第八章+宝石各论-钻石1课件.ppt
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- 第八 宝石 钻石 课件
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1、2022-12-1612022-12-162钻石恒永远钻石恒永远一颗永流传一颗永流传2022-12-163一、钻石的晶体结构和物理性质一、钻石的晶体结构和物理性质(一)结晶学特征(一)结晶学特征 自然界中以自然界中以C元素形成的矿物有金元素形成的矿物有金刚石、石墨和六方钻石,它们属于同刚石、石墨和六方钻石,它们属于同质多相。质多相。C6:电子层结构:电子层结构1S22S22P2,不稳,不稳定定 ,外层有,外层有4个个未成对电子,只能与自身四个未成对电子,只能与自身四个C电子结电子结合形成共价键。合形成共价键。2022-12-1641、钻石的晶体结构、钻石的晶体结构 每个每个C与其他与其他4个个
2、C以共价键结合,即以共价键结合,即C-C 四面体,四面体,C-C 四面体以共角顶连接四面体以共角顶连接形成,组成立方面心格子。钻石是碳元素形成,组成立方面心格子。钻石是碳元素的结晶形式之一的结晶形式之一,属于等轴晶系、六八面属于等轴晶系、六八面体类。其空间格子为立方面心格子。体类。其空间格子为立方面心格子。2022-12-165金刚石结构牢固,具等轴晶系,金刚石结构牢固,具等轴晶系,4L33L46PC,C-C 健距健距0.154nm。2022-12-1662.石墨的晶体结构石墨的晶体结构 一个一个C与其他与其他3个个C以共价键结合,构以共价键结合,构成六方环层,非常牢固,成六方环层,非常牢固,
3、C-C 键距键距0.142nm;层与层之间靠分子键相连,键;层与层之间靠分子键相连,键距距0.335nm;六方晶系;易剥离,极完全六方晶系;易剥离,极完全解理。解理。2022-12-167石墨与金刚石主要性质对比一览表石墨与金刚石主要性质对比一览表 石墨金刚石晶体结构六方晶系等轴晶系硬度1-210比重2.233.52解理一组极完全四组(八面体)完全-中等外观不透明透明颜色钢灰色无色、带淡黄,也有彩色光泽金属金刚导热性差好2022-12-168 六方钻石郎斯代尔矿是碳的一种极为罕见的多形变体,具有相似的折射率和比重,晶体结构为六方对称而不是等轴对称。1967年由美国通用电气公司制造,同时在亚利桑
4、那州的陨石中发现,由矿物学家Dame Kathleen Lonsdale 命名。属于钻石高压变种。2022-12-169(二)晶体特征(二)晶体特征 1.1.形态形态 (1 1)单晶)单晶 钻石最常见的原生单晶钻石最常见的原生单晶:八面体、菱八面体、菱形十二面体和六面体形十二面体和六面体 。可能单形:立方体(合成常见,自然可能单形:立方体(合成常见,自然界少)、四六面体(立方体变成)、四面界少)、四六面体(立方体变成)、四面体(罕见)。体(罕见)。2022-12-16102022-12-1611(2)聚形)聚形 几个单形聚合在一起。几个单形聚合在一起。自然界常见为八面体与菱形十二面体之自然界常
5、见为八面体与菱形十二面体之聚形(即八面体棱被削掉)。聚形(即八面体棱被削掉)。合成钻石常见立方体与八面体之聚形合成钻石常见立方体与八面体之聚形(即立方体或八面体角被削掉)。(即立方体或八面体角被削掉)。立方体与四六面体之聚形,如常林钻石。立方体与四六面体之聚形,如常林钻石。菱形十二面体与立方体之聚形。菱形十二面体与立方体之聚形。常见的次生单晶:三角三八面体、三角六常见的次生单晶:三角三八面体、三角六八面体、三角四六面体和四角三八面体。八面体、三角四六面体和四角三八面体。2022-12-16122022-12-16132022-12-16142022-12-1615(3)双晶)双晶 由两个或多个
