金刚石是钻石吗,金刚石是不是人工合成钻石(如果矿物会说话——金刚石)
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1、金刚石是钻石吗:如果矿物会说话——金刚石
大家好,我是今天的主人公,世界上硬度最大的矿物——金刚石,也就是钻石。在了解我之前,我们先去美国阿肯色州的陨石坑瞧一瞧我的真面目吧~
~时光穿梭中~
在美国阿肯色州的默弗里斯伯有一处的钻石陨石坑,这是世界上唯一向公众开放的钻石矿。通过支付一小笔入场费,任何人都可以寻找钻石,并可保留他们所发现的任何东西。
美国阿肯色州钻石火山口州立公园
这些人怎么通过肉眼的简单识别对钻石做出粗略的区分呢?
据观察,有人使用一种特殊的筛子来洗涤和分离较重的钻石和较轻的碎片。而另一些人通过不断的扬起泥土,寻找犁沟中珠宝的微弱反射。
游客们利用相对密度的不同分选钻石和碎片
那么,
问题来了,
我从何而来,
我有哪些基本的性质,
在日常生活中
评价我的标准又是什么呢,
请听我慢慢道来。
「钻石」
钻石从何而来
对于我(钻石)的形成原理和机制的研究主要通过研究内部的包裹体和人工模拟高温高压实验来完成。
我的父母(母岩)主要有金伯利岩和钾镁煌斑岩两种,分别于1866年(南非Kimberley)、1979年(澳大利亚Argyle)被发现。在其他的母岩如石榴石-辉石-云母片麻岩或片岩、陨石辉石岩等,也有一小部分的我作为包裹体产出,但并不构成经济效益,因此未被开采和商业应用。
南非金伯利钻石矿坑
金伯利岩中的钻石
科学家们经过对来自世界不同矿山的我和我内部的原生包裹体矿物的研究发现,我出生(形成)在压力4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500℃的环境中。 目前所开采的矿山中,大部分的我主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。(所以我已经度过了很久很久孤寂无人的岁月了)
下面这幅图大致描绘了地球岩石圈地幔中我(钻石)的等化学沉淀机制。顶部:岩浆侵入(Δt至橄榄岩围岩约+200°C),导致热CHO流体从结晶熔体中释放。当它渗入橄榄岩围岩时,冷却液等化学性地沉淀钻石。底部:熔融体结晶完成后,侵入体被一个金刚石的光环包围,温度、体积、流体含量和熔融体的氧化还原状态都会影响金刚石的沉淀量。
地球岩石圈地幔中钻石的等化学沉淀机制
除两种原生矿床外,我还有次生矿床产出。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表,经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎,在水流冲刷下,破碎的原岩连同钻石被带到河床,甚至海岸地带沉积下来,形成河流冲积矿床和海岸带冲积矿床(即钻石的次生矿床)。
代表产地
目前,商业性盛产钻石的国家约二十个,年产量约1-1.2亿克拉,主要由澳大利亚、南非、博茨瓦纳、刚果等国家出口——其中,整个非洲的产量更是占到了世界产量的一半,因此也成为一部分非法分子和组织的掠夺对象,造成“血腥钻石”的惨案。(太美也是我的错嘛)
钻石全球产地分布图
中国的钻石主要来自于辽宁瓦房店、山东蒙阴和湖南阮江。
辽宁瓦房店的钻石品质较高,产量大,属于金伯利原生矿,但目前因故暂停;山东蒙阴也属于金伯利原生矿,其宝石级钻石含量低,但常产大颗粒钻石,如著名的“常林钻石”即是在这里被发现的;湖南阮江的中下游为砂矿,钻石品位(每吨或者每百吨开采的矿石中钻石的克拉数,一般为每百吨几十克拉)较低,品种参差不齐。
关于我国第一大钻石原石——常林钻石的报道
基本性质
哇卡卡卡,终于到我正式地介绍自己给大家啦~
我属于等轴晶系,常见八面体、菱形十二面体、立方体以及他们的聚形;也可见三角形的接触双晶。
我具有最强的硬度(摩氏硬度Hm=10),且在原石各个方向上的硬度存在一定的差异。工人师傅也正是利用这一原理对钻石进行粗磨的~但钻石的韧性差,脆性大的特性也使得成品钻石产品被多次报道损伤或者破裂的情况。
(也就是说,我的破裂一方面是外力的撞击诱发了内部裂隙向外扩张的趋势,另一方面则是脆性和韧性原因)
钻石内部的裂隙面
磨成刻面的我内部借助宝石用的放大镜可以看到许多奇妙的微观现象,比如小针点、空洞、胡须状腰、生长纹、刮痕、羽状物、云雾体等等。
我的折射率较高(2.42),显示强烈的金刚光泽,是日常鉴定钻石最重要的依据。亲油疏水性、高导热性、低热膨胀性、抗酸抗碱等也是钻石的特性所在,篇幅限制就不一一介绍了。
分类
尽管我最主要的成分是碳,其也会因所含微量元素的不同而呈现不同色彩。
