鑽石的化學成分是碳元素C。
在二十世紀1930年代羅伯森( Robertson )、福克斯 ( Fox )和馬丁 ( Martin) 通過研究鑽石在紅外光區的透射性和紫外光的透射性的差異，將鑽石分成了明顯的兩大類。
I型鑽石能透過 400～300 nm 的紫外光且在紅外光區 1000～1430 cm - 1 間顯示明顯的吸收光譜。
II 型鑽石可透過低到 220 nm 的紫外光且在紅外光區 1000 ～1430 cm - 1 無明顯的吸收光譜。
鑽石的光學性質：顏色
由純碳組成的無色透明的鑽石在自然界中微乎其微。在鑽石的形成過程中，其成分中總是或多或少地混入了微量的氮、硼等雜質元素，使得大多數鑽石帶有一定的顏色色調。由於所含微量元素的種類不同，同種微量元素的含量不同，則鑽石的顏色也有差異。
主要有以下三大系列：
1.無色-淺黃色系列
從無色透明到帶有不同濃度黃色色調的淺黃色鑽石。自然界中絕大部分鑽石屬於此系列，由於南非好望角省的開普礦盛產這類鑽石，所以又稱為開普(Cape)系列或好望角系列鑽石。
2.淡褐-褐綠系列(咖啡系列)
極淡的褐色到褐色、褐綠色。顏色的形成可能與鑽石的塑性變形有關。這是自然界中另一較常見的系列，商業上俗稱咖啡鑽。
3.彩色系列
彩色鑽石可呈現可見光光譜中的所有色調，只要顏色達到了一定飽和度，具有清晰、特徵色調的鑽石統稱為彩色鑽石。彩色鑽石因極為稀有、瑰麗而身價百倍。常見的彩色鑽石有金黃色、橙黃色和黃綠色，粉紅色、紫紅色和藍色較少見，紅色最罕見。
彩黃、褐或黃綠色鑽石必須具有較高飽和度，淺黃淺褐只能屬於色級較低的開普系列鑽石。二者之間並無客觀標準，只要顏色美麗動人，遵從於市場流行，一般色濃豔者為佳。濃豔的黃綠色是黃色鑽石中較珍貴的品種。褐色鑽石相對較多，當它帶有明快的綠、黃、橙色時則更富有魅力。
黃鑽致色成因：雜質元素致色-N致色
絕大多數天然黃色鑽石，如Cape系列：無色-淺黃色; Canary黃：金黃色; Fancy系列：深黃、棕黃色,這三種系列鑽石屬於此類型致色。
藍色鑽石的飽和度一般較低，其色調淺而帶灰，以冷峻的“鐵藍”為特徵。色調濃豔的藍色鑽石罕見。藍色的“Hope”鑽石可稱得上藍色鑽石中的極品。
藍鑽致色成因：微量硼元素/輻射中心致色
鑽石呈現藍色其原因：其一，含微量的硼元素（B）可呈現淡藍色、艷藍色；其二，因天然/人為的輻射，致使不含N的無色鑽石晶體結構變化產生飽和度較低的藍色。
粉紅、紫紅色鑽石主要來源於俄羅斯的Sakha Yakutia和澳大利亞的Argyle地區。一般色調淺。“Hancock”鑽石以其濃豔的紫紅色創下了寶石拍賣中最高的克拉記錄。綠色鑽石色調也較淺，並常帶有不同程度褐、黃色。純綠色的鑽石在自然界中幾乎沒有。
紅鑽致色成因：塑性變形和摻雜氮（N）元素共同造成的。
粉鑽致色成因：塑性變形
天然粉鑽成因與褐色相似，在極特殊情況下，適當的塑性變形會使晶體結構發生變化，產生亮度較高的粉紅到飽和度較高的紫紅色。
總之，絕大多數彩色鑽石的顏色不像紅寶石的紅色藍寶石的藍色那樣純正、鮮豔。除黃、褐、黃綠色鑽石外，其他彩色鑽石色調均較淺。價格上黃色、褐色、金黃色及綠黃色的鑽石不及無色透明者(D色)。
綠鑽致色成因：輻射中心致色
絕大多數天然綠色鑽石因N含量較高，並因自然輻射而改變結構產生色心致使顏色呈現出淡綠、艷綠色，天然綠鑽形成時間需百萬年以上。
而紫色、淡藍色和粉紅色則往往更值錢，明亮度中等、色彩鮮明之藍色、紅色鑽石價格最高，往往比品質相當的無色透明鑽石高出幾倍。黑色金剛石一般用於工業。
黑鑽致色成因：礦物包裹體致色
黑灰色鑽石的顏色主要是由赤鐵礦和純鐵包裹體造成的，具磁性。如西伯利亞產出的黑色鑽石的顏色是由大量的磁鐵礦包裹體造成的。
彩色鑽石色調術語的前面，分別用九個級別修飾描述鑽石不同的亮度和飽和度：
Faint（微）：用以描述明度最高、彩度最低的顏色；
Very Light（微淺）：用以描述明度很高、彩度稍低的顏色；
Light（淺）：用以描述明度很高、彩度較低的顏色；
Fancy Light（淡彩）：用以描述明度較高、彩度較低的顏色；
Fancy（中彩）：用以描述明度中等、彩度從低到中等的顏色；
Fancy Intense（濃彩）：用以描述明度中等、彩度中等的顏色；
Fancy Vivid（艷彩）：用以描述明度中等、彩度從中到高的顏色；
Fancy Dark（暗彩）：用以描述明度從較暗到暗、彩度從低到中等的顏色；
Fancy Deep（深彩）：用以描述明度從較暗到暗、彩度從中等到高的顏色；
色調術語的後面，還應該在兩個均勻度的術語中任選一個，均勻或者不均勻，便構成了完整的GIA彩色鑽石顏色分級術語框架。
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