【原】鑽石分類很簡單，總結起來是1個N、2個N、3個N、4個N、0個N、1個B

珠寶知識263：珠寶考研考證篇（八十一）：鑽石的分類

對於鑽石其實大家或多或少都會有一定的瞭解，它是《系統寶石學》中所收錄的唯一的一個自然元素礦物大類的寶石，以單質形式存在，主要成分爲C，除此之外，微量元素以N跟B爲主，我們來看一下元素週期表，這兩個元素分別位於C元素的右側與左側，因此與C元素在一定程度上具有相似的地球化學性質，能夠進入到鑽石的晶格當中，以類質同象的形式代替C元素，從而導致鑽石具有多變的性質。

除了N、B這兩種元素以外，鑽石中還會包括H、Si、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性氣體、稀土元素等，種類可以多打50多種，部分元素是以類質同象替代的形式進入到鑽石晶格中，部分元素可能是以顯微混入物的形式進入到鑽石中。這些元素的進入也可能會到導致鑽石顏色方面的變化，比如說Cr元素可以使鑽石呈現天藍色，Al元素可以使鑽石呈黃色。

由於N元素是鑽石中最主要的雜質元素，因此鑽石的分類也主要依據鑽石中N的存在形式首先會根據鑽石中是否含有N元素分類分爲兩大類，一類爲I 型鑽石（含N），一類爲II型鑽石（不含N）。

對於II型鑽石的分類會比較簡單，第一類就是純淨的鑽石，不含其它雜質元素，此類鑽石歸類爲IIa型鑽石；這類鑽石的顏色主要是由於鑽石內部的一些晶格缺陷導致的，例如粉色的鑽石就歸屬於這一類。前幾年拍賣的粉紅之星就被GIA評定爲最爲純淨的IIa型鑽石。

II型鑽石第二類就是含B的鑽石，B是以孤立的原子原狀態取代鑽石中的C原子，由於相對於C原子，B原子少一個電子，因此當B替代C進入到鑽石晶格中時，就會形成一個空穴色心，將紅外區到500nm的光吸收，使得鑽石呈現藍色。世界著名的“希望之星”鑽石，就是典型的IIb型鑽石。

由於B原子只有三個電子可以與鑽石之間成鍵，因此，成鍵之後會多餘一個自由電子，因此，該類鑽石是天然鑽石中唯一的一個能夠導電的鑽石種類，屬於半導體。但是經過輻照處理的鑽石，由於不具備導電性，由此可以利用鑽石的導電性藍色鑽石是否爲天然。

I型鑽石爲含N元素的鑽石，最多時可含N 0.25%，這類鑽石的分類較爲複雜，其主要原因是N原子在鑽石中有多種存在形式。N元素在鑽石中可以呈孤立的狀態存在（1個N），N元素也可以像C原子一樣相互聯結在一起，呈聚合狀態，呈現這種聚合狀態，可以是2個N聯結在一起，可以是3個N聯結，也可以是更多（4-9個N），因此根據N在鑽石中的存在形式，I型鑽石一共可以分爲四類。

由於98%左右的鑽石中N元素都是以聚合狀態存在的，因此將該類鑽石分類爲Ia型鑽石；由於N原子成對（2個N原子相連）、成三（三個N原子項鍊）、成多（4-9個N原子相連，甚至聚集成片），因此將上述三類鑽石依次分類爲IaA、IaAB、IaB型鑽石。這類鑽石多數呈現黃色，現在鑽石的顏色分級中，也多數是以這類鑽石爲分級的。

該類鑽石主要呈現的顏色爲黃色，其顏色成因可以利用色心理論來進行解釋，由於N在鑽石中替代C原子會造成鑽石中存在能夠形成顏色的晶格缺陷，其中N2色心，會造成鑽石吸收藍區的478nm、452nm、439nm的光；3個N原子相結合，會造成鑽石中存在一個結構空位，N3色心造成鑽石吸收415nm、426nm、435nm、465nm、475nm的光，其中以415nm吸收最爲強烈，因此在利用分光鏡時，多數鑽石可觀察到該條吸收線，由於這些吸收線都是位於藍區，而藍色光的補色爲黃色，因此這些色心是造成鑽石呈現黃色的主要原因。另外N3心不僅僅是引起鑽石產生黃色的原因，也是引起鑽石產生藍白色熒光的主要原因。

