高級(jí)寶石學(xué)鉆石

1、-高級(jí)寶石學(xué)課程論文摘要鉆石被稱為"變化無常世界中永恒的珠寶，它源自遠(yuǎn)古，孕育于地球深部。它的礦物名稱是金剛石，其摩氏硬度為10，密度為3.52g/cm3，折射率為2.417，色散為0.044。本文先介紹了鉆石的形成原因，大多數(shù)鉆石來自于地幔，由地質(zhì)運(yùn)動(dòng)帶到地表。然后簡單概述了鉆石的物化性質(zhì)、加工工藝以及優(yōu)化改善工藝。經(jīng)過多年快速開展，中國在鉆石加工業(yè)已處于世界第二。最后根據(jù)近年的報(bào)道，總結(jié)鉆石市場的走向。關(guān)鍵詞：鉆石，物化性質(zhì)，加工，優(yōu)化工藝，市場1.鉆石的形成1.1鉆石的形成年代與條件根據(jù)含鉆石的捕擄體成分特征，可以將鉆石分為橄欖巖型鉆石和榴輝巖型鉆石。雖然鉆石本身無法用地質(zhì)年代

2、測定技術(shù)直接測定年齡，但是可以測試鉆石部的一些微小包體，這些包體含有可以測定年齡的一定量的放射性衰變元素。結(jié)果說明，橄欖巖型鉆石的年齡為33億年，榴輝巖型鉆石的年齡為15.8億年和9.9億年。1而金伯利巖與鉀鎂煌斑巖作為把鉆石捕擄體帶到地表的搬運(yùn)介質(zhì)，年齡要小的多。橄欖巖型鉆石的包裹體說明，它們的形成溫度為9001300，壓力為4560×108 Pa，相當(dāng)于地球120180km的深度，而榴輝巖型鉆石的形成溫度大約1250，壓力數(shù)據(jù)顯示它們可能來自180km以下更大的深度。21.2鉆石的礦床類型鉆石的礦床類型分為兩類，原生礦床和次生礦床。原生礦床根據(jù)賦礦巖石的特征，將鉆石原生礦床分為金

3、伯利巖型和鉀鎂煌斑巖型。金伯利巖是含鉆石的主要寄主巖石。它來源于地球深部，以氣體(C、H、O為主要成分)、液體(超鎂鐵質(zhì)巖漿)和固體地幔橄欖巖和榴輝巖)的混合物形式到達(dá)地殼淺層，在巖漿上開過程中，熔體捕虜了含鉆石的橄欖巖和榴輝巖，并攜帶這些捕虜體、捕虜晶(包括鉆石)沿構(gòu)造薄弱地帶到達(dá)地殼淺層。世界不同地區(qū)的金伯利巖有不同的組成，這與上升過程中所穿過的巖石類型有關(guān)。1979年，在西澳大利亞地區(qū)發(fā)現(xiàn)另一種賦存鉆石的巖石叫鉀鎂煌斑巖。像金伯利巖一樣，鉀鎂煌斑巖也以筒狀體或巖墻形式產(chǎn)出，但與金伯利巖相比擬，其巖筒有一個(gè)相對于主要通道來說特別大的火山口帶。它同樣捕虜了地幔的含鉆石的橄欖巖、榴輝巖等捕虜體

4、。次生礦床次生鉆石礦床是指那些靠自然作用對原生鉆石礦搬運(yùn)形成的鉆石礦床。分為古代砂礦和現(xiàn)代砂礦。古代砂礦包括前寒武紀(jì)、晚古生代、中生代發(fā)育的鉆石砂礦，但最主要的是前寒武紀(jì)砂礦?，F(xiàn)代砂礦包括重砂礦物在河水的搬運(yùn)或分選作用下富集而成的沖積砂礦，以及經(jīng)河流搬運(yùn)到河流入，并被海流沿海岸帶沉積而形成的砂床。1.3鉆石成因地幔成因構(gòu)成地幔的巖石大局部為橄欖巖，主要由橄欖石和輝石組成?？死?，亦稱地盾和地臺(tái)。在長遠(yuǎn)的地質(zhì)時(shí)期形成的陸殼區(qū)，因地球活動(dòng)而屢次褶皺、受熱、拉脹和破裂，現(xiàn)在這些大陸區(qū)形成了厚厚的堅(jiān)實(shí)的克拉通。在上地幔超高溫高壓的環(huán)境下，碳以固體礦物、二氧化碳或者甲烷的形式存在。大約30億年前，克拉通

