钻石辨别真假小窍门:
1、滴水法
天然钻石的质地坚硬细腻,在表面上滴一滴水,如果是真钻,水滴会长时间不散,或者朝其表面哈气,真钻表面水汽能很快消失,反之即为假钻。
2、验硬度
天然钻石是自然界中最硬的宝石,用锋利刀具在其表面上刻划,不会造成任何的划痕,而假钻的硬度低,其表面经过刻划容易出现痕迹。
3、看火彩
在灯光的照射下,天然钻石具有闪亮夺目的火彩,其表面能够反射出五颜六色的彩光,而假钻的光彩生硬呆板,看起来不自然。
第一步:标志(证书也要看标志)
我们可以通过证书上的标志确认出具证书的检测机构获准的是那些专门的资质认证,一般证书上会出现的标志有:“CMA” 。
“CMA” 是中国计量认证/认可(China Metrology Accreditation)的英文缩写。它是根据中华人民共和国计量法的规定,由省级以上人民政府计量行政部门对检测机构的检测能力及可靠性进行的一种全面的认证及评价。该标志仅指该机构是通过计量认证评审的单位,是任何出具珠宝鉴定证书的单位都必须具备的资质。有“CMA”标记的检验报告可用于产品质量评价、成果及司法鉴定,具有法律效力。
第二步:外观描述(查模观样)
接下来是确认选购的珠宝玉石是否和证书所描述的样品一致,包括:样品的照片、标签上的重量和证书上的重量、饰品的外观与描述是否一一对应。
照片是区分不同珠宝玉石的直接证据,鉴定证书照片清晰准确,会大大增加伪造的难度。但是有些情况下,由于珠宝首饰款式雷同,照片特征相似,难以区分。这种时候,精确的重量就是另外一个可以验证的有效数据。除了照片和重量,鉴定证书还会提供一些有特色的外观特点,例如玉器的糖色,手镯的手寸等等。
第三步:检测内容(最重要的内容)
这一步应该是我们最关心的检测内容,并且要知道证书上哪些内容最重要。
镶嵌钻石分级证书:最应关注的是钻石的颜色级别和净度级别,有些证书上还有钻石切工比例。
贵金属饰品纯度检验证书:最重要的当然是贵金属的种类及其含量。
珠宝玉石鉴定证书:检验结论最重要。根据国家标准规定,天然珠宝玉石不再标明“天然”二字,而经过人工处理或是人工合成的宝石必须明示,如:结论为“红宝石”,说明这颗红宝石为纯天然产出;“红宝石(处理)”是注明了具体的处理方法,表明这颗红宝石为天然宝石,但为改善其外观经过了某种方法的人工处理;“合成红宝石”则表示非天然产出红宝石,而是纯人工的实验室合成品了。
“备注”栏:一般检测过程中碰到一些相对特殊状态的样品,都会在备注上加以解释注明。例如和田玉的鉴定证书中,一旦涉及到表面处理的情况,则会在备注中注明具体的处理方式。
第四步:公章或检验标识
为防止鉴定机构证书被假冒,鉴定证书上须盖有单位公章,红色公章作为检验标识,往往不是与证书一体印刷的,是检验后加盖的印章。
现今一些大的鉴定机更是进行重重防伪,比如新疆岩矿宝玉石质检站在2007年启用的新版证书中,还新增上网查询功能。查询时需要输入批量验证码和企业验证码,让消费者可用便捷的方式进行核实,在网上查询了解所购珠宝玉石的相关信息。
第五步:了解标准
一般鉴定证书上还会标注珠宝玉石鉴定判别的依据标准,现行国家标准具体有:
GB/T 16552 珠宝玉石名称;GB/T 16553 珠宝玉石鉴定 ;GB/T 16554 钻石分级; GB/T 18043 贵金属首饰含量的无损检测方法X射线荧光光谱法;GB 11887 首饰贵金属纯度的规定及命名方法。
如果看到证书有这些标准的一个或者两个,就可以知道珠宝玉石是按照什么样的标准做的检测了。另外,证书上还应该有两个以上的鉴定师签名以及证书的鉴定日期。 了解了这五部分之后,您心仪的宝贝是真是假,证书是否相符也就水落石出了。
第六步:了解基本知识
以下是珠宝鉴定证书上经常见到的检验项目的名词解释:
颜色 colour
颜色是眼底视神经对光波(可见光390nm至780nm)的感应而在大脑中产生的感觉。可见光经物体选择性吸收后,其剩余光波的混合而产生的颜色即为该物体的颜色。
光性特征 optical character
指材料对入射光的方向和传播方向发生作用,而产生的各种现象,包括材料的均质性、非均质性、非均质体的轴性和正负光性等特征。
光性均质体 isotropic material
指光学性质在各个方面上均相同的物质,简称均质体。等轴晶系和非晶质的材料为光性均质体。
光性非均质体 anisotropic material
指光学性质在各个方向不同的物质,简称非均质体。除等轴晶系和非晶质的材料外,均为光性非均质体。
指具有两个特殊方向(二个光轴),当光平行该二个方向入射时不发生双折射的晶体。斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系的晶体为二轴晶。
折射率 双折射率 refractive index, birefringence
光在空气(或真空)中与在宝石材料中传播速度的比值为折射率,也称折光率。
非均质体中两个或三个主折射率之间的最大差值为双折射率,也称重折射率(或重折光率)。
