宝玉石学基础：钻石特性与历史

第一节　钻　石

众所周知，钻石是世界上最坚硬的天然物质。自古以来，人们就用它来象征男士的刚强和坚毅。英文中钻石Diamond一词，其实源自于希腊文，即是不可征服的意思。远于盘古初开的亿万年前，钻石已经深藏于地壳深处，至今仍是大自然最坚硬持久的瑰宝。正因为钻石历经千万年仍保持璀璨的光芒，因而赢得“永恒”的美誉，成为今日“恒久真爱”的象征。

钻石的矿物名称是金刚石，人类文明虽有几千年的历史，但人们发现和初步认识钻石却只有几百年，而真正揭开钻石内部奥秘的时间则更短。在此之前，伴随它的只是神话般具有宗教色彩的崇拜和畏惧的传说，同时把它视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。如今，钻石不再神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能享用的珍品，它已成为百姓们都可拥有、佩戴的大众宝石。钻石的文化源远流长，今天人们更多地把它看成是爱情和忠贞的象征。在国际珠宝贸易中销售额最大，占70%。具有“宝石之王”之美誉，其原因有：

1.钻石本身的性质

①稳定的化学性质，耐酸耐碱，不易腐蚀。②高硬度，耐磨，加工后面平棱直。③高折射率（RI）2.417。按理想比例加工后，显示高亮度。④高色散0.044。加工后可显示火彩。高色散、高（RI）是钻石具有美丽外观的基础。⑤强金刚光泽，显示明亮的外观效应。

图6-1　钻　石（彩图39）

2.历史悠久，是权力、富贵和财富的象征

在许多发达国家中，女性都拥有大量的钻戒。世界上大多数的名钻石都掌握在有权有势的人中。钻石是一种高附加值珍宝，其价值随颗粒的增大而成倍向上翻。历史上，一些特大颗粒的钻石，如英王冠上的“库利南一号”等，其价值均几千万美元之上。正因为钻石拥有如此高的附加值，人们在价值理念上，把钻石等同于财富，认为拥有钻石即是拥有财富。

3.具有完整的销售体系

目前80%的钻石原石的销量都掌握在美国的德比尔DeBeers公司中，它控制世界钻石的销量。统一销售和统一评价。

4.大钻稀少，名钻罕见

大钻是大于1克拉，名钻是大于100克拉。世界上有许多名钻，如南非是世界最大颗粒金刚石—“库里南”（重3106克拉）、“高贵无比”重（995克拉）的产地。我国的名石钻有“常林钻石”（重158.78克拉）和“金鸡钻石”（重278克拉）。

5.开采难度比较大

钻石矿床的开采，可以说是一件规模巨大，却又细心备至的工作。开采过程中，既需充分开采含有钻石的矿石，又要谨小慎微，以确保矿石中钻石原石颗粒完好无损。开采不当会导致经济的巨大损失。不论是露天开采，还是地下挖掘，都是一项声势和场面浩大的工程，人力物力的投入是难以想象的。

钻石被视为纯洁永恒的象征，加上用铂金镶嵌钻石使之更加美丽，把它戴在新娘的无名指上，作为结婚的信物。被世界珠宝界誉为四月的生辰石和结婚60周年的纪念石。

当前市场上销售的钻石，除天然钻石外，还有优化处理的钻石和仿钻，如具有商业价值的立方氧化锆、钇铝榴石和合成宝石。

一、钻石的基本特征

1.化学成分

是唯一由单个元素C组成，常含有微量的N、硼（B）、铝等杂质元素。含N使钻石变黄（天然含0.2%），含B使钻石变蓝。

2.结晶特征

属等轴晶系，晶体多呈八面体，立方体，菱形十二面体及它们的聚形。表面见有生长标志“三角凹坑”。

图6-2　钻石的晶形（彩图40）

切割钻石是依据其原石的外形，将钻石切割成各种不同形状的过程。其中，受大家欢迎的八种形状有：圆形、椭圆形、心形、梨形、方形、三角形及祖母绿形。圆钻，是最常见的形状。

