天然鉆石與人工合成碳硅石的鑒別分析

摘 要：合成碳硅石被認為是鉆石最優質的替代品，它與鉆石相近的物理、光學性質經常能讓人無法輕易的將其與天然鉆石區分開，而對于鑒定造成了一定的困擾。本文就鉆石與合成碳硅石二者的寶石學性質進行比對性鑒別分析，并從中對鑒定方法進行研究，以期能夠更好的將合成碳硅石與天然鉆石相區別。

關鍵詞：鉆石；合成碳硅石；鑒定

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.211

鉆石的風靡也讓鉆石的仿制品層出不窮，對質檢機構的鑒定方式和方法都提出了更大的挑戰。人工合成碳硅石是現在已知的鉆石仿制品中與鉆石的基本寶石學特征非常相似，而它低廉的價格和閃耀的外觀都對消費者有著巨大的吸引力，美國Discovery頻道和ABC世界新聞都對合成碳硅石做了很詳細的報道，作為人工合成碳硅石的生產廠商——美國C3公司對于市場的開拓和推廣在世界各地都取得了很好的效果，但這也對于天然鉆石市場帶來了一定的沖擊，以至于一些天然鉆石商家紛紛打出“無人工合成碳硅石”、“100%天然鉆石”等宣傳標語以示區分。

這一切都使我們質檢機構對鉆石與鉆石的仿制品之間的區別式鑒定分析更為迫切，而無法借助傳統的鉆石熱導儀迅速的對天然鉆石與人工合成碳硅石做出區分，也讓我們更重視在其他的鑒定特征方面尋求出更便利、準確的區分方式。

1 鉆石的寶石學基本特征

鉆石的形成需要高溫高壓的環境以及較為穩定的還原條件，當溫度和壓力改變時，還會出現鉆石與石墨的相互轉換，正因如此苛刻的形成條件也造就了鉆石獨一無二的寶石品質。

鉆石的基本化學元素是C，常含有N、B、AL等微量元素，是單晶質均質體，在415.5nm處有明顯的吸收光譜。鉆石的密度為3.47～3.55g/cm3，市面上常見的無色透明鉆石密度一般在3.52g/cm3左右；折射率值為2.46，色散為0.044；鉆石是已知天然寶石中硬度等級最高的品種，它的莫氏硬度達到10；具有典型的金剛光澤。

2 人工合成碳硅石的寶石學基本特征

人工合成碳化硅在1987年美國北卡羅納州州大學研究開發的專利制造出來的“實驗室新寶石”，在1997年成立C3公司并于1998年6月開始推入市場，2005年左右在我國寶石市場上大量可見。

合成碳硅石的基本化學元素是SiC，含有Mg、Fe、Ti等元素，沒有觀測到特征的吸收光譜或低于425nm的弱吸收。合成碳硅石為非均質體，一軸晶正光性，有的具有二色性。合成碳硅石目前尚未合成出真正意義上的無色品種，市面上所能獲取到的已切磨完成的鉆石琢型樣品雖然從臺面觀察呈無色，但是垂直于琢型亭部刻面向下觀察時，可以觀察出樣品帶有一定色調的灰綠色，在標準鉆石燈下觀察現象更為明顯。其相對密度為3.20～3.24g/cm3；莫氏硬度為9.25；折射率值為2.65并具有0.043的雙折率和0.104的色散，可以觀察到明顯的雙折射現象。在紫外光燈下多數沒有熒光反應，少數有中到弱的橙紅色熒光反應。在合成碳硅石內部可以觀察到點狀或絲狀包裹體。

3 二者的區別鑒定

合成碳硅石與鉆石在在光澤、火彩、密度上都基本相同，已切割的合成碳化硅表面反光及光澤與鉆石極為接近，肉眼觀察時容易將兩者相混淆；而由于合成碳硅石也具有高導熱性，因此在用熱導儀對鉆石和合成碳硅石進行檢測時都有鉆石反應，所以不能與其他鉆石仿制品一樣通過鉆石熱導儀來將二者進行區分。但是，只要在鑒定過程中細心的將二者的基本性質進行檢測對比，完全能夠將合成碳硅石和天然鉆石區分開來。