吸收光谱 absorption spectrum
指连续光谱的光照射珠宝玉石材料时,被选择吸收而产生的光谱。狭义的是指在可见光(700-400nm)范围内由于选择性吸收而产生的光谱,在光谱图上表现为黑带或黑线的现象。
光泽 luster
材料表面反射光的能力和特征。按光泽的强弱分为:金属光泽(metallic luster)、半金属光泽(submetallic luster)、金刚光泽(adamantine)和玻璃光泽(vitreous luster);由集合体或表面特征所引起的特殊光泽有:油脂光泽(greasy luster)、蜡状光泽(waxy luster)、珍珠光泽(pearly luster)、丝绢光泽(silky luster)等。
透明度 transparency
指珠宝玉石材料透光的程度。可依次分为:透明(transparent)、亚透明(semitransparent)、半透明(translucent)、微透明(semitranslucent)和不透明(opaque)。
紫外荧光 ultraviolet fluorescence
指用紫外光照射珠宝玉石时产生的可见光波。按发光的强弱分为:强、中、弱、无。
火彩 色散值 fire, dispersion value
当白光照射到透明刻面宝石时,因色散而使宝石呈现光谱色闪烁的现象,称为火彩。
色散值是反射材料色散强度(即火彩强弱)的物理量。理论上用该材料相对于红光(B=6867nm)的折射率与紫光(G=4308nm)的折射率的差值来表示,差值越大,色散强度越大(火彩越强)。
密度 density
宝石的密度是指单位体积物质的质量。单位是g/cm3。
硬度 hardness
硬度是指宝石材料抵抗外来刻划、压入或研磨等机械作用的能力。宝石硬度采用矿物学中的摩氏硬度表示。
解理 断口 裂理 cleavage, fracture, parting
解理是指晶体在外力作用下沿一定的结晶方向裂开呈光滑平面的性质。解理分为极完全、完全、中等、不完全。
断口是指晶体在外力作用下产生不规则破裂面的性质。常见断口类型有:不平坦状、锯齿状、贝壳状等。
裂理是晶体在外力作用下沿一定结晶方向(如双晶结合面)产生破裂的性质。
内部特征 internal character
是指宝石材料中所含的固相、液相、气相包裹体,特殊类型的包裹体(如:负晶)及与宝石的晶体结构有关的现象。如:生长纹、色带、双晶纹、解理、裂理等。
外部特征 external character
外部特征分为晶体的外部特征和切磨宝石的外部特征。
晶体的外部特征是指除晶形、颜色、透明度和光泽外,与晶体结构有关的特殊现象,如晶面横纹、纵纹、双晶纹、生长凹坑及蚀象、溶丘等现象。
切磨宝石的外部特征是指在切磨抛光过程中留下的现象,如:刮痕、抛光纹(痕)、微缺口、空洞、损伤、烧痕、撞击痕、须状腰棱、额外刻面、棱线尖锐或圆滑等现象。
优化处理 enhancement
除切磨和抛光以外,用于改善珠宝玉石的外观(颜色、净度或特殊光学效应)、耐久性或可用性的所有方法。分为优化和处理两类。
优化 enhancing
传统的、被人们广泛接受的、使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法。
处理 treating
非传统的、尚不被人们接受的优化处理方法。
常见优化处理方法
优化方法:热处理、漂白、浸蜡、浸无色油、染色(玉髓、玛瑙类)。
处理方法:浸有色油、充填(玻璃充填、塑料充填或其他聚合物等硬质材料充填)、浸蜡(绿松石)、染色、辐照、激光钻孔、覆膜、扩散、高温高压处理。
本文利用实体显微镜和微分干涉显微镜对83片山东、63片辽宁和134片湖南砂矿钻石薄片中的包裹体进行显微放大观察,采用的仪器分别为中山大学地球科学系岩矿显微鉴定室和西北大学地质系特种显微镜室的实体显微镜(型号分别为Nikon SMZ1000和Nikon SIMZS00)、国家珠宝玉石质量监督检验中心的微分干涉显微镜(型号为Nikon LV100),结果如下:
6221 常见包裹体的形貌特征
三产地的钻石中橄榄石包裹体出现的频率较高,在辽宁发现13颗,山东发现18颗,湖南发现14颗,出现频率在分析的钻石样品中分别为206%、217%和104%。橄榄石包裹体大多数为无色透明的浑圆球状、柱状晶体(图61,图版Ⅵ)。湖南钻石中的橄榄石还具有哑铃状外形,哑铃状橄榄石显示浑圆的外形,晶体一头大一头小,中部线状内凹收窄,周围派生片状的内部裂隙和微裂纹(图62);山东钻石中还出现有钉头状橄榄石(图版Ⅵ)。橄榄石周围常环绕黑色石墨包裹体,部分晶体与石墨、裂隙相连接(图63,图版Ⅵ),辽宁钻石中的橄榄石包裹体晶面上还有细密的蚀像(图64),在山东和湖南钻石中的多颗橄榄石包裹体晶面上都发现有黑色石墨斑点的覆盖,如山东钻石23-SD-02的橄榄石晶体的部分晶面布有细小的黑色斑点,湖南钻石146-HN-01-A中三颗橄榄石包裹体晶面上都覆盖有黑色斑点(图65,图版Ⅵ)。石墨斑点以薄膜状覆盖在橄榄石的晶面上,同时对所在橄榄石晶体的拉曼测试造成影响。石墨斑点或分散或密集地在部分晶面上和晶棱上存在,斑点个体大多数呈拉长椭圆形,个体间沿拉长方向平行排列,拉长方向大致与包裹体晶体的延长、变形方向或晶体被熔蚀方向一致,如湖南钻石样品802-7中球状橄榄石晶面和晶棱上都有黑色拉长石墨斑点,晶棱上的石墨在熔蚀凹槽内出现,斑点整体平行排列(图66,图版Ⅵ);共生于同一钻石中的橄榄石上的石墨斑点在相同方向的晶面上出现,并且各个橄榄石晶体上斑点的拉长方向一致(图版Ⅵ)。
