高温高压处理钻石及其鉴定.doc

黄色、绿色高温高压处理钻石及其鉴定
  2002-10-15  

最近，一种新的处理钻石的方法由美国通用电气公司（GE）和Novatek公司公开，此方法的产品具有非常饱和的颜色，色彩多呈绿黄色到黄绿色，个别样品呈黄色到褐黄色。这种颜色的天然色钻石是非常罕见的。
成功进行这种处理过程的公司除美国通用电气公司（GE）和Novatek公司外，还有俄罗斯、瑞典的一些公司，可怕的是，似乎有尚未公开的渠道也已经成功地处理出这种钻石。所以，我国的从业者应尽快认识这种钻石，并能掌握其鉴定方法，以便能对这种钻石作出正确的反应，本文就是因此而翻译的。
这种钻石的处理方法是，用与合成钻石相似的设备，控制样品所处的环境压强为6GPa（60亿帕斯卡），温度为2100℃左右，持续时间不超过30分钟，甚至更短时间。这样就可以得到一种高饱和颜色的绿黄到黄绿色钻石，个别样品呈黄色或褐黄色。
从处理方法我们可以想到"GE POL"钻石，的确这两种钻石的处理环境非常相似，但处理的结果可以说是截然相反的。"GE POL"相对处理前颜色变浅，而GE和Novatek的这种处理的目的是使钻石颜色带有明显的绿色成分。瑞典处理商则是努力使钻石与天然黄钻颜色相似。总之，这种高温高压处理钻石相对处理前颜色更加艳丽。之所以得到截然不同的结果是因为，"GE POL"处理钻石的原料是不含氦的，Ia型钻石，而高温高压处理钻石的原料是含聚态氮的Ia型钻石。
下面对这种钻石的性质及鉴定方法简要介绍：
高温高压处理钻石的颜色饱和度都很高，并且有的还有暗色调。多数处理钻石属绿黄色到黄绿色色系，少量呈黄色或褐黄色。绿黄色到黄绿色样品在不同光即首饰镶嵌或修改时的必要温度，宝石的体色包括可见光激发的绿色荧光会有暂时地改善，即颜色的饱和度会增强，不过宝石冷却下来后，颜色会恢复到原来的样子
放大检查 由于高温高压处理钻石的处理环境与"GEPOL"钻石非常相似，所以有的镜下特征如出一辙。从碳的标准相图我们知道，压强为6GPa的情况下，碳在 1850℃以上的稳定态为石墨，所以，高温高压处理钻石 的原始晶面上同样会留有灼烧的蚀象和凹痕，甚至会有 石墨化的痕迹，晶质包裹体的周围也会因膨胀收缩而产 生应力纹。当然，如果没有这些特征，并不意味着钻石。就没有经过高温高压处理。注意，这些特征仅具指示意 义，并非诊断性的。不过，应重视这类特征的警示作用。
高温高压处理钻石最普遍的特征是平直的褐色到黄色的生长纹理，这种纹理沿八面体方向，呈色带状或由色带组成的图案，这种生长纹理的明显程度在不同样品中大不相同，有的样品里甚至没有。这一特征与"GE POL"钻石不同，因为"GEPOL"钻石是通过高温高压消除与生长纹理有关的褐色而达到褪色目的的。
发光性 长波紫外光下，2／3的绿黄色到黄绿色处理钻石的荧光为中等到强的绿黄到黄绿色，1／3样品的荧光色为蓝色和黄色或绿黄色的混合色。黄色到褐黄色处理钻石的荧光色与其它颜色处理钻石相似，只是强度显弱。不管钻石是什么颜色，也无论其荧光是什么颜色，大多数高温高压处理钻石在长波紫外光下都有一种白垩状荧光，且有的在钻石亭部显得特别明显。
短波紫外光下，绝大多数绿黄到黄绿色处理钻石发中等到强的绿黄到黄绿色荧光，只有个别荧光为黄色。黄到褐色处理钻石的荧光同样只是强度相对较弱，颜色也与绿黄色系列处理钻石一样。超过2／3的钻石同时伴有白垩状荧光。