图6-3　圆　钻

3.物理性质

硬度10，因结晶方向不同出现差硬度，比重3.52，具有八面体解理，透明，金刚光泽。折射率（RI）2.417，色散0.044，是钻石切磨后，具有美丽外观的基础。

4.颜色与品种

三类：（1）无色—淡黄色系列。属商业性钻石，也称好望角。

（2）浅褐色—深褐色系列。属工业钻石。

（3）彩色系列。少见，有蓝色、红色、粉红色和绿色。

钻石的颜色，主要为无色、白色、淡黄色。黄色是钻石的大忌，其色调的深浅直接影响钻石的质量和价值。因此，钻石的颜色是其经济评价中首要因素。

5.内含物

钻石有各种形态和类型的包裹体，晶体、针尖、针尖群、云雾、生长纹、双晶纹及裂隙等对鉴别钻石有重要的意义。主要以固体物，石墨、尖晶石、橄榄石和石榴石等。

6.吸收光谱

黄色系列钻石以415.5nm谱线为特征；褐色系列以503nm谱带为特征；蓝色钻石可见光范围内不显吸收谱线。

图6-4　钻石的吸收光谱（彩图41）

7.发光性

部分钻石在紫外线下具有荧光，并且荧光的颜色和强度是变化的。 黄色系列钻石LW下常显蓝色荧光；褐色钻石具黄绿色荧光；鲜黄色钻石具黄色荧光；少数钻石具有粉红色荧光。显示亮蓝色荧光的钻石常显示浅黄色磷光，这种发光性组合是鉴别钻石的指示特征之一。所有的钻石在X射线和阴极射线下都发荧光。

8.亲油性

钻石对油脂有很强的吸附力，另一方面，钻石不被水湿润，水不能呈薄膜状附着在钻石的表面。钻石笔就是应用钻石的这两个特点，其装有特殊油性墨水，能在钻石的表面上留下连续的笔迹。

9.热学性质

（1）热导率：传热能力，高，极好热导体，比铜高2.5倍。根据钻石的良好传热性而设计的热导仪，因而用来鉴别真假钻石特别有效。

（2）电阻率：大多数钻石为绝缘体，仅含B的天然蓝钻石为半导体。

二、钻石的类型和特征

（一）Ⅰ型 和Ⅱ型钻石

根据钻石成分中氮元素的存在形式及物理性质的差异，钻石可分为：

Ⅰ型：含元素氮（N），根据N的分布可分为：

Ⅰa型：N以小片晶形式存在于钻石晶体结构中；

Ⅰb型：N以分散状形式存在于钻石晶体结构中；

Ⅱ型：不含元素氮（N），自然界含量少，且形态为不规则状，著名例子是库里南和塞拉利昂之星。按不同的电学性质分为：

Ⅱa型：不导电，具有最高的导热性，在短波紫外光下不发磷光；

Ⅱb型：半导体，短波紫外光下发磷光。

天然的不含氮的Ⅱ型钻石相当稀少，在所开采出的钻石中仅占2 % 左右，在Ⅱ型钻石中，有少量钻石具有更为特殊的性质：如短波紫外光下具有蓝色或红色磷光，和较高的电导率（半导体），具有这些性质的Ⅱ型钻石和被进一步划分成Ⅱb亚型。Ⅱb型的钻石大约仅占Ⅱ型钻石的0.1% ，所有蓝色的钻石都属于Ⅱb型钻石。大多数的Ⅱ型钻石属于Ⅱa型。目前所发现的许多大钻，如库里南和塞拉利昂之星等，都属于Ⅱa型的钻石。Ⅱa型钻石为白色、褐色 。

三、钻石的优化处理

天然产出的高品质钻石及彩色钻石非常稀少，并且价格昂贵，因而多年来，人们一直在研究优化钻石的方法，最早是表面简单涂层以掩盖级别低的色调，近二十年利用现代高科技手段可以改变钻石的净度和体色，使钻石达到近似于天然彩色钻石或高品质钻石的颜色。

钻石的优化处理主要是指利用各种物理方法（放射性辐照和高温处理），把那些不被人们喜爱的颜色（如浅黄色、浅褐色和褐色）改善，而得到受欢迎的白或其他彩色（黄、绿、蓝、红色）；其次，是利用激光技术对钻石中的包裹体进行净度处理和裂隙充填改善钻石的外观。

