辽宁钻石紫外—可见吸收特征

本项目共选取27粒辽宁钻石，测试样品均为I型，如图58所示。常见的谱峰有N7（3065nm），N6 （3156nm），N5（3296nm），N4（344nm），N3（415nm），N2（4776nm）等。

辽宁金刚石紫外—可见吸收谱峰百分含量统计详见表56，表中还对IaA型金刚石在紫外—可见范围内出现的次级吸收谱峰（3605nm（N7）、3156nm（N6）、3296nm（N5））、与Ia型金刚石三角C3v对称缺陷中的电子转移有关的紫外吸收峰（3442nm（N4）、4152nm（N3）、4776nm（N2））及与辐照、加热有关的吸收谱峰（5032nm（H3）、4962nm（H4）、5944（595中心）、7409nm（GR1））进行了统计。值得注意的是，本次研究的大部分样品（约占样品总量的667%）中出现了与辐照有关的741nm吸收峰。

4个被测辽宁样品的红外光谱类型为：IaAB型2颗，IaAB-IaB和IaAB-IaA型各1颗，其中3个样品均∥（100）方向，而另外1个样品的方向不确定。同位素测试点的分布见图72～75。4个样品的碳同位素组成见表73，图76。41个点δ13C的变化范围为–602‰～–257‰，平均值为–390‰。

样品L1在CL图上可以清晰见到有一个不规则的“核心”，围绕该“核心”是宽窄不一的黑色生长环带（图72），显示出样品L1早期生长条件相对稳定。早期核心及围绕核心的生长区域CL图像颜色分别为灰色和黑色，核心向外4个点（点1～4）的碳同位素值变化较为平稳，呈缓慢递增趋势（δ13C为–276‰变为–259‰），显示钻石该阶段是在碳同位素较重的过饱和流体中结晶均匀生长；第5点所在的灰色CL生长环带较细且凹凸不平，显示钻石此生长阶段受到了一定程度的溶蚀，是间歇性生长的，第5点比第4点的δ13C陡然变轻了–139‰，碳同位素出现阶梯。此灰色CL生长带之后是第6点所在的一层窄细的黑色生长带，δ13C升高到–335‰。此后开始较均匀下降，从第6点开始到最外层，CL环带凹凸不平，弯曲变化明显，生长环带细密集程度加大，熔蚀、塑性变形影响更为强烈，碳同位素呈现变轻趋势，而在最后的第9～10点，碳同位素组成稳定在δ13C为-57‰±，整个生长过程碳同位素的变化指示其结晶流体的碳同位素组成大体上经历了4个阶段的变化。

表73 辽宁4个样品不同生长位置碳同位素值　Table 73 Carbon isotope values of four Liaoning samples on different positions

图72 样品L1的阴极发光图及测点位置

Figure 72 Cathodoluminescence image and the test positions of sample L1

图73 L2的阴极发光图及测试位置

Figure 73 Cathodoluminescence image and the test positions of sample L2

图74 L3的阴极发光图及测试位置

Figure 74 Cathodoluminescence image and the test positions of sample L3

图75 QL1的阴极发光图及测试位置

Figure 75 Cathodoluminescence image and the test positions of sample QL1

图76 辽宁单粒金刚石中δ13C 从核心至边缘变化（VPDB）

Figure 76 Variation of δ13C from core to rim for a diamond from Liaoning

样品L2具有相对简单的生长带，是11个样品中唯一似乎没见到核心的样品（其实也有，只是不在中心，且CL图像很小）（图73）。早期无环带中间区域占了钻石的大部分，CL图像颜色基本一致，前4点δ13C值碳同位素组成呈缓慢递增趋势。CL图像颜色变白的5点区域δ13C值比相邻的4点下降了-026‰，显示出生长环境碳同位素出现过转折。5～6点区域CL图像颜色变淡，出现“皮壳状”感觉，可能和钻石经历过熔蚀过程有关，6点碳同位素δ13C值则反而变大了，显示出钻石最后阶段的生长和前一阶段不同。碳同位素变化说明在这颗钻石的生长过程中流体大体上是两个阶段变化的。

