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金剛石俗稱“金剛鉆”。純凈的鉆石既所謂的金剛石,金剛石是一種天然礦物,是鉆石的原石。鉆石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體。在金剛石晶體中,碳原子按四面體成鍵方式互相連接,組成無限的三維骨架,是典型的原子晶體。每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵,構成正四面體也就是我們常說的鉆石,它是一種由純碳組成的礦物。金剛石是自然界中最堅硬的物質。金剛石的用途非常廣泛。人類文明雖有幾千年的歷史,但人們發(fā)現(xiàn)和初步認識鉆石卻只有幾百年,而真正揭開鉆石內(nèi)部奧秘的時間則更短。鉆石的文化源遠流長,如今人們更多地把它看成是愛情和忠貞的象征。
一般分類
金剛石是碳在高溫高壓條件下的結晶體,是自然界最硬的礦物。其名稱來源于希臘文“Adamas”,意為堅硬無敵。金剛石是一種稀有、貴重的非金屬礦產(chǎn),在國民經(jīng)濟中具有重要的作用。金剛石按用途分為兩類:質優(yōu)粒大可用作裝飾品的稱寶石級金剛石,質差粒細用于工業(yè)的稱工業(yè)用金剛石。
寶石級金剛石,又稱鉆石,光澤燦爛,晶瑩剔透,被譽為“寶石之王”,價值昂貴,是世界公認的第一貨品,其占有程度和消費水平往往被視為是衡量個人和國家經(jīng)濟富裕程度的標志。達不到寶石級的金剛石(工業(yè)用金剛石),以其超硬性廣泛用于機電、光學、建筑、交通、冶金、地勘、國防等工業(yè)領域和現(xiàn)代高、新技術領域。
金剛石按所含微量元素可分為Ⅰ型金剛石和Ⅱ型金剛石兩個類型。Ⅰ型金剛石多為常見的普通金剛石。Ⅱ型金剛石比較罕見,僅占金剛石總量的1%~2%。Ⅱ型金剛石因常具有良好的導熱性、解理性和半導體性等,多用于空間技術和尖端工業(yè)。具微藍色彩的優(yōu)質大粒Ⅱ型金剛石視為鉆石中之珍品,如重3 106ct(Carat,克拉)世界著名的“庫利南”鉆石,即屬此類。
礦物學分類
1類。晶體具有八面體形態(tài),晶面平整均勻,或者帶有臺階狀發(fā)育特征,但生長平面都是(111)面,很少觀察到理想的(100)平面;晶體是透明的,它們沒有帶狀結構,大多數(shù)為無色,但常見淡黃色;氮以單位原子形態(tài)類質同晶地取代碳,具有順磁性,以及產(chǎn)生及收光譜N3系的中心,特別是它決定了晶體的黃色及藍色發(fā)光作用。
2類?;拘螒B(tài)為立方體;晶體是透明的,沒有現(xiàn)帶狀結構;順磁中心的單原子態(tài)氮雜質含量比較高,這些中心均勻地分布在整個晶體中間,常常顯示黃色及橙黃色的光致發(fā)光。
3類。金剛石中有立方形和少數(shù)聚形晶體,其特征是形成平面的和不規(guī)則的連生體,以及服從從尖晶石律的穿插雙晶體;晶體半透明,無色或者在不同程度上的灰色的,或者幾乎是黑色的不透明金剛石,內(nèi)部結構復雜,中心有無色透明區(qū)帶,在外部有顯微包裹體;第三類晶體都是I型金剛石,富集氮雜質,在紅外吸光譜中看到了附加譜帶。
4類。被稱為有殼的金剛石,因為晶體的外層一般是混濁的乳白色,淺灰色或不同程度染有黃色或綠色,而內(nèi)核通常是透明的晶體,具有第一類晶體的同樣特點,在帶色的外層里常有含量較高的順磁態(tài)氮雜質。
5類。是深色或完全黑色的金剛石,其顏色決定于晶體外層中大量的同生石墨包裹體,晶體的中間部分是透明無色的。
6類。具有放射狀條紋結構的球粒金剛石,稱為巴拉斯,是金剛石中稀有的結晶形態(tài),一般為完全規(guī)則的球形,但也有滴狀或梨形,大多數(shù)表面有特殊花紋,巴拉斯有無色的,淺灰色的及完全黑色的,其中也有些乳白色,蛋白色的。
7類。半透明金剛石晶體的連生體,晶體本身通常是淺黃,有裂紋及石墨包裹體等缺陷而成半透明,組成這些連生體的晶體生長形態(tài)是八面體。
8類。屬博特類,是大量晶面較好,尺寸大體相同的小晶體的集合體。連生體總的形狀是橢圓形或球形,很像小晶體的閉塊晶簇。組成連生體的各單體生長形態(tài)為八面體,常常有臺階狀晶面結構,這造成了假菱形十二面體的發(fā)育。
9類。亦屬博特類。這類全晶粒質金剛石連生體為不規(guī)則的塊狀,組成它們的顆粒很易區(qū)分,沒有規(guī)整的晶形,集合體不透明,呈深灰及全黑,有時是不均勻的粒狀結構。
10類。屬卡邦納多類,是隱晶或微晶體,具有不規(guī)則的塊狀或碎塊狀,一般的棱角多多少少是渾圓形,無粘結物,不透明具有各種顏色,通常,卡邦納多表面顏色更重要些,有時外部它們完全是暗色的,而內(nèi)部是淺色的。
依照摩氏硬度標準(Mohs hardness scale)共分10級,鉆石(金剛石)為最高級第10級;如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。