5、地殼下方特定的化學(xué)組分、溫度和壓力為碳結(jié)晶成鉆石晶體并存在于固體巖石中提供了條件(其他地方的地幔巖石中也含有鉆石)。被環(huán)流作用帶入的巖石，經(jīng)歷一個(gè)連續(xù)作用的過程，碳現(xiàn)在仍在繼續(xù)環(huán)流進(jìn)人地幔。富含長石的巖石，如玄武巖和輝長巖在高壓下轉(zhuǎn)變?yōu)榱褫x巖，在特定的條件下榴輝巖中的石墨可轉(zhuǎn)變?yōu)殂@石。金伯利巖漿在上地幔深處形成，隨后沿著深斷裂上升至地殼淺部侵位，形成巖墻、巖床、巖脈等產(chǎn)狀，結(jié)晶成粗細(xì)不等的斑狀構(gòu)造的金伯利巖。變質(zhì)成因在石榴子石-輝石-云母片麻巖和片巖中的石榴子石中發(fā)現(xiàn)鉆石以包裹體小于0.1 mm形式存在，推斷出這些鉆石可能是變質(zhì)作用形成的。沒有工業(yè)意義，更沒有寶石意義。隕石成因在隕石中發(fā)現(xiàn)許多

6、顯微鉆石和六方鉆石，可能由于形體部的高靜壓力生成鉆石、隕石，與地球撞擊時(shí)產(chǎn)生高壓生成鉆石或在星云低壓下化學(xué)蒸汽沉淀作用生成鉆石。12.鉆石的物化性質(zhì)鉆石中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)99.95%，微量元素包括N、B、H、Si等可達(dá)50多種，這些微量元素決定了鉆石的類型、顏色與物化性質(zhì)。2自然界中絕大局部鉆石屬于無色-淺黃色系列，另一常見的為淡褐-褐綠系列的咖啡鉆。其余五顏六色的統(tǒng)稱為彩色系列。鉆石的折射率極高，色散是鉆石所具有的十分突出的光學(xué)性質(zhì)，每當(dāng)光線在鉆石中被反射一次，色散即被放大一次，因此大鉆石看上去比小鉆石有更多的火彩。鉆石是自然界中最硬的物質(zhì)，其摩氏硬度為10，絕對硬度是石英的1000倍，是剛

7、玉的150倍。鉆石的硬度隨著其晶體構(gòu)造的異向性而有差異，這就是鉆石的差異硬度。在切磨鉆石的時(shí)候，是用鉆石硬的方向磨鉆石較軟的方向，只有鉆石才能切磨鉆石。鉆石密度為3.52g/cm3，可以抵抗很大壓力，但是經(jīng)不起撞擊。鉆石的熱導(dǎo)性非常好，熱膨脹性非常低。由于鉆石部常有其他熱膨脹性較高的礦物包裹體，加熱鉆石會(huì)使其破裂。鉆石在空氣中850時(shí)開場燃燒生成CO2，在絕氧條件下2000會(huì)變成石墨。另外鉆石有明顯的親和油脂而排斥水的性質(zhì)，它的化學(xué)穩(wěn)定性非常好。大多數(shù)鉆石是良好的絕緣體。3.鉆石加工3.1鉆坯分級(jí)寶石級(jí)鉆石價(jià)格昂貴，產(chǎn)量稀少，加工難度大，要求加工者對每一粒鉆坯都要區(qū)別不同的情形進(jìn)展不同的加工處

8、理。而天然鉆坯在形態(tài)、重量、顏色和凈度等方面千差萬別，因此對鉆坯進(jìn)展分級(jí)是加工前的必要準(zhǔn)備工作。鉆坯分級(jí)是指質(zhì)量分級(jí)。盡管不同國家和國際著名鉆石加工企業(yè)的分級(jí)體系不盡一樣，但都考慮了4個(gè)根本的分級(jí)指標(biāo):重量、形狀、凈度和顏色。其中分級(jí)的根底是鉆坯重量，二級(jí)指標(biāo)是形狀。戴比爾斯中央銷售機(jī)構(gòu)(De Beers Central Selling Organization，CSO)按這4個(gè)根本指標(biāo)將鉆坯分成近5000個(gè)等級(jí)和副級(jí)。比利時(shí)的國家標(biāo)準(zhǔn)分了900多個(gè)級(jí)別。33.2加工的五道工序鉆石加工通常由以下工序組成：設(shè)計(jì)、劈鉆、鋸鉆、車鉆、磨鉆。但并不是每顆鉆石都需要經(jīng)過這五道工序，必不可少的只有設(shè)計(jì)與磨