样品L3生长阶段较为复杂（图74），早期核心区域呈现正方体形态，CL图像颜色暗且出现开口形态，显示出钻石核心区可能也不是完整的晶体，第1～3点碳同位素组成呈递增趋势；第4～13点晶体进入了不均匀生长阶段，并受到了一定程度的溶蚀，生长环带粗细、密集程度有变化，碳同位素组成也是起伏变化的，第4～5点减小，第5～6又增大，随后，CL图像显示出现密集的环带，碳同位素变化趋势一直波动；最后的边缘区域生长环带变宽（第10～13点），CL图像颜色变化较大，第13点δ13C值较核心最大降低了–302‰，是所有样品中核心-边缘变化最大的，显示后期流体碳同位素组成有非常明显的变化，数值变化范围超过100%。该样品是辽宁样品中碳同位素变化最复杂的，具有多阶段生长的特征。

样品QL1生长环带比较简单规则，整个晶体是围绕早期的核心依次往外生长的（图74），其碳同位素变化最为简单。核心（第1点）δ13C值为-350‰。第2点和第3点之间CL图像出现变化，但由于没有测点控制这个生长层，碳同位素没有显示变化，1～10点碳同位素组成呈均匀的递增趋势，从10点开始碳同位素组成呈递减规律变化，点12环带δ13C值较点10变轻了023‰，显示出钻石在这个阶段的生长环境碳同位素有一个微小的阶梯，大体上显示这颗钻石的生长过程碳同位素也是两阶段变化的。

本项目首次在中国三个主要金刚石产地同时发现单颗钻石中存在不同类型的混合，包括IaA+IaAB、IaB+IaAB和IIa+IaB三种组合。其中，以IaB+IaAB混合型居多，且在三个产地均有发现。本次测试的58件样品中，混合型钻石占到862%的比例，表明这种现象不是偶然，而是普遍存在的，在其他测试样品中也发现多件样品中存在类型的逐渐过渡，但绝大多数未能完成全部转变，如编号SD-HQ-6-006的钻石样品接近IaA+IaAB的混合，且定量计算11～14号光谱的B中心为零，但红外光谱仍可见1364cm-1吸收峰，为IaAB型钻石；编号254-SD的钻石样品接近IIa+IaB的混合，但红外光谱中1000～1400cm-1范围内可清晰分辨与氮有关的吸收峰，为IaB型钻石；编号186-HN的钻石样品接近IaB+IaAB的混合，但含有一定量A中心，并引起1282cm-1的吸收峰，为IaAB型钻石（图523）。本项目未将此类样品在混合型钻石中进行统计。

图523 部分类似混合型钻石的红外光谱

Figure 523 Infrared spectra of some mixed type-like diamonds

对混合型钻石以及钻石内部不同类型间的转变，能够了解钻石在形成过程中生长环境的变化，这对研究不同产地钻石生长的地质环境变化具有重要意义。

对15颗辽宁钻石的16件切片样品332个采样点的氮含量进行定量计算，得到A中心、B中心、N总量和B中心转化百分比的变化情况见表510，图524。

表510 辽宁金刚石氮含量定量计算结果　Table 510 Quantitative calculation of nitrogen content of Liaoning diamonds

图524 辽宁钻石氮含量及B中心转化率统计箱体图

Figure 524 Box plot of nitrogen content and B center conversion rate of Liaoning diamonds

可以看出，15颗被测辽宁钻石切片样品的氮含量由225×10-6到10938×10-6。同一颗样品中，氮含量相差最低12倍，最高321倍，平均值为1431×10-6到8042×10-6。16件切片样品的总体平均值为4528×10-6，平均相差46倍。B中心转换率为0～9973%，单颗样品的平均转化率为411%～7782%，16件切片样品的平均转化率为4010%。

中国于1965年先后在贵州和山东找到了金伯利岩和钻石原生矿床。1971年辽宁瓦房店找到钻石原生矿床。目前仍在开采的两个钻石原生矿床分布于辽宁瓦房店和鲁中蒙阴地区。钻石砂矿则见于湖南沅江流域、西藏、广西以及跨苏皖两省的郯庐断裂等地。

辽宁瓦房店 中国的金刚石探明储量和产量均居世界第10名左右，年产量在20万克拉，钻石主要在辽宁瓦房店、山东蒙阴和湖南沅江流域，其中辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山。 中国于1965年先后在贵州和山东找到了金伯利岩和钻石原生矿床。1971年辽宁瓦房店找到钻石原生矿床。目前仍在开采的两个钻石原生矿床分布于辽宁瓦房店和鲁中蒙阴地区。钻石砂矿则见