（1）肉眼觀察時，由于合成碳硅石折射率值比天然鉆石高，因此可以觀察到合成碳硅石比鉆石的火彩更強，但也由于合成碳硅石相對于鉆石更高的色散值，肉眼觀察上鉆石往往較合成碳硅石更明亮。此外，合成碳硅石的莫氏硬度仍低于鉆石的硬度，所以切磨好的合成碳硅石刻面棱線沒有鉆石的邊棱那般銳利。當轉動刻面琢型的合成碳硅石時，由于合成碳硅石的高雙折射率，會產生一定的重影現象，即通過風箏面可觀察到琢型底尖部位的棱線形成兩個影像，而通過臺面斜看腰棱的反光亦能觀察到兩個影像。一般切磨合成碳硅石的時候通常會將臺面垂直于光軸方向，以避免過多的出現重影現象，而即便如此，在將合成碳硅石傾斜到一個角度或是通過側面進行觀察時候依舊能夠看到重影的現象。

同時，經過與天然鉆石色標的比對后可知道，合成碳硅石的顏色最高相當于鉆石的H色至I色，從亭部刻面向下觀察可看到明顯的灰綠色色調。

（2）通過10倍放大鏡進行觀察時，可觀察到在鉆石和合成碳硅石的晶體內部所含有的包裹體完全不同。天然鉆石內部常含有一些天然的晶體包裹體，或云霧狀包裹體、裂隙等；而合成碳硅石則常能見到由于人工合成時留下的細長狀的白色針狀包裹體。

（3）由于天然鉆石的密度為3.52g/cm?而合成碳硅石的密度為3.21g/cm?左右，如果是沒有進行過鑲嵌的裸石可以通過密度為3.33g/cm?的二碘甲烷比重液當中，可以觀察到合成碳硅石由于密度低于二碘甲烷比重液而在比重液中上浮，而鉆石則會下沉。但由于鑲嵌后的首飾成品，由于金屬的存在會導致總體密度發生變化，無法通過比重液的方式測試出來。

（4）合成碳硅石是非均質體而天然鉆石是均質體，通過正交偏光鏡來進行觀察時，合成碳硅石在轉動360°時會呈現四明四暗的消光現象，而鉆石則為全暗。

此外，還可以通過紅外光譜儀或導電儀來進行進一步的檢測進行區分天然鉆石和合成碳硅石。天然鉆石在415.5nm處有明顯的吸收光譜，合成碳硅石則沒有典型的吸收光譜；而同時，合成碳硅石是極佳的導電體，通過導電儀上的探針輕觸合成碳硅石臺面，導電儀會亮起紅、黃燈進行提示，若是鉆石則沒有反應。但使用導電儀的時候必須是未鑲嵌過的裸石，這是由于鑲嵌用的金屬都是具有良好的導電性的，因此在進行導電性能測試的時候，會對檢測結果帶來一定的干擾作用，使導電儀出現可以通電的提示，而有色天然鉆石內部的致色離子及一些包裹體也有可能會影響到導電儀導電測試結果，因此在使用導電儀進行檢測天然鉆石和合成碳硅石時，檢測結果都只作為輔助結論。

盡管合成碳硅石的光學性質、物理性質與天然鉆石非常相近，能夠切磨出與鉆石非常相似的仿制品，但只要在鑒定過程中嚴格依照合成碳硅石的基本性質特性與鉆石特性進行區別鑒定，多種檢測方式同時進行檢測，在確認鑒定結果前至少有三種以上的鑒定數據與鉆石、合成碳硅石的鑒定數據進行過比對，如此才能更好的將天然鉆石和合成碳硅石進行區分。

參考文獻：

[1]郭守國，王以群.寶玉石學[M].上海學林出版社，2005：101-119.

作者簡介：龐博文（1980-），男，本科，FGA，CGC，助理工程師，研究方向：珠寶玉石鑒定。