剩下的鑽石分類爲Ib型鑽石，N原子是以孤立的形式存在的（1個N）。在自然界存在較少，但是合成的鑽石中多數是以該類型的鑽石爲主，主要是因爲在合成鑽石的過程中，我們會較爲嚴格的把控鑽石的形成環境，再加上從孤氮向聚合氮轉化的過程中，需要巨大的能量，成本也相對較高，因此合成鑽石多以該類型的鑽石爲主；但是天然鑽石生長在高溫高壓的環境之下，這也就是爲什麼天然鑽石以Ia型爲主的原因。該類型的鑽石也主要是無色-黃色，同時會有棕色色調的鑽石出現。

Ib型鑽石的顏色，主要是利用能帶理論來進行解釋，由於N原子比C原子的結構多一個電子，因此這些多餘的電子就會在帶隙內形成一個雜質能級，是的帶隙間的能量從5.4eV降低到2.2eV，因此只要能量大於2.2eV（500nm左右）的任何光都可以將電子激發到導帶中，因此，紫區到藍區的光被吸收，因此鑽石呈現黃色。

鑽石是根據N的形式來進行分類的，那麼我們又是根據什麼證據來判斷鑽石的種類呢？此時應用最多的就是紅外光譜儀。下圖爲I型和II型鑽石的紅外光譜圖。

下圖爲大家總結了集中常見的寶石學測試方式來推斷天然鑽石的類型：

A 圖爲鑽石的可見光吸收光譜，Ia型鑽石常見415nm的吸收線；

B 圖爲鑽石中的針狀包裹體，Ib型鑽石常見；

C 圖爲IIb型鑽石常見，在正交偏光鏡中交叉式“榻榻米”狀異常消光

短波紫外線的投射性也是一個很好的區別I型與II型鑽石的方法，其中I型鑽石可以吸收短波紫外線，但是II型鑽石則允許短波紫外線通過。我們可以通過下面這個測試儀器來進行區分，光線通過一個狹縫照射鑽石，在鑽石的上方放置一塊白鎢礦的晶體，白鎢礦在紫外線的照射下會發出藍色的熒光，因此，只有在測試II型鑽石時白鎢礦晶體纔會發出熒光。

在鑽石觀測儀（DiamondView）的測試中，每種類型的天然鑽石會顯示特徵的熒光顏色和圖案：

A圖爲Ia型鑽石，通常顯示藍色的熒光並伴有直線狀生長模式（straight-towavy）；

B 圖爲Ib型鑽石，常顯示與H3晶格缺陷有關的伴有綠色直線的橙色熒光；

C圖和D圖爲II型鑽石，均表現爲網狀藍色熒光特徵，主要與網狀的線型位錯有關，另外，II型鑽石通常顯示特徵的藍色或者紅色磷光（D圖右下角）

下表中爲大家總結了鑽石的類型以及特徵，我們可以根據鑽石不同的性質特徵來進行精確的區分。

研究鑽石的分類又有何用呢？

對於普通的消費者而言，鑽石的類型當然毫無用處可言，只要是能夠達到寶石級的鑽石就可以了，但是對於寶石學家而言，鑽石的分類卻有着不同的意義。

1、爲區分天然鑽石與合成鑽石提供證據

前面我們講到，自然界中98%左右的鑽石都是Ia型鑽石，當我們檢測到鑽石爲Ib型鑽石時，就會提醒我們該鑽石有可能爲合成鑽石，提示我們需要進一步的檢測，鑽石確認儀應用的就是這種原理；另外，藍色鑽石多以IIb型鑽石爲主，並且具有一定的導電性，如果在檢測過程中發現藍色的鑽石不屬於IIb型，且不具有導電性，因此需要進一步實驗的驗證。

2、爲進一步的優化處理提供最優化方法。

例如IIa型鑽石內含有的雜質元素相對較少，也通常較爲純淨，顏色的成因主要與晶格缺陷有關，在利用高溫高壓方法進行處理，主要是將鑽石中的晶格缺陷進行修復，釋放晶格缺陷（塑性變形）過程中儲存的應變能，轉變爲穩定的狀態，最終將IIa型褐色鑽石轉變爲近無色的鑽石，偶爾還可以得到淡粉色或者淡藍色，這就是著名的GEPOL鑽石。