目前我国钻石主要产地有三个:辽宁瓦房店,山东蒙阴—临沭,湖南沅水流域都是金伯利岩型,但湖南尚未找到原生矿其中辽宁的质量好,山东的个头较大

目前我国现存发现的最大钻石为常林钻石，于1977年2月21日发现于山东，由常林大队魏振芳发现，故而得名“常林钻石”，现藏银行国库中。常林钻石重157786克拉，呈八面体，质地洁净、透明，淡**。

应该是山东吧!主要就是山东出产的比较多

钻石大小和品质频率分布，包括钻石的大小、颜色、晶体形态、表面形貌、质量分布（干净程度）等特征是可以指示特定产矿区钻石整体特征。由于不同矿区产出钻石的统计特征不相同，这些特征成为帮助判断钻石产地来源重要的基础之一。这些特征通常也被钻石开采公司采用来校准他们的产品，如机械故障或失窃等产生问题的判断。事实上，一些非常有经验的钻石贸易行家常常可以根据钻石毛坯的这些基本特征就能够非常准确判断出某些钻石的产地（通常是相对有限的区域内），2008年金伯利进程证书制度钻石专家工作组研制了分析毛坯钻石特征的方法，对科特迪瓦的Bobi 和 Tortiya矿区钻石的大小、晶体形态、质量分布特征进行了统计（Kimberly Process/Chairs report to the Plenary on the activites of KPCS，2008）。2009年金伯利进程呈交了对加纳钻石特征的统计，对于阻止科特迪瓦的冲突钻石起到了明显作用（Kimberley Process，2009）。

通过对项目实验研究用样品和矿区开采样品的观察和统计分析，并结合前人的研究资料，可以得出以下结论：

（1）湖南地区砂矿金刚石普遍粒度较小，并在沅水流域显示分段富集的特点，平均粒度和重量较山东和辽宁地区小，而山东金刚石的粒度和重量分布都具有较大的差异。

（2）湖南地区砂矿金刚石以带有磨圆特征的完整晶体居多，完整度也最高，为894%，辽宁和山东地区金刚石的晶体完整度比例不及湖南地区，其中辽宁金刚石的晶体完整度又较山东金刚石晶体高。总的来说，山东钻石的晶形完整度最差，不规则晶体和碎块约占40%。根据前人研究资料：山东地区钻石破碎率约为55%；辽宁地区钻石晶体晶形多数完整；湖南地区钻石晶体完整度约为86%，单形高达96%以上；这与本文的研究样品的晶形和晶体完整度统计结果基本一致，说明本报告在实验研究样品的选取方面基本和历史资料符合，有一定的代表性。

（3）辽宁金刚石晶形的完整度比例最高。罗声宣等（1999）认为金伯利岩中的金刚石晶体包括完整晶体和原生碎块（破碎面上有蚀象）两种，金伯利岩中的金刚石在选矿过程中，平均产生1545%的次生机械破碎，一个完整的金刚石晶体可分裂成两个或两个以上的次生碎块。因此，金伯利岩中金刚石的完整晶体，实际上比统计数据要多得多，同时，大粒级金刚石的含量，实际上比统计数据要高得多。因此，前文中对于辽宁和山东地区金伯利岩原生钻石的大小、完整度统计结果也可能存在一定的片面性。但是综合历史及现在对湖南、山东和辽宁质量特征的数据，还是可以显示出有一定代表性的差异：湖南金刚石的质量大小具有稳定性，而山东、辽宁金刚石的质量大小相对参差不齐，其中山东最参差。

（4）辽宁和湖南矿区宝石级金刚石产出相对较多，山东矿区宝石级金刚石含量较少，这和过去钻石贸易中我国辽宁钻石的平均价格在三个产地中最高（基本上可以接近非洲国家最好质量钻石的水平）（丘志力，2000）相一致。根据历史资料及本项目的观察调研，三个产地钻石毛坯的质量（重量）及完整性的对比见图32，图33。

图32 中国三个产地钻石毛坯的质量（重量）对比图

Figure 32 Comparison chart of rough diamond weights of the three diamond fields in China

图33 中国三个产地钻石毛坯的完整性对比图

Figure 33 Comparison chart of rough diamond intactness of the three diamond fields in China

总之，山东金刚石的粒度最大，质量（重量）变化也最大；湖南钻石相对较小，质量（重量）变化小，完整性最好；辽宁钻石晶形完整度比例最高，宝石级钻石的含量最高。

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