关于钻石，别就只知道个4C加上奶咖绿~——“大王私房课系列二”第78期

2023-08-07 13:08

真库“大王私房课系列二”第78期

上一篇专栏文章我们专门写了塞拉利昂的Zimmi黄钻，由于文中提及了钻石的类型，很多珠宝爱好者可能没有听说过这个概念，所以我试图通过一到两篇文章来普及一下相关的知识。这两篇文章的主要参阅文献是GIA发表于《宝石与宝石学》杂志2009年春季版的内容，题为《钻石的类型系统及其对于宝石学的重要性》，部分图片来自于IGS（International Gem Society）。

虽然钻石类型这个概念对于大家日常消费，乃至收藏和投资钻石其实都没有影响（前提是非配钻级别的石头你得有权威的证书比如GIA证书），但是实际上钻石类型不但影响着钻石的颜色，还有助于区分天然钻石，处理过的天然钻石，合成钻石，以及合成后又经过处理的钻石。它不光影响价值高昂的彩色钻石，也对白钻的颜色级别有影响，因为本质上，钻石类型是由钻石生长过程中的地质条件（天然）或者实验室环境（合成或处理或二者都有）决定的。

在进入相对枯燥的内容之前，我们先讲一下开普钻（Cape Diamond）的概念。说枯燥是因为那部分内容真的比较硬核，主要是结晶学的相关内容，我们其实不用关注，但说相对是我已经尽量省去硬核部分，只翻译和整理对于大家比较重要的颜色影响部分。

图注1：GIA关于白钻颜色分级的示意表，K色到Z色的都可以统称为开普钻。图源 IGS。

所有淡黄色钻石（不是无色级别的白钻也不是彩黄色即fancy级别的黄钻）都被称为“开普钻石”，这个名字来源于南非的开普敦，后文会有提及。然而，一些珠宝从业者会专门将颜色等级较低的钻石（K到Z）作为“Cape 钻石”进行营销，以将它们作为“非 Cape”钻石的实惠替代品进行推广。之所以特别提到开普钻的内容，是因为后文大家就会发现，造成黄色钻石的颜色成因是各种原因，除了钻石类型中一部分的影响之外，还有一些是非钻石类型概念中的原因（各种晶格缺陷）造成的。

宝石学家投入了大量时间和精力区分天然钻石和合成钻石，以及经过处理后的天然彩色钻石。最初，这些观察使用标准的宝石学工具，例如显微镜、台式（或手持式）光谱仪，以及紫外线 (UV) 灯。虽然这些工具仍然对训练有素的宝石学家很有价值，但在合成钻石生长以及辐照，和高压、高温 (HPHT) 处理技术上的进展，使得它们在识别合成钻石和经过颜色处理的钻石方面不太明确。因此，现在大多数宝石实验室使用更复杂的科学技术，例如可以检测吸收光谱和光致发光光谱来检测处理和合成钻石的光谱仪等等。

钻石鉴定的这些发展将许多科学术语和概念引入了宝石学文献。这些概念中最重要的之一是钻石“类型”。钻石“类型”是宝石学文献中经常提到的一个概念，也是执业宝石学家在鉴定钻石的时候也经常接触的概念。钻石类型分类系统广泛应用于钻石研究，因为它提供了一个方便的根据化学成分和物理特性对钻石进行分类的方法。

钻石根据是否存在氮杂质大致分为两种类型（I 和 II），并根据氮原子的排列（孤立或聚集）和硼杂质的出现进一步细分。钻石类型与颜色和晶格缺陷直接相关，晶格缺陷可以通过被处理从而改变钻石颜色。了解钻石类型可以让宝石学家更好地评估钻石是否经过处理或合成，以及是否应将其送往实验室进行进一步的测试。科学家使用各种昂贵的仪器确定类型，但许多简单的宝石学工具（例如显微镜、分光镜、紫外灯）结合钻石类型的基本知识，就可以辅助判断部分钻石类型。纯钻石仅由一种元素构成：碳。碳原子以规则的重复模式（菱形晶格）排列，它是独一无二的宝石。然而，氮等元素的原子(N)和硼元素可以在晶格中取代部分碳原子。同时其他（元素）杂质也可以出现在晶格中。而钻石类型分类系统仅根据氮和硼的存在或不存在，及其在钻石晶格中的存在方式来确定钻石类型。

图注2：钻石类型的区别，以及不同类型钻石的相关不同特征。图源GIA。我曾经卖过一颗水滴形的顶配小白钻，1ct,D,2EX,N,Type IIa,可以说是最纯净的小白钻了。而上一篇文章提到的Zimmi钻则应该属于Type Ib型钻。

