钻石的宝石资源地质学概论

吴定

摘 要：钻石被称为“宝石之王”，是公认的最珍贵的宝石。从古至今，钻石都象征着权力、地位、威严和纯洁无暇。文章主要介绍了钻石的结晶学性质、物理化学特征、矿床成因以及钻石的切割和加工技法，并从宝石的“4C”评价标准对钻石进行了评价。

关键词：钻石；基本特征；矿床成因；切割；加工技法；评价；宝石资源地质学

中图分类号：F407.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0190-02

1 钻石概述

钻石的矿物学名称是金刚石，英文名为Diamond。来源于古希腊语Adamant，意指“不可征服”。钻石由单元素——碳组成，莫氏硬度为10，是世界上最坚硬的天然矿物。闪耀着璀璨的金刚光泽。钻石折射率大、色散强，入射的白光由于折射能呈现晶莹似火的宝光效应。钻石还是美国、加拿大和澳大利亚等多个国家的四月生辰石，象征着忠诚、天真和纯洁无暇。同时也是结婚六十周年的纪念宝石。

2 钻石的基本特征

2.1 结晶学性质。钻石的结晶习性主要有立方体、八面体和菱形十二面体以及由这几种结晶单形组成的聚形。而自然界出现的钻石基本以单晶的形式产出，呈圆粒状或者碎粒状。单形表面常常由于熔蚀而形成蚀像，比如钻石的八面体单形晶面常出现倒三角形熔蚀坑。钻石晶体的表面由于八面体解理常具有明显的解理纹。

2.2 化学成分。钻石的化学成分主要为C，质量分数达到99.95%；还含有微量元素（B、N、H、Si、Ca、Mn、Mg、Ti、Cr、S）、稀有元素和惰性气体等约五十多种。钻石的类型、颜色和性质由这些微量元素所决定。首先，根据钻石中是否含有氮元素将钻石分为两类：含有氮元素的称为I型，没有氮元素或者含量微弱（<0.001%）者称为II型。I型又根据氮元素的存在形式分为Ia型和Ib型，氮元素的存在增强了金刚石的导电性、硬度以及导热性。自然界中产出的金刚石有98%都是Ia型。II型金刚石又根据是否含有硼元素进一步分为IIa型和IIb型两种。含有硼元素的金刚石往往呈现天蓝色，并具有半导体性能。这是天然钻石中唯一能够导电的一种类型，可以根据这种性能鉴定钻石。

2.3 物理性质。纯净的钻石通常无色透明，但由于微量元素的存在，颜色变化较大，甚至出现绿色、红色和蓝色。由于包裹体、晶格缺陷和裂隙的存在，钻石呈现半透明甚至不透明。正常情况下，钻石在偏光镜下为全消光，但是由于晶格畸变的影响常常会显示异常消光。钻石的折射率在2.417与2.419之间，在天然的无色矿物中，钻石的折射率最大，因此，抛光良好的钻石具有很强的亮度。

在天然无色透明的矿物中，钻石拥有最大的色散值（0.044），因此，切磨之后的钻石具有强烈的火彩。钻石的发光性在颜色及强度上有较大的变化，90%以上的钻石呈现蓝-白色荧光（可作为荧光选矿的基础），少数有粉色、黄色和黄绿色的荧光。钻石有平行{111}方向的八面体解理。钻石是自然界中最硬的天然物质，莫氏硬度是10，但绝对硬度是刚玉的150多倍，是石英的1000倍左右，不同产地的钻石硬度略微有些变化，没有荧光的钻石硬度最高，黄色荧光者居中，蓝白色荧光者最低。

钻石的热膨胀性非常低，即使温度急剧变化（真空条件下），没有裂隙的纯净钻石也不会产生任何变化。钻石的热传导率是所有非金属矿物中最高的（870～2010w/（m·k）），利用这个性质，钻石可制作热导仪或作为工业器件散热片的原材料。除了少部分天然蓝色钻石（IIb型）外，钻石一般是绝缘体。此外，钻石表面具有较强的亲油性，这个特性常用于钻石鉴定和油选选矿（将金刚石从砾石中分离）。

3 钻石的矿床成因及产地

3.1 矿床成因。金刚石的矿床成因可分为原生成因和次生成因。在目前的研究程度下，只有产于钾镁煌斑岩和金伯利岩的金刚石以及两种类型岩石形成的次生砂岩中的金刚石才可能达到宝石级别。钾镁煌斑岩和金伯利岩原生矿遭受风化、剥蚀，在河流、冰川等营力的搬运作用下，低硬度矿物和质量较差的钻石破碎，留下的为高硬度矿物和高质量的钻石，在海岸地带沉积下来形成冲击砂矿床。因此，砂矿中的金刚石质量往往要优于原生矿中的金刚石，而且大量的原生矿都是通过追溯金刚石砂矿而发现的。

3.2 产地。金刚石最早发现于印度和巴西，世界上产钻石的国家主要有南非、博茨瓦纳、俄罗斯、塞拉利昂、纳米比亚、澳大利亚、扎伊尔等二十几个国家，主要集中于非洲。其中，最丰富的原生矿产自南非，澳大利亚是最大的钻石生产国，最优質的钻石则产于塞拉利昂。