9、鉆。鉆坯設(shè)計(jì)，是用畫線筆和規(guī)定的符號(hào)在鉆坯上標(biāo)出劈、鋸的位置，依據(jù)的原則主要有保重原則、求凈原則、適銷原則和省工原則。1劈鉆目的，在于最大限度地提高鉆坯的有效利用率，它能夠以較少的原料損耗和時(shí)間消耗把鉆坯分成假設(shè)干塊。鋸鉆是選擇適宜的鋸片，把鉆石晶體分割成一塊或多塊毛坯的過程。與鋸鉆相比，劈鉆對鉆坯的利用率更高，鉆坯損耗更少，時(shí)間消耗也少得多。但劈鉆應(yīng)用的圍沒有鋸鉆廣，且技術(shù)難度較大。車鉆是對成品鉆石的腰形進(jìn)展成型處理，以確定未來成品鉆石的形狀。腰形一旦確立，成品鉆石的大小就根本確定，它與鉆石價(jià)值有直接的關(guān)系。磨鉆是鉆石加工工藝流程中勞動(dòng)量投入最大50%60%，損耗率最大(40%60%)的工序

10、，鉆石的光榮、閃耀程度取決于這道工序。分為研磨和拋光兩步。3.3加工工藝的開展寶石級(jí)鉆石的加工可以追溯到公元前3000年前的古印度，那時(shí)的印度鉆石工匠們就已經(jīng)知道用鉆石打磨鉆石的手工藝方法，并一直延續(xù)到15世紀(jì)，才由歐洲人創(chuàng)造了機(jī)械加工鉆石的技術(shù)工藝。3近代以來，鉆石的傳統(tǒng)加工方法以錫斗為主要加工工具，錫斗是一種比擬原始但又比擬平安的緊固鉆石的工藝選擇，它由一個(gè)半圓銅斗、外連一紫銅桿、盛錫鉛合金構(gòu)成。銅斗的錫鉛合金可以隨溫度的升降，或軟化，或固化。軟化時(shí)可將鉆石按加工要求鑲?cè)肫渲?，待水冷卻后，鉆石可被緊固進(jìn)展加工。再經(jīng)加溫，錫鉛合金稍有軟化，即可將鉆回取出，非常方便。4現(xiàn)代隨著以微電子和計(jì)算機(jī)

11、技術(shù)為代表的新技術(shù)革命的到來，鉆石加工技術(shù)與工藝發(fā)生了巨大的變化，自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化是現(xiàn)代鉆石加工工業(yè)的開展趨勢。例如，在鉆坯設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算機(jī)三維模擬技術(shù)和數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)集成的鉆石輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)使整個(gè)過程變得十分簡單。計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)者給出的鉆石琢型及參數(shù)，計(jì)算出可能的出成率和損耗率，從而估算出成品鉆的總價(jià)值。通過變換琢型和參數(shù)，可得到不同的設(shè)計(jì)方案，核算本錢后，就可以得到最正確的設(shè)計(jì)方案。比利時(shí)生產(chǎn)的"比吉-B型半自動(dòng)磨鉆機(jī)上帶有4個(gè)裝有9個(gè)磨頭的夾具，可同時(shí)加工36顆鉆坯。另外，在現(xiàn)代鉆石加工中，激光技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用。如，劈鉆的刻槽工序中可使用激光提高效率；激光鋸鉆時(shí)，利用高能粒

