特征

天然钻石和实验室制造钻石之间是否有差异?


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实验室制造 CVD 钻石原石(左)、实验室制造 HPHT 钻石原石(中)以及天然钻石原石(右)

两颗刻面结晶碳的样本 — 均如水晶般清澈,在直射光下发出千变万化的光谱颜色。看上去完全相同。但是,一颗有着十亿年以上的历史,另一颗则是最近在实验室中培育而成。

当然,二者都是钻石。第一颗是地球形成早期的地球深层力量打造而成的天然钻石。第二颗出自实验室,有着与天然钻石基本相同的化学、物理以及光学特性。

根据联邦贸易委员会 (FTC),钻石 — 材料,而非宝石 — 是一种由“在等距立方晶系中结晶的纯碳”组成的矿物,该组织为宝石和珠宝行业制定贸易指南。

尽管 FTC 称钻石本质上为纯碳,但绝大多数天然钻石都含有微量的其他物质,尤其是氮,会让钻石呈黄色,或是让钻石呈蓝色的(极少含有)硼。此外,钻石通常还含有内含物,这是几百万年前陷入仍在形成的钻石中的微小异物。

约五年前,实验室制造钻石(有时也称为人造钻石或合成钻石)大量进入宝石与珠宝市场。虽然实验室制造钻石与天然钻石外表看上去完全相同,但它们之间还是有着细微的差别,只有经过专业培训的宝石学家和专门为鉴别而设计的精密设备才能检测出来。

天然钻石原石和 HPHT 钻石原石并排陈列。
钻石原石比较:一颗 0.83 克拉的天然钻石晶体(左)和一颗 1.02 克拉的 HPHT 晶体(右)。这两颗晶体均来自 GIA Research Collection(GIA 研究收藏)。摄影:Orsasa Weldon(奥萨萨·韦尔登)/GIA

钻石来自何处?

 

天然钻石

早在 30 亿年前,天然钻石就形成于极端高温高压下的地壳深处。火山活动将它们带至地表,藏在一种叫做金伯利岩管的火山岩中,等待开采。仅有大约 5% 的金伯利岩管含有足够的钻石来确保其开采在经济上可行。

Open pit of the Arkhangelskaya kimberlite in Lomonosov, Russia. Photo: Karen Smit/GIA

实验室制造钻石

20 世纪 50 年代,适合工业使用的人造钻石首次在实验室中生产出来。尽管 1971 年就首次在实验室中生产出宝石品质的钻石,但直到 21 世纪的前十年,无色实验室制造钻石才大量进入宝石与珠宝市场。

GIA 特聘研究员 James Shigley(詹姆斯·希格力)博士在 GIA 研究实验室制造钻石已逾 30 年,据他称,如今,有两种方式制造实验室制造钻石。

在实验室中创造高压高温环境来生产高压高温 (HPHT) 钻石,也就是模仿天然钻石在地球深处的形成条件。这个过程生产出形状独特的实验室制造钻石晶体。

化学蒸汽沉淀 (CVD) 法先将富含碳的气体(如甲烷)分解成碳和氢原子,然后使其沉积在钻石晶种上,形成方形扁平的钻石晶体。

无论使用哪种方法制造钻石,大部分尺寸通常都需要至少一个月的时间。大多数 CVD 制造钻石都需要其他处理方法,如加热或辐射,以便在制造过程完成后改善或改变钻石的颜色。

通常情况下,实验室制造钻石重量为一克拉以下,但随着科技和技术的提高,市场上出现了更大的宝石。

大型工厂内的一排 HPHT(高温高压)合成钻石压机。
HPHT(高温高压)压机封装在能够生产多种尺寸的宝石级钻石的工厂内。摄影:王五一(Wuyi Wang)/GIA

如何区分天然钻石和实验室制造钻石?

由于消费者需要了解自己要购买的是什么,再加上实验室制造宝石和天然宝石之间通常有着明显的价格差异,因此鉴定实验室制造钻石至关重要。

GIA 提供文凭课程,包括 GIA 研究宝石学家证书,还提供研讨会,教授钻石鉴定技巧以及用于区分天然钻石和实验室制造钻石以及钻石仿品的最新方法,以便履行保护宝石消费者和向宝石消费者提供信息的使命。

由于实验室制造钻石的化学性质和光学性质与天然钻石基本相同,传统宝石学观察和老式“钻石检测器”无法检测出它们的差别。在专业的宝石学实验室进行鉴定,或使用 GIA 和其他组织开发的精密设备,是区分实验室制造钻石和天然钻石的唯一可靠方法。

钻石形态 — 迹象因素

“几百万年前在地球内部形成的天然钻石与几周内在实验室内制造的钻石在生长方式方面有很大差异。此外,HPHT 和 CVD 制造钻石有着不同的生长形态,生长条件影响钻石晶体形状的方式也不同,”Shigley(希格利)博士说道。

GIA 高级研究科学家 Sally Eaton-Magaña 博士作出进一步解释,“HPHT 和 CVD 钻石采用的鉴定标准截然不同,”他补充道,过去 10-15 年来,实验室制造钻石变得愈发多样化,要求 GIA 研究人员跟上新技术的发展步伐。

“我们还定期针对新产品开展研究,GIA 也有在实验室制造钻石的计划,确保始终能引领新趋势。”Eaton-Magaña 博士表示。

图表列出了天然钻石原石、HPHT 钻石原石和 CVD 钻石原石的生长过程、典型生长形态以及直观示例。
这张图基于钻石的生长方式或是生长形态展示了不同的钻石原石。虽然钻石经过切磨之后已经失去了这种形状,但通过在其他事物中寻找钻石特殊的生长形态造成的荧光图案,仍然可以对钻石进行鉴定。

GIA 是否提供实验室制造钻石的鉴定服务?

GIA 会对提交至全球各地 GIA 宝石分级和鉴定实验室的每一颗钻石进行检测,确定它们是天然钻石还是实验室制造钻石。

实验室制造钻石鉴定证书
7 月,GIA 在其实验室制造钻石证书中新增完整的 GIA 颜色和净度分级。

GIA 出具实验室制造钻石证书已逾 10 年。2019 年 3 月,根据 FTC 指导方针,研究所宣布将从 2019 年 7 月开始,将证书名称改为 GIA 实验室制造钻石证书。为了降低混淆的可能,GIA 实验室制造钻石的鉴定证书与天然钻石的鉴定证书有显著差异。此外,实验室制造钻石证书使用的的颜色和净度等级术语与天然钻石使用的术语也有所差异。该证书将使用更宽泛的类别术语(无色、近无色、微、极淡和淡),而不是 D 至 Z 颜色等级。天然钻石证书上以缩写(VVS1、SI2 等)表示的净度等级,在实验室制造钻石证书上将使用更宽泛的描述类别术语(也就是极轻微内含级、轻微内含级)。

未提交至宝石鉴定所进行分级的钻石怎么办呢?

GIA iD100
GIA iD100 使零售商能够快速准确地筛选小如 0.005 克拉的未镶嵌和已镶嵌钻石。

为了鉴定实验室制造钻石,GIA 开发了 GIA iD100® 筛选设备。这款台式仪器结合了先进的光谱技术与 GIA 60 年的钻石和宝石鉴定研究,可准确区分天然钻石与合成(高温高压和化学蒸气沉淀法)钻石及钻石仿品。

GIA 还提供 GIA 米粒钻分析服务,快速准确地筛选非常小的钻石包 — 这些钻石在市场上最为流行。

Russell Shor(罗素·肖尔)是 GIA 卡尔斯巴德的资深行业分析师。