天然钻石与人工合成碳硅石的鉴别分析

摘 要：合成碳硅石被认为是钻石最优质的替代品，它与钻石相近的物理、光学性质经常能让人无法轻易的将其与天然钻石区分开，而对于鉴定造成了一定的困扰。本文就钻石与合成碳硅石二者的宝石学性质进行比对性鉴别分析，并从中对鉴定方法进行研究，以期能够更好的将合成碳硅石与天然钻石相区别。

关键词：钻石；合成碳硅石；鉴定

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

钻石的风靡也让钻石的仿制品层出不穷，对质检机构的鉴定方式和方法都提出了更大的挑战。人工合成碳硅石是现在已知的钻石仿制品中与钻石的基本宝石学特征非常相似，而它低廉的价格和闪耀的外观都对消费者有着巨大的吸引力，美国Discovery频道和ABC世界新闻都对合成碳硅石做了很详细的报道，作为人工合成碳硅石的生产厂商——美国C3公司对于市场的开拓和推广在世界各地都取得了很好的效果，但这也对于天然钻石市场带来了一定的冲击，以至于一些天然钻石商家纷纷打出“无人工合成碳硅石”、“100%天然钻石”等宣传标语以示区分。

这一切都使我们质检机构对钻石与钻石的仿制品之间的区别式鉴定分析更为迫切，而无法借助传统的钻石热导仪迅速的对天然钻石与人工合成碳硅石做出区分，也让我们更重视在其他的鉴定特征方面寻求出更便利、准确的区分方式。

1 钻石的宝石学基本特征

钻石的形成需要高温高压的环境以及较为稳定的还原条件，当温度和压力改变时，还会出现钻石与石墨的相互转换，正因如此苛刻的形成条件也造就了钻石独一无二的宝石品质。

钻石的基本化学元素是C，常含有N、B、AL等微量元素，是单晶质均质体，在415.5nm处有明显的吸收光谱。钻石的密度为3.47～3.55g/cm3，市面上常见的无色透明钻石密度一般在3.52g/cm3左右；折射率值为2.46，色散为0.044；钻石是已知天然宝石中硬度等级最高的品种，它的莫氏硬度达到10；具有典型的金刚光泽。

2 人工合成碳硅石的宝石学基本特征

人工合成碳化硅在1987年美国北卡罗纳州州大学研究开发的专利制造出来的“实验室新宝石”，在1997年成立C3公司并于1998年6月开始推入市场，2005年左右在我国宝石市场上大量可见。

合成碳硅石的基本化学元素是SiC，含有Mg、Fe、Ti等元素，没有观测到特征的吸收光谱或低于425nm的弱吸收。合成碳硅石为非均质体，一轴晶正光性，有的具有二色性。合成碳硅石目前尚未合成出真正意义上的无色品种，市面上所能获取到的已切磨完成的钻石琢型样品虽然从台面观察呈无色，但是垂直于琢型亭部刻面向下观察时，可以观察出样品带有一定色调的灰绿色，在标准钻石灯下观察现象更为明显。其相对密度为3.20～3.24g/cm3；莫氏硬度为9.25；折射率值为2.65并具有0.043的双折率和0.104的色散，可以观察到明显的双折射现象。在紫外光灯下多数没有荧光反应，少数有中到弱的橙红色荧光反应。在合成碳硅石内部可以观察到点状或丝状包裹体。

3 二者的区别鉴定

合成碳硅石与钻石在在光泽、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泽与钻石极为接近，肉眼观察时容易将两者相混淆；而由于合成碳硅石也具有高导热性，因此在用热导仪对钻石和合成碳硅石进行检测时都有钻石反应，所以不能与其他钻石仿制品一样通过钻石热导仪来将二者进行区分。但是，只要在鉴定过程中细心的将二者的基本性质进行检测对比，完全能够将合成碳硅石和天然钻石区分开来。

（1）肉眼观察时，由于合成碳硅石折射率值比天然钻石高，因此可以观察到合成碳硅石比钻石的火彩更强，但也由于合成碳硅石相对于钻石更高的色散值，肉眼观察上钻石往往较合成碳硅石更明亮。此外，合成碳硅石的莫氏硬度仍低于钻石的硬度，所以切磨好的合成碳硅石刻面棱线没有钻石的边棱那般锐利。当转动刻面琢型的合成碳硅石时，由于合成碳硅石的高双折射率，会产生一定的重影现象，即通过风筝面可观察到琢型底尖部位的棱线形成两个影像，而通过台面斜看腰棱的反光亦能观察到两个影像。一般切磨合成碳硅石的时候通常会将台面垂直于光轴方向，以避免过多的出现重影现象，而即便如此，在将合成碳硅石倾斜到一个角度或是通过侧面进行观察时候依旧能够看到重影的现象。

同时，经过与天然钻石色标的比对后可知道，合成碳硅石的颜色最高相当于钻石的H色至I色，从亭部刻面向下观察可看到明显的灰绿色色调。

（2）通过10倍放大镜进行观察时，可观察到在钻石和合成碳硅石的晶体内部所含有的包裹体完全不同。天然钻石内部常含有一些天然的晶体包裹体，或云雾状包裹体、裂隙等；而合成碳硅石则常能见到由于人工合成时留下的细长状的白色针状包裹体。

（3）由于天然钻石的密度为3.52g/cm?而合成碳硅石的密度为3.21g/cm?左右，如果是没有进行过镶嵌的裸石可以通过密度为3.33g/cm?的二碘甲烷比重液当中，可以观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，而钻石则会下沉。但由于镶嵌后的首饰成品，由于金属的存在会导致总体密度发生变化，无法通过比重液的方式测试出来。

（4）合成碳硅石是非均质体而天然钻石是均质体，通过正交偏光镜来进行观察时，合成碳硅石在转动360°时会呈现四明四暗的消光现象，而钻石则为全暗。

此外，还可以通过红外光谱仪或导电仪来进行进一步的检测进行区分天然钻石和合成碳硅石。天然钻石在415.5nm处有明显的吸收光谱，合成碳硅石则没有典型的吸收光谱；而同时，合成碳硅石是极佳的导电体，通过导电仪上的探针轻触合成碳硅石台面，导电仪会亮起红、黄灯进行提示，若是钻石则没有反应。但使用导电仪的时候必须是未镶嵌过的裸石，这是由于镶嵌用的金属都是具有良好的导电性的，因此在进行导电性能测试的时候，会对检测结果带来一定的干扰作用，使导电仪出现可以通电的提示，而有色天然钻石内部的致色离子及一些包裹体也有可能会影响到导电仪导电测试结果，因此在使用导电仪进行检测天然钻石和合成碳硅石时，检测结果都只作为辅助结论。

尽管合成碳硅石的光学性质、物理性质与天然钻石非常相近，能够切磨出与钻石非常相似的仿制品，但只要在鉴定过程中严格依照合成碳硅石的基本性质特性与钻石特性进行区别鉴定，多种检测方式同时进行检测，在确认鉴定结果前至少有三种以上的鉴定数据与钻石、合成碳硅石的鉴定数据进行过比对，如此才能更好的将天然钻石和合成碳硅石进行区分。

参考文献：

[1]郭守国，王以群.宝玉石学[M].上海学林出版社，2005：101-119.

作者简介：庞博文（1980-），男，本科，FGA，CGC，助理工程师，研究方向：珠宝玉石鉴定。