12、子轟擊鉆坯產(chǎn)生的極高溫度使鉆坯產(chǎn)生汽化，從而別離鉆坯。激光車鉆的原理與鋸鉆類似，但是后續(xù)需要進(jìn)一步使用機(jī)械車鉆機(jī)或磨鉆機(jī)去除由激光作用產(chǎn)生的石墨化層。3中國的鉆石加工業(yè)起步較晚，但開展非常迅速。2003年，由省萊州市珍珠鎮(zhèn)河崖村機(jī)床通用配件廠生產(chǎn)研制的鉆石成套加工專用機(jī)械通用型數(shù)控自動(dòng)化鉆石成套加工機(jī)獲得成功，標(biāo)志著我國珠寶鉆石加工業(yè)己邁入國際化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的行列。52004年，我國成為繼印度之后的世界第二大鉆石加工基地，年加工出口鉆石300多萬克拉，出口額近10億美元。62006年，中國的鉆石加工工人超過了5萬人，雖然連印度的二十分之一都不到，但人均產(chǎn)值超過印度一倍。7在比利時(shí)于番禺開設(shè)的鉆石加

13、工廠里，許多年紀(jì)不大的中國工人有著多年鉆石切割經(jīng)歷，"中國工正逐步成為優(yōu)良工藝和品質(zhì)的代名詞。84.鉆石的優(yōu)化改善工藝鉆石的4C分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)包括重量carat、顏色color、凈度clarity和切工cutting。其中切工是依靠鉆石切割師的后天工藝，其余三項(xiàng)是先天確定的。但是憑借現(xiàn)代技術(shù)，可以對它們進(jìn)展優(yōu)化處理。4.1凈度處理激光鉆孔傳統(tǒng)的外部激光打孔處理技術(shù)在20世紀(jì)60年代引入。當(dāng)鉆石中含有影響鉆石凈度的有色或黑色包體，可用激光在鉆石中燒出一個(gè)直達(dá)包體的很小的孔道，包體可被激光燒掉；或者打孔后用酸漂白色體。處理后可用玻璃或者環(huán)氧樹脂充填孔道。這種方法處理的鉆石可在10倍放大鏡下發(fā)現(xiàn)

14、激光的孔口，但是鑲嵌后孔口可能被掩蓋。9KM處理方法裂隙充填八十年代以色列Yehuda公司創(chuàng)造了鉆石的裂隙充填技術(shù)，主要是用來處理有開放裂隙的鉆石，商業(yè)中被稱為"吉田法。10另外紐約也產(chǎn)生了奧德法的裂隙充填鉆石。按目前"鉆石分級(jí)"國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，將不對經(jīng)過裂隙充填的鉆石進(jìn)展分級(jí)。14.2顏色處理一些淺黃色和褐色的鉆石是不被人們喜愛的，利用各種物理方法可以對其進(jìn)展改善，得到受歡送的白色或其他彩色鉆石。輻射和熱處理輻射是使高能粒子進(jìn)入寶石晶體，通過能量交換，晶體產(chǎn)生大量的點(diǎn)陣缺陷和離位原子缺陷形成色心。色心的能量有高有低，形成不同顏色的混合，故需要再進(jìn)展熱處理來破壞低

15、能量色心，清楚雜色。1胡葳11采用電子束加速器對27顆天然圓多面型鉆石顏色為淺黃或褐色，主要為aAB型進(jìn)展輻照，實(shí)驗(yàn)后大多數(shù)樣品變成藍(lán)綠色，少量為淺藍(lán)色。GIA 實(shí)驗(yàn)室于1956 年就發(fā)現(xiàn)通過輻照或加熱處理的改色鉆石在 595nm 處會(huì)有吸收峰分布，雖然這一吸收峰在經(jīng)過高于 1000以上的高溫處理之后可以消除，但卻會(huì)在 1963nm 和 2024nm 處出現(xiàn)兩處新的吸收峰。這三處的紅外光譜吸收線都是天然彩色鉆石所不具有的，因此也將這三處的吸收線作為人工輻照改色處理的判定典型吸收線。12高溫高壓處理1999 年，美國通用電氣公司GE宣布采用 HTHP 處理技術(shù)能使褐色、灰色的a 型鉆石變?yōu)闊o色-