（一）激光钻孔处理

激光钻孔处理是针对一些从冠部能明显见到较大的暗色包裹体的钻石。其方法是将钻石固定在可以调节的夹具上，选择合适的方向使激光束垂直射向某一小刻面，钻石在有氧条件下沿激光束方向发生燃烧形成孔道，直达暗色包体，然后采用强酸处理以清洁孔道和溶解包裹体。最后，还可在真空状态下将环氧树脂或其他低温材料填入孔洞中。在10倍放大镜下仔细检查，钻石表面激光孔眼处的不平“凹坑”及充填物与周围钻石颜色、光泽有差别，转动钻石，观察线形的激光孔道，因充填物的折射率、透明度、颜色与钻石不一致而表现较为明显。经过这种处理的钻石，原暗色包裹体变成了无色或白色包裹体，达到了改善净度及钻戒外观的目的。

（二）裂隙充填处理

裂隙充填处理不仅可改善钻石的外观，还有利于增强有裂隙钻石的稳定性。此方法通常选择那些具有开放裂隙的钻石，配制具有低熔点、低粘度、高折射率、高沸点的透明材料，在真空状态下，采用适当的温度加热熔化，使其充填于钻石的裂隙中。放大观察充填裂隙面具橙黄、黄绿或紫红色的闪光效应，这种闪光现象在裂隙面的不同位置可表现不同的颜色，并且随样品的转动，闪光颜色可以发生改变。裂隙内可能存在异形气泡，流动痕迹。有时部分充填物可残留在钻石表面，并且在裂隙表面处的充填物的光泽和颜色同钻石相比仍有细微的差别。裂隙充填之后，钻石的颜色也会产生变化，在十倍放大镜下，常常会出现朦胧的蓝紫色调。

（三）辐照处理

辐射处理是用高能粒子束（电子束、紫外线、X射线、γ射线）照射宝石，使钻石的颜色发生改变。使钻石产生不同的色心，色心可随后通过加热予以改造，这种方法只适用于有色而且颜色不好的钻石，如褐色钻石可改变为美丽的天蓝色、绿色。但它不能使钻石的颜色变浅。

（四）涂层处理

涂层处理是在钻石的亭部、腰部涂覆一层透明的薄层蓝色物质，以抵消其淡黄色，提高钻石的颜色等级。

（五）合成钻石

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人工材料。

钻石和石墨是碳的两种同质多像的变体，在常温常压下石墨是碳的稳定结晶形式，钻石只有在高温高压下才是最稳定的，在高温高压（相图中钻石稳定区的条件）下，石墨的中的碳原子会重新按钻石的结构排列，而形成钻石。合成钻石的方法主要分静压法、动压法和低压法。

合成钻石晶体形态主要为立方体与八面体的聚形。晶面纹理显示树枝状、漏砂状或交切状纹理，接种面上粗糙不平。包裹体主要有针状、片状、针点状的金属包裹体，大量的金属包裹体，合成钻石无特征的415.5nm吸收线，在长波紫外荧光弱于短波，而天然钻石的正好相反。近无色的合成钻石在短波下有明显的磷光，天然钻石无磷光。

四、钻石的经济评价——4C评价

钻石是美丽而罕见的，每一颗钻石都有其独一无二的价值，在世界上钻石是唯一有相对统一评价标准的宝石品种。其经济评价的要素有四个：颜色（Color）、净度（Clarity）、切工（Cut）、重量（Carat）。因这四个要素的英文字母，都是以英文C开头。所以也称4C评价。

GIA美国珠宝学院的简称，是世界上宝石最权威的鉴定机构之一，钻石分级的4C标准就是其提出来的。

（一）颜色（色级）

市场上所见钻石，虽然大多数看起来是无色的，但实际上仍带有浅黄色调。真正无色的钻石非常稀少。钻石的颜色，主要为无色、白色、淡黄色。黄色是钻石的大忌，其色调的深浅直接影响钻石的质量和价值。因此，钻石的颜色是其经济评价中首要因素。国际珠宝界对钻石颜色的分级十分严格，各国也都有其相应的评价标准。(www.xing528.com)

颜色分级：主要是针对绝大多数微带黄色的无色（白色）钻石。

分级依据是在10倍放大镜下评估钻石中黄色成分的可见程度。

分级体系：国际上普遍采用美国珠宝学院（GIA）制定的分级体系，它是用Diamond的D字母开头为最高级别，依次按英文字母顺后排列，即D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、＜N。每向后一个字母，表示色级下降一级，最小级别为N级。

