鉆石中國(guó)知識(shí)培訓(xùn)產(chǎn)品二

1、金剛石（鉆石）的識(shí)別與研究金剛石（鉆石）的識(shí)別與研究地球科學(xué)進(jìn)展地球科學(xué)進(jìn)展主講：主講：楊楊 志志 軍軍 副教授、碩士生導(dǎo)師副教授、碩士生導(dǎo)師 中山大學(xué)地球科學(xué)系中山大學(xué)地球科學(xué)系天然與合天然與合成金剛石成金剛石圖圖 片片圖圖 片片Pink Diamonds問題一：?jiǎn)栴}一：與金剛石（鉆石）有關(guān)的與金剛石（鉆石）有關(guān)的 傳說？傳說？鉆石的傳說鉆石的傳說 自古以來，鉆石對(duì)每個(gè)人來說都是一個(gè)夢(mèng)，一種自古以來，鉆石對(duì)每個(gè)人來說都是一個(gè)夢(mèng)，一種理想和一種形象。然而由于鉆石源自不同的區(qū)域、時(shí)理想和一種形象。然而由于鉆石源自不同的區(qū)域、時(shí)代和文化背景，它對(duì)每一個(gè)人來說又有某種特定的含代和文化背景，它對(duì)每一個(gè)

2、人來說又有某種特定的含義。義。鉆石對(duì)某些人來講，代表權(quán)力、富貴、地位、成鉆石對(duì)某些人來講，代表權(quán)力、富貴、地位、成就和安祥；就和安祥；而而對(duì)某些人來卻是愛情、永恒、純潔和忠對(duì)某些人來卻是愛情、永恒、純潔和忠實(shí)、勇敢、堅(jiān)貞的象征。實(shí)、勇敢、堅(jiān)貞的象征。這些不同的形象交織著宗教這些不同的形象交織著宗教神話、古老的科學(xué)臆測(cè)、淘鉆者的傳說及商人的杜撰神話、古老的科學(xué)臆測(cè)、淘鉆者的傳說及商人的杜撰等等。雖然錯(cuò)綜復(fù)雜，但卻不抵觸。這些形象都是為等等。雖然錯(cuò)綜復(fù)雜，但卻不抵觸。這些形象都是為熱愛鉆石，不惜為之爭(zhēng)斗，甚至為之死亡的人所塑造熱愛鉆石，不惜為之爭(zhēng)斗，甚至為之死亡的人所塑造的。在的。在歷史上，鉆石的

3、璀璨及光芒，曾照亮情人的眼歷史上，鉆石的璀璨及光芒，曾照亮情人的眼睛，變成殺人的利刃睛，變成殺人的利刃；它曾是征服者的火炬，是下臺(tái)它曾是征服者的火炬，是下臺(tái)暴君的慘淡的燭臺(tái)。暴君的慘淡的燭臺(tái)。 1 1、神話的魔力、神話的魔力 古希臘人相信鉆石是隕落到地球上的星星碎古希臘人相信鉆石是隕落到地球上的星星碎片，甚至有人認(rèn)為鉆石是天神滴落的眼淚；片，甚至有人認(rèn)為鉆石是天神滴落的眼淚；人們也人們也一度認(rèn)為鉆石是由天水或天露而來一度認(rèn)為鉆石是由天水或天露而來。在梵文中鉆石在梵文中鉆石一詞即為雷電之意，借以表達(dá)鉆石由閃電而生的信一詞即為雷電之意，借以表達(dá)鉆石由閃電而生的信仰。仰。直至今日現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展才告知

4、人們鉆石并不直至今日現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展才告知人們鉆石并不是由天而降，相反而是破地而出的。是由天而降，相反而是破地而出的。古人還相信鉆古人還相信鉆石會(huì)生小鉆石，就連著名的科學(xué)家羅伯特石會(huì)生小鉆石，就連著名的科學(xué)家羅伯特 . 波義爾波義爾(RBoyle，16271691)也相信此種說法。也相信此種說法。在在17世世紀(jì)，葡萄牙的探險(xiǎn)家認(rèn)為紀(jì)，葡萄牙的探險(xiǎn)家認(rèn)為“鉆石在接近地表處生長(zhǎng)鉆石在接近地表處生長(zhǎng)23年可長(zhǎng)成年可長(zhǎng)成”，并以礦工為何若干年后再返回老，并以礦工為何若干年后再返回老礦區(qū)仍可采到鉆石為例證實(shí)這一觀點(diǎn)。礦區(qū)仍可采到鉆石為例證實(shí)這一觀點(diǎn)。 2、以肉喂鳥，借鳥取鉆之說、以肉喂鳥，借鳥取鉆之說 一

