钻石鉴定与分级学

《钻石鉴定与分级学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钻石鉴定与分级学（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、钻石鉴定与分级学 话你知 2009-06-11 12:02:04 阅读 43 评论 0 字号：大中小 课程名称：钻石鉴定与分级学 主讲教师：周祖翼 第 1 章 绪 论 一、课程性质、目的与任务本课程是地质学专业宝石学方向本科生的专业课。通过授课与实践训练，使学生较系统 地获得有关钻石学的专业理论知识，掌握钻石鉴定与评价的基本方法。 二、课程的基本要求1 了解钻石( 金刚石)的成因、产状和分布特点；2 掌握钻石的晶体结构、形态和物理、光学的特点；3 熟悉钻石分级标准的基本内容，能用肉眼或仪器分辨钻石的真伪，确定钻石的品级。 三、课程教学的基本内容 第 1 章 绪论(一) 钻石(金刚石) 定义和钻

2、石的历史。(二) 有关钻石的各种世界性机构简况。 第 2 章 钻石的基本物征 （一）化学特征 （二）物理特征 第 3 章 钻石( 金刚石)的成因与分布 （一）钻石发现历史 （二）钻石砂矿床 （三）钻石原生矿床 第 4 章 钻石加工 （一）引言 （二）钻石原石加工 （三）钻石首饰加工 第 5 章 钻石鉴定与分级(一) 钻石鉴定(二) 钻石分级 第 6 章 钻石及首饰购买与保养(一) 钻石贸易(二) 钻石首饰类型 (三) 钻石的分级证书 （四）钻石选购 （五）钻石保养 四、实验或课程设计的内容观察钻石、合成钻石和钻石仿制品的特征；识别钻石的真伪；确定钻石的品级。 五、与各课程的关系先修课程：地质学

3、基础，宝石学概论。 六、学时分配 章节 内 容 学时分配 1 绪论 2 2 钻石的基本特征 23 钻石矿床的分布与成因 4 4 钻石加工 6 5 钻石鉴定与分级 12 6 钻石及首饰的购买与保养 6 机 动 2 考 查 2 总 计 36七、教材与主要参考书1 钻石鉴定与评价，朱静昌等(自编讲义)2 宝石钻石学教程，英国宝石协会，中国地质大学出版社 3 宝石学概论，廖宗廷等，同济大学出版社。第 2 章 钻石基本特征1、化学成分：C，结晶碳。2、结晶学特性: 等轴( 立方)晶系,晶系形态为八面体、菱形十二面体、立方体( 图 2-1)等,有 时形成双晶。图 2-1 金刚石的晶体3、硬度: 摩氏硬度为

4、 10，刻划硬度( 绝对硬度) 为刚玉的 140 倍。4、热学性质,包括以下两方面：A.热膨胀性: 物质受热,将朝各方向膨胀.钻石的热膨胀性非常低,在-100、20、 100900温度下,其热膨胀率分别为 0.40.110-6、0.80.110-6 和 1.54.810-6。因此, 温度的突然变化对钻石的影响极小。无裂隙或无包裹体的钻石,在真空加热至 1800而后快 速冷却，不会给钻石带来任何损害。若在氧气中加热，则只需达到较低的温度(650), 钻石 即缓慢燃烧而变为 CO2 气体，激光打孔和切磨均是利用这一原理, 在很少的区域内提供集 中的热量,使空气中的氧气将钻石烧掉。B.导热性: 钻石

5、的热传导率是所有已知物质中最高的,常温下 型、a 型钻石的热原导 率分别是铜的 2.3 倍和 6.5 倍。利用钻石特殊的导热性制成的热导仪成为钻石检测中最快捷 有效的工具,在电子工业中则用作散热片和测温热感应器件.5、电学性质: 除少数罕见的天然蓝色钻石( b 型) 外,钻石一般是绝缘体, 其在常温下的电 阻率为 10-16/m。钻石越纯净,其晶格越完美,则其电绝缘性就越好.若钻石被 X 射线或 r 射 线辐射,其结构将被破坏并产生一些自由电子,由此产生极小的电导率。6、比重: 钻石的比重为 3.47-3.55, 这一特征常被应用于钻石的回收和鉴定中。7、化学稳定性: 对于标准化学腐蚀剂,如硝