16、近無色，偶爾可出現(xiàn)淡粉色。他們承諾在處理過的鉆石腰棱面用激光刻上"GE POL字樣，現(xiàn)改用"Bellataire year-serial no.字樣。諾瓦公司Nova則宣布采用 HTHP 處理技術(shù)能使a 型褐色鉆石變?yōu)辄S綠色，處理方法尚屬，這些鉆石刻有Nova的標(biāo)識(shí)，并有唯一的序號(hào)和證書。114.3鍍膜處理在1952年，美國聯(lián)邦碳化硅公司的William Eversole在低壓條件下用含碳?xì)怏w成功地同相外延生長出鉆石。1956年，聯(lián)科學(xué)家通過研究顯著提高了CVD合成鉆石的速度，但是這種方法合成的鉆石生長速度仍然很慢，難以到達(dá)商業(yè)性的生長。80年代日本科學(xué)家在這項(xiàng)合成技術(shù)上取

17、得重大突破，鉆石生長速度已經(jīng)超過每小時(shí)1微米。13這為鉆石鍍膜的優(yōu)化處理帶來了商業(yè)意義。比方，通過CVD法使0.99ct鉆石生長一層鉆石膜，使其到達(dá)1ct以上，這可以大大提高鉆石的價(jià)值。5.市場前景2014年美國鉆石珠寶消費(fèi)同比出現(xiàn)了目前為止最強(qiáng)的增長幅度，美國市場已經(jīng)是全球圍最成熟的鉆石市場之一。2014年，美國地區(qū)鉆石需求同比增長7%，而中國和印度地區(qū)的鉆石需求分別同比增長6%和3%。14幾年前，世界著名奢侈品公司都極看好中國鉆石市場，但是最近這兩年中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)放緩，很多公司已選擇撤出中國地區(qū)，轉(zhuǎn)戰(zhàn)美國。美國再一次成為奢侈品公司，包括珠寶零售商爭相搶占的區(qū)域市場。中國市場顯示出兩個(gè)開展趨勢

18、，一是隨著中國的"反腐深化，中國市場對"硬奢侈品的需求有所放緩；二是隨著經(jīng)濟(jì)開展和城市化的開展，鉆石首飾走向更加"平民化，中國市場上中小分?jǐn)?shù)段、中低級(jí)別的鉆石更受歡送。15至于鉆石價(jià)格方面，過去五年中，鉆石價(jià)格跌去了12%。鉆石市場是在金融危機(jī)期間活潑起來的，當(dāng)時(shí)的消費(fèi)者認(rèn)為鉆石是一種平安的投資產(chǎn)品。在到達(dá)頂峰之后，鉆石的市場價(jià)格便開場了一個(gè)長達(dá)五年的緩慢下跌趨勢。162005年元旦，居民朱先生去買結(jié)婚鉆戒，在廣百商場的本地專柜購置到了一粒1.002克拉的產(chǎn)品，H色，VVS凈度，"非常好切工，售價(jià)為9.3萬元人民幣。到 2015 年 6 月底，朱先生再次

19、光臨廣百同一品牌專柜，想為女兒采購一粒1克拉重量的鉆石，發(fā)現(xiàn)同樣H 色、VVS的1克拉產(chǎn)品，標(biāo)價(jià)為9.42萬元，與10年前相比幾乎沒有變動(dòng)。17考慮到通脹因素，價(jià)格是不漲反降的。然而中檔鉆石的行情還算理想，比方0.52克拉的鉆石戒指，10年前的零售價(jià)格約為1.8萬元，目前的零售價(jià)格約為2.3萬元。中產(chǎn)階級(jí)消費(fèi)能力提升，是類似產(chǎn)品銷售數(shù)量增長的原因。全球鉆石的定價(jià)權(quán)根本掌握在國際鉆石"托拉斯美國到以色列的極大珠寶家族企業(yè)聯(lián)盟手里，該組織為了長遠(yuǎn)利益，一般采取循序漸進(jìn)漲價(jià)的方式推動(dòng)價(jià)格上漲，還會(huì)參考當(dāng)時(shí)的全球經(jīng)濟(jì)走勢來定價(jià)。而過去10年，全球經(jīng)濟(jì)動(dòng)亂時(shí)間居多，鉆石托拉斯的推動(dòng)漲價(jià)方面并不積極。而且，其漲價(jià)的局部也被中國白熱化的競爭局勢所抵消。18參考文獻(xiàn)1維宇.鉆石導(dǎo)論M.*：*大學(xué)，2014：17-21，29，47.2王雅玫，艷.鉆石寶石