5、千零一夜故事中的主角一千零一夜故事中的主角辛巴達(dá)辛巴達(dá)原本過著快樂的神仙生活。有原本過著快樂的神仙生活。有一天他競(jìng)動(dòng)了凡念，想一睹人間世界，于是他乘船隨風(fēng)飄向海中，一天他競(jìng)動(dòng)了凡念，想一睹人間世界，于是他乘船隨風(fēng)飄向海中，任由風(fēng)浪將他送到一座美麗茂盛的島上。步上沙灘的辛巴達(dá)說到：任由風(fēng)浪將他送到一座美麗茂盛的島上。步上沙灘的辛巴達(dá)說到：“我鼓足勇氣朝溪各走去，發(fā)現(xiàn)遍地鉆石，山谷里守著成群的我鼓足勇氣朝溪各走去，發(fā)現(xiàn)遍地鉆石，山谷里守著成群的巨莽，一口可吞掉整只大象。山路狹窄難行，危機(jī)四伏。突然，前巨莽，一口可吞掉整只大象。山路狹窄難行，危機(jī)四伏。突然，前面掉下一塊塊被屠殺的羊肉，卻不見人跡。驚

6、異之下，我記起了很面掉下一塊塊被屠殺的羊肉，卻不見人跡。驚異之下，我記起了很早以前，從商人和旅行者那聽到的一個(gè)故事。鉆石谷高山環(huán)繞，飛早以前，從商人和旅行者那聽到的一個(gè)故事。鉆石谷高山環(huán)繞，飛鳥難渡，但采鉆人自有妙方鳥難渡，但采鉆人自有妙方他們將羊宰殺后撕成塊片，從山頂他們將羊宰殺后撕成塊片，從山頂丟下谷底，血腥的羊肉上便沾滿了鉆石。丟下谷底，血腥的羊肉上便沾滿了鉆石。到了正午，禿鷹飛入山谷，到了正午，禿鷹飛入山谷，以爪獲起粘附了鉆石的肉塊，再飛回山頂。這時(shí)等在山頂?shù)牟摄@人以爪獲起粘附了鉆石的肉塊，再飛回山頂。這時(shí)等在山頂?shù)牟摄@人大聲咕喝，嚇走禿鷹，取得鉆石后，再將肉塊留給鷹獸。大聲咕喝，嚇走

7、禿鷹，取得鉆石后，再將肉塊留給鷹獸。” 于是，辛巴達(dá)學(xué)著故事中的方法，將自己裹于肉塊之中，禿鷹于是，辛巴達(dá)學(xué)著故事中的方法，將自己裹于肉塊之中，禿鷹將裹有他的肉塊抓起，飛到山頂，采鉆者將他救下。此故事也講明將裹有他的肉塊抓起，飛到山頂，采鉆者將他救下。此故事也講明了了鉆石的親油特性鉆石的親油特性。 3 3、蛇谷的故事、蛇谷的故事 在希臘，有這樣一種傳說，鉆石遍布在山在希臘，有這樣一種傳說，鉆石遍布在山谷中，由巨蟒守護(hù)，凡人的眼睛只要看著巨蟒便谷中，由巨蟒守護(hù)，凡人的眼睛只要看著巨蟒便會(huì)死在它的眼光里。只有機(jī)智堅(jiān)忍的人，才能擺會(huì)死在它的眼光里。只有機(jī)智堅(jiān)忍的人，才能擺脫它們的守護(hù)獲得鉆石。在古羅

8、馬脫它們的守護(hù)獲得鉆石。在古羅馬P1iny P1iny 有關(guān)鉆有關(guān)鉆石谷的文章中寫到，亞歷山大在公元前石谷的文章中寫到，亞歷山大在公元前 350350年征年征戰(zhàn)印度時(shí)，曾在鉆石谷獲取到鉆石。他機(jī)智地命戰(zhàn)印度時(shí)，曾在鉆石谷獲取到鉆石。他機(jī)智地命令士兵用鏡子把蛇的目光反射給蛇自身，將蛇殺令士兵用鏡子把蛇的目光反射給蛇自身，將蛇殺死。而后又將羊肉塊丟向山谷的鉆石，之后跟蹤死。而后又將羊肉塊丟向山谷的鉆石，之后跟蹤抓肉的禿鷹，將其殺死而獲得鉆石。抓肉的禿鷹，將其殺死而獲得鉆石。 4 4、鉆石、鉆石金牛座的象征金牛座的象征 1278年西班牙學(xué)者通過對(duì)古代巴年西班牙學(xué)者通過對(duì)古代巴比倫文化的研究發(fā)現(xiàn)，古代

9、巴比倫人比倫文化的研究發(fā)現(xiàn)，古代巴比倫人認(rèn)為，鉆石為雙子星座的第三面目，認(rèn)為，鉆石為雙子星座的第三面目，也視其為金牛座的第一象征。佩戴鉆也視其為金牛座的第一象征。佩戴鉆石者好獵，技藝精湛，受人敬重。當(dāng)石者好獵，技藝精湛，受人敬重。當(dāng)土星行到這個(gè)位置，適時(shí)上升，與月土星行到這個(gè)位置，適時(shí)上升，與月亮成亮成600或或1200時(shí)，佩戴者身穿盔甲，時(shí)，佩戴者身穿盔甲，肩背弓箭，神力倍增。肩背弓箭，神力倍增。 5、無名指佩戴鉆戒之說、無名指佩戴鉆戒之說 按基督教的習(xí)俗，鉆戒應(yīng)戴在無名指按基督教的習(xí)俗，鉆戒應(yīng)戴在無名指上，據(jù)說是因?yàn)樯窀赣媒渲疙樞蜉p觸新人上，據(jù)說是因?yàn)樯窀赣媒渲疙樞蜉p觸新人左手的三只手指，

