钻石可以用机器制造出来吗?培育钻石是真钻石吗?它有价值吗?培育钻石能否伪造成天然钻石?这些问题一直萦绕在钻石爱好者的心中,而“培育钻石和天然钻石不可区分”这句话也给很多人带来疑惑和误解。
要想了解天然钻石和培育钻石的区别,首先要知道什么是培育钻石。培育钻石一开始是作为工业用途的,直到1971年才研究出宝石级的晶体,是在实验室中模拟天然钻石结晶的过程而批量培育出来的钻石,合成方式分别为高温高压(HPHT)法和化学气相沉淀(CVD)法。由于生长方式的不同,天然钻石漫长的形成过程令每一颗晶体的内在就像树木的木纹般独一无二,而流水线般生产的培育钻石就没有类似的独特品质。
多年来,天然钻石行业专家一直使用专业的实验室设备来检查钻石的生长模式、成分、氮含量、荧光和光谱特征等,来判断钻石为天然形成还是实验室培育。例如,生产无色培育钻石需要几乎完全除氮,而99%的天然钻石都含有氮元素;由于在地壳下的时间过长,天然钻石中的晶体结构可能会发生变化,这会导致其对紫外线的反应非常不同。这些研究应用于钻石筛查和检测仪器的开发,可用于检测所有培育钻石。随着钻石知识的普及,天然钻石和培育钻石的区别也越来越清晰明显。
形成过程和时间
天然钻石:天然钻石的形成条件十分苛刻,历经的时间也非常漫长,它们是在9000万到30亿年前于地球深处形成的自然奇迹,是碳元素在地下160公里处经过高压高温自然形成的晶体,直到2.5-4亿年前,剧烈的火山爆发带它们来到地表和人类相见。一部分天然钻石会在河床上或海底被发现,而大多数则留在凝固的熔岩中;
HPHT培育钻石:模拟地球上天然钻石形成的部分过程,将石墨和金属助熔剂放置在压力机中,在极高压下加热到高温(压力约为5998兆帕6,温度为1300-1600℃)将其压碎,碳材料通过助熔剂向较冷的钻石种子扩散,形成钻石晶体,整个过程只有数周;
CVD培育钻石:将钻石板作为晶种,放置于充满甲烷和氢气的生长室,并被加热到约900-1200℃的极高温度,甲烷分解产生的碳原子以层状沉积在晶种上形成钻石晶体,整个过程只有数周;
原石典型形状
天然钻石:通常呈圆形八面体形状,生长发生在八个晶体表面;
HPHT培育钻石:除了八面体表面,通常还会呈现立方体表面;
CVD培育钻石:扁平的板状晶体(中和右),外部覆着一层黑色石墨。
天然钻石八面体晶体(左)、火山爆发带出地表(中)、天然钻石生长方向(右)(图:来源于GIA)
HPHT培育钻石生长过程(左)、生长方向(中)、立方体和八面体表面(右)(图:来源于GIA)
CVD培育钻石过程(左)、生长方向(中)、外覆黑色石墨的扁平板状晶体(右)(图:来源于GIA)
原产地
天然钻石:全球仅有某些地区满足天然钻石形成所需的条件。这些钻石必须在地壳运动中被带到地表上,才能进行开采。目前,仅在少数几个国家发现了天然钻石,包括博茨瓦纳、加拿大、俄罗斯、澳大利亚、安哥拉、南非、纳米比亚、津巴布韦、莱索托和刚果民主共和国。
HPHT培育钻石:理论上,用高温高压法合成钻石,可以在任何地方实现,但目前主要集中在中国、新加坡、俄罗斯和美国等国家。
CVD培育钻石:理论上,用化学气相沉积法合成钻石,也可以在任何地方实现,但目前主要集中在印度、美国、新加坡、欧洲、中东、中国和俄罗斯等国家。
内含物
