A. 鑽石種類有哪幾種
一、按照不同的形成方式,也可以將鑽石分為兩大類:天然鑽石和仿造鑽石。
1、天然鑽石
天然鑽石大都經過地球深部高壓、高溫而形成,其形成時間較長,一般都需要上億年;還有一種形成方式是隕石撞擊,急速下降的隕石在撞擊到地球的時候形成瞬時高溫高壓,改變周圍礦石結構,從而形成鑽石。
2、仿造鑽石
仿造鑽石的方式有幾種,其中現在比較常見的是實驗室培育鑽石,即將一顆小鑽石放在實驗室特定環境下,讓鑽石「生長」為大鑽,這種鑽石和天然鑽石相差不大。
二、按照不同的克拉重量和價值,鑽石可以分為碎鑽、小鑽、中鑽、大鑽、名鑽幾大類。
一般來說,0.2克拉以下的為碎鑽。重量為0.2-0.3克拉的稱為小鑽。0.31-1克拉的稱為中鑽。1.0-10克拉的稱為大鑽。十克拉以上的稱為名鑽(有自己的名字)。
三、按照鑽石顏色可以劃分為兩個大類:白鑽和彩鑽。
1、白鑽
市場中常見的無色鑽石,在諸多鑽石鑲嵌類首飾中幾乎都是選用這種鑽石。
2、彩鑽
彩色鑽石指鑽石具備顯著顏色,或罕見的天然致色鑽石,都屬於彩色鑽石之列。彩色鑽石擁有幾乎你能想像的任何色彩,其中有十二種不同的主要色彩。彩鑽可以只含一種顏色,也可以是兩種或者三種顏色的混合體。
已知的彩鑽顏色主要有:黃色鑽石、橙色鑽石、粉色鑽石、藍色鑽石、綠色鑽石、紅色鑽石、棕色鑽石、灰色鑽石、變色龍鑽石、黑色鑽石、紫色鑽石。
鑽石可以區分為Ⅰ型和Ⅱ型
型:能透過400-300nm的紫外光,並在紅外區顯示與N相關的吸收帶,根據N的分布可分為:
a型:N以小片晶形式存在於鑽石晶體結構中。
b型:N以分散狀形式存在於鑽石晶體結構中。
Ⅱ型:能透過低到220nm紫外光,並在紅光區無明顯吸收帶,自然界含量少,且形態為不規則狀,著名例子是庫里南和獅子山之星。
Ⅱa型:不導電,具有最高的導熱性,室溫下至少是銅的五倍,在短波紫外光下不發磷光。
Ⅱb型:半導體,短波紫外光下發磷光。
B. 鑽石的種類
鑽石晶體在生成過程中總會或多或少攙雜其他元素,甚至在鑽石晶體中還會攙雜地幔礦物,這些地幔礦物均以包裹體的形式存在,例如石榴子石(Garnet)和橄欖石(Olivine)等。在鑽石晶體中最常見的攙雜元素是氮,極少數鑽石晶體中攙雜有硼。氮和硼元素與碳元素的化學性質最為近似,在鑽石晶體生長過程中可替代碳元素。攙雜氮元素者呈現黃色;攙雜硼元素者呈現藍色,並且使得鑽石成為電的半導體。根據鑽石晶體中是否含氮元素,鑽石可分為兩種類型:Ⅰ型鑽石,含氮;Ⅱ型鑽石,不含氮。鑽石中是否含氮可以由紅外光譜來確定:兩種鑽石在紅外波長范圍具有特徵吸收峰,Ⅰ型鑽石在1400~1000 cm-1范圍具有氮的吸收峰,Ⅱ型鑽石因為不含氮而不具有氮的吸收峰。
圖1-6 天然Ⅰa型黃色鑽石晶體和刻面黃色鑽石(Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection)
Ⅰa型鑽石的黃色是由聚合氮原子引起的
鑽石又根據含氮的狀態不同分為Ⅰa和Ⅰb型。
1.Ⅰ型鑽石
當鑽石剛生成時,晶體內的氮元素是以單原子的離散狀態存在。在漫長地質年代的高溫高壓作用下,鑽石晶體內的單個氮原子逐漸聚合在一起形成氮原子的聚合體。氮原子的聚合體可能是2個、3個或4個氮原子的聚合體,也可能更多。具有氮原子聚合體的鑽石屬於Ⅰa型鑽石。Ⅰa型鑽石占天然鑽石的絕大部分,約佔98%。Ⅰa型鑽石的顏色與含氮量有關,含氮量極低時,鑽石為無色,含氮量越高黃色的飽和度越高。圖1-6所示為一顆亮圓形切工的彩黃色鑽石和一顆天然黃色鑽石晶體。
(1)Ⅰa型鑽石
Ⅰa型鑽石中存在諸多種類的氮聚合體,對鑽石顏色產生貢獻的是由3個氮原子組成的聚合體,其餘氮聚合體在可見光范圍不產生吸收,對鑽石的顏色沒有貢獻。3個氮原子組成的聚合體是一個顏色中心(簡稱色心),記作N3色心,是鑽石中最重要的色心。