表63 中国钻石包裹体的类型特征统计表 Table 63 Statistics of inclusion types of diamonds in China
图61 山东钻石中的短柱状橄榄石
(样品23-SD-02,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 61 Short columnar olivine inclusion in Shandong diamond
(sample 23-SD-02,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图62 湖南钻石中哑铃状橄榄石及周围的片状裂隙
(样品802-6-2,微分干涉显微镜下,100×)
Figure 62 Dumbbell-shaped olive inclusion with sheet fissure surrounded in Hunan diamond
(sample 802-6-2,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图63 湖南钻石中的橄榄石包裹体、状裂隙及其内的石墨
(样品177-HN-01,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 63 Olivine inclusion and sheet fissure with graphite in Hunan diamond
(sample 177-HN-01,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图64 辽宁钻石中橄榄石包裹体晶面上布满蚀像
(样品3-LW-03,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 64 Olivine inclusion fully covered with etched figures in Liaoning diamond
(sample 3-LW-03,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图65 湖南钻石中橄榄石包裹体上平行成行排列的黑色石墨
(样品146-HN-01-A,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 65 Olivine inclusion covered with parallel graphite in Hunan diamond
(sample 146-HN-01-A,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图66 湖南钻石中橄榄石上定向拉长的石墨斑点
(样品802-7,微分干涉显微镜下,100×)
Figure 66 Olivine inclusion covered with oriented elongated graphite in Hunan diamond
(sample 802-7,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
在三个产地的钻石中发现有两种类型的石榴子石:镁铝榴石和镁铝-铁铝榴石。
辽宁钻石中发现的镁铝榴石主要为灰白色拉长柱状(图67,图版Ⅵ),晶棱圆滑,周围有大量黑色包裹体,其中一个大型的黑色包裹体呈厚片状分布,放大观察可见其中包裹大量的浑圆晶体(图68,图版Ⅵ),同时在该钻石中分布许多熔蚀长轴状未准确鉴定的晶体;镁铝-铁铝榴石包裹体十分细小,以浑圆状晶体分布于大片状的内部裂隙和黑色石墨包裹体中,难于仔细观察(图版Ⅵ)。
图67 辽宁金刚石/钻石中拉长柱状镁铝榴石
(样品8-LW-02,实体显微镜下,250×)
Figure 67 Elongated columnar pyrope inclusion in Liaoning diamond
(sample 8-LW-02,Stereomicroscope,250×)
图68 厚片状黑色裂隙中浑圆晶体群
(样品8-LW-02,微分干涉显微镜下,200×)
