特征

GIA 研究人员研究黑色钻石


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黑和白的对比是时尚界的宠儿,珠宝也不例外。这枚戒指(左)镶嵌了 1.5 克拉的黑色钻石和 1.50 克拉的无色钻石。这对耳环则镶嵌了 1.69 克拉的黑色钻石和 1.76 克拉的无色钻石。这这三颗钻石均用 18K 黄金镶嵌。由 Nanci Knott & Co. 友情提供。摄影:Robert Weldon(罗伯特·韦尔登)/GIA

几十年来,黑色钻石的纯粹之美一直吸引着珠宝设计师,它们在戒指、项链和手镯中与无色钻石形成了鲜明的对比。然而,真正的黑色钻石在自然界并不十分常见,因此,市场上的绝大多数黑色钻石都是通过处理而形成均匀的黑色。

无论是天然黑色钻石还是经过处理得到的黑色钻石,其重要产地之一都是津巴布韦东部的马兰吉矿床。这是一个相对较新而且存在争议的钻石产地,出产大量带有辐射斑和石墨内含物的钻石,这使得钻石呈现黑色或能够被处理成黑色。这一产地于 2001 年被戴比尔斯发现,但直到 2006 年才开始投入运营。2018 年,GIA 研究人员 Karen V. Smit(卡伦·V·斯密特)、Elina Myagkaya(依琳娜·米娅卡亚)、Stephanie Persaud(史蒂芬·佩索德)和 Wuyi Wang(王五一)在一项研究中详细介绍了用于鉴定津巴布韦黑色钻石颜色成因的独特特性以及如何鉴定可能进行的处理。

每排镶嵌 8 颗黑色钻石;共有 5 排。
这项研究中的 40 颗天然暗彩褐色至彩黑色马兰吉钻石桌面朝上的图片。钻石重量介于 0.39 至 3.11 克拉之间,直径介于 4.47 至 8.75 毫米之间(参见表 1)。由于石墨针状物和大量的辐射斑,除 4 颗含有由微型石墨内含物组成的黑色云状物的钻石外,所有钻石看上去都很暗。摄影:Jian Xin (Jae) Liao(廖建新)。

GIA 研究人员对 40 颗天然暗彩褐色至彩黑色、重量从 0.39 克拉至 3.11 克拉的一系列钻石进行了分析。研究结果发表在 GIA 专业季刊《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 2018 年夏季刊中。  所有圆形切磨钻石购入时经过打磨但未经处理。照片显示,大多数钻石的颜色分布极不均匀,因此它们不太适合或不适合镶嵌在珠宝中。

研究人员对钻石进行了各种测试,包括采用几种不同的光谱方法来鉴别钻石晶格中的杂质和缺陷。内含物(如石墨)通常会与 GR1 等缺陷区分开来。GR1 是一种与辐射相关的缺陷,文章也对此进行了综述。他们还使用 DiamondView 成像来绘制生长色带。

两颗黑色钻石的 DiamondView 和可见光图像。
两颗钻石的 DiamondView 和可见光图像,显示了钻石裂缝内的辐射残迹。DiamondView 图像中的不发光区域与钻石裂缝中大范围的辐射损伤有关。摄影:Karen Smit(卡伦·斯密特)。

许多自然成色的钻石的黑色是由辐射或硫化物、石墨、磁铁矿、赤铁矿或含铁材料的内含物造成的。许多经过处理得到的黑色钻石经过高度辐射,看起来很黑,但实际上是深绿色。津巴布韦样品中的深色是由石墨、甲烷或其他深色矿物的内含物造成的,这些矿物在宝石中非常普遍,以至于全部或大部分钻石都呈现这种颜色。其中一些的裂缝附近还含有褐色辐射斑。

GIA 研究人员发现,大部分马兰吉样品的黑色都由延伸到钻石表面的裂缝中的大量石墨针状物和褐色辐射斑造成。褐色辐射斑很可能是在地球表面存在了至少 10 亿年的钻石接触放射性液体和矿物的结果。虽然大多数钻石在接触辐射后会变绿,但加热到大约 500-600°C 后,这些辐射斑会变成褐色。虽然断裂的钻石可能无法承受 HPHT(高压高温)处理,但它们能够承受低压、高温处理,从而变成宝石级的黑色钻石。