6、酸和硫酸,钻石有很高的稳定性, 这种性质使钻 石能在这些试剂中彻底地清洗而不受任何损伤.但在 CrSiO4 中加热至 200, 可使钻石变 成 CO2，此外,在硝酸钾中加热到 500或更高,可使钻石的晶体表面出现三角凹痕蚀像坑。8、表面特征: 钻石表面不能被水湿润,但具特殊的亲油性。9、光学性质,包括:A.透明; 光学各向同性; 金刚光泽.B.折射率:2.417-2.419; 无双折射现象.C.色散高(0.044).D.多色性: 无. E.吸收光谱: 无色- 黄色钻石,可见下列波长被吸收而形成的光谱:478nm、465nm 、451nm、435nm 、402nm、423nm、416nm 、39

7、0nm.蓝- 绿色钻石: 537nm、504nm 、498nm.F.荧光:在强度和颜色上均有较大变化.对无色及黄色钻石来说,大多数呈蓝- 白色光,约有 1/15 的钻石在紫外光下发荧光.对棕色及绿色钻石来说,常见绿色荧光.G.钻石的光学性质分类: 本世纪 30 年代,Robertson,Fox 等基于红外区吸收带的差异和紫外 光透射的差异，将钻石作如下分类:型钻石: 能透过 400nm300nm 的紫外光并在红外区显示与 N 相关的吸收带。按 N 的 存在方式进一步分为: a 型:N 原子以原子对或 N3 中心的方式出现.N3 中心越多,钻石越黄. 大部分天然钻石属此类; b 型:N 以单原子

8、形式出现.在自然界少见.这种钻石的颜色为黄、 黄绿和褐色。型钻石: 可透过低到 220nm 的紫外光并在红外区无明显吸收带，自然界少见，其形态 为不规则状,含可忽略不计的 B,导热性很好.进一步可分为两类: a 型: 不导电,具最高的导热 性,室温下其导热性是 Cu 的 6.5 倍,数量上比b 型多.b 型: 含微量的 B 而成为半导体,是天 然钻石中唯一能导电的,其电阻对温度变化敏感,可用作热敏电阻来测量温度的变化. 包括所 有天然的蓝色钻石。 第 3 章 钻石资源的成因及分布31 发现历史 钻石矿床的发现已有相当长的历史，2000 多年前在印度克里希钠河、彭纳河及其支流砾石 层中就发现了金

9、刚石矿床。至今已有 27 个国家发现金刚石矿床，但产钻石矿床的国家主要 是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯和南非。 据美国矿业局（1979）估计，全世界金刚石矿产潜在储量为 8.6 亿克拉，已产出量为 1.5 亿 克拉（其 40% 在南非，并主要用作宝石） 。 1905 年以前，几乎所有的金刚石矿都来自砂矿，1979 年以前，认为原生金刚石矿仅金伯利 岩型一个类型；1979 年在西澳大利亚发现了钾镁煌斑岩型金刚石矿床。金伯利岩体包括岩 筒、岩体，目前全世界共发现 5000 多个岩体，其中岩筒 1000 多个，岩筒中含金刚石的仅 50%，而具经济意义的仅占 5-10%。 1905 年在南非发现

10、世界上最大的金伯利岩筒- 普列米尔岩筒，并发现世界最大的钻石- 库利 南，该钻石重 3106 克拉。目前世界上 400 克拉以上的钻石共有 50 颗左右，绝大部分产在 南非，其余是产在巴西、印度和赛拉利昂。 我国 3000 年前就发现了钻石，100 克拉以上的钻石到目前仅发现 4 颗，即 1936 年发现的 金鸡钻石（281 克拉） ；1977 年 12 月在临沐常林发现的“常林钻石”（158.785 克拉） ；1981 年 8 月在临沐常林（距上述常林钻石 4 公里处）发现的陈埠 1 号钻石（124.27 克拉） ；1983 年 11 月在蒙阴发现的蒙山 1 号钻石（119.09 克拉） 。