钻石类型分类的基础是钻石是否含有氮元素，因为氮是钻石中最常见的杂质。I 类钻石被定义为含有足够的氮，可通过红外吸收光谱测量；而 II 型钻石不含足够的氮，从而红外光谱仪检测不到。然后这两类再根据存在的杂质性质细分进一步的类别。如上所述，I 类钻石分为Ia型和Ib型。两个亚组都含有氮，但是每个中的氮原子排列不同（参见图注2中第一图）。Ib 型钻石，单颗取代了碳原子的氮原子所在晶格彼此隔离；它们通常不会出现在相邻的位置。这些氮元素杂质在科学文献中有不同的叫法，包括孤立的氮、单个替换的氮和碳中心。相反，Ia型钻石包含的氮原子是聚集的，成对出现在晶格中相关位置，光谱可检测到。Ia型钻石中两个彼此相邻的氮原子占据晶格中相邻位置，但每一对都与其他氮原子隔离。这样的机构通常称为A聚集体（或A中心），包含它们的钻石称为 IaA型。另一种构型涉及四个氮原子，它们对称地围绕着一个空位。（空位是通常由碳原子占据的晶格位置，而此时不被任何原子占据。）这个复杂的分组由两个A中心结合时形成。这种氮原子结构称为B聚集体（或B中心），相关的钻石为IaB型。氮原子在钻石中的其他排列方式（见后文非钻石类型的晶格缺陷部分）也存在，但不被包括在钻石类型的分类系统中。II型钻石分为IIa型和IIb型（再次参见图注2之上图）。IIa 型钻石几乎测量不到氮或硼杂质的存在。天然IIb 型钻石同样不含红外线可测量的氮杂质，但是IIb 型钻石含有被认为是孤立的硼元素，在钻石晶格中取代了碳的单个原子。IIb型钻石的特征如导电性，就是因为含有硼元素。

大多数钻石包含不止一种钻石类型，多种因素导致了混合类型钻石的形成。首要因素是生成过程中氮元素的聚合。当钻石结晶时，所有氮元素杂质都被认为以晶格中的单个原子形式出现。由于钻石在位于地球深处的高温和高压环境内形成并存在很长一段时间，在这很长的时间里，氮原子在钻石晶格中移动并聚合成组。当两个氮原子结合时，形成 A聚集体，当两个A聚集体结合时（有一个晶格空位在它们之间），形成B聚合体。这种氮聚集的倾向有助于解释Ib型与Ia型天然钻石的形成，同时也解释了为什么天然Ib型钻石非常稀有，因为在漫长的地质时间里，如果钻石一直处于形成时的高温高压环境里，Ib型钻石都会逐步转化为Ia型钻石。

天然钻石在其生长过程中所处的地质条件以及其在地球内部存在的时间和条件，与其在被处理或合成钻石生长过程中在实验室中施加的时间和条件相比，是完全不同的，但由此产生的结构晶格缺陷可以产生颜色非常相似的钻石，无论是天然的、处理过的还是合成的钻石。（当然，与钻石类型不相关的晶格缺陷也会影响钻石的颜色。）无论是天然形成的，还是在被处理过程中，还是在实验室合成的过程中产生的，钻石所含的元素杂质控制它的晶格缺陷的性质。因此，钻石的类型反映了它的历史，无论是在自然界还是在实验室，或两者兼而有之，因此从鉴定角度来讲，充分了解钻石的类型至关重要。虽然检测许多现代处理方式和判断是否为合成钻石，需要设备齐全的宝石学实验室的设施，但是了解钻石类型对于宝石学家确定是否对一颗钻石进行进一步的高级测试很有帮助。由于更好地了解钻石类型如何涉及天然颜色、处理颜色、和合成生长过程，宝石学家应该能够更容易地做出那个决定。

图注3：钻石颜色受其晶格中元素杂质/缺陷的强烈影响。因此，钻石类型在天然、合成和处理过的宝石的颜色产生中起着重要作用。图源GIA。

钻石类型与其颜色，以及是否经过处理是有关系的。天然钻石通常会呈现与其钻石类型相关的颜色（上图）。例如，Ia 型无色、棕色、粉红色和紫色钻石不太可能经过颜色处理，而经过处理的Ia 型黄色、橙色、红色、蓝色和绿色的石头相对比较常见。尝试根据颜色观察来评估钻石类型都需要经验，上图显示每个钻石类型的一些代表性颜色。

其余非钻石类型系统相关的晶格缺陷也会影响钻石的颜色。所谓非钻石类型，听起来容易困惑，其实最简单的理解就是除了钻石类型系统列出的那一部分晶体结构，其余类型的晶体结构你就简单理解为都是非钻石类型系统就好，比如氮元素在碳原子中存在的其它结构类型，只要和Type I 型不一样，就不在钻石类型系统里。就类似认为把字母中ABCD四个作为一个系统，其余EDF等等就算作另外一个系统就好。这部分内容我们留到下一篇文章再讲，避免大家看了困倦~

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来源: qq

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