这枚戒指的中心尺寸较大,镶有数颗黑色钻石,周围镶嵌着一排无色钻石。
这枚戒指的中心镶嵌了 1.13 克拉的黑色钻石和 0.56 克拉的无色钻石。由 Four Seasons Jewelry Corporation 友情提供。摄影:Valerie Power(瓦莱丽·鲍尔)/GIA

其中四个样品的内部结构很不同寻常——它们包含两种不同的生长结构:八面体和立方体,其被称为混合习性钻石。这种钻石的立方体区域含有大量微型石墨内含物,像乌云一样。GIA 的另一项研究表明,加热至超过 1200°C 时,石墨内含物会扩大到原有大小的 10 至 16 倍,从而形成均匀的不透明黑色。这使得马兰吉成为经过处理得到的彩黑色钻石的潜在重要产地。

这项研究的目的既是为了记录马兰吉黑色钻石的特征,也是为了更好地了解这种不寻常的钻石是如何形成的。由于马兰吉生产大量钻石(每年数百万克拉),因此,这些品质较差的含石墨钻石表明,这里是经过处理和未经处理的黑色钻石的潜在主要产地——特别是因为这些钻石往往比一般的原矿钻石大,达到 5 到 7 克拉。

戒指采用向日葵图案,中心为黑色钻石,镶有无色钻石花瓣, 花瓣下方为三个黑色钻石带。与戒指一样,向日葵图案位于一排黑色钻石的末端。
Le Vian 的向日葵系列主要采用黑色钻石和无色钻石,分别称之为黑莓钻石 (Blackberry Diamonds®) 以及香草钻石 (Vanilla Diamonds®)。这枚戒指(左)采用 14K 黄金打造,镶嵌了 0.625 克拉的黑色钻石和 0.375 克拉的无色钻石。这对耳环则镶嵌了 0.25 克拉的黑色钻石和 0.625 克拉的无色钻石。照片由 Le Vian 友情提供。

主要作者 Karen V. Smit(卡伦·V.斯密特)和另一个研究小组对同一矿床的另一组混合习性钻石进行了检验,以更好地了解钻石的生长过程。混合习性钻石含有古甲烷(碳和四个氢)流体的内含物。由 Smit(斯密特)、Steven B. Shirey(史蒂芬·B.希格利)、Richard A. Stern(理查德·A.斯特恩)、Andrew Steele(安德鲁·斯蒂尔)和 Wuyi Wang (王五一)进行的研究发表在 2016 年 4 月的《Lithos》杂志上。有趣的是,这些甲烷流体只出现在钻石的立方体部分,而八面体部分则没有,这是因为立方体部分的生长速度比八面体快得多。这些马兰吉钻石是最早被描述含有甲烷的钻石,并为钻石在地球深处的成因提供了重要的约束条件。

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

《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 文章的作者是:

主要作者 Karen Smit(卡伦·斯密特)是 GIA 纽约的研究科学家。她于 2013 年获得阿尔伯塔大学地质学博士学位,2014-2016 年期间担任 GIA 博士后研究员。她的研究领域是钻石地质学和地质化学;她曾在《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 等期刊上发表过大量文章,最近在《矿物和岩石学》(Minerals and Petrology)上发表了有关加拿大维克多矿新元古代二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石钻石的文章。

Stephanie Persaud(史蒂芬·佩索德)是纽约 GIA 的分析技术员,专注研究 UV-VIS、FTIR、光致发光和拉曼光谱以及钻石颜色成因。她在《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 中发表了关于筛选米粒钻裸石GIA iD100 用途的文章。

Elina Myagkaya(依琳娜·米娅卡亚)是 GIA 纽约鉴定所的研究实验室技术员,负责数据收集,包括紫外线 — 可见光、红外光谱、拉曼光谱和光致发光光谱,以及鉴定所设备的仪器仪表维护。她在《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 中发表了一篇关于实验室制造绿色钻石的文章,并在 2018 年 GSA 大会上发表了一篇关于淡水养殖珍珠的论文。

Wuyi Wang(王五一)是 GIA 研发副总裁。他拥有 日本筑波大学的博士学位,发表的研究成果涵盖钻石地质学和地质化学、HPHT 实验、鉴别钻石的处理和合成、有色宝石的宝石学和矿物学等领域。