天然色的黄到褐黄色钻石颜色为黄色与蓝色的混合色，绿黄到黄绿天然色钻石的荧光为黄或绿黄色，不过，天然色钻石绝不会伴有白垩状荧光，这对成包的批量彩钻，是一种最简单实用的检测方法。
大多数高温高压处理钻石的长波紫外荧光强于短波荧光，极少量处理钻的两种荧光强度相同，极偶然的情况下可见到短波下有弱荧光而对长波显惰性的处理钻石。
强可见光下，如光纤灯照射下，绿黄到黄绿色处理钻都会发出中等到强的绿色荧光，显微镜下观察光纤灯照射的钻石，可能发现这种绿色荧光是沿褐到黄色的生 长纹理发射出的，前面提到，这种生长纹理非常普遍，而 荧光沿纹理发出酌现象也很普遍。不过黄到褐黄色处理钻石对可见光没有可见的发光性。注意，这种绿色荧光的发光区与强度分布情况几乎没有鉴定意义，因为在天然色钻石中，绿色荧光也可以沿生长纹理发出。
光谱 台式或手持式分光镜的透射分光光谱。所有绿黄到黄绿色处理钻石都有503nm强吸收线；绝大多数处理钻石在480-500nm处有一暗吸收带，这其中约有一半钻石有弱到中等酌415nm吸收线，也差不多一半的处理钻(可能有415nm吸收线)在505和515nm处各有 一条绿色荧光线(亮线)。而绿黄色到黄绿色的天然色钻在494nm和503nm处呈明显的双吸收线(H3中心导致)， 并且非常典型地在415nm处呈现一条弱到中等强度的吸收线(由N3色心导致)。如果借助氟利昂或其它设备对钻石进行冷却，那么在595nm处有时还可以看到一条弱线。
反射分光光谱 部分绿黄到黄绿色处理钻在494nm处有清晰的吸收线，在波长较短的位置有一吸收窄带。
黄到褐黄色处理钻的光谱相对简单，要么是415nm 吸收线或伴有503nm吸收线，要么没有特征吸收。
紫外一可见光一近红外光谱 可见光范围的光谱把高温高压处理钻石可分成三类。大部分绿黄到黄绿色处理钻显示了N3的特征弱吸收(主吸收峰在415nm处)，和H3的特征强吸收(主吸收峰在503nm处)，以及H2的特征强吸收(主吸收峰在985nm)，前两个吸收峰跟手持式分光镜观测到的谱线相对应。但手持式分光镜观测到的荧光线在分光光度计中没有显示；另有一个或三个以上的其它特征在这一类约半数的样品中出现：1)以505nm为中心的弱到中等强度的宽吸收峰带，2)535nm一个弱但尖锐的吸收峰，3)在637nm处还有一个弱的尖峰(与NV中心有关)。另一类仍以绿一黄色系列处理钻为主，包括少量褐黄色钻石，其特征与第一类很相似，只是有不同的相对强度，在大约500nm以下波长的全部范围内吸收明显增强。第三类为黄到褐黄色处理钻，吸收随着波长的降低而显著增强，但没有N3和H3的特征峰，个别的只有H2的吸收特征。
温下，近红外范围内的红外光谱，有的呈现985nm峰(与H2有关)。
中红外光谱显示所有的处理钻都具la型钻石的特征。但氮的聚合态不同： 少数呈A类聚合； 大多数处理钻中既有A类聚合态氮，又有B类聚态氮，A或B类聚态氮的特征吸收峰相对较强酌样品又各约占一半。偶尔还有这种情况：同一样品的两个光谱，A类聚态氮和B类聚态氮特征峰的相对强度恰恰相反--这正说明天然钻石中氮元素分布不均的固有性质。个别处理钻在1344cm-1处有弱吸收峰，这与单氮类质同象取代C原子有关。
显然，紫外荧光和准确的分光光谱是这类钻石的鉴定关键。