10、并說左手的三只手指，并說“奉圣父、圣子、奉圣父、圣子、圣靈之名圣靈之名”，最后正好落在無名指上。，最后正好落在無名指上。另一個(gè)更具浪漫色彩的傳說是，埃及另一個(gè)更具浪漫色彩的傳說是，埃及人認(rèn)為，無名指的血脈是直接引進(jìn)心房的人認(rèn)為，無名指的血脈是直接引進(jìn)心房的愛情之脈，象征愛情永恒不變。愛情之脈，象征愛情永恒不變。 6、鉆石的醫(yī)療功效、鉆石的醫(yī)療功效 除了種種神話傳說之外，鉆石也被相信具有醫(yī)療除了種種神話傳說之外，鉆石也被相信具有醫(yī)療功效，特別是對(duì)麻風(fēng)病、神經(jīng)錯(cuò)亂、膀胱炎和瘟疫有功效，特別是對(duì)麻風(fēng)病、神經(jīng)錯(cuò)亂、膀胱炎和瘟疫有醫(yī)療作用。有人在書中寫道：醫(yī)療作用。有人在書中寫道：“ 鉆石的醫(yī)療功效可由

11、鉆石的醫(yī)療功效可由窮人易感染瘟疫，而富人因擁有鉆石而免疫等來加以窮人易感染瘟疫，而富人因擁有鉆石而免疫等來加以證明證明”。 其它說法還講，鉆石可解毒，其它說法還講，鉆石可解毒， 而又有人說鉆而又有人說鉆石是劇毒物，據(jù)說，石是劇毒物，據(jù)說，F(xiàn)rederic二世二世 (1194 1250) 就是就是因吃了由其兒子摻入鉆石粉的食物而被毒死的。因吃了由其兒子摻入鉆石粉的食物而被毒死的。 其實(shí)鉆石真的很不簡(jiǎn)單，它生成其實(shí)鉆石真的很不簡(jiǎn)單，它生成于若干億年前，誕生于地球深處的熊于若干億年前，誕生于地球深處的熊熊烈焰和無邊的壓力中，經(jīng)歷億萬年熊烈焰和無邊的壓力中，經(jīng)歷億萬年光陰，普通的碳終于成為了璀璨的鉆光

12、陰，普通的碳終于成為了璀璨的鉆石。石。但是但是問題二：?jiǎn)栴}二：金剛石（鉆石）的早期金剛石（鉆石）的早期研究歷史？研究歷史？ 1675年，英國(guó)物理年，英國(guó)物理學(xué)家伊薩克學(xué)家伊薩克 牛頓牛頓(Isaac Newton， 1642-1727)比較了光在金剛石中和比較了光在金剛石中和在某些可燃液體中的折在某些可燃液體中的折射，得出的結(jié)論是，射，得出的結(jié)論是，“金剛石必定是可燃金剛石必定是可燃的的”。 英國(guó)物理學(xué)家、英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家羅伯特化學(xué)家羅伯特波義波義耳耳(Robert Boyle， 1628-1691) 通過通過金金剛石在火焰中會(huì)變剛石在火焰中會(huì)變化化的事實(shí)，驗(yàn)證了的事實(shí)，驗(yàn)證了牛頓的結(jié)論。

13、牛頓的結(jié)論。 1694年，意大利科學(xué)家在佛羅倫薩科學(xué)院公開演示年，意大利科學(xué)家在佛羅倫薩科學(xué)院公開演示了用大凸透鏡聚光燒毀金剛石的實(shí)驗(yàn)。了用大凸透鏡聚光燒毀金剛石的實(shí)驗(yàn)。 1772年，法國(guó)化學(xué)家年，法國(guó)化學(xué)家 Antoine Lavoisier研究了燃燒研究了燃燒金剛石所得的產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物會(huì)使石灰水變混濁，從金剛石所得的產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物會(huì)使石灰水變混濁，從而證明了金剛石燃燒有而證明了金剛石燃燒有 C02 生成。并確認(rèn)金剛石是由單生成。并確認(rèn)金剛石是由單質(zhì)元素質(zhì)元素-碳組成。碳組成。 1792年，英國(guó)化學(xué)家滕南特年，英國(guó)化學(xué)家滕南特 （ STennant）把金剛石封閉在一個(gè)充滿氧氣的金屬容器中

14、，燃把金剛石封閉在一個(gè)充滿氧氣的金屬容器中，燃燒產(chǎn)生的燒產(chǎn)生的 C02 的碳含量恰好是被燒掉的金剛石的的碳含量恰好是被燒掉的金剛石的重量，重量， 證明了金剛石是碳的一種形式。證明了金剛石是碳的一種形式。 兩年后兩年后（即（即 1794 年），法國(guó)的弗朗蘇瓦年），法國(guó)的弗朗蘇瓦克魯哀（克魯哀（jean-Francois Clouet）與居爾童（）與居爾童（HGuillton）將純）將純鐵與金剛石一起加熱獲得了優(yōu)質(zhì)鋼，由此得出了鐵與金剛石一起加熱獲得了優(yōu)質(zhì)鋼，由此得出了金剛石是純碳的結(jié)論。金剛石是純碳的結(jié)論。 從此，就從此，就掀開了科學(xué)研究金剛石的序幕掀開了科學(xué)研究金剛石的序幕。 問題三問題三、到