Figure 68 Rounded crystal group in thick and black sheet fissure
(sample 8-LW-02,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
辽宁钻石中的石榴子石包裹体周围有大量浑圆晶体包裹体,种类有辉石族矿物和其他镁铝榴石以及未确定的矿物(图69),晶体包裹体彼此之间都或近或远地独立分布。
山东钻石中镁铝榴石包裹体以紫色为主,呈现中间收小的哑铃状、葫芦状和复杂晶形的浑圆晶体(图610,图版Ⅵ),晶体周围黑色石墨包裹体较少,多是浑圆的晶体包裹体,镁铝榴石包裹体没有与裂隙连通,较为独立。山东钻石样品23-SD-02的哑铃状镁铝榴石显示出层状结构,晶体内部为紫色,外部则为无色透明(图611);镁铝-铁铝榴石包裹体有紫色、黄褐色和无色(图版Ⅵ),晶体外形基本完整,部分晶体的晶面上有黑色斑点、红色斑块和三角锥状蚀像(图612):其中黑色斑点所在的晶面显示面平棱直的形态,可判断此晶面是受外力导致的破裂面,非熔蚀过程导致,斑点为六边形,与所在晶面的形状一致,且取向和所在晶面一致,判断黑色斑点是在石榴子石破裂面生成后形成的,为后生成因;红色斑块外形多变,多散布在晶体的边棱,向中部减少,对周围的一颗熔蚀状晶体上的红色斑块的拉曼测试结果为黄铜矿,推测石榴子石上的红色斑点应为同样生长环境下的同种物质;三角锥状蚀像密集在一晶面上。根据镁铝-铁铝榴石的形貌特征可判断钻石247-SD的生长经历了外力撞击和后期熔蚀的过程,显示该区金伯利岩浆在上升侵位过程中钻石发生再结晶作用。
湖南钻石中的镁铝榴石包裹体为无色透明晶体,呈拉长浑圆状四角三八面体,常独立分布,很少与裂隙连通,晶体周围还常常有其他种类的浑圆晶体包裹体存在,如样品150-HN-01中3颗分散的镁铝榴石包裹体,包裹体显示浑圆拉长晶体(图613);镁铝-铁铝榴石有拉长柱状晶形,还发现有钉头状外形,白色钉头状晶体有单独分布,也有成行分布(图614)。
辽宁钻石中的顽火辉石包裹体呈无色,浑圆拉长变形晶体,晶体两端大小不一(图615),周围伴有裂隙和黑色包裹体。
山东钻石中辉石族矿物种类包括镁铁辉石、顽火辉石和绿辉石,为无色透明柱状浑圆晶体,环绕辉石包裹体周围的钻石内呈现明显的应变异常双折射现象(图616,图版Ⅵ),长柱状辉石晶体的平坦晶面上呈现小阶梯状(图617)。辉石包裹体周围有大量黑色云朵状包裹体和大量的晶体包裹体,种类包括绿辉石和石榴子石(图版Ⅵ)。
图69 辽宁钻石中的橄榄石和石榴子石包裹体
(样品LN-50-037B,微分干涉显微镜下,50×)
Figure 69 Olivine and garnet inclusions in Liaoning diamond
(sample LN-50-037B,Differential Interference Contrast Microscope,50×)
图610 山东钻石中的镁铝榴石
(样品247-SD-01,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 610 Pyrope inclusion in Shandong diamond
(sample 247-SD-01,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图611 山东钻石中紫色哑铃状镁铝榴石
(样品23-SD-02,微分干涉显微镜下,200×)
Figure 611 Purple and dumbbell shaped pyrope inclusion in Shandong diamond
(sample 23-SD-02,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图612 山东钻石中浅**镁铝-铁铝榴石晶面上的黑色六边形斑点(右部)、拉长的三角形蚀像(左部)和红色斑块(中下部)
(样品247-SD-01,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 612 Light yellow pyrope-almandine inclusion with black hexagon spots (right),elongated triangular etched figures (left) and red patches (lower center)
(sample 247-SD-01,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图613 湖南钻石样品150-HN-01中的镁铝榴石包裹体
Figure 613 Pyrope inclusion in Hunan diamond,sample 150-HN-01
