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,在國民經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。基本形態(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。