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1、第二讲 纯洁永恒的宝石 之王：钻石 一、钻石是什么？ 金刚石 (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。见图 1 图 1 金刚石的形态与结构 一、钻石是什么？ 金刚石 (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 (见图 1)；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 1；因此它最符合宝石的四条标准，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。 一
2、、钻石是什么？ 钻石 (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。 二、钻石 (金刚石 )的历史及传说 钻石 于 2800年前发现于印度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 、 加拿大 、 中国 (湖南：1950年；山东： 1965年；辽宁： 1972年 )也都发现了很大价值的钻石矿。 二、钻石 (金刚石 )的历史及传说 自古以来
3、，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 1001901粒 超过 200259粒 超过 50020粒 超过 10003粒 每粒大钻都有它自己的名字和一段传奇故事。 二、钻石 (金刚石 )的历史及传说 第一大钻 库利南 1905年产于南非普列梅尔 (山。重 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 、 、 、 号分别重 大的 号镶嵌在英王的权杖上， 号现镶在英王的皇冠上， 号镶在玛丽皇后的皇冠上 图
4、2 库利南 I ， 二、钻石 (金刚石 )的历史及传说 第二大钻“ 阿巴依戴 ” 16801798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，并不重， 说就是泰坦尼克号女主人公罗丝的那块。极富传奇色彩， 1642年产自印度。传说它传到谁手中，其主人必遭厄运。它从印度传到法国富商，后献给法王路易十四。前者被野狗咬死，后者得了天花死去。又传给路易十五，在法国大革命中被砍头；后传给路易十六，他也被送上断头台。后被盗，在伦敦市场又露面，被一银行家霍普 (下，从此该钻定名为“希望之
5、星”，后来银行家穷困潦倒；以后又传到土耳其商人手中，该家车祸翻下悬崖； 1911年传到美国，现藏于美国一家博物馆。 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。 二、钻石 (金刚石 )的历史及传说 中国的大钻 ： 1937年 金鸡钻 218 产于江苏北部 1977年 常林钻石 山东林沭 1981年 陈埠 1号 山东蒙阴 1983年 蒙阴 1号 山东蒙阴 这些大钻的发现经常是偶然的机遇，如常林钻石 (图 3) 图 3 常林钻石，希望之星 二、钻石 (金刚石 )的历史及传说 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，
6、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。 三、钻石 (金刚石 )是怎样产出的？ 金刚石 生成于地下 100里的温度达 1500 ，压力达 40万大气压。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 (图 4)。 三、钻石 (金刚石 )是怎样产出的？ 金刚石生成于 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 (见标本 )。 金刚石的产状可分为两大类，即 原生矿 和 砂矿 (见图 4)。 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
7、采。另外，金刚石可少量产于 钾镁煌斑岩 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 (见图 4)。砂矿对找寻原生矿有重要意义。 三、钻石 (金刚石 )是怎样产出的？ 金刚石 在全球的 总储量 1993年估计约为22亿克拉。目前每年开采量已超过 1亿克拉。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。 产 量 排 位 目前全球的金刚石 产量排位 ： 澳大利亚 约 4000万 扎伊尔 约 1700万 博茨瓦纳 约 1600万 俄罗斯 约 1125万 南非 约 925万 安哥拉 约
8、270万 加纳 约 55万 塞内加尔 约 50万 巴西、中国、印度、加拿大 中国约 1520万 界排第 10，亚洲第一，而质量最好。 图 5 辽宁瓦房子金刚石矿开采图及金刚石（照片） 四、钻石的类型 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 型和 型，再细分为 a、 b 、 a 和 b 型。见表 1 特性 型 型 a b a b 含氮量 高， 较少， 极少， (110) (100) (用立方模型表示 )。这给钻石的加工带来了方便。 “ 煮豆燃豆萁， ”(曹植七步诗 )。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 含杂质或裂隙，的密度比一般
9、的砂子 (石英 、 长石 ， ，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。 五、金刚石 (钻石 )的晶体结构、性质及其与宝石 特征的关系 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 。 (结合图及模型 ) 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。 五、金刚石 (
10、钻石 )的晶体结构、性质及其与宝石 特征的关系 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： 普通系列 (开普系列 )：主要为 色白 棕，含氮愈高，颜色愈黄。这内容在下面 4 彩色系列：如蓝色主要分布在 含 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 能是含少量锰 (原因。彩钻因美观罕见，其价值比白色钻高得多。如澳大利亚 值 350万美圆，比白钻贵数十倍。 使人不喜欢的颜色：如乳白色、灰色、烟色
11、、黑色，是因为钻石内含有微小气泡、石墨包体等杂质造成的。 五、金刚石 (钻石 )的晶体结构、性质及其与宝石 特征的关系 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 型常呈蓝 浅蓝的占 65%，另有黄、橙、白、绿，也有不发光的； 型 70%发黄绿色光。如果照射停止发光也立即消失，称为 萤光 。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 )。 五、金刚石 (钻石 )的晶体结构、性质及其与宝石 特征的关系 折射率 宝石的 折射率 (N)定义为光线在空气中的传播速
12、度 N=V/ 钻石的 折射率 N=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 金刚光泽 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：钻石 (锆石 (属金刚光泽；蓝宝石 (水晶 (属玻璃光泽。锆石因折射率高，有人拿来冒充钻石。 光性均质体 光线进入宝石晶体有的可分解为振动方向互相垂直的两条折射光 (偏振
13、光 )。两者有不同的传播方向和速度，称 双折射 。此等宝石称 光性非均质体 ，如 水晶 N=光线进入宝石晶体，只有唯一的一条折射线，而各方向 光性均质体 ，如 钻石 。此现象对鉴定钻石极为有用。均质体反映背面影象为单影，非均质体为双影。 五、金刚石 (钻石 )的晶体结构、性质及其与宝石 特征的关系 全反射 光线进入宝石，当投向另一 界面 时，不再穿过界面，而是全部反射回原 介质 (空气 )中，这种现象称为宝石的全反射 。当钻石产生全反射时，人们看到钻石内部好象有无数个镜面反光，亮光闪闪。 根据物理学定义得知，若光线自钻石内部射向空气，当折射角等于 90 时的入射角称为 临界角 。一旦入射角大于临界角，光线就不再折射，而全部反射，称 全反射 ，因此临界角愈小，愈容易产生全反射。 与其它透明宝石相比，钻石的临界角最小。 钻石的临