图614 湖南钻石中的镁铝-铁铝榴石包裹体
Figure 614 Pyrope-almandine inclusion in Hunan diamond
图615 浑圆拉长变形的顽火辉石
(样品8-LW-01,拉曼探针显微镜下实测图)
Figure 615 Rounded,elongate and distorted enstatite
(sample 8-LW-01,Raman Microscope on-the-spot figure)
图616 浑圆状绿辉石及其周围的异常双折射现象
(样品247-SD-01,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 616 Rounded omphacite with anomalous birefringence effect
(sample 247-SD-01,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图617 长柱状辉石,平行柱状体有阶梯纹理
(样品247-SD-02微分干涉显微镜下,200×)
Figure 617 Long columnar pyroxene with parallel stepped veins
(sample 247-SD-02,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
湖南钻石中辉石族包裹体种类有顽火辉石、镁铁辉石和绿辉石。晶体为无色透明,呈浑圆状,晶形多样,有柱状、板状、膝状和针管状形态,平行晶体延伸方向常具有阶梯状纹理(图618,图版Ⅵ)。辉石包裹体在钻石中都是单独存在,部分晶体周围延伸微小的裂隙。如钻石样品802-2中的膝状的顽火辉石,周围延伸出细小羽状片状裂隙(图619),一个方向上显示浑圆光滑晶面,相对方向上则显示规则阶梯状晶面。在一颗绿辉石包裹体晶面上发现有黑色石墨斑块(图620),斑块在两个相对的晶面上存在,没有方向性,说明包裹体经历的温压环境改变不具定向性,这与包裹体本身的原始晶形较完整相一致。在一个针管状孔道的不同位置(样品802-7)测出绿辉石的拉曼峰,同时还测出氮气和石墨,此管道延伸至钻石晶体表面,管道的内壁为面棱状,底部呈尖灭状(图621)。
6222 特殊形貌特征的包裹体
图618 湖南钻石中的顽火辉石包裹体,平行柱状体有阶梯纹理
(样品127-HN,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 618 Enstatite inclusion with parallel stepped veins in Hunan diamonds
(sample 127-HN,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图619 湖南钻石中的顽火辉石包裹体
(样品802-2,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 619 Enstatite inclusion in Hunan diamond
(sample 802-2,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
在研究的山东和湖南钻石多颗晶体包裹体上都附着黑色斑纹,包裹体种类包括橄榄石、镁铝榴石、镁铝-铁铝榴石、绿辉石和柯石英,各种包裹体晶体上的斑纹形态见图版Ⅵ,利用原位微区激光拉曼技术分析确定包裹体上的黑色斑点为石墨。分析发现,石墨大多数聚集成斑点状、条带状覆盖在包裹体的晶面上,但并不是在每个晶面上都存在,往往沿着拉长变形的晶面和受熔蚀的方向分布:石墨斑点个体大多数呈细长椭圆形,沿拉长方向平行排列,拉长方向大致与包裹体晶体的延长方向、变形方向或晶体被熔蚀方向一致,如样品802-7中的橄榄石包裹体的晶棱被熔蚀呈平行沟渠状,被拉长的石墨斑从熔蚀沟内延伸到晶面上(图622),但也有呈与包裹体晶形相同的形态,如247-SD-01中镁铝-铁铝榴石包裹体部分晶面上的六边形黑色斑点(图623),与所在晶面的形状一致,且取向和所在晶面一致;条带状的石墨沿着包裹体晶体延长方向分布,与晶棱平行(图624);也有的石墨呈非定向的分散斑块状在大晶面上分布,如样品801-11中的绿辉石包裹体上的石墨斑块(图625)。依此推断这些石墨斑点应该为晶体包裹体形成后,由于外部环境温压条件的变化产生,与所存在的包裹体种类无关。
图620 湖南钻石中的绿辉石包裹体,其上有石墨斑点
(样品801-11,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 620 Omphacite inclusion with graphite spots in Hunan diamond