天然钻石:由自然孕育出的美妙印记每个都独一无二,有各种有趣又浪漫的形状,天然钻石内里还能看见其他矿物晶体,更神奇的是天然钻石内还会包含微小的天然钻石晶体,这些内含物还能够为科学家提供有关地球历史的重要线索。
HPHT培育钻石:因为培育过程中添加了铁镍触媒,因此多具有典型的金属包裹体,多为有金属光泽的棒状或树枝状,在透光下通常是黑色且不透明的,含量足够高时甚至可以被磁铁吸引。
CVD培育钻石:往往可见深色石墨内含物,表面呈褶皱状的羽裂纹,棉球状的黑点和近表面的黑点群,为无定形碳或微晶石墨。
荧光现象
天然钻石:在紫外线照射下的荧光多为较弱的蓝色、黄色荧光,只有约15%的天然钻石会发出强荧光,并且荧光效果呈均匀状或不均匀的带状分布。
天然钻石较弱蓝色荧光图像
HPHT培育钻石:在短波紫外灯下多呈中到强的黄绿色到蓝绿色荧光并多具有蓝绿色磷光,长波紫外灯下多数呈惰性或弱黄绿色荧光,并可能会呈十字形交叉的亮带。
HPHT培育钻石蓝色和黄绿色荧光图象以及十字形交叉亮带
CVD培育钻石:在短波紫外灯下呈中到强的黄到黄绿色荧光,长波紫外灯下多呈惰性,荧光具有特征的层状生长纹理。
CVD培育钻石绿色荧光图像和层状生长纹理
天然钻石:在紫外线照射下的荧光多为较弱的蓝色、黄色荧光,只有约15%的天然钻石会发出强荧光,并且荧光效果呈均匀状或不均匀的带状分布。
HPHT培育钻石:在短波紫外灯下多呈中到强的黄绿色到蓝绿色荧光并多具有蓝绿色磷光,长波紫外灯下多数呈惰性或弱黄绿色荧光,并可能会呈十字形交叉的亮带。
CVD培育钻石:在短波紫外灯下呈中到强的黄到黄绿色荧光,长波紫外灯下多呈惰性,荧光具有特征的层状生长纹理。
天然还是培育?检测技术全面升级!
为了鉴别天然钻石和培育钻石,如今市场上已有40多种仪器可以帮助钻石供应链中的相关人员(如零售商、设计师和制造商)检测差异。GIA 美国宝石研究所对实验室制造的培育钻石进行了广泛研究,使用仪器帮助专业人员检测光谱特征确定其成分,检测培育钻石特有的晶体图案和紫外线荧光反应,分辨是自然形成还是培育。天然钻石和培育钻石虽然都可出具GIA证书,但两者有着明显区别:GIA会在证书上直接以文字形式表明“Laboratory Grown”(实验室培育)字样。
GIA借助 DiamondView 成像系统查看天然和培育钻石的生长模式
天然钻石行业在2019年就启动了天然钻石验真项目(ASSURE),并评估了市面上所有钻石检测仪的性能,目前已升级进入2.0阶段,进一步扩大了验真范围。这一系列的鉴定手段是确保行业渠道完整性、防止天然钻石和培育钻石混合的程序的一个关键组成部分。想要确定所购买的是天然钻石还是培育钻石,除了使用仪器区分,法律定义、广告条款和报告证书也会保障知情权,帮助消费者辨明来源。
天然钻石是大自然赋予人类的古老瑰宝,拥有极高的价值。这一切皆是因为天然钻石是不可再生的珍稀资源,储量十分有限,1克拉的天然钻石年开采量仅约等于一个健身球,5克拉及以上的天然钻石年开采量仅约等于一个篮球。而培育钻石的制作条件不受自然限制,在科技的发展下,成本会愈加低廉,价值也在不断下降。
从2016年至2023年,在某些情况下,一枚重达1.5克拉的培育钻石的价格下跌了超过74%。而天然钻石的价格在近35年间年均增长率约为3%。
两者价差越来越大,价格呈下降趋势的培育钻石不具备收藏或转售的价值,但天然钻石不仅被投资界和收藏界不断追捧,更是成为很多人的传家宝代代传承。