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1、宝玉石学论文宝石之王——钻石黄**材料科学与工程学院无机非金属材料摘要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。一颗钻石，从它的开采、分选、加工、分级、销售，到最后卖到购买者手中，约涉及200多万人，其珍贵性也体现在它的悠久文化价值上。本文将从钻石的形成、晶体结构性质以及优化加工处理等方面介绍钻石。关键词：钻石晶体性质颜色成因优化加工13宝玉石学论文目录1钻石的形成与地质产出32钻石的晶体特征33钻石的物理性质43.1光学性质43.2力学性质53.3热学性质53.4电学性质54钻石的颜色成因54.1晶格杂质元素致色64.1.1
2、杂质氮对钻石颜色的影响64.1.2杂质硼对钻石颜色的影响64.1.3杂质氢对钻石颜色的影响64.2辐照损伤致色64.3塑性变形致色74.3.1天然粉红色、紫红色钻石74.3.2天然褐色钻石74.4包裹体致色75钻石的优化处理75.1钻石的颜色处理85.1.1辐照处理85.1.2高温高压处理95.1.2.1褐色钻石的高温高压处理95.1.2.2灰色钻石的高温高压处理95.1.3其他处理方式105.2钻石的净度处理105.2.1激光打孔105.2.2裂隙充填115钻石的合成125.1高温高压种晶触媒法合成钻石125.2化学气相沉淀法(CVD)合成钻石13
3、13宝玉石学论文1钻石的形成与地质产出欣赏一颗钻石时，你看到的是久远的历史。钻石形成于很久很久以前地层的深处。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。天然钻石是怎样形成的？钻石一般是通过火山爆发形成的，被岩浆带到地球的表面。岩浆在上升过程中同时也会把一些相关的矿物掳获到地球表面。这些将是用来寻找钻石的指示性的矿物，在同一土壤范围内，
4、指示性矿物越多，找到钻石的机会就越大。经研究表明：地表以下100多分里处富含碳元素的矿层，在巨大的压力和大约1200摄氏度的环境下形成的钻石。绝大多数钻石的形成年代都在20亿到30亿年前，这种炼狱般的过程使分子的排列结构发生了巨大的变化，从乌黑的碳块变成令人惊异的透明钻石晶体，在钻石形成的过程中，有时会有其它的元素混进来，这就使天然钻石有多种颜色：从粉红到鲜红，从淡黄到天蓝。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：金伯利岩和钾镁煌斑岩,这两中岩石均是由火山爆发作用产
5、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，破碎的原岩连同钻石被带到河床，甚至海岸地带乘积下来，形成冲积砂矿床（或次生矿床）。原生矿床产量约占总产量的1/4，而次生矿床类占3/4的产量，并有大量宝石级钻石。2钻石的晶体特征钻石的基本单元是面心立方体，大量的基本单元按照一定的规律有序地排列在一起,组成一定的形态——构成了钻石的晶体形态，如图1所示。13宝玉石学论文钻石的晶体形态可以分为单形和聚形
6、两种类型。单形是指由对称要素联系起来的一组晶面的总和;聚形是指由两种以上的单形聚合在一起所构成的晶体。钻石常见有七种单形,分别是八面体、菱形十二面体、立方体、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。其中最常见的是前三种单形及其由它们聚合而成的聚形。自然界中的钻石若处于理想的生长环境下,同一单形的晶面应该是同形等大。但这种理想的晶形很少见,多数晶体由于所处物理化学条件的改变,会出现晶面生长不均,呈弯曲状、变形状等复杂的晶体形态。图1（单位晶胞构成的钻石晶体） 八面体是钻石中最常见的形态,有平面八面体和曲面八面体之分。菱形十二面体居钻石
7、晶形中的第二位。立方体是较少出现的晶形。除上述三种基本单形及它们的聚形外,还有少数上述单形与四六面体、四面体等组成的聚形。但是,在实际结晶过程中,如果同种类型的结晶面在某些地段受到限制或晶体在所有方向上都没有足够空间自由生长,另外,晶体在形成之后受到熔蚀或溶解作用也可导致呈不规则形态。另外，还有一个需要注意的是,不同原生矿床中的钻石,往往存在着晶体形态特征的差异性,如南非金刚石多为八面体(南非型);巴西的多为菱形十二面体(巴西型);印度的除八面体外,亦见曲面六八面体的异形;中国的钻石有菱形十二面体、八面体及八面体与菱形十二面体聚形。3钻石的物理性质3
8、.1光学性质（1）透明度：钻石是所有晶质材料中最透明的，但钻石如果含许多包裹体，其透明度下降，直至不透明。用