(sample 801-11,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图621 湖南钻石中的针管状包裹体,管内测出绿辉石
(样品802-7,微分干涉显微镜下,100×)
Figure 621 Tubular inclusions detected as omphacite in Hunan diamond
(sample 802-7,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图622 湖南钻石中的橄榄石包裹体,其上有拉长定向的黑色石墨
(样品802-7,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 622 Olivine inclusion covered with elongated black graphite in Hunan diamond
(sample 802-7,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图623 山东钻石中的镁铝-铁铝榴石包裹体,其上有六边形黑色斑
(样品247-SD-01,微分干涉显微镜下,200×)
Figure 623 Pyrope-almandine inclusion covered with hexagon black spots in Shandong diamond
(sample 247-SD-01,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图624 辽宁钻石中的镁铝榴石包裹体,其上有石墨附着
(样品LN-50-037B(1-1),微分干涉显微镜下,100×)
Figure 624 Pyrope inclusion covered with graphite in Liaoning diamond
(sample LN-50-037B (1-1),Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图625 湖南钻石中的绿辉石包裹体,其上有石墨斑块
(样品801-11,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 625 Omphacite inclusion covered with graphite patches in Hunan diamond
(sample 801-11,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
另外,在4片湖南钻石薄片样品802-3-1、802-3-2、802-7和111-HN-02以及一片山东钻石样品42-SD-01中都观察到针管状溶蚀孔道,它们在金刚石/钻石中呈一个方向或几个方向分布,如图626~629所示及图版Ⅵ。针管状包裹体有单独存在也有成排发育,形态为粗细和长短不等的管状,管道内部为面棱状,管壁显示阶梯或不规则形态,由钻石晶体内部延伸至晶面,或出露或在靠近晶面处被封闭,出露面为不规则形状。由于针管状孔道深入钻石内部,对钻石的整体均一性造成了影响,因此本文将其纳入钻石的包裹体范畴来分析。
含有针管状包裹体的钻石晶体都是强烈变形的歪晶或呈碎块状,晶体表面蚀像丰富多样,其中以熔蚀线和塑性变形滑移线最发育。针管状包裹体都发育在晶体滑移变形面的延伸方向和交汇处,内部裂隙发育,佐证了钻石中针管状包裹体与钻石生长环境中受应力作用有关。拉曼测试发现,针管状包裹体的不同地方分别显示出钻石(样品802-3-1)、绿辉石(样品802-7)、石墨、氮气(样品802-7)、黄铜矿(样品111-HN-02和802-7)和黄长石(样品42-SD-01)的拉曼峰。由此可以推断,钻石中的针管状包裹体主要与钻石内部晶格结构以及后期地质作用有关。当塑性变形区域形成了晶体内部缺陷(主要为线性晶格缺陷),钻石遭受熔蚀时沿塑性变形方向更易被改造而形成熔蚀通道,由表及里的熔蚀作用遇到其他形式的晶体缺陷会使通道扩大或终止,这取决于晶体缺陷对熔蚀介质的抵抗力,并会在钻石表面的通道露口处导致后期杂质物质的进入而形成次生包裹体。
从以上对湖南、山东和辽宁钻石中的包裹体形貌分析可以发现,三个产地钻石包裹体的形貌都是以浑圆晶体为主,包裹体遭受了不同程度的熔蚀,导致矿物包裹体显示圆滑晶面棱和变形拉长外形。
前人在研究山东八面体金刚石/钻石的透辉石包裹体时,沿解理方向也观察到细小黑色斑点(黄蕴慧等,1992);亓利剑等(1999)在观察辽宁钻石中的橄榄石包裹体时曾发现少数橄榄石表面被黑色斑点状薄膜所覆盖,但都未对此种黑色斑点状薄膜进行确定。项目组在山东和湖南金钻石包裹体观察中确认了这些晶体包裹体上的黑色斑点是石墨物质,同时发现,石墨对所在包裹体晶体的拉曼测试造成影响,会造成包裹体矿物本征拉曼峰强度变弱或缺失(图630)。石墨斑纹在不同种类包裹体晶面上和包裹体周围派生微裂隙中存在,并完好封闭在寄主钻石中。原生石墨包裹体的存在可能说明这些钻石形成过程恰好处于钻石与石墨稳定区边界附近,而次生石墨包裹体在晶体中可能和钻石形成后外界温压环境明显变化有关(Harris,1968,1972;Vance,1972)。