4 钻石的切割与加工技法

钻石的4C评价标准中，颜色（color）、克拉重量（carat）和净度（clarity）是天然形成的，唯独切工（cut）受人为的影响。因此，钻石切工的好坏直接影响着钻石的价值。

4.1 饰品类型。按存在的表现形式分两类：独钻镶嵌和组合镶嵌。独钻镶嵌是钻石作为唯一一种宝石出现在饰品中。而组合镶嵌是钻石作为旁石与其他品种宝石组合镶嵌在饰品中。

4.2 切割形状。切工对钻石尤其重要，只有经过精心打磨的钻石才能成为一件璀璨的工艺品。钻石的切割形状主要有标准圆明亮形、椭圆形、公主方形、祖母绿形、心形、梨形、马眼形、三角形和辐射形。

4.3 加工技法。钻石只有经过精心设计、巧妙抛磨才能成为光彩夺目的优质品。钻石加工的首要原则就是尽量保持最大的克拉重量、减少瑕疵——价值第一原则。钻石加工的工艺流程主要分为四个步骤：设计、分割、车钻和磨钻。但并不是所有的钻坯都要经过这四个流程，不同形态、不同质量的钻坯加工工序有可能不同。然而，无论什么形态的钻坯，设计和抛磨这两道工序必不可少。（1）设计。钻石设计的基本原则是使钻石价值最大化。经验丰富的设计师综合考虑钻石的形态、克拉重量、净度和包裹体等因素后，预期分析钻石成品的价值。划线员按规则用印第安墨水和规定的符号在钻坯表面标记劈和锯的位置。（2）分割。由于某些原因，钻坯往往需要进行分割，即按照设计工序中标记的位置进行劈割。劈割钻石是为了提高钻坯的有效利用率。有明显解理破裂面的钻石晶体或者形态不规则的钻坯往往需要进行劈钻。（3）车钻。用车刀对分割过的钻坯进行成型处理的工序称为车钻。车钻目的是确定成品钻石的形状。车钻在钻石的加工工艺流程中十分重要，是实现钻石设计的工序之一。车钻时需要考虑钻石的冠高、底尖对称和台面等因素，从而保证成型的钻石克拉质量最大。（4）磨钻。磨钻工序是整个加工流程中最繁琐的工序。磨钻工序可分为两个步骤：研磨和抛光。研磨是在成型处理过的钻坯基础上按照一定的规律研磨出一系列刻面；抛光是去除研磨留下的痕迹，使钻石的刻面闪亮如镜。

4.4 镶嵌方式。一颗经过设计、分割、车钻和磨钻工序的钻石必须要配以最适宜的镶嵌方式才能表现出钻石饰品最璀璨的一面。常用的镶嵌方式有爪镶法、包边镶法、藏镶法、壁镶法、密钉镶法、隐形镶法和起钉镶法。其中，爪镶法是最经典、最常见的一种技法。包边镶法很显大气，有安全感。金属围边易令人产生钻石大的错觉，因此所镶钻石以中小钻石为主。藏镶法的优点是稳固和持久，适用于结婚戒指。壁镶法是在金属轨道中连续镶嵌多颗相同粒径的钻石，群镶戒指经常使用此技法。密钉镶法指密集式地排列碎钻，胸针或者耳钉饰品常用此技法。隐形镶法指在金属榫槽内紧密地排列钻石，从饰品的表面看不到任何固定的金属或爪子。起钉镶法主要用于小粒钻石作为旁石的豪华钻戒款式上，这种技法对工艺要求较高。

5 钻石的评价

钻石的评价一般受颜色（colour）、净度（clarity）、克拉重量（carat weight）和切工（cut）的影响，即4C标准。钻石最常见的颜色为无色至浅黄色，而色调鲜艳的彩钻极其稀少，因此彩钻价值连城。净度是衡量钻石晶体内部包裹体、裂隙等瑕疵多寡的量度，钻石的净度取决于钻石内含物的数量以及大小。一般净度越高者价值越高。自然界中，克拉重量越大的钻石越稀少，因此钻石的价值与克拉重量之间并非是简单的线性关系。钻石的颜色、净度和克拉重量天然形成，但切工却是钻石的第二次诞生。钻石切工的好坏取决于两个因素：比率和对称。只有琢磨钻石刻面时严格要求比率和切割的对称性，才能让钻石的美丽生命得到重生。

6 结论与认识

宝石之王——钻石代表着纯洁无暇、权力与地位。人人都渴望拥有一颗独特的钻石，但宝石级别的的金刚石又是十分稀少，需要经历漫长的地质作用才能形成。正是因为钻石的各种性质和罕見性，它才作为一种宝石而颇受青睐。钻石原石并不像人们所见到的钻戒一般如此闪耀，必须经过切割与加工工序后才能成为我们一件优质品。

参考文献：

[1]廖宗廷，周祖翼，等.宝石学概论[M].上海：同济大学出版社，2009.

[2]赵珊茸，边秋娟，王勤燕.结晶学及矿物学[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]崔文智.名贵宝石图鉴[M].北京：印刷工业出版社，2011.

[4]杨立信.钻石——宝石之王[M].北京：地质出版社，1999.

[5]方泽，王小明.钻石[M].天津：百花文艺出版社，2006.

[6]韩宗珠，翟世奎，赵广涛.宝石学与宝石鉴定[M].青岛：中国海洋大学出版社，2003.