我国采用是百分制（100色），100色为最高色级别，每下降一个数，色级降一个级别。

我国共分为五大级12个级别：

白色类：不显颜色D—H（100～96色）：

极白D—E（100～99）纯净无色、极透明，显蓝色光

优白F—G（98～97色）从任何角度观察无色不显蓝色光。

白：H（96色）从亭部观察似有似无的带有黄色调。

微黄白色类：I—J（95～94色）从台面观察无色，从亭部观察略带有微黄色调。

浅黄白色类：K—L（93～92色）从任何角度观察均带有浅黄色调。

浅黄色类：M—N（91～90色）从任何角度观察均显黄色调。

黄色类：小于N（90色）具有明显黄色调，肉眼可见。

颜色对钻石价格影响最大，普通N色1ct钻石只有E色钻石有四分之一的价格。

颜色分级在无阳光直射的室内，周围环境的色调应为白—灰色。采用专用的比色灯，以比色板或比色纸为背景。颜色分级的人员必须接受过专门的技能培训，掌握正确的方法。由2～3名技术人员独立完成同一样品的颜色分级，取得统一结果。颜色越白的钻石越罕有，在介绍颜色时要根据顾客的预算及需要进行介绍，不必一味追求高级别。购买时颜色级别 H～J 色为底线。

表6-1　钻石颜色等级对照表

（二）净　度

钻石的净度就是钻石纯净无瑕的程度。根据10倍放大镜下钻石瑕疵程度，用钻石分级标准评定其净度等级称为净度分级。

自然界中钻石除极少数完美外，均存在微量的瑕疵 。过多的瑕疵存在会影响钻石的光泽与火彩。因此，在钻石质量评价过程中，对瑕疵的观察与研究极为重要。

瑕疵包括内部瑕疵（矿物包体、羽状纹、裂隙等）和外部瑕疵（缺口、刮痕、额外创面、外部纹理等）。

分级标准是根据钻石在10倍放大镜下，观察到的瑕疵种类、明显程度、所在位置、大小、多少。

将净度分为五个级别：

无瑕级（LC）： 10倍放大镜下观察内外无瑕疵，绝对透明，少见。

极微瑕级（VVS）：10倍放大镜很难观察到，极微小的瑕疵。可分VVS₁、VVS₂。

微瑕疵级（VS）：10倍放大镜下不易观察，具有细小的瑕疵。可分VS₁、VS₂。

瑕疵级（SI）：10倍放大镜下容易观察到，具有明显的瑕疵。可分SI₁，SI₂。

重瑕级（P）：具有很明显的瑕疵，肉眼可见。分为P₁（一级）不影响亮度；P₂对亮度有一定影响；P₃降低亮度和火彩及耐久性。

表6-2　常见钻石内部特征类型符号表

表6-3　常见的钻石外部特征

（三）重　量

钻石的计量单位是克拉（ct）。1ct=0.2g=100分。钻石的粒度比较小，国际珠宝界将小于29分称为小钻；30分～99分为中钻；大于1ct为大钻。因此，在对钻石称重时必须精确天平称重，精确度到小数点后第三位，“逢九进一”。价格=重量2×市场基价。重量越大，价格越高。如2ct的钻石其市场价600美元/ct。

对于已镶嵌的钻石，不能直接称重时，可通过测量钻石的尺寸，通过经验式计算出大约的重量。

表6-4　钻石尺寸对应的钻石重量表

（四）切　工

钻石切工的好坏对钻石的价格影响很大，一个好的切工与一个差的切工的差价在30%左右。切工还影响钻石亮度和火彩。当前流行的款式是标准圆多面型。其轮廓为圆形，共有57面或58面，冠部为33个刻面，最大面为台面；亭部有24个或25个刻面。