15、底什么是鉆石到底什么是鉆石？ 鉆石鉆石，又稱，又稱金剛鉆金剛鉆，礦物名稱為，礦物名稱為金剛石金剛石。英文為。英文為DiamondDiamond，源于古希臘，源于古希臘語語AdamantAdamant，意思是堅(jiān)硬不可侵犯的物，意思是堅(jiān)硬不可侵犯的物質(zhì)。質(zhì)。 鉆石鉆石的化學(xué)成分是碳，這在寶石的化學(xué)成分是碳，這在寶石中是唯一由單一元素組成的。中是唯一由單一元素組成的。 問題四、問題四、鉆石的晶體化學(xué)與鉆石的晶體化學(xué)與 礦物學(xué)特征是什么礦物學(xué)特征是什么？ 金剛石金剛石屬屬等軸晶系等軸晶系，空間群為，空間群為O Oh h7 7-Fd3m-Fd3m，單位晶胞內(nèi)有，單位晶胞內(nèi)有8 8個(gè)碳個(gè)碳原子，分別配置于

16、二個(gè)面心立方格子點(diǎn)位上，其原子坐標(biāo)為原子，分別配置于二個(gè)面心立方格子點(diǎn)位上，其原子坐標(biāo)為（0,0,00,0,0）、（）、（0,1/2,1/20,1/2,1/2）、（）、（1/2,0,1/21/2,0,1/2）、（）、（1/2,1/2,01/2,1/2,0）、）、（1/4,1/4,1/41/4,1/4,1/4）、（）、（1/4,3/4,3/41/4,3/4,3/4）、（）、（3/4,1/4,3/43/4,1/4,3/4）和）和（3/4,3/4,1/43/4,3/4,1/4），碳原子的配位數(shù)為），碳原子的配位數(shù)為4 4，配位多面體為，配位多面體為正四面體正四面體，相互間以共用角頂?shù)姆绞綐?gòu)成配位基型

17、結(jié)構(gòu)。相互間以共用角頂?shù)姆绞綐?gòu)成配位基型結(jié)構(gòu)。 1、晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)碳原子金剛石金剛石 的晶體結(jié)構(gòu)模型的晶體結(jié)構(gòu)模型鍵長(zhǎng)與鍵角鍵長(zhǎng)與鍵角鉆石中的空隙鉆石中的空隙 金剛石點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中的間隙在（金剛石點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中的間隙在（101101）面上的投影分布圖）面上的投影分布圖T T四面體間隙四面體間隙 H H六角體間隙六角體間隙 C C三個(gè)鄰近碳原子和三個(gè)鄰近碳原子和T T間隙所構(gòu)成的菱形中心間隙所構(gòu)成的菱形中心 2 2、化學(xué)成分、化學(xué)成分 金剛石的化學(xué)成份為金剛石的化學(xué)成份為 C C，當(dāng)前已，當(dāng)前已經(jīng)被檢測(cè)到的雜質(zhì)元素達(dá)經(jīng)被檢測(cè)到的雜質(zhì)元素達(dá)5959種之多種之多( (如如SiSi、MgMg、CaCa、A

18、lAl、MnMn、N N、B B、BeBe、FeFe、Ti Ti 等），但最主要的為等），但最主要的為N N、H H、O O和和B B等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。 人們往往根據(jù)人們往往根據(jù)N N的的含量含量及及存在形式存在形式，對(duì)鉆石進(jìn)行分類。對(duì)鉆石進(jìn)行分類。鉆石的分類鉆石的分類類型類型 項(xiàng)目項(xiàng)目 N N、B B的的含量含量 顏色顏色 熒熒光光性性 磷磷光光性性 紅外吸收紅外吸收 其它其它 a a aA aA aAaA1 1 含含N N量量0.10.10.30.3% %，在晶，在晶體中呈體中呈很小的很小的薄片狀、薄片狀、聚集狀聚集狀 均呈均呈黃黃色色色調(diào)，色調(diào)，無藍(lán)色無藍(lán)色，多呈無多呈無色色 藍(lán)藍(lán)色色 無

19、無 1280cm1280cm-1-1特征特征吸收吸收 占天然金剛占天然金剛石的石的98%98%以以上上 aAaA2 2 aB aB 1175 cm1175 cm-1-1特征特征吸收吸收 b b 含含N N很少，很少，分散狀分散狀 特征黃特征黃色色 1130cm1130cm-1-1特征特征吸收吸收 天然極少，天然極少，合成基本都合成基本都是是 a a 含含N N、B B極少極少 一般為一般為無色無色 大大多多數(shù)數(shù)無無熒熒光光 100010001400cm1400cm-1-1之間無吸收之間無吸收 1%1% b b 含含B B 深藍(lán)色深藍(lán)色，無黃色無黃色色調(diào)色調(diào) 有有同同aa，但，但2800cm28

