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钻石形成原理

发布时间: 2021-03-20 06:25:08

㈠ 有色钻石是怎么形成的

除无色透明外,钻石也可有许多种颜色,品质达到首饰级的有色钻石被称为彩色钻石,彩色钻石的颜色有:黄色、绿色、蓝色、褐色、粉红色、橙色、红色、黑色、紫色等,彩色钻石数量稀少,因此价值也很高,特别是那些色调鲜艳,饱和度较高的彩色钻石,更是价值连城。历史上最负盛名的“希望”、“德累斯顿”等名钻都是罕见的色调鲜艳、高饱和度的钻石。
钻石的呈色机理是一个相当复杂的问题。多年来一直是许多研究结构关注的焦点。在理想的状态下,钻石由于是完整的等轴晶系晶体,在可见光范围内没有选择性吸收,因此表现为无色。然而天然生成的无色纯净的钻石是极为稀少的,极大部分钻石因为在其漫长的生长过程中,受到外界生长环境的影响,而使它的晶格受到损伤,致使出现深浅不一的颜色。

钻石的颜色主要有三大系列。即:
黄色系列,包括无色、浅黄至黄色钻石;
褐色系列,包括不同强度的褐色钻石;
彩色系列,包括粉红、紫红、金黄、蓝色、绿色等钻石。
此外,还有一些黑色的工业级钻石。
这些颜色的成因主要有以下四种因素而致。
一、晶格杂质元素致色
众所周知,钻石主要是由碳(C)元素组成。一个碳原子与另外四个碳原子以共价键的形式相连,以共顶角方式连接,在三维空间形成立方面心格子结构。除此之外,还含有少量的氮(N)、硼(B)、氢(H)等杂质元素,在钻石结构中代替碳原子而与其它碳原子相连,从而产生不同的颜色。
1、杂质氮对钻石颜色的影响
晶格中的杂质氮因原子序数是7,最外层有5个电子,比碳多1个。当占据碳晶格位置时,其中的4个电子被共价键所约束,而多余的1个电子受的约束较小,只需较小的能量就能脱离氮原子。当该电子吸收可见光范围内的某波段光的能量时,即可摆脱氮原子而发生能带跃迁,而使钻石显黄色调。因吸收的波长有差异,而出现不同的中心,杂质氮在钻石晶格中有五种存在形式。
①、孤氮形式:即杂质氮以单个孤立的原子出现代替了一个碳原子位置,与其它四个碳原子相连,可见光范围内具有503nm、637nm吸收峰,红外区有1130cm-1吸收,吸收可见光中的部分蓝绿光和红光,使钻石呈现深浅不同的黄色。属Ⅰb型钻石。
②、双原子氮形式(A集合体):即杂质氮以原子对的形式出现,代替两个碳原子的位置,为N2中心缺陷,可见光范围内具有477nm吸收,红外区有1282 cm-1主吸收,1375 cm-1次峰吸收,也使钻石呈现黄色调,属ⅠaA型钻石。
③、三原子氮形式(N3中心):即杂质氮以三个原子集合体出现,代替三个碳原子的位置,并伴随有空位出现。N3中心吸收蓝-紫色光,以415.5nm为特征吸收,另外还有423nm、435 nm、465 nm、475 nm吸收峰,这种选择性吸收使钻石呈黄色,红外区无典型吸收。称为Cape系列,属ⅠaB型钻石。
④、集合体氮(B1中心):即由4~9个氮原子占据了碳原子位置,仅在红外有1175 cm-1吸收。
⑤、片晶氮(B2中心):即氮沿某一方面分布,代替碳原子位置,仅在红外有1365 cm-1吸收。
B1中心,B2中心仅在红外区有吸收,在可见光区无吸收,因此不影响钻石的颜色。
2、杂质硼对钻石颜色的影响
杂质硼的存在是钻石产生蓝色的原因。硼的原子序数为5,最外层有3个电子,比碳少1个,不能满足4个原子的成键要求,在共价键中产生一个"空位",可被邻近的其它原子中的电子运动所充填,使钻石产生蓝色。
天然的蓝色钻石无典型的吸收峰。属Ⅱb型钻石,为半导体。
3、杂质氢对钻石颜色的影响