图6-5　标准圆多面型

图6-6　圆多面型

加工时必须要理想比例进行加工。否则将产生鱼眼钻石和块状钻石。

图6-7　钻石加工

表6-5　钻石切工的评价标准

国际上切工分为优、良、中—差；我国分为：很好、好、一般。

钻石切工成为世界性行业，全球有四大加工钻石切磨中心 。

1.比利时安德维普

有“世界钻石之都”的美誉，全世界50%以上的钻石交易在这里进行，一颗钻石如标有“安特卫普切工”，即是完美切工的代名词。

2.以色列特拉维夫

优良切割及花式切割新式切割钻石的主要供应地，钻石出口额占整个以色列工业出口额的1/3。

3.美国纽约

主要从事大钻（2克拉以上）的加工，是世界大钻加工基地。

4.印度孟买

是世界上最早从事钻石加工的城市。由于设备相对落后琢磨技术相对古老，多以加工小钻为主，大部分的产品质量差，火彩效果偏差。由于价格低廉，迎合低收入阶层人群的喜欢。

泰国、俄罗斯、中国正在发展成为重要的加工切割中心。

综上所述，对每一粒已镶嵌钻石质量的评估，在国家标准中对已镶嵌的钻石质量进行了综合评价，在已知重量和切工的情况下，以净度级别和颜色级别为依据，可划分五级：极好、很好、好、较好、一般。

五、钻石与仿钻的鉴别

大多数仿钻都具有无色透明的外观，较强的光泽、亮度、火彩及硬度，良好的切工等特点。包括天然宝石和人造材料两部分，主要有：莫依桑石（碳化硅）、立方氧化锆（CZ）、钇铝榴石（YAG）、钛酸锶、合成尖晶石、合成蓝宝石、玻璃、锆石、蓝宝石、托帕石、水晶。

鉴别：主要从内部特征、表面特征、光泽、色散等。具体如下：

1.内部特征

钻石含晶体包体、羽状体、“V”缺口、“胡须”。仿钻：CZ、YAG、铅玻璃、含气泡或较干净。 锆石、合成碳硅石，双折射率大，可见刻面棱双影线。

2.表面特征

钻石硬度大，按理想比例琢型，面平棱直亮度高。腰棱处有时可见原晶面、三角蚀象等。 仿钻硬度低，加工差，面棱难交于一点，有时显贝壳状断口。

3.色　散

色散高的宝石切割后可显好的“火彩”，钻石色散0.044属高色散宝石，切割后显示灰、蓝、黄等火彩；仿钻色散有高有低，低色散宝石火彩弱，高色散如人造金红石、钛酸锶的火彩太强。根据显示火彩强弱来区别。

4.吸收光谱

钻石：紫光区显415.5nm处吸收线，这也是钻石的特征吸收线，购买时如果用分光镜看不到此特征线就不要买。仿钻：不显紫光区415.5nm处吸收线。

5.透视法

钻石高折射率，一般按理想比例琢型，将钻石台面朝下，放在一条画线上，从底尖垂直看下去不透线。仿钻一般切工较差，能透过下面的线条。

表6-6　钻石与仿钻的物理性质

六、钻石产地

目前世界上共有27个国家发现钻石矿床，大部分位于非洲、俄罗斯、澳大利亚和加拿大。世界钻石产量前五位是澳大利亚—扎伊尔—博茨瓦纳—俄罗斯—南非。中国1950年首次在湖南沅江流域发现具有经济价值的钻石砂矿，品质好，宝石级占40%±，但品位低，分布零散。60年代在山东蒙阴找到的原生钻石矿品位高、储量大，但质量差，宝石级占12%左右，且色泽偏黄，多用于工业上。70年代初在辽宁瓦房店发现了钻石原生矿床，储量大、质量好，宝石级约占50%以 上，成为中国也是亚洲最大的原生钻石矿山（每年开采10万克拉以上）。

图6-8　钻石的分布图

世界上钻石主要生产国为澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯、南非，这5个国家的钻石产量占世界总产量的90%以上。长期以来，DTC销售世界60%～80%的钻石原石。目前成品钻石的加工及交易中心主要集中在比利时安特卫普、以色列特拉维夫、美国纽约、印度孟买和中国香港。

钻石首饰零售占世界整个珠宝市场的80%以上，美国是世界经济最发达的国家，钻石销售一直名列世界第一。日本是世界人口密度最大，经济实力最强的国家之一，是世界第二大钻石消费市场。东南亚是世界钻石消费市场的后起之秀，也是十多年来钻石消费增长最快的区域，香港作为国际金融贸易中心，20世纪80年代以后已成为重要的珠宝首饰制造业中心、钻石贸易中心和消费中心。中国大陆是一个新兴的钻石市场，尽管市场的发展仍处于初级阶段，但中国拥有世界1/4的人口且经济发展强劲。据戴比尔斯推测中国将成为继美国、日本之后世界第三大钻石消费市场。