在湖南和山东钻石中发现多个钻石中有成排出现针管状孔道,大部分管道直且内壁具明显的面棱状,推断应该是钻石生长过程中留下的生长特征。早期研究表明,金刚石/钻石的熔蚀通道与晶体缺陷有关(Tolansky,1955;Orlov,1973)。两粒澳大利亚粉红色金刚石/钻石中出现熔蚀孔道引起了关注(etched dislocation channel)(Hofer,1985);Crowningshield(1992)在粉红色金刚石/钻石中也发现“之”字形熔蚀孔道;Taijin Lu(2001)利用光学显微镜和扫描电镜研究了7颗天然金刚石/钻石中的熔蚀管道的特征,这些管道以各种形式的平行线状、弯折状或者是蠕虫状等外形出现,在许多产地中的Ⅰ型和Ⅱ型金刚石/钻石中都会出现;杨明星等(2004)对湖南褐色金刚石/钻石中的直管状的熔蚀孔道进行研究后认为它们是与塑性变形有关的熔蚀特征。湖南钻石在形成后的上升阶段,可能经过了剪应力的作用和普遍的熔蚀过程。
图626 湖南钻石中平行排列的针管状包裹体
(样品802-3-1,微分干涉显微镜下,100×)
Figure 626 Parallel arranged tubular inclusions in Hunan diamond
(sample 802-3-1,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图627 湖南钻石中针管状包裹体,内壁显示多面棱形态
(样品802-7,微分干涉显微镜下,500×)
Figure 627 Tubular inclusion with multi-facet prism texture inwall in Hunan diamond
(sample 802-7,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图628 湖南钻石中平行排列的细长管状包裹体
(样品802-3-2,微分干涉显微镜下,100×)
Figure 628 Parallel arranged slender and tubular inclusions in Hunan diamond
(sample 802-3-2,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图629 山东钻石中密集的针管状包裹体
(样品42-SD-01,微分干涉显微镜下,200×)
Figure 629 Intensive tubular inclusions in Shandong diamond
(sample 42-SD-01,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
金刚石/钻石在室温和较低温度下主要表现沿{111}解理,常具脆性,随温度的升高,塑性变形明显增加,溶蚀孔道可能和塑性形变有关。实验表明,金刚石/钻石要发生塑性变形必须有温度、压力条件相互配合(图631):天然金刚石/钻石生长的温度在 900~1300℃之间,压力为(45~70)×108Pa,因此在地幔高温高压下的金刚石/钻石生长环境中受应力作用时金刚石/钻石易产生塑性变形,从而产生一系列的晶体缺陷,进而对金刚石/钻石晶体的生长和光学性能等都产生极大的影响;如果环境温度太低(在900℃以下),则有可能发生脆性变形(Bursill,1995;Schmetzer,1999)。
图630 湖南钻石中的橄榄石及其上的石墨斑点拉曼测试图
Figure 630 Raman Microscope testing results of olivine inclusion and the graphite spots in Hunan diamond
图631 金刚石/钻石塑性变形的温度压力范围
(原图据Schmetzer,1999)
Figure 631 Temperature and pressure range of diamond plastic deformation
(Original drawing by Schmetzer,1999)
综上所述,山东和湖南钻石晶体包裹体中附着的同生石墨包裹体可能说明钻石生长环境经历了明显的温压变化,钻石的生长环境具有波动性。湖南钻石中出现的针管状孔道数量比例最多,排列更密集,表明相对于辽宁和山东钻石,湖南沅水流域钻石的形成环境中塑性变形作用更为强烈,使其内部结构产生了复杂、明显的三维溶蚀缺陷。
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