一般常见的颜色为微黄色调到明显黄色,因含N元素的集合体而致色,属于Ia型。呈纯净无色的IIa型钻石不含杂质,自然界也较为罕见,许多名钻就属于这一系列,如库里南钻石、塞拉里昂之星等。仅含杂质B的IIb型钻石呈现蓝色,是钻石家族中唯一的半导体,著名的“Hope希望之星”就属于这个系列。
希望钻石
评价分级
对于我的评价标准,一般使用国际通用的4C方案——以颜色(color)、净度(clarity)、切工(cut)及质量(carat)四个方面对Ia型钻石进行等级划分,以美国GIA的证书最为著名。
颜色的级别包括D,E,F,G,H,I,J,K,L,MN十个级别,从D色到MN色,钻石的颜色越来越偏向黄色,即使是新手也可以发现跨越四个级别以上的颜色色级。(然而这并不足够,颜色的色剂决定了一部分钻石的质量和价格)熟练的分级师会根据细微的颜色差异确定颜色级别,从而为钻石定级和定价。
钻石的颜色分级是在专业实验室的分级环境中,由技术人员将待分级钻石与标准色泽比色石反复对比而确定。最白的钻石定为D级(即从Diamond的第一个字母开始)。钻石色级共分为12个级别,依次分别为:D、E、F、G、H、I、J、K、 L、M、N、<N。
图 钻石的一些颜色级别(来源:GIA)
表 钻石颜色分级表
净度也是影响钻石质量的主要因素。根据表面和内部特征的显著程度可以分为FL(镜下内外部均无暇),VVS(镜下可见极微瑕),VS(镜下可见细小瑕疵),SI(镜下可见明显瑕疵,肉眼不易见),P(肉眼可见瑕疵)。 在同等颜色、切工等级和克拉重量情况下,VVS1与P3级别的钻石价格相差15-30倍。
VS1净度级别的钻石
SI1钻石内部左下角云雾状包体
市场上对于切工的评判主要针对圆多面型钻石,分为好,一般,差;包含台宽比(台面宽度相对腰平均直径的百分比)、冠高比(冠部高度相对腰平均直径的百分比)、亭深比(亭部深度相对腰平均直径的百分比)、腰厚比(腰部厚度相对腰平均直径的百分比)、全深比(亭部深度相对腰平均直径的百分比)、修饰度(对抛磨工艺的考量,是否可见抛磨痕迹等等)和对称性(冠亭错位、同种面不等大、棱线未交于一点等)的考量。
钻石的质量会在每整数或每半数时出现克拉溢价,即价格出现的跳跃式增长现象。部分商家为追求高利润,会将一部分原石晶面或内部包裹体保留,以保重获得更高的利润。
(总之就是别太追求整克拉数啦,除非你不差钱)
今天的我就给大家讲到这里,有任何问题都可以后台疯狂戳戳我哟~小钻石我一定知无不言言无不尽
比个心❤❤❤
给我一个心,可以不可以
参考文献
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- V.Tagno , Frost D.J. (2010) Carbon speciation in the asthenosphere: Experimental measurements of the redox conditions at which carbonate-bearing melts coexist with graphite or diamond in peridotite assemblages. Earth and Planetary Science Letters, Vol. 300, No. 1-2, pp. 72–84, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2010.09.038
- Weiss Y., Kessel R., Griffin W.L., Kiflawi I., Klein-BenDavid, O., Bell D.R., Harris J.W., Navon O. (2009) A new model for the evolution of diamond-forming fluids: Evidence from microinclusion-bearing diamonds from Kankan, Guinea. Lithos, Vol. 112 (Supplement 2), pp. 660–674, https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.05.038
- Zhang C., Duan Z.H. (2010) GFluid: An Excel spreadsheet for investigating C-O-H fluid composition under high temperatures and pressures. Computers & Geosciences, Vol.36,No.4,pp.569–572, https://doi.org/10.1016/j.cageo.2009.05.008.