据最新的研究表明,若钻石中只含有杂质氢,不含硼、氮,钻石也会呈现蓝色。但这一研究有待进一步的证实。
二、辅照损伤致色
辅照的本质是提供激活电子、格位离子或原子发生位移的能量,从而形成辅照损伤色心。其过程实际上是利用辐射源产生得高能粒子或射线同晶格中的离子、原子或电子间的相互作用,使钻石结构遭到破坏,产生色心,该色心对可见光进行选择性吸收,而使钻石呈现颜色。
天然的α-粒子辐射作用使部分钻石晶体表层呈绿色,其颜色厚度约为20μm,只在原石中看到,经抛磨后颜色即消失。因此抛光成品的钻石中,自然辅照致色的极少,极大部分绿色、蓝色钻石为人工辅照改色。
目前辅照致色的方法有五种:
1、中子处理:将钻石放入核反应堆中,用中子轰击,可直接穿透钻石,产生晶格缺陷,产生绿色、蓝绿色,是整体改色,颜色可以永久保存,再加热到500~900℃,Ⅰa型钻石产生黄色、橙黄色;Ⅰb型钻石产生粉红色、紫红色;Ⅱa型钻石产生褐色,此方法目前最常用。
2、回旋加速器处理:经回旋加速器加速的带正电荷的粒子,可在钻石中产生绿色,如时间过长,则产生黑色,颜色仅限于表面。再加热到400~900℃,会出现黄、橙、褐色,产生颜色无法预料,形成N-¤-N的H3缺陷中心,产生503nm、595nm吸收线。此法目前很少用。
鉴别特征:经回旋加速器处理过的钻石,表面显示出特征的暗色标记,如果从亭部辅照,从台面观察可见一"张开的伞"状特征围绕底尖,如果从冠部辅照,环绕腰棱可见暗带,从测面辅照,可看到一边深,一边浅。
3、电子处理:产生淡蓝色或蓝绿色,仅限于表皮,大约2mm厚度,经处理后的钻石不具放射性,加热到400℃,产生橙、黄色、粉红-紫红色、褐色、蓝色、黑色,但颜色不可预料,此法目前较常使用。
4、γ射线处理:用Co60产生的γ射线,使钻石整体呈蓝色或蓝绿色,但所需时间长。现较少使用。
5、镭处理:产生稳定的绿色,限于表皮20μm,加热后产生黄、橙黄、褐色,但有放射性残余,几年后才能消失。因此现已不用此法。
辅照处理钻石的鉴别特征:
①、绿色:辅照处理后,有741nm吸收峰,称为GRI损伤,为一结构空位;
②、橙色、黄色、褐色:出现H3中心、H4中心,H3心为A集合体+空位,503nm吸收,H4心为496nm吸收,B1中心+空位,此外还有595nm吸收。595nm吸收为人工处理钻石的特征线,天然辅照以H3心为主,辅照处理以 H4心为主。当加热到一定高温时,595nm吸收会消失,但同时出现1936nm、2024nm吸收中的任何一条,即可判定为人工辅照改色钻石。
③、蓝色:有741nm吸收线,人工辅照改色的为绝缘体,天然为半导体。
④、粉红色、紫红色:Ⅰb型为637nm诊断线,还有595nm、575nm、503nm吸收线。
三、塑性变形致色
塑性变形是沿八面体{111}面滑移,使晶格产生位错,形成结构缺陷,产生天然褐色、粉红色、紫红色。
1、天然粉红色、紫红色钻石:在563nm处有诊断吸收带。Ⅰa型粉红色钻石有415nm、478nm、563nm吸收。Ⅱa型粉红色钻石有390nm、396nm、563nm吸收。澳大利亚阿盖尔矿(Arggle)有563nm、503nm、415nm吸收。
2、天然褐色钻石:原石上有密集的细线,尤其在菱形十二面体上,可看到变形,503nm处有强吸收峰,并伴随有537nm、512nm、494nm、495nm弱吸收峰。
四、包裹体致色。
因含大量包裹体而使钻石呈现黑色,橙色或褐红色。
当钻石中含有无数的暗色不透明包体时,呈现黑色,当用强的透射光照射时,可以观察到包裹体。
当次生包裹体存在于钻石的裂隙中,使钻石呈现橙红或褐红色,这种称为"氧化"钻石。