20、00cm-1-1有特有特征吸收征吸收 1%1% 3 3、鉆石的顏色、鉆石的顏色鉆石的顏色鉆石的顏色是不是只有是不是只有無色、黃色無色、黃色和藍(lán)色呢？和藍(lán)色呢？ 鉆石按顏色一般可分為鉆石按顏色一般可分為正常顏色系列正常顏色系列和和彩色鉆石彩色鉆石系列系列。 * * *正常顏色系列正常顏色系列為無色到淡黃或褐色系列，色調(diào)為無色到淡黃或褐色系列，色調(diào)越淡越佳，越淡越佳，純凈無色純凈無色的為最佳品。的為最佳品。 * * *彩色鉆石彩色鉆石為具清晰、特征色調(diào)的鉆石。以淡藍(lán)為具清晰、特征色調(diào)的鉆石。以淡藍(lán)色、藍(lán)色為珍品，粉紅色更珍貴，艷紅色為最珍稀色、藍(lán)色為珍品，粉紅色更珍貴，艷紅色為最珍稀者，在寶石市場(chǎng)

21、中，彩色鉆石的地位日益升高，珍者，在寶石市場(chǎng)中，彩色鉆石的地位日益升高，珍稀顏色的鉆石價(jià)格不菲，如在稀顏色的鉆石價(jià)格不菲，如在ChristieChristie拍賣行拍賣拍賣行拍賣的的0.950.95克拉粉紅色鉆石的價(jià)格為克拉粉紅色鉆石的價(jià)格為2828萬美元萬美元/ct/ct。有必要深入了解彩色金剛石的色彩形成機(jī)制。有必要深入了解彩色金剛石的色彩形成機(jī)制。鉆石的顏色系列鉆石的顏色系列鉆石的呈色機(jī)制鉆石的呈色機(jī)制（1 1）與雜質(zhì)相關(guān)與雜質(zhì)相關(guān) 影響鉆石呈色的主要雜質(zhì)元素有：影響鉆石呈色的主要雜質(zhì)元素有：氮氮、硼硼、氫氫和和鎳、鈷鎳、鈷等。等。 （2 2）與輻射相關(guān)與輻射相關(guān) 鉆石的鉆石的放射性損傷

22、放射性損傷可以產(chǎn)生室溫下穩(wěn)定的可以產(chǎn)生室溫下穩(wěn)定的空穴空穴，從，從而使鉆石呈色。而使鉆石呈色。 （3 3）與塑性變形有關(guān)與塑性變形有關(guān) 在天然的褐色和部分的粉紅、紫紅金剛石中經(jīng)?？稍谔烊坏暮稚筒糠值姆奂t、紫紅金剛石中經(jīng)?？梢杂^察到顏色和塑性變形相關(guān)。即以觀察到顏色和塑性變形相關(guān)。即色帶平行色帶平行與與滑移線滑移線。 鉆石中的塑性變形鉆石中的塑性變形4 4、鉆石的物理性質(zhì)、鉆石的物理性質(zhì) 純凈的金剛石純凈的金剛石無色透明無色透明，自然界中由于，自然界中由于雜質(zhì)元素的混入以及各種結(jié)構(gòu)缺陷而使金剛雜質(zhì)元素的混入以及各種結(jié)構(gòu)缺陷而使金剛石呈現(xiàn)所有的顏色。典型的石呈現(xiàn)所有的顏色。典型的金剛光澤金剛光澤

23、。金剛。金剛石相對(duì)石相對(duì)硬度為硬度為10,絕對(duì)硬度絕對(duì)硬度100010100/mm3,不同單形的晶面硬度各有差異，同一晶面上不同單形的晶面硬度各有差異，同一晶面上不同方面硬度也不同，這為金剛石的加工創(chuàng)不同方面硬度也不同，這為金剛石的加工創(chuàng)造條件。比重造條件。比重3.473.56，一般為，一般為3.52左右。左右?？鼓バ愿呖鼓バ愿撸埸c(diǎn)高熔點(diǎn)高，具，具良熱導(dǎo)性良熱導(dǎo)性，熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)率(10002600W/m)。 5 5、金剛石的礦物學(xué)特征、金剛石的礦物學(xué)特征金剛石的紅外光譜特征金剛石的紅外光譜特征金剛石的金剛石的RAMANRAMAN光譜特征光譜特征問題五、問題五、金剛石到底從何而來金剛石到底從何

24、而來？（一）來自于地球深部（一）來自于地球深部 公元前，在印度婆羅洲就開始從河流沙礫層中開公元前，在印度婆羅洲就開始從河流沙礫層中開采金剛石。金剛石開采的可靠歷史是從塔弗尼爾采金剛石。金剛石開采的可靠歷史是從塔弗尼爾( J Tavernier )到印度戈?duì)柨颠_(dá)旅行到印度戈?duì)柨颠_(dá)旅行(16381668年年) 時(shí)開始時(shí)開始的。的。 全世界主要的金剛石產(chǎn)地有印度，巴西，非洲的全世界主要的金剛石產(chǎn)地有印度，巴西，非洲的南非、扎伊爾、納米比亞（西南非洲）、加納、塞拉南非、扎伊爾、納米比亞（西南非洲）、加納、塞拉利昂和博茨瓦納、原蘇聯(lián)、澳大利亞、中國(guó)等有限的利昂和博茨瓦納、原蘇聯(lián)、澳大利亞、中國(guó)等有限的幾