6、单晶按一定地对称方式由两个或多个单晶按一定地对称方式生长在一起,相互间有直接的结晶学关系。生长在一起,相互间有直接的结晶学关系。接触双晶:由两个或多个单晶聚合在一接触双晶:由两个或多个单晶聚合在一起。常见的是接触双晶中的三角形扁平双起。常见的是接触双晶中的三角形扁平双晶。晶。主要特征主要特征:表面有青鱼骨刺纹、凹角、:表面有青鱼骨刺纹、凹角、三角凹痕、双晶结合面。三角凹痕、双晶结合面。穿插双晶:由两个单晶似穿插生长,将穿插双晶:由两个单晶似穿插生长,将它们分离是不可能的。它们分离是不可能的。2022-12-1616接触双晶接触双晶穿插双晶穿插双晶2022-12-16172.表面生长特征表面生长
7、特征 三角凹痕三角凹痕天然天然钻石八面体晶面上出钻石八面体晶面上出现的三角形凹坑,三现的三角形凹坑,三角形尖角指向八面体角形尖角指向八面体的棱,由溶蚀作用造的棱,由溶蚀作用造成的。它是钻石生长成的。它是钻石生长的天然标志。的天然标志。其意义:鉴定钻石,其意义:鉴定钻石,成品钻石腰部可见到成品钻石腰部可见到三角凹痕,指示纹理,三角凹痕,指示纹理,为加工、切磨指导方为加工、切磨指导方向。向。2022-12-1618钻钻石石三三角角凹凹痕痕2022-12-1619钻石的溶蚀钻石的溶蚀2022-12-1620钻石的溶蚀钻石的溶蚀2022-12-1621钻钻石石腰腰部部的的三三角角座座2022-12-1
8、622钻石钻石内部内部包裹包裹体体-钻钻石八石八面体面体2022-12-1623钻石中的包裹体钻石中的包裹体-磁铁矿磁铁矿2022-12-1624 纹理纹理指钻石表面或内部可见到的清指钻石表面或内部可见到的清晰线,与结构有关。晰线,与结构有关。主要表现:有线、长形、凹坑、云状带。主要表现:有线、长形、凹坑、云状带。其意义:加工切磨意义。抛光切磨垂直纹理、其意义:加工切磨意义。抛光切磨垂直纹理、顺纹理劈开。顺纹理劈开。结点结点使钻石纹理发生改变的地方,使钻石纹理发生改变的地方,如在台面上可见到结点凸起或凹坑。如在台面上可见到结点凸起或凹坑。凹角凹角晶体内角大于晶体内角大于180180度表面凹陷度
9、表面凹陷的地方,如三角薄片双晶和穿插双晶。其意的地方,如三角薄片双晶和穿插双晶。其意义:鉴别双晶。义:鉴别双晶。其它生长特征其它生长特征生长阶梯(如八面生长阶梯(如八面体)、生长脊(菱形十二面体表面沿双角线体)、生长脊(菱形十二面体表面沿双角线方向有生长脊)、圆化棱面(溶蚀造成)。方向有生长脊)、圆化棱面(溶蚀造成)。2022-12-1625钻石内部特征(上左-云雾,上右-羽状体,下左-胡须,下右-右色生长线)2022-12-1626钻石中的包裹体形状(左:橄榄石,中:透辉石,右:石榴子石)2022-12-1627上左图上左图-腰棱上的原腰棱上的原晶面晶面上右图上右图-划痕划痕中图中图-生长纹
10、和包生长纹和包裹体裹体下左图下左图-损伤痕,有损伤痕,有小面的腰棱小面的腰棱下右图下右图-带缺口的腰带缺口的腰棱棱钻钻石石外外部部特特征征2022-12-16283.其他物理特征其他物理特征 (1(1)颜色)颜色 分为黄色系列、褐色系列和花色系列。分为黄色系列、褐色系列和花色系列。花钻的颜色,较常见的有金黄色、棕色、绿色,其花钻的颜色,较常见的有金黄色、棕色、绿色,其它如粉红、红色、蓝色就较为罕有,往往可遇而不可求,它如粉红、红色、蓝色就较为罕有,往往可遇而不可求,如蓝色的霍普钻石,堪称稀世珍宝。如蓝色的霍普钻石,堪称稀世珍宝。高品质的粉红钻也被视为稀世奇珍,澳大利亚是全高品质的粉红钻也被视为