㈡ 钻石是怎么形成的

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,但有时人们对二者并不加细分。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(C)元素组成的单质晶体。它是大自然赐予人类最美丽的也是最昂贵的 物质和财富。

拓展资料:

卡,或克拉,是钻石的质量单位。一卡相等于200毫克,相传早期钻石商人称量钻石所用的砝码为稻子豆树果实,一粒这样的果实大约就重200毫克。因为钻石的密度基本上相同,因此越重的钻石体积越大。越大的钻石越稀有,每卡的价值亦越高。

㈢ 钻石是如何形成的,钻石形成过程详细图解

金刚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,是内指经过琢磨的容金刚石。金刚石是无色正八面体晶体,其成分为纯碳,由碳原子以四价键链接,为目前已知自然存在最硬物质。

由于金刚石中的C-C键很强,所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以金刚石硬度非常大,熔点在华氏6900度,金刚石在纯氧中燃点为720~800℃,在空气中为850~1000℃,而且不导电。

(3)钻石形成原理扩展阅读

矿物性脆,贝壳状或参差状断口,在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开,具有平行八面体的中等或完全解理,平行十二面体的不完全解理。矿物质纯,密度一般为3470-3560kg/m3。

金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量,极纯净者无色,一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等;纯净者透明,含杂质的半透明或不透明;

在阴极射线、X射线和紫外线下,会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光;在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光;金刚光泽,少数油脂或金属光泽,高折射率,一般为2.40-2.48。

㈣ 钻石的形成过程

现代科学技术 、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份其本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(白色)。为了便于理解钻石的起源,先看一看含有钻石的原岩。

自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事,这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩,被风化、破碎后,钻石随水流被带到下游地带,比重大的钻石被埋在沙砾中。钻石的原岩是什么?1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石,此后钻石的开掘由河床转移到黄土中,黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石,它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩?金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩,这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片,主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明,金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现,故以该地名来命名。

另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。

科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而目前所开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。
稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类,但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩,目前为止发现有两种类型:金伯利岩(kimberlite)(名字源于南非得一地名——金伯利)和钾镁煌斑岩(lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管矿”(即原生矿)。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,破碎的原岩连同钻是被带到河床,甚至海岸地带乘积下来,形成冲积砂矿床(或次生矿床)。

㈤ 在钻石漫长的形成过程中要经历哪些困苦 钻石是一种怎样的物质。

钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份其本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(白色)。

科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而目前所开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。
稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类,但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩,目前为止发现有两种类型:金伯利岩(kimberlite)(名字源于南非得一地名——金伯利)和钾镁煌斑岩(lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管矿”(即原生矿)。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,破碎的原岩连同钻是被带到河床,甚至海岸地带乘积下来,形成冲积砂矿床(或次生矿床)。

㈥ 钻石的形成过程是怎样的

矿石中孕育而复成火山爆发制作用形成的

所有的钻石均是在地壳深处经高温高压条件形成的,经火山喷发带至地表。

钻石在地下160—480千米处形成。大部分钻石被发现位于一种称作“金伯利岩”的火山岩中,这种岩石埋藏于火山活动依然活跃的地带。其他任何被直接发现的钻石,都是经其他作用而直接从原始的金伯利岩中分离出来的。