25、個(gè)國(guó)家。幾個(gè)國(guó)家。 遼寧瓦房店市的金剛石礦采坑遼寧瓦房店市的金剛石礦采坑 米爾金剛石礦場(chǎng)位于米爾金剛石礦場(chǎng)位于俄羅斯東俄羅斯東西伯利亞地區(qū)西伯利亞地區(qū)，是世界上最大的人，是世界上最大的人造地穴，它深約造地穴，它深約525 米，入口直徑米，入口直徑達(dá)到了達(dá)到了1200米。從遠(yuǎn)處望去，簡(jiǎn)直米。從遠(yuǎn)處望去，簡(jiǎn)直就是一個(gè)地面上憑空出現(xiàn)的漩渦。就是一個(gè)地面上憑空出現(xiàn)的漩渦。說成漩渦可一點(diǎn)也不委屈它，正是說成漩渦可一點(diǎn)也不委屈它，正是因?yàn)榇说囟刺螅灾劣谒纳峡找驗(yàn)榇说囟刺?，以至于它的上空形成了一個(gè)氣流旋渦。形成了一個(gè)氣流旋渦。 據(jù)說，直升機(jī)和小型飛機(jī)都能據(jù)說，直升機(jī)和小型飛機(jī)都能夠被吸進(jìn)洞里去。如果

26、沿著洞內(nèi)壁夠被吸進(jìn)洞里去。如果沿著洞內(nèi)壁的螺旋式道路前往洞底然后再回到的螺旋式道路前往洞底然后再回到地面，一輛重地面，一輛重220噸的掘土機(jī)需要花噸的掘土機(jī)需要花費(fèi)將近兩個(gè)小時(shí)。費(fèi)將近兩個(gè)小時(shí)。 米爾金剛石礦場(chǎng)米爾金剛石礦場(chǎng)金伯利鉆石采場(chǎng)金伯利鉆石采場(chǎng) 金伯利位于南非的開普省，是世界上金伯利位于南非的開普省，是世界上有名的鉆石之都。屬于中部高原地區(qū)，海有名的鉆石之都。屬于中部高原地區(qū)，海拔拔1220米，人口約米，人口約15.8 萬。金伯利最出名萬。金伯利最出名的除了世界聞名的鉆石外，還有這個(gè)巨型的除了世界聞名的鉆石外，還有這個(gè)巨型的鉆石開采場(chǎng)，也稱的鉆石開采場(chǎng)，也稱金伯利大洞金伯利大洞。金伯利

27、。金伯利大洞建于大洞建于1870 年，直到年，直到 1914 年關(guān)閉前一年關(guān)閉前一共產(chǎn)出了約共產(chǎn)出了約3 噸金剛石礦。它深噸金剛石礦。它深1097 米，米，入口直徑約入口直徑約500 米，占地米，占地17公頃，為挖這公頃，為挖這樣一個(gè)大洞，一共樣一個(gè)大洞，一共2200多萬噸土被從這里多萬噸土被從這里挖走。如今成為旅游者參觀的重點(diǎn)景地，挖走。如今成為旅游者參觀的重點(diǎn)景地，供游人觀賞。供游人觀賞。（二）來自于高溫高壓合成（二）來自于高溫高壓合成 自金剛石被確認(rèn)是由單質(zhì)元素碳組成開始，科自金剛石被確認(rèn)是由單質(zhì)元素碳組成開始，科學(xué)家們就試圖合成金剛石。學(xué)家們就試圖合成金剛石。 在十九世紀(jì)的大部分時(shí)間里

28、，人們多是在了解在十九世紀(jì)的大部分時(shí)間里，人們多是在了解天然金剛石的基礎(chǔ)上來分析金剛石的實(shí)驗(yàn)室合成。天然金剛石的基礎(chǔ)上來分析金剛石的實(shí)驗(yàn)室合成。 十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，許多著名的科學(xué)家十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，許多著名的科學(xué)家開始在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行金剛石的合成，如開始在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行金剛石的合成，如1878年，蘇格年，蘇格蘭化學(xué)家蘭化學(xué)家James Ballantine Hannay首次在他相對(duì)簡(jiǎn)首次在他相對(duì)簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行金剛石的合成；陋的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行金剛石的合成；1889年，諾貝爾獎(jiǎng)年，諾貝爾獎(jiǎng)（1906年）得主年）得主Ferdinand Frederic-Henri Moissan著手進(jìn)行金剛石的合成；

29、等等。著手進(jìn)行金剛石的合成；等等。 Ferdinand Frederic-Henri Moissan的金剛石合成術(shù)的金剛石合成術(shù) 1906年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主-莫瓦桑先試驗(yàn)制取氟莫瓦桑先試驗(yàn)制取氟碳化合物，再除去氟制取金剛石，沒有成功。后來他碳化合物，再除去氟制取金剛石，沒有成功。后來他設(shè)想利用他的高溫電爐，把鐵化成鐵水，再把碳投入設(shè)想利用他的高溫電爐，把鐵化成鐵水，再把碳投入熔融的鐵水中，然后把滲有碳的熔融鐵倒人冷水中，熔融的鐵水中，然后把滲有碳的熔融鐵倒人冷水中，借助鐵的急劇冷卻收縮時(shí)所產(chǎn)生的壓力，迫使內(nèi)中的借助鐵的急劇冷卻收縮時(shí)所產(chǎn)生的壓力，迫使內(nèi)中的碳原子能有序地排列成