11、稀世奇珍,澳大利亚是全球粉红钻惟一的固定来源。高品质的粉红钻一般于每年球粉红钻惟一的固定来源。高品质的粉红钻一般于每年1010月进行公开竟卖,而品质较普通的则依一般途径销售。月进行公开竟卖,而品质较普通的则依一般途径销售。2022-12-1629厄运之钻:希望厄运之钻:希望2022-12-1630各种颜色的钻石:各种颜色的钻石:五色五色-黄或褐色黄或褐色戴比尔公司收藏的戴比尔公司收藏的有色钻石有色钻石2022-12-1631博茨瓦博茨瓦纳纳Orapa一天生一天生产钻石产钻石2022-12-1632 (2)解理:)解理:钻石有四组(八面体)完全钻石有四组(八面体)完全-中等解理。中等解理。应用:
12、应用:1)鉴定)鉴定原石为阶梯状断口。成品底部原石为阶梯状断口。成品底部为阶梯状断口(如贝壳状断口,非钻石),或断为阶梯状断口(如贝壳状断口,非钻石),或断口诱发的口诱发的“胡须胡须“(常在成品腰部)(常在成品腰部)-为打磨时为打磨时初始解理;或初始解理;或“V”型切口(即常在成品腰部)型切口(即常在成品腰部)-为打磨时解理崩掉。为打磨时解理崩掉。2)加工)加工利用解理将钻石切割(劈开)、利用解理将钻石切割(劈开)、刻面不能平行解理面(无法抛光)、粗磨腰棱时刻面不能平行解理面(无法抛光)、粗磨腰棱时非常小心(防止诱发解理)。非常小心(防止诱发解理)。3)评价)评价断口、胡须对钻石的净度有影断口
13、、胡须对钻石的净度有影响响。2022-12-16332022-12-1634劈开劈开2022-12-1635(3)导电性)导电性 1)纯净的钻石)纯净的钻石良好的绝缘性良好的绝缘性 2)b型钻石含有型钻石含有B导电,因为导电,因为B代替了代替了C,有一个自由电子,有一个自由电子,b型钻石型钻石作半导体。作半导体。应用:应用:1)鉴定蓝色钻石是否人工优化。因)鉴定蓝色钻石是否人工优化。因为为b型钻石是蓝色(型钻石是蓝色(B致色),人工优化致色),人工优化的蓝色钻石(辐射)是不导电的。的蓝色钻石(辐射)是不导电的。2)鉴定某些合成钻石(国外多见,)鉴定某些合成钻石(国外多见,国内少见),这些钻石为
14、无色、黄色。注国内少见),这些钻石为无色、黄色。注意:某些合成钻石导电。意:某些合成钻石导电。2022-12-1636 (4)硬度硬度 钻石晶面不同的方向上硬度会稍有差异:钻石晶面不同的方向上硬度会稍有差异:对对(100)面来说,平行于立方体晶棱的四组面来说,平行于立方体晶棱的四组方向上硬度较小,而沿立方体晶面两条对角方向上硬度较小,而沿立方体晶面两条对角线的四组方向上则硬度较大,加工行业叫做线的四组方向上则硬度较大,加工行业叫做“四向纹四向纹”;对对(110)面来说面来说,沿菱形十二面体晶面短对沿菱形十二面体晶面短对角线方向上两组方向上硬度较小角线方向上两组方向上硬度较小,延长对角线延长对角
15、线的两组方向上的硬度则较大的两组方向上的硬度则较大,加工行业叫做加工行业叫做“两向纹两向纹”;对对(111)面来说,垂直于八面体晶棱的三组面来说,垂直于八面体晶棱的三组方向上的硬度较小方向上的硬度较小,而平行于晶棱的三组方向而平行于晶棱的三组方向上酌硬度则较大,加工行业叫做上酌硬度则较大,加工行业叫做“三向纹三向纹”。这种特性应该和晶面的对称性有关系。这种特性应该和晶面的对称性有关系。2022-12-1637不同方向钻石的硬度有差异,不同方向钻石的硬度有差异,Hmax-立方体面对立方体面对角线,角线,Hmin-菱形十二面体短对角线。菱形十二面体短对角线。H八面体面八面体面H立方体面立方体面H菱