- 张蓓莉.系统宝石学[M]2版.北京;地质出版社,2006:281-284.
- 袁心强,钻石分级的原理与方法[M]1版;武汉:中国地质大学出版社,1998:65-193.
2、金刚石是钻石吗,金刚石是不是人工合成钻石
3000年前,古印度的克里希纳河谷发现了世界上第一颗钻石。钻石号称"宝石之王", 它与红宝石、蓝宝石、祖母绿和金绿猫眼石同被列为大自然赋予人类的五大名贵宝石,而其中钻石又居于五大宝石之首,是世界上公认的最珍贵的宝石。
20世纪50年代,美国亨利·莫瓦桑发明了世界上第一颗人造钻石。直到今日,一克拉的钻石也要两万人民币以上。自然界的钻石固然稀有,那么自人造钻石成功制得的六七十年以来,为什么钻石价格依然居高不下?
今天,就让小编和大家聊聊钻石这个永恒的话题。
地位与权利的象征钻石,在过去是地位与权利的象征,十八世纪之前,巨富的印度历代君王是世界上唯一的钻石供应者。而今天这一点可能也不例外。总所周知,英国女皇的权杖和皇冠上都镶有一颗世界名钻,分别是“非洲之星第Ⅰ”和“非洲之星第Ⅱ”。权杖上的“非洲之星第Ⅰ”是至今世界上最大的天然钻石,重达530.2克拉(一克拉为200微克),代表着英国皇室至高无上的地位。
2017年5月16日,苏富比拍卖行在瑞士日内瓦举行春季珠宝拍卖会,一对彩色梨形钻石耳坠以大约5740万美元、约合3.95亿元人民币的总价,创下拍卖史上的新纪录。这对梨形耳坠产自南非,除颜色不同,外形几乎一模一样,分别重约16克拉。其中,深粉色钻石名为“阿泰米斯”,拍出1550万美元(1.067亿元人民币),另一颗钻石为深湖蓝色,名叫“阿波罗”,由于颜色比粉钻更罕见,价格是粉钻的两倍多。
天然钻石的形成与采掘钻石是指经过琢磨的金刚石,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石。简单地讲,钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。它稀有的原因首先要从其形成过程说起。
金刚石的实质是碳元素,与我们平常所见的石墨,活性炭中的碳元素一样,只是金刚石中碳的原子排列结构不一样,导致宏观结构我们所看到的金刚石是那么的晶莹剔透,而且是自然界中最硬的物质。
研究发现,金刚石的形成需要三个条件:碳元素,1200摄氏度以上的高温以及巨大的压力。自然界中的金刚石是地表以下100多公里富含碳元素的矿层,在高温高压下,经过20到30亿年的累积才能形成的。这种漫长而且煎熬的过程使得碳元素从乌黑的一文不值的炭块变成价值连城的透明晶体。
虽然地下形成的金刚石可能不在少数,但是我们能够得到的却是少之又少,这又是为什么呢?我们前面也提到了,金刚石的形成是在地下100多公里的地方,那是我们无法到达的深度,而获取金刚石的途径就剩下火山爆发的夹带了。火山爆发时会把地底下的岩浆带到地面,因此这也成为了大自然中金刚石的“搬运工”。
火山爆发时形成的“上升管道”是金刚石的聚居地,一般情况下金刚石的开采是环这些“上升管道”而建的。管道中间是金刚石最密集的地方,离中间越远其含量就越少。往往这些管道是成束出现的,但是令人奇怪的是一些管道中基本没有金刚石,这一点对地质学家来说依然是未解之谜。
人造金刚石的成功合成了解了金刚石的形成过程及其巨大的价值,人类就开始模拟金刚石形成的环境。
从有了人造金刚石的想法开始,直到半个世纪后,1954年美国GE公司才研制成功了世界上第一颗人造金刚石。
1970年美国GE公司再次在人造金刚石技术上取得突破,利用高压下的温度梯度法首次合成出宝石级人造金刚石。