30、正四面體的大晶體。最后用稀碳原子能有序地排列成正四面體的大晶體。最后用稀酸溶去鐵，就可拿到金剛石晶體。酸溶去鐵，就可拿到金剛石晶體。 這個(gè)設(shè)想在當(dāng)時(shí)看來，既科學(xué)又美妙。促使他和這個(gè)設(shè)想在當(dāng)時(shí)看來，既科學(xué)又美妙。促使他和他的助手一次又一次的按這個(gè)構(gòu)想方案做試驗(yàn)。他的助手一次又一次的按這個(gè)構(gòu)想方案做試驗(yàn)。1893年年2月月6日，他終于看到了他夢(mèng)寐以求的日，他終于看到了他夢(mèng)寐以求的“希望之星希望之星”。當(dāng)他和助手用酸溶去鐵后，在石墨殘留物中，竟有口當(dāng)他和助手用酸溶去鐵后，在石墨殘留物中，竟有口顆顆0.7mm的晶體閃閃發(fā)光！經(jīng)檢測(cè)這顆晶體真是金剛的晶體閃閃發(fā)光！經(jīng)檢測(cè)這顆晶體真是金剛石。人們象贊譽(yù)世界

31、上前石。人們象贊譽(yù)世界上前5名鉆石一樣，也把這顆金剛名鉆石一樣，也把這顆金剛石譽(yù)為石譽(yù)為“攝政王攝政王”。 “人造金剛石成功了！人造金剛石成功了！”欣喜若狂的莫瓦桑一再欣喜若狂的莫瓦桑一再向報(bào)界宣傳他的重大科研成果。這使本來因研制氟和向報(bào)界宣傳他的重大科研成果。這使本來因研制氟和高溫電爐而著名的莫瓦桑，更加名噪一時(shí)。高溫電爐而著名的莫瓦桑，更加名噪一時(shí)。 1906年評(píng)選諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，極富盛名的年評(píng)選諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，極富盛名的莫瓦桑莫瓦桑成為了候選成為了候選人。而另一個(gè)候選人便是發(fā)現(xiàn)元素同期律，并排布元素周期表，人。而另一個(gè)候選人便是發(fā)現(xiàn)元素同期律，并排布元素周期表，預(yù)言與指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)新元素的俄羅

32、斯科學(xué)家預(yù)言與指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)新元素的俄羅斯科學(xué)家門捷列夫門捷列夫。當(dāng)時(shí)瑞典科學(xué)。當(dāng)時(shí)瑞典科學(xué)院化學(xué)分部投票表決時(shí)，院化學(xué)分部投票表決時(shí)，10名委員中有名委員中有5名投莫瓦桑的票，名投莫瓦桑的票，4票贊票贊成門捷列夫，成門捷列夫，l票棄權(quán)。結(jié)果票棄權(quán)。結(jié)果莫瓦桑莫瓦桑以一票的優(yōu)勢(shì)而獲獎(jiǎng)。以一票的優(yōu)勢(shì)而獲獎(jiǎng)。 雖然，莫氏確有重大科研成果。但是，相對(duì)于做出時(shí)代里程雖然，莫氏確有重大科研成果。但是，相對(duì)于做出時(shí)代里程碑式貢獻(xiàn)的門捷列夫來說，一為個(gè)別的，一為全局性的；一為重碑式貢獻(xiàn)的門捷列夫來說，一為個(gè)別的，一為全局性的；一為重大成果，一為恩格斯所贊譽(yù)的大成果，一為恩格斯所贊譽(yù)的 “ 完成了科學(xué)上的一個(gè)勛業(yè)，

33、這完成了科學(xué)上的一個(gè)勛業(yè)，這個(gè)勛業(yè)可以和勒維烈計(jì)算尚未知道的行星個(gè)勛業(yè)可以和勒維烈計(jì)算尚未知道的行星-海王星的軌道的勛業(yè)海王星的軌道的勛業(yè)相媲美相媲美 ” 。 當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給門捷列夫，當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給門捷列夫， 應(yīng)是歷史應(yīng)是歷史的必然！可是卻給予了名噪歐洲的莫瓦桑。的必然！可是卻給予了名噪歐洲的莫瓦桑。 1907年，年，門捷列夫門捷列夫和和莫瓦桑莫瓦桑相繼逝世了。門捷列夫也失掉了相繼逝世了。門捷列夫也失掉了再被評(píng)選的可能，這不能不說諾貝爾頒獎(jiǎng)歷史上的一大遺憾！再被評(píng)選的可能，這不能不說諾貝爾頒獎(jiǎng)歷史上的一大遺憾！ 后來后來，雖有著名氟化學(xué)家雖有著名氟化學(xué)家 O Ruff在在