16、形十二面体面菱形十二面体面 意义:意义:1)极高的硬度产生极高的抛光质量,使其)极高的硬度产生极高的抛光质量,使其具有完美的金刚光泽,反射能力增强,因而产具有完美的金刚光泽,反射能力增强,因而产生很好的亮度和闪烁,故使钻石美丽、完整的生很好的亮度和闪烁,故使钻石美丽、完整的加工(棱直、面平、角尖)和持久耐用。加工(棱直、面平、角尖)和持久耐用。2)异硬度使得钻石得以切磨。)异硬度使得钻石得以切磨。3)作工业磨料和刀具。)作工业磨料和刀具。4)鉴定钻石。因为钻石棱直、面平,故)鉴定钻石。因为钻石棱直、面平,故放射像不会变形、弯曲。放射像不会变形、弯曲。2022-12-1638(5)比重)比重-3
17、.52应用:(1)选矿(重力分选)(2)鉴定意义。直接测比重,如 立方氧化锆(CZ)=5.6-6.0,钇镓榴石(YAG)=4.58,可用静水称重,或重 法测量(缓慢下沉)。或者测量尺寸查表,如6.4mm钻石约1ct,5.1mm约0.5ct,而6.4mm立方氧化锆约1.65-1.68ct。2022-12-1639(6)热学性质)热学性质 1)热膨胀系数,钻石热膨胀系数小,优点加热处理不易损坏。2)导热性,钻石的导热性好,所以握在手中很快变热。其原因:C原子小、原子量小,受热后震动频率很高,且键力牢固、键距很短,及时将热传递,热损耗小。等轴晶系,无畸变,不能将热吸引到别处。a型钻石比较纯,导热性最
18、好,其导热性比Cu高6倍,故常作散热片。2022-12-1640应用:改色中受热不易损害;利用热导仪鉴定钻石,刚玉的导热性仅次于刚玉,但钻石是刚玉的40倍。利用哈气试验鉴定钻石,冬天钻石表面没有雾,其他其他宝石有雾宝石有雾。工业上,a-作散热片;b-随温度变化而变化,即对温度很敏感,故作测温敏感器。2022-12-1641(7)润湿性)润湿性 钻石亲油性而疏水,即滴油易润湿,而滴水不易润湿。应用:选矿钻石具有疏水亲油性,故在选矿中利用这一特性回收钻石。鉴定用油性笔划一条线者为钻石,画一条不连续的线为仿钻。或者用手模的方式来鉴别钻石的真假,如果用手指轻轻触摸钻石的晶面,会有一种粘性的感觉,这种胶
19、粘性是真钻所特有的(钻石亲油性)。如果鉴别者的经验不足要慎用此方法。2022-12-1642 一种简单鉴定办法:要先把钻石用水湿润,然后再用铅笔轻轻的刻划,在真钻石的晶面上,铅笔划过的地方,是不留痕迹的,而如果不是钻石,而是玻璃、水晶等材料,就会在表面上留下痕迹。滴水试验,在钻石表面,水滴为透起的水柱,而仿钻的水珠覆盖在整个表面上。2022-12-1643 8.发光性发光性 荧光效应荧光效应-在外部能量(如紫外光、x射线或者高能电子束)的照射下,钻石产生可见光的现象,称为钻石的发光性。钻石之所以会发出荧光,是因为他们能够部分吸收入射光束的能量,而这些能量中的一部分又能够在红外区和可见光区的某些
20、区,或者在光谱的紫外区,作为长波的辐射被发射出来。钻石在紫外光下发出的荧光 会影响钻石颜色的显现。所以常常引起钻石鉴定师们的关注。2022-12-1644 (1)射线(=10-10-2nm),钻石在射线照射下产生持续稳定的蓝白色荧光。钻石在开采中,根据这一现象从精矿中回收钻石。射线能使几乎所有的钻石发出浅蓝色射线能使几乎所有的钻石发出浅蓝色的荧光。这一特征被广泛地用于钻石矿的选的荧光。这一特征被广泛地用于钻石矿的选矿工艺矿工艺 使钻石和其他的石料实行分离。使钻石和其他的石料实行分离。2022-12-1645 (2)紫外线(=380-10nm),估计1/15钻石在紫外线下发荧光。长波紫外线(LW
