金刚石（钻石）及钻石饰品检测（一）

一、金刚石的晶体构造及形态类型

1.1金刚石晶体构造

    金刚石属高级晶族矿物，对称型为3L⁴4L³₆6L²9PC，按照对称型的特点分析，应有六面体(6)、八面体(8)、菱形十二面体(12)、三角三八面体(24)、四角三八面体(24)、四六面体(24)、六八面体(48)7种单形以及由单形构成的聚形出现，在金伯利岩中还出现了一种较低对称型为3L³₄4L³6P的六四面体(24)单形(图1)。

    晶体构造按布拉维空间格子为两个立方面心格子的平行叠列体(图2)。晶体格架由四面体组成的立方面心结构，每个四面体中心与四顶角的碳原子以共价键紧密相连，由于共价键具饱和性和定向性，因此结合得十分坚硬、紧密。

    金刚石晶体构造常数-

    化学成分：C；晶系：等轴晶系；对称型3L⁴4L³₆6L²9PC；空间群O⁷_h=Fd3m  Z=8；单位晶胞：a=3.56A⁶。

1.2金刚石晶体形态类型

    金伯利岩、钾镁煌斑岩中金刚石晶体形态分为单晶、连晶两类，单晶约占60%。按晶体形态划分为平面晶体、曲面晶体、平面-曲面晶体。连晶约占40%，按晶体连生方式划分为双晶连晶、晶体连生。

1.2.1单晶

1.2.1.1平面晶体

    平面晶体是一种未经熔蚀的晶体，根据布拉维法则：晶面应该是网密度较大的面网组成，因此金伯利岩、钾镁煌斑岩中金刚石的标准晶形是平面八面体，但由于岩浆物理、化学条件的改变，会出现(111)晶面生长不一致性，因而构成不同晶体形态。

    平面晶体在岩筒中约占总含量70%，岩脉中约占总含量20%。

    (1)平面八面体：是内成稳定阶段金刚石相、膨胀阶段金刚石相的基本结晶形态。金伯利岩中所保留的平面八面体金刚石，都是膨胀阶段金刚石相的结晶产物。

    平面八面体由面平、棱直的八个面组成，晶体面角为109°28''14"，和70°31''46"，晶面有三角形、四边形、五边形、六边形，内角为60°或120°，由于增长补充晶棱，使八面体晶形有18种形态，例举4种如图3。

    阶梯状八面体是金刚石的生长形态，在平面八面体的(111)晶面上出现三角形阶梯状生长层，由于阶梯密集增多，(111)晶面逐渐缩小，阶梯逐步代替晶棱，形成假菱形十二面体(图4)。

    阶梯状八面体金刚石大量形成于岩筒相膨胀阶段金刚石相中，占平面晶体的85%，这一现象说明了膨胀阶段金刚石相中存在金刚石继续生长的条件，但由于受到结晶时间的限制，晶体一般生长不大。阶梯状八面体的晶体特征是没有遭受岩浆浑圆化作用，但晶面仍有蚀象产生。

    (2)六面体：是膨胀阶段金刚石相由于温度降低不利于八面体形成而产生，因此主要分布在岩脉相金伯利岩中。

    人造金刚石六面体晶面呈平滑状，金伯利岩中晶面粗糙。

    (3)平面八面体(阶梯状八面体)一六面体聚形：由于膨胀阶段金刚石相温度、压力的不稳定变化形成以六面体为主的聚形晶(图5)及以八面体为主的聚形晶(图6)。

1.2.1.2曲面晶体

    曲面晶体是一种熔蚀状晶体，当金伯利岩岩浆由内成稳定阶段转入侵入阶段，在浑圆化作用下形成。金刚石(110)晶面面网密度大则先熔蚀，这是由于面网密度大的晶面，一定是面网间距大容易受到破坏的缘故，(111) 晶面具更大的面网密度，但由于受到(111)面的双层面网结构的控制，第一层面网保护了第二层面网，因此(111)晶面又是金刚石在熔蚀作用中最稳定的面网。

    在熔蚀作用过程中，晶棱、顶角与岩浆作用大于晶面，因此熔蚀程度大于晶面，其中顶角由于只有二个键与晶体联结，岩浆熔蚀程度大于由三个键与晶体联结的晶棱。

    八面体与六面体金刚石代表了两种不同形成条件，因此由平面八面体变为曲面晶体，首先是熔蚀为曲面四六面体，由于早期八面体形态上的差异，熔蚀后形成的曲面晶体是不一致的。 曲面晶体的外形特点是晶棱成外突的弧形曲线，晶面为外凸的弧形曲面，曲线与曲面相交变成弧形。

    曲面晶体是金伯利岩、钾镁煌斑岩中具有重要工业价值的金刚石晶体，大量的宝石级金刚石加工、切割都来源于曲面晶体，它具有颗粒大、质量大，品质佳等优点。