Ⅰa型鑽石晶體中的2個氮原子聚合體被稱為A 聚合體,4個氮原子聚合體為B聚合體。Ⅰa型鑽石晶體中的A 聚合體和B聚合體的比例不盡相同。根據A 聚合體和B聚合體的比例,Ⅰa型鑽石又可細分為幾個次類型:①當Ⅰa型鑽石中只有A 聚合體時,為ⅠaA型;②當只有B聚合體時,為ⅠaB型;③當Ⅰa型鑽石中同時具有A 聚合體和B聚合體並且比例相近時,為ⅠaA B型;①當Ⅰa型鑽石的A 聚合體多於B聚合體時,為ⅠaA> B型;⑤當A 聚合體遠遠多於B聚合體時,為ⅠaA>>B型;⑥當Ⅰa型鑽石的A 聚合體少於B聚合體時,為ⅠaA< B型;⑦當A 聚合體遠遠少於B 聚合體時,為ⅠaA<<B型。Ⅰa型鑽石的次類型可以由A 聚合體和B聚合體的紅外吸收峰強度加以確定。
(2)Ⅰb型鑽石
Ⅰb型鑽石所含的氮元素以單原子的狀態隨機分布在鑽石的晶體中,這些單個氮原子被稱為離散氮原子。Ⅰb型鑽石的含氮量很低,氮原子在鑽石晶體之間的距離較大,即使在很長地質年代的高溫高壓作用下也不能聚合在一起。Ⅰb型天然鑽石極少,只佔天然鑽石的0.1%。未經高溫高壓處理的合成鑽石幾乎都屬Ⅰb型。Ⅰb型鑽石的顏色也與含氮量有關,含氮量越高黃色的飽和度越高。當Ⅰa型鑽石和Ⅰb型鑽石的含氮量相同時,Ⅰa型鑽石的顏色飽和度要遠小於Ⅰb型的飽和度。
2.Ⅱ型鑽石
Ⅱ型鑽石不含氮元素,或含有可忽略不計的氮,但可能含硼元素,又分為Ⅱa型和Ⅱb型。
(1)Ⅱa型鑽石
Ⅱa型鑽石的氮元素含量小於10×10-6,不含有硼元素。Ⅱa型鑽石約占天然鑽石總量的2%。若Ⅱa型鑽石沒有任何晶體缺陷,則顏色為無色。許多Ⅱa型鑽石呈現粉紅色、紅紫色和棕色,主要是由於晶體缺陷塑性變形所造成的。Ⅱa型棕色鑽石經高溫高壓處理後可變成無色鑽石或較淺的棕色及其他顏色。
圖1-7 天然Ⅱb型藍色鑽石(Tino Hammid/Courtesy of Aurora Gem Collection)
北極光鑽石集第7號,0.27ct; Ⅱb型鑽石的藍色是由攙雜硼元素造成的
(2)Ⅱb型鑽石
Ⅱb型鑽石含有微量的硼元素,呈現藍色,如圖17所示。Ⅱb型天然鑽石十分罕見,價格相當昂貴。因硼原子外層有3個電子,在鑽石晶體內產生1個電子空穴。這一電子空穴在鑽石的能級中生成1個受子能帶,可以吸收長波可見光,也可使 Ⅱb型鑽石變成半導體。
鑽石的簡單分類如表1—l所列。Ⅰa型鑽石大約佔全部天然鑽石的98%,顏色為無色到黃色。Ⅰb型鑽石只佔全部天然鑽石的0.1%,顏色為無色到黃色。Ⅱa型鑽石佔全部天然鑽石的2%,顏色為無色。Ⅱb型鑽石只含硼不含氮,極為稀少,顏色為藍色。
表1-1 鑽石的簡單分類
3.鑒定特徵
不同類型的鑽石具有不同的紅外吸收光譜,圖1-8所示為典型的不同類型的鑽石紅外吸收光譜。Ⅰa型與Ⅰb型鑽石紅外吸收光譜的主要在1400~1000cm-1的波數區間有所區別:Ⅰa型鑽石在1282cm-1處11有一A 聚合體的吸收峰,在1175cm-1處有一個B聚合體的吸收峰;Ⅰb型鑽石在1344和1130cm-1處具有兩個離散氮原子的吸收峰。Ⅱa型鑽石在1400~1000cm-1的區間沒有吸收峰。Ⅱb型鑽石特徵吸收峰位於2930,2800,2455和1300cm-1處。實際的鑽石紅外吸收光譜可能比圖1—8所示的典型的鑽石分類光譜要復雜得多,主要是由於鑽石的類型可能有混合,另外,其他各種鑽石晶體缺陷也可能產生紅外吸收。
圖1-8 不同類型鑽石的紅外光譜圖
由於不同形式的氮可以同時存在於鑽石之中,氮和硼也可能同時存在,鑽石的類型也可以混合。當鑽石中同時具有聚合氮和離散氮時,其類型為混合型Ⅰa+Ib。如果鑽石中同時含有離散氮原子和硼原子,其類型應為Ib和Ⅱb的混合型Ib+Ⅱb,人工合成綠藍色鑽石常有這種混合類型。
由於含攙雜元素的種類和濃度的不同,不同類型的鑽石對紫外和可見光的吸收也不同。Ⅰ型鑽石在紫外波長范圍的截止波長為330nm,Ⅱ型鑽石的紫外截止波長為220nm。Ⅰ型鑽石紫外截止波長較長的原因是由氮元素造成的,硼元素並不改變紫外截止波長的位置。另外,鑽石攙雜氮的濃度對截止波長沒有影響。