21、)=365nm,某些钻石会发荧光。短波紫外线(SW)=254nm,极少钻石会发荧光。短波的荧光小于长波的荧光 合成钻石有较强的荧光 荧光的颜色变化较大,天然钻石的荧光总是不均匀的,而合成的钻石荧光比较均匀。荧光与钻石的颜色(体色)密切相关。2022-12-1646荧光与钻石的颜色的关系钻石系列 荧光黄色系列(无色-淡黄色)Cape series蓝色荧光褐色系列Brown diamonds黄绿色荧光鲜黄色系列Canary yellow diamonds黄色荧光 2022-12-16479.钻石的光学特性钻石的光学特性(1)折射)折射 钻石的折射率RI=2.417。(2)双折射)双折射 钻石为等轴
22、晶系,属均质体,在光学上应该是各向同性的,故为单折射。仿钻:天然锆石(DR=0.059)、金红石(DR=0.28)、钻石(DR=0)。如果“成品钻石”刻面出现重影或双棱,则为仿钻。如果钻石在正交偏光镜下碰到异常消光,98%为钻石,这种现象称异常双折射的现象。一般认为钻石内部的异常双折射现象是由内部应变引起的,或者含有杂质。2022-12-1648(3)色散)色散 当白光通过一透明物质的倾斜平面时(或当白光通过一透明物质的倾斜平面时(或斜交)分解为它的组成波长德现象,叫色散。斜交)分解为它的组成波长德现象,叫色散。由此形成的光谱色常被称为由此形成的光谱色常被称为“火彩火彩”。色散是可以测量得。实
23、践中常利用可见色散是可以测量得。实践中常利用可见光谱的两个特定波长测定量,即利用太阳光光谱的两个特定波长测定量,即利用太阳光谱中弗朗霍菲线中谱中弗朗霍菲线中B、G光线的折射率差值光线的折射率差值获得。获得。光明之山光明之山库库利利南南1号号2022-12-1649 B光线(红光光线(红光=686.7nm),),G光线(紫光光线(紫光=430.8nm),),这两个光线所测的这两个光线所测的RI之间的差值叫宝石之间的差值叫宝石的色散系数,简称色散。的色散系数,简称色散。钻石的色散系数:钻石的色散系数:0.044=DIB(2.407)-DIG(2.451)立方氧化锆(立方氧化锆(Cz)色散系数)色散
24、系数:0.065 锆石色散系数:锆石色散系数:0.039 钇镓榴石色散系数:钇镓榴石色散系数:0.028 合成金红石色散系数:合成金红石色散系数:0.298 台成钛酸锶色散系数:台成钛酸锶色散系数:0.190 2022-12-1650 钻石的色散比其他天然无色宝石都高,所钻石的色散比其他天然无色宝石都高,所以色散较强。但许多合成的无色宝石比天然以色散较强。但许多合成的无色宝石比天然钻石具有更高的色散,如合成金红石、钛酸钻石具有更高的色散,如合成金红石、钛酸锶和立方氧化锆。锶和立方氧化锆。少数天然的有色宝石,如金红石、钙铁榴少数天然的有色宝石,如金红石、钙铁榴石和榍石也具有比钻石更高的色彩,但这
25、种石和榍石也具有比钻石更高的色彩,但这种色彩效应被宝石的颜色掩盖了。色彩效应被宝石的颜色掩盖了。2022-12-1651 4.全内反射和临界角全内反射和临界角 光线从空气射进钻石的时候,会发生折射。光线从空气射进钻石的时候,会发生折射。如果被折射的光线射在钻石底瓣上的角度,如果被折射的光线射在钻石底瓣上的角度,大于某个特定的角度,它就不会穿过底瓣泄大于某个特定的角度,它就不会穿过底瓣泄漏出去而是被全部反射回钻石中间,这种漏出去而是被全部反射回钻石中间,这种现象叫做全内反射。现象叫做全内反射。进入钻石内的光线,只有经过相对两底瓣进入钻石内的光线,只有经过相对两底瓣的两次全内反射,才能透过冠部重新
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