世界上产钻石的国家有20个。南非是第五大钻石生产国,前四位依次是:澳大利亚、刚果民主共和国、博茨瓦纳共和国和俄罗斯。

钻石由纯碳组成,石墨也是。铅笔中的铅芯就是由石墨制成的,然而,钻石和石墨的原子内部排列并不相同。钻石是地球上天然存在的最硬的物质之一,摩氏硬度值为10。石墨则恰恰相反,是地球上天然存在的最软的物质之一,摩氏硬度值为1.5,仅比滑石粉硬一些。

㈦ 钻石是怎样形成的呢,是从岩浆里形成的么,细细说说哦

钻石是金刚石精加工而成的产品。
钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(无色)。

钻石原岩——金伯利岩(kimberlite),是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩,这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片,主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。
另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。
金伯利岩(kimberlite)(名字源于南非的一地名——金伯利)和钾镁煌斑岩(lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管矿”(即原生矿)。

㈧ 钻石为什么会发光

钻石本身不会发光,钻石多样的晶面象三棱镜一样,能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。钻石石的折射率非常高,色散性能也很强,这就是钻石石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。

钻石因为具有极高的反射率,其反射临界角较小,全反射的范围宽,光容易发生全反射,反射光量大,从而产生很高的亮度。当钻石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石,即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。

(8)钻石形成原理扩展阅读

钻石挑选有“4个C”原则:切割(cut)、色泽(color)、纯净度(clarity)和克拉(carat weight)。

1、切割

切割是其中唯一的人为因素。一个熟练的钻石切割师能使一块好的钻矿石光彩夺目,他能使内部的光芒最大程度地反射到钻石表面。抛光技术也将影响钻石的质量,一颗切割完美,对称的钻石可能因为抛光不好而降低价值。

2、色泽

在一些大的珠宝店里会陈列一些用于对比的钻石,他们将各种色泽等级的钻石列成一排,以帮助顾客进行对照,因为一般顾客无法用肉眼来区别钻石的色泽。钻石的颜色以无色为最上品,随着黄色的加深而逐渐次之。

3、纯净度

总的来说,瑕疵决定的钻石的价值。更准确的说,要看钻矿石中杂质的多少。几乎每块钻矿石中都含有杂质,即使是质量再好的钻矿石,也会存在些微瑕疵。当其净度为LC级时可视为无瑕级。

4、克拉

克拉是衡量钻石价值的一个重要因素。一颗切割工艺差、颜色偏黄且有瑕疵的2克拉的钻石的价值要远低于一颗切割完美,透明纯净的钻石。因此,钻石的重量并不是决定钻石价值的主要因素。

㈨ 钻石是如何形成的

大家都知道,人们常常把钻石拿来和爱情衡量,其实这是一种炒作的手段,对于大多数人来说他们都只知道钻石的昂贵,但不知道他们是如何形成的。为什么会有这么多的颜色,下面就让小编来给大家科普一下

据说钻石的年龄最小的就有9.9亿岁,而它们的平均年龄都为15.8亿岁,人类所见年龄最高的是36亿岁,仅比地球小10亿岁。也有过相关报道说40亿年龄的钻石存在,目前科学家也在极力探索,这些就是关于钻石的科普,你还有什么想说的可以留言分享哦

㈩ 钻石首饰形成的九个过程

钻石首饰形成,如手造法加工需8步骤;如铸造法加工需5步骤。
1、手造法加工
(1)前期准备(2)分件加工 (3)拼合定型 (4)整型焊接(5)精细处理 (6)钻石镶嵌(7)抛光清洗(8)后期处理
2、铸造法加工
(1)起板(2)压胶、注蜡 (3)浇铸(4)执模、炸金 (5)镶石及后期处理