黑钻石通常呈现纯黑色或深灰色，表面具有金属般的光泽，内部结构多孔且含有石墨包裹体，整体呈不透明状态，部分高品质黑钻经切割后能反射出璀璨光芒。其形态多为不规则颗粒或圆形碎片，硬度达到莫氏硬度10级，但韧性优于普通钻石。

黑钻石独特的外观特征源于其特殊的形成过程和矿物组成。从矿物学角度看，黑钻石的主要成分为碳元素，但内部含有大量石墨包裹体和铁质矿物杂质，这些包裹体密度可达晶体体积的20%-40%，正是这些致色矿物使钻石呈现深邃的黑色。在晶体结构方面，黑钻石具有典型的多晶聚合特征，这种结构使其在保持高硬度的同时具备极佳韧性，不易出现普通钻石常见的解理破裂现象。

关于黑钻石的起源，目前学术界存在两种主流理论。第一种是内生说，认为黑钻石形成于地球深处200-300公里的地幔过渡带，在高温高压环境下，富含有机碳的流体经历极端变质作用形成。支持这一理论的证据来自铅同位素分析，数据显示部分黑钻石的结晶年龄可达30亿年。第二种是外来说，由美国佛罗里达州立大学天体物理学家团队提出，他们通过光谱分析发现黑钻石的氢含量与星际尘埃相似，推测可能是陨石撞击地球时带来的碳质物质经冲击变质形成。

在物理特性方面，黑钻石的比重介于3.012至3.416之间，折射率为2.42，这些参数略高于普通钻石。特别值得注意的是，天然黑钻石的热导率异常突出，这使其成为工业级切割工具的理想材料。珠宝级黑钻石需满足特殊标准：颜色需达到纯黑或带有轻微蓝黑色调，内部包裹体分布均匀，且经切割后能呈现金属光泽。目前全球主要产地包括巴西、中非共和国和澳大利亚，其中巴西米纳斯吉拉斯州出产的黑钻石以晶体完整度高著称。

从收藏价值角度评估，黑钻石的珍贵性体现在三个方面：首先是稀有性，在天然钻石中占比不足0.1%；其次是历史底蕴，著名的"布拉马之眼"黑钻自18世纪起就作为印度皇室珍藏；最后是艺术表现力，如瑞士珠宝品牌de GRISOGONO设计的55切面黑钻作品，完美展现了这种宝石的神秘美感。专业鉴定时需注意，真正的天然黑钻在800℃高温下不会碳化，而经过辐射处理的仿制品则会出现明显变色。现代宝石学界已发展出无损检测技术，通过拉曼光谱和X射线衍射可准确判定黑钻石的真伪及品质等级。