1982年日本科学家setak等首次在非金刚石基底上以每小时数微米的生长速率制备出了人造金刚石,使化学气相沉积法(CVD)制备金刚石薄膜技术取得了突破性进展。
我国1963年12月6日晚上在北京通用机械研究所高压试验室,在我国自行设计与制造的国产300吨61型两面顶超高压装置上,以高纯石墨粉为原料,以镍铬合金为触媒合成出了中国第一颗人造金刚石。
1964年4月我国自行设计成功6x6MNDS一023A型铰链式六压机。
1965年8月六面顶压机制造完成。
1966年7月3日正式投入合成工艺试验,并投入批量生产,当年生产人造金刚石一万克拉。
近几十年来,我国已形成压机约五千台以上、每年生产超硬材料12亿克拉以上的运行规模,产量位居世界首位,人造金刚石的历年产量不断攀升。
直到今年,德国奥格斯堡大学的研究人员研发出了一种在大约十分之一大气压力下,通过化学气相沉积法专门制造合成钻石的方法。用这种方法合成的钻石就是在低压条件下,采用一定方法激活含碳气体,使其中的碳原子在基底上过饱和沉积、生长成钻石。
这种方法的研发时间达到了将近30年,1991年奥格斯堡大学已经提出了该方案,直到近日才取得巨大突破,成功合成了世界上最大的人工钻石,重达155克拉,其直径比英国皇室权杖上的名钻还要大。
那天然钻石还值钱吗大家先来看一组数据。
从2001 年到2009 年,我国人造金刚石的总产量由16亿克拉增加到54 亿克拉,8 年当中增长了2.4 倍,年均复合增长率16.4%,2010 年同比增速达到81%,随后增速有所回落。2012 年,国内人造金刚石产量达到124 亿克拉,占到全球人造金刚石单晶总产量的90%以上,2014 年人造金刚石产量达到168 亿克拉。
人造金刚石产量如此之高,那么天然的钻石还值钱吗? 这是毋庸置疑的。
主要的原因在于,我们合成的金刚石,颗粒太小,基本无法成为装饰品。实现量产的金刚石,我们需要用放大镜去观察,它们的直径基本都是一毫米以下。
其次,我国人造金刚石的消费领域只有极少部分流入装饰行业作为钻石。
人造金刚石的熔点达4000摄氏度,莫氏硬度为10,是世界上最硬的天然物质。这些性质使得金刚石成为了工业上不可或缺的重要物质。地质钻头和石油钻头需要金刚石、拉丝模需要金刚石、磨料需要金刚石、修整器需要金刚石、玻璃刀需要金刚石、硬度计压头需要金刚石、甚至是导弹的鼻锥都要镀上一层金刚石。
有人会问,人工合成155克拉的钻石不是也成功了吗,和天然钻石有什么区别吗?人工合成大型金刚石不会对天然金刚石的价值产生较大的影响还有以下几点原因:
一是人工合成的大型金刚石基本都处于实验阶段,无法实现量产。俄罗斯钻石合成公司于2015年合成10.02克拉的人工合成钻石,成品大小已经让人叹为观止,未切割的合成钻石原石重量更是达到32.2克拉。钻石在New Diamond Technology位于俄罗斯圣彼得堡的公司总部合成,耗时高达300小时。这种高耗时高成本的生产方式还只能存在于实验室。
二是人工合成的金刚石质量远不如天然金刚石,而且在一些机器上是可以分别出来的。所谓好粥要慢慢熬,天然金刚石是经过几十亿年在地底形成的,而人类仅仅在几十天内快速合成,其价值肯定是不一样的。德国奥格斯堡大学巨型钻石为盘状结构合成,盘状结构合成钻石在珠宝中的应用潜力十分有限,但领导这项研究的物理学家施雷克表示,这项技术的工业应用将十分广泛。
所以,虽然人造钻石产量很高,但是并不会影响天然钻石的价值。首先人造钻石的工业价值更高,其次人们在购买装饰用的钻石时,更希望购买的是天然钻石。
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