鉆石知識知多少?

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時間:2021-04-20 08:33:23 來源:中國礦業(yè)報

金剛石俗稱“金剛鉆”,即人們常說的鉆石,屬貴重寶石。作為一種由碳元素組成的礦物,金剛石是自然界中天然存在的最堅硬的物質(zhì),用途廣泛,除工業(yè)用途之外,多用于觀賞寶石。

(一)

1870年,伯納特兄弟發(fā)現(xiàn)了金伯利金剛石礦。正是這一發(fā)現(xiàn),使人們知道了在哪種巖石中有可能含有金剛石。

原來,那是一種在遠古時代的巖漿冷卻以后所形成的火山巖。接著,研究者又發(fā)現(xiàn),在這種火山巖中除了金剛石之外,還含有石榴石和橄欖石兩種礦物。因此,在那些出產(chǎn)石榴石和橄欖石的地方,找到金剛石礦的可能性很大。于是,石榴石和橄欖石就成為尋找金剛石的“指示礦物”。

上世紀70年代,美國史密森研究所的地球化學家約翰·賈尼在仔細研究了石榴石和金剛石之間的關系后發(fā)表了研究結果。但在此之前,德比爾斯公司的地質(zhì)人員就根據(jù)指示礦物在世界各地尋找金剛石礦了。

美國馬薩諸塞大學的地球物理學家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金剛石的熔巖的年代,結果發(fā)現(xiàn),這些含有金剛石的熔巖至少是在過去7個不同時期在各地噴出的巖漿所形成的,其中最古老的熔巖則是在大約10億年前形成的。在這7個巖漿噴發(fā)時期中,以在非洲各地和巴西等地區(qū)于1.2億年前至8000萬年前噴出的巖漿中所含有的金剛石為最多。

(二)

世界各地都發(fā)現(xiàn)了金剛石礦。其中,澳大利亞、剛果、俄羅斯、博茨瓦納和南非是著名的五大金剛石產(chǎn)地。

鉆石的品質(zhì)與產(chǎn)地沒有直接關系。各個國家和地區(qū)出產(chǎn)原石的比例會有所差異。比如,南非和博茨瓦納出產(chǎn)的寶石級鉆石在其鉆石原石總出產(chǎn)量中占比較高,澳大利亞出產(chǎn)的工業(yè)級鉆石占比較高。

南非是世界上最早開始進行鉆石開采的國家之一。世界上首次發(fā)現(xiàn)的原生鉆石礦床Premier就在南非,出產(chǎn)過許多著名鉆石,如庫里南等。這也是南非鉆石為什么名聲在外的原因之一。博茨瓦納自1999年以來一直保持著鉆石產(chǎn)值世界第一,鉆石收入占國家總收入70%左右。其它非洲國家,如扎伊爾、納米比亞等也是鉆石出產(chǎn)大國。

澳大利亞是目前已探明鉆石儲量最大的國家,阿蓋爾鉆礦是世界上已知的最大鉆礦之一,產(chǎn)量巨大,但其出產(chǎn)的鉆石毛坯只有5%達到了珠寶級,其它均為工業(yè)級或者需要重度加工的近珠寶級。澳大利亞鉆礦出產(chǎn)相當一部分彩鉆,如粉色、香檳色和藍色等。

提到俄羅斯的鉆礦就不能不提起“和平”鉆礦。該鉆礦位于西伯利亞,直徑達到了1600米,深度超過530米?!昂推健便@礦儲量全球第一,雖然鉆石的大小并不突出,但優(yōu)質(zhì)透明者居多。

印度曾經(jīng)是最早發(fā)現(xiàn)鉆石的國家,但其產(chǎn)量較低,近年來更是因為人力成本低的原因,成為新一代的全球鉆石中心之一。

我國是亞洲鉆石儲量最高的國家,山東蒙陰和遼寧瓦房店是我國主要的鉆礦所在地,前者儲量大,但寶石級占比較低,后者寶石級較高。

(三)

鉆石顏色豐富多彩。究竟是什么原因,讓鉆石如此絢麗呢?其實,結構標準的鉆石呈現(xiàn)出來的顏色應該是無色或者白色,之所以有別的顏色,是因為有其它元素代替或影響了其中部分C(碳原子),或者結構變異導致的。

黃色是最常見的彩鉆色彩之一,其形成原因比較復雜,用通俗點的解釋就是鉆石形成過程中有N(氮原子)替代了C(碳原子)的位置,因為N(氮原子)結構畢竟與C(碳原子)不同,從而影響了光的反射,呈現(xiàn)出不同程度的黃色。

鉆石藍色和黃色形成的原理近似,不過是B(硼原子)代替了部分C(碳原子)。

而鉆石灰色、藍灰的形成則是因為H(氦原子),或者加B(硼原子)代替了部分C(碳原子)的位置。

鉆石的粉色,是因為其形成自然環(huán)境及運移過程中發(fā)生的塑性變形,從而導致晶體結構缺陷。與此同時,還可能改變鉆石中N的聚集速率和形式,使鉆石形成粉色、褐色。

綠色和藍綠色鉆石通常是由于長期天然輻射作用而形成的,使鉆石中C(碳原子)結構發(fā)生變化,從而產(chǎn)生一系列新的吸收,可使鉆石呈綠色。若輻射時間足夠長或輻照劑量足夠大,可使鉆石變成深綠色甚至黑色。輻射造成的晶格損傷有時還可以形成藍色鉆石和黃褐色鉆石。

黑色鉆石可能因為其多晶體集合體、大量黑色內(nèi)含物和裂隙而成。

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