34、1915 年以及年以及Parsons 在在 1920 年宣稱重復(fù)了莫瓦桑的實(shí)驗(yàn)制得了金年宣稱重復(fù)了莫瓦桑的實(shí)驗(yàn)制得了金剛石，卻始終不能拿出足以令人信服的證據(jù)。到本世剛石，卻始終不能拿出足以令人信服的證據(jù)。到本世紀(jì)紀(jì)50年代，有人從理論上論證了金剛石在高溫高壓下年代，有人從理論上論證了金剛石在高溫高壓下生成的臨界條件，根本地否定了莫瓦桑設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)取生成的臨界條件，根本地否定了莫瓦桑設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)取得成功的可能性。據(jù)說，莫瓦桑的人造金剛石是他的得成功的可能性。據(jù)說，莫瓦桑的人造金剛石是他的學(xué)生被逼得無奈，投進(jìn)酸洗后的黑色殘?jiān)锏奶烊唤饘W(xué)生被逼得無奈，投進(jìn)酸洗后的黑色殘?jiān)锏奶烊唤饎偸?。也有人?bào)導(dǎo)，莫瓦

35、桑得到的只是碳化硅或尖晶剛石。也有人報(bào)導(dǎo)，莫瓦桑得到的只是碳化硅或尖晶石石(MgAl2O4)。 1963年年對(duì)于中國(guó)超硬礦物材料行業(yè)來說，對(duì)于中國(guó)超硬礦物材料行業(yè)來說，是一個(gè)值得永遠(yuǎn)懷念并載人史冊(cè)的年份。這是一個(gè)值得永遠(yuǎn)懷念并載人史冊(cè)的年份。這一年，中國(guó)科學(xué)家們打破國(guó)際封鎖和技術(shù)斷一年，中國(guó)科學(xué)家們打破國(guó)際封鎖和技術(shù)斷壟，成功地合成出我國(guó)壟，成功地合成出我國(guó)第一顆人造金剛石第一顆人造金剛石，一舉成為世界上為數(shù)不多的掌握此項(xiàng)技術(shù)的一舉成為世界上為數(shù)不多的掌握此項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家之一。經(jīng)過國(guó)家之一。經(jīng)過40年的發(fā)展，特別是近年的發(fā)展，特別是近10年年的高速發(fā)展，使我國(guó)成為的高速發(fā)展，使我國(guó)成為世界上超硬

36、礦物材世界上超硬礦物材料第一生產(chǎn)大國(guó)料第一生產(chǎn)大國(guó)。目前，我國(guó)共擁有六面頂。目前，我國(guó)共擁有六面頂壓機(jī)壓機(jī)4000多臺(tái)多臺(tái)。我國(guó)的金剛石我國(guó)的金剛石HPHT合成合成六面頂高溫高壓合成金剛石合成塊組裝示意圖六面頂高溫高壓合成金剛石合成塊組裝示意圖 F F F F F F F F F F F F 傳壓介質(zhì)塊傳壓介質(zhì)塊 觸媒觸媒+ +碳源碳源 高溫高壓合成金剛石所用的材料高溫高壓合成金剛石所用的材料觸媒觸媒葉臘石葉臘石石墨石墨金剛石高溫高壓合成整個(gè)工序金剛石高溫高壓合成整個(gè)工序金剛石高溫高壓合成的金剛石高溫高壓合成的物質(zhì)條件物質(zhì)條件傳統(tǒng)意義上的碳源是指石墨化好、晶形完好的石墨；傳統(tǒng)意義上的碳源是指石

37、墨化好、晶形完好的石墨； 當(dāng)前人們?cè)陂_發(fā)利用的碳源包括有當(dāng)前人們?cè)陂_發(fā)利用的碳源包括有SiCSiC、CrCr2 2C C3 3等新型等新型碳源；碳源； （2 2）觸媒劑）觸媒劑（1 1）碳源）碳源觸媒劑主要包括過渡金屬、親和碳金屬（觸媒劑主要包括過渡金屬、親和碳金屬（CuCu、ZnZn、GeGe等）、協(xié)同觸媒、金屬碳化物（等）、協(xié)同觸媒、金屬碳化物（FeFe3 3C C等）、含氧酸鹽與等）、含氧酸鹽與氫氧化物、氫氧化物、H H2 2O O（外延生長(zhǎng)）及磷等。目前我國(guó)（外延生長(zhǎng)）及磷等。目前我國(guó)40004000多多臺(tái)六面頂壓機(jī)大多采用臺(tái)六面頂壓機(jī)大多采用NiNi7070MnMn2525CoCo5 5（鎳基）合金作觸媒（鎳基）合金作觸媒劑。劑。 國(guó)外金剛石大公司大多采用鐵基合金作觸媒來合成寶國(guó)外金剛石大公司大多采用鐵基合金作觸媒來合成寶石級(jí)金剛石。我國(guó)也在進(jìn)行這方面的研究。石級(jí)金剛石。我國(guó)也在進(jìn)行這方面的研究。 （3 3）傳壓介質(zhì)）傳壓介質(zhì)廣泛使用的傳壓介質(zhì)是廣泛使用的傳壓