11、总的来说，我国金刚石资源相对较少， 探明储量仅占世界第六位。但勘探时间较短，1950 年在沅江流域首先发现金刚石，60 年代 在黔东、蒙阴发现原生金刚石，70 年代在辽宁瓦房店发现原生金刚石矿，1991 年后年产值 均在 1200 美元以上。总的来讲，远景尚未完全搞清。 32 金刚石砂矿床 321 分布 主要分布在古老克拉通上，如南部非洲。 322 成矿期 主要是前寒武纪和新生代、古生代。1、前寒武纪含金刚石砾岩：占世界产量的 12% 。分布于南非、北非、南美、西澳等。其特征是： 含金刚石的地区位于地盾或地老地块； 产于前寒武克拉通沉积盖层的底部； 与浅海成因的粗碎屑岩有关，也有冰川成因； 砾

12、岩砾石多为石英、硅质岩，常含金； 常呈绿色或褐色调。2、新生代：主要为第四系冲积砂矿或残坡积砂矿和滨海砂矿。冲积砂矿多产于中、小河 流中，含矿层都是砾石层（石英、硅质岩等） ，金刚石产于砾石层底部。 中国的金刚石砂矿产于沅江流域，以河谷砂矿和阶地砂矿最有价值，其次是阶地冰碛水砂 矿，金刚石品位分布，纵向上高低相同，但总的是下游富。横向上中间富，两则贫。 33 原生金刚石矿床 331 原生金刚石形成条件1、物质条件：由于作为金刚石主要成分的碳分布很广，在地壳中的平均丰度为 0.02%； 地幔中为 007% ，而且还可以通过核聚变形式产生，因而在任何条件形成金刚石都有丰富 的碳的物质来源。 2 、

13、物理化学条件：通过高温高压实验和矿物包裹体研究表明，金刚石是在较高温 度和较高压力下形成的，目前较一致的认识是：形成温度 900-1400，压力 45-60kba ，这 一温度相当于地球-200 公里的深度。但根据 Moore 等(1985)的研究，某些金刚石是在超过 300 公里的深度形成的。除高温高压外，形成金刚石还需要具备适当的氧化还原环境，特 别是氧逸度(fO2)。在过氧化环境下，金刚石将被氧化成二氧化碳；若氧逸度过低，金刚石 将与氢发生作用而形成甲烷，即： 22 4由于在金刚石中发现有菱镁矿橄榄石包裹体，因而，可以确定在金刚石形成过程中存在 下列反应式： g2igi 3g3按照这个反

14、应式，可以确定金刚石形成时氧逸度的估计式为：lg(f2) 7.61-2.3872/0.064(-1)/ 式中是温度，单位是 K ；是压力，单位是 Pa( 巴)。由(4)式看出，形成金刚石时所要求的氧逸度实际上也是温度和压力的函数。因此，影响 金刚石形成最重要的物理化学条件是温度和压力。3、地质构造条件：为了满足形成金刚石的物化条件，就需要有特定的地质构造背景。 研究发现宝石级金刚石都产于具有稳定结晶基底的古老克拉通地区。这些地区是在地史上 曾发育过岩石圈厚度大于 150 公里的地域，只有这样的地区才能达到形成金刚石所需要的 深度条件。从（图 3-1 ）看出，与活动的造山带相比,稳定古老克拉通下

15、的地幔相对要冷一 些,等温点的连线( 等温线) 是向下凹的，另一方面，金刚石- 石墨平衡线是上凸的。这种地 区是挥发组分( 包括形成金刚石的碳) 大量聚集的有利部位，有利于金刚石形成；这种地区 也易于达到形成金刚石的深度条件，即比造山带要求深度要小得多。克拉通是形成金刚石 最有利的部位，因而是世界上绝大多数金刚石都产在这样地质构造环境中。 332 宝石级金刚石的成因金刚石成因目前争论较大。除传统地幔岩浆成因说外，又先后提出了陨石冲击说，动力 变质成因说，油储隐爆成因说，大洋板块俯冲成因说等。其中油储稳爆说和大洋板块俯冲 成因说都有待进一步证实，陨石冲击成因金刚石目前仅见于俄罗斯西北利亚，其特征和远 景也有待进一步研究，动力变质成因金刚石虽然在西澳大利亚、乌克兰和哈萨克斯坦等都