导致了人工改色的发展，即人为地让低级 的“偏色”钻石产生一种吸引人的颜色，在饱和度上可与天然花色钻石相媲美！ 目前常用的处理方法有两种：表面涂层以掩盖钻石的低级颜色和辐照处理改变钻石的体 色； 五、钻石的鉴定特征 1.放大镜检查 观察金刚石的形态,多数晶面生长不均，呈弯曲状，变形状或浑园状(类球形) ，晶形复杂， 八面体、菱形十二面体和立方体，或不同单形的聚形。另外，由于钻石的特殊结构，在其腰 部经常见到生长时遗留下来的等边三角形生
44、长座、 三角形陷和台阶状解理或蚀像； 成品或半成品钻石：“亮度”和“火彩”非常特征，强而显柔和，仅在标准钻石型底面 上见到蓝色和橙色闪光，与立方氧化锆非常相近； 折射率和双折射率：钻石是等轴晶系，是单折射率，而有些仿制品具双折射特率，用放 大镜观察往往发现亭部有小面重影。用偏光器来证实仿制品的双折射特征。 切工的观察： 仿制品的生产成体低，通常用机器自动切磨，因而没有钻石那么精确。标准切工的钻石， 小面的排列几乎完全对称，仿制品则少见； 一般切工好的钻石不透光，而低折射率的园多面形仿制品一般能透过。 砂糖状粗面腰：由于钻石的硬度大，在加工时大多数钻石的腰部不抛成光面，而是保 留粗面，看似毛玻璃
45、般的砂糖状 。但钻石代用品的腰部常见大量的抛光纹； 须状腰： 由于钻石具有比较发育的解理，在快速打磨时，在钻石腰部边缘常出现毛茬 状的 微小解理纹，呈胡须状 。 内部包裹体：除优质品外，一般钻石都含有少量微细矿物包裹体，如黑色石墨、深红色铬 尖晶石、镁铝榴石、绿色顽火辉石和小八面体钻石等，用十倍放大镜观察能看得见时，即为 钻石的缺陷。 有些仿制品如钛酸锶和立方氧化锆，通常不含固态包裹体，只偶尔可见到一些小气泡！ 2.导热性 钻石是自然界导热性最好的物质，为此研制的热导仪则是用于鉴定钻石及其仿制品。 13 3.荧光 一般情况下，在长波紫外线辐照下，钻石都会发荧光，大多数钻石发出的是蓝色荧光，故有
46、 夜明珠之称；苏联钻则是呈黄色。 4.硬度与比重 钻石具有最高的硬度！ 比重为 3.52 左右，在二碘甲烷(3.33)中下沉； 5.滴液试验 油倾向于湿润钻石表面，而水不能，所以，钻石笔会在钻石表面留下一条不间断的线，而 在仿制品上聚集成液滴，即留下断续的点线； 钻石面上的水滴长时间保持球形，而仿制品上的水相对短的时间内散开； 这些试验的成败与宝石表面的光洁度有关；仿制品表面的涂层也可产生令人混淆的结果， 所以要谨慎下结论! 6.呼吸试验 钻石与相似品表面的气体消失的快慢来确定，要有经验； 7.X 射线照射 在 X 射线照射下，钻石是透明的，而仿制品能吸收 X 射线，因而不透明。但 X 射线往
47、往对 钻 石结构有损伤，造成结构缺陷，使钻石颜色永久变黄。 六、合成钻石及其鉴定特征 1.概念及评价指标 合成钻石是指在实验室或工厂里通过一定的技术与工艺流程制造出来的与天然钻石的外观、 化学成分和晶体结构完全相同的晶体材料； 从仿真角度看，对合成钻石的产品侧重于四个方面的指标：即颜色、折射率、色散和 硬度； 2.钻石合成的历史概况 1953 年，瑞士工程公司(ASEA)首次合成出 40 颗钻石小晶体，但未正式对外宣传； 1955 年，美国通用 电气公司(GE) 宣布成功地合成了钻石。采用的是静压熔( 溶)媒法(简称 GE 法)； 1959 年，南非戴比尔斯公司 (De Beers)发展了非常
48、类似于美国通用电气公司的合成钻石的技术外延生长技术，并于 1961 年开始合成钻 石的商业性生产； 1961 年，日本合成了当时最大的一颗钻石，重达 3.5ct； 1970 年，美国通用电气公司 宣布合成了克拉级（大于 5mm）的宝石级钻石，但其颜色呈黄色。采用的也是 GE 法； 80 年代，日本住 友公司合成了黄色宝石级钻石； 1987 年，南非戴比尔斯合成出了 11.14 克拉的宝石级钻石；1990 年他们又 成功地合成出了质量很好的钻石单晶，重达 14.2ct； 1990 年，美国通用电气公司宣布合成了具有特殊物理 性能的宝石级钻石，其热传导能力比天然钻石高出 50%，比铜高出 8.5
49、倍，抗激光辐射能力比天然钻石高出 10 倍。这预示着钻石合成技术的新发展； 1997 年，俄罗斯、美国查塔姆公司合成的浅黄色钻石已投放市 场； 1999 年，俄罗斯最新合成的无色钻石在美国上市； 3.市场前景 合成宝石级钻石已成为现实，但是它并没有引起钻石贸易的混乱和紧张。 4.天然钻石与合成钻石的鉴别 1) 颜色 合成钻石的颜色可以是近无色浅黄黄色蓝色，几乎包含天然宝石的所有颜色。 大多数合成黄色钻石的颜色比天然品颜色的饱合度高，颜色艳丽并带有棕色；而天然黄 色钻石颜色柔和纯正 近无色的合成钻石总带有淡的灰色、蓝色、绿色色调 天然蓝色钻石常呈浅色色调 14 颜色分布不均匀是合成蓝色钻石目前最常见的
