你这个不是把,钻石原石从外形上看,比较常见的钻石原石的结晶外型外形有六面体、八面体及菱形十二面体三种。六面体结晶上常见正方形的蚀坑;八面体结晶上常见三角形的蚀坑,偶尔可见六边形的蚀坑。从纹理上看,六面体结晶有两个方向的生长纹理,八面体结晶常有三个方向的生长纹理,菱形十二面体结晶只有一个方向的生长纹理。其中,八面体结晶有一种变形,名为三角薄片双晶。因为它是双晶,所以在侧边可看到三个向下凹陷的角,凹角之间还可看见青鱼骨头的生长纹理。
在人们的珠宝奢侈品中,钻石是指抛光钻石,也是爱情和忠诚的象征。人们对钻石形成的原因很好奇。我来给你详细解释一下钻石是怎么形成的。钻石形成的原因钻石的结构特征:钻石由碳元素组成,是碳元素的一种晶体,硬度为10。它是自然界中最坚硬的天然矿物,密度为3。53(001)克/立方厘米,折射率为2。417,离散度为0。044它是钻石经过切割、研磨后的产物,在钻石矿物中约有五分之一可以达到宝石级,被称为宝石级钻石,在国外被称为“毛坯钻石”或“钻坯”。毛坯切割打磨成切割形状后,称为裸钻,国外称为成品钻或抛光钻。英文名Diamond来源于希腊语amount,意思是“坚硬、不可侵犯、不可战胜”。金刚石和石墨都是由碳组成的。金刚石和石墨是在不同的温度和压力条件下形成的,它们在温度和压力条件的变化下可以相互转化。钻石属于立方晶体,硬度为10,石墨属于六方晶体,硬度为1。它们具有不同的晶体结构,并且是结晶碳的两种同质多晶型物。只有在一定的压力和温度下,碳才能结晶成金刚石。钻石的形成:最早的天然钻石形成于地球内部,温度为900-1600℃,压力为(45-6)×109Pa,相当于地下130-200km的深度。理论上,只要满足条件,钻石随时都可以形成。目前开采的钻石大多形成于33亿年前和12-17亿年前。形成钻石的碳来自地幔中熔化的岩浆,或者是因为地壳的运动。地壳中的碳带聚集在地球深处,在合适的条件下结晶成钻石。还有一种外在的方式产生钻石。陨石撞击大陆时,瞬间产生的高温高压也可能产生钻石。但这种方式生产的钻石往往比较小,质量差,一般没有经济价值,不能作为珠宝加工的钻石。钻石的发现:钻石首先在印度被发现。随着人们对钻石的渴望,钻石的勘探和开采越来越受欢迎。金刚石矿床分为原生矿和次生矿。原生矿石是由地球的地质运动产生的。地震和火山活动将富含金刚石的矿物带到地表或地表附近的区域,其中大部分是富含金刚石的金伯利岩和煌斑岩,以及火山口附近的填充物和岩壁和基岩中的根部沉积物。在自然的作用下,次生矿石由原生矿石搬运沉积而成。大部分经风化和雨水冲刷,残留在山坡、河流和海岸形成矿床,多为砂矿。钻石的形成和发现过程大致是这样的,不像黄金等贵金属。21世纪以来,钻石价格一直保持稳定增长的趋势,逐渐成为投资者的首选。钻石的鉴定方法简单识别钻石的简单鉴别方法:需要10-20倍的放大镜辅助,做几个简单的观察。观察钻石的腰部。腰部用沙子磨的话最好用这个方法。因为钻石比任何仿制品都硬,不会有仿制品那样的细线。钻石的腰部是颗粒状的。钻石比仿制品坚硬,仿制品的刻面往往比钻石钝,但钻石的刻面一定要锋利。因为钻石比仿制品坚硬,仿制品的刻面边缘经常磨损。如果钻石有自然表面,就有机会在自然表面找到钻石独特的“三角形生长线”。如果一颗钻石破碎,它的外观通常是阶梯状的,而仿制品是弯曲的或贝壳状的。硬度检查钻石是已知最坚硬的天然物质,没有任何东西可以标记它们。如果可以,那就不是钻石了。热传导试验呼吸的同时对钻石和其他类似的项目进行辩论。如果是钻石,其表面凝结的水雾应该比其他物品上的水雾蒸发得快。这是因为钻石的导热性很高。观察法反射光用放大镜可以观察到钻石的腰部呈现非常精细的磨砂状,反射光闪闪发光。钻石的这一特性是独一无二的。看生长点在放大镜下观察,真钻的晶面上往往有凹槽和三角形生长点,而假货有三种:①普通玻璃加氧化铝,因折射率和色散增加,容易误入,但硬度较低。②由化学合成的蓝宝石和无色尖晶石仿制,硬度相近,但折射率低且有双折射现象,放大镜下可见重影。铅笔标识铅笔的化学成分是碳,就像钻石一样,只是物理结构不同,所以很多人用一支铅笔来检测钻石的真伪,这是比较实用有效的方法。鉴定时,他们要先用水打湿钻石,然后用铅笔轻轻划线。在真钻石的晶面上,铅笔划到的地方是没有痕迹的,而如果不是钻石,而是玻璃、水晶等材料,就会在表面留下痕迹。一般会用铅笔标注,以鉴别钻石的真伪。这个它硬度高,折射性好,但是旋转时会反射更多的彩色光,和正品旋转时只反射微弱的**和蓝色光有明显区别。钻石切割程序一颗钻石毛坯看起来不起眼,必须经过精心的切割、打磨、加工,才能成为我们习以为常的闪亮钻石。所以钻石的车削直接影响钻石的价值,下面详细介绍。当然,理想的切割效果是保持钻石的最大重量,最大限度减少瑕疵,充分展示钻石的美,使其熠熠生辉。一般切割过程包括以下步骤:1划线(Marking):这是钻石切工的第一步。首先,检查钻坯,在钻石表面做标记。做这项工作的人经验丰富,精通加工技术。最终目标是生产出最大、最干净、最完美的钻石,从而尽可能高的体现钻石的价值。抄写员必须注意两点:保持最大重量,尽量减少夹杂物。划线员用放大镜研究钻坯的结构。如果是大钻石,这个工作可能需要几个月,而对于普通钻坯,则需要几分钟。但是,再小的钻石毛坯,每颗钻石都必须经过详细的检验,才能做出正确的判断。抄写员用印度墨水在钻坯上做了记号,表示钻坯要沿着这条线分。通常情况下,线尽可能沿着钻石的自然纹理方向画。裂开切割者将画好线的钻坯放在夹持器上,然后用另一颗钻石沿分割线切割出一个凹痕,再在凹痕上放一把方形刀,用手适当用力敲击。钻石会沿着纹理方向分裂成两块或更多块。锯切大部分钻石不适合劈开,需要用锯子切割。由于只有钻石才能切割钻石,所以锯片是磷青铜圆片,边缘涂有金刚石粉和润滑剂。钻石固定在夹具上,锯盘高速旋转切割钻石。将现代激光技术引入金刚石切割,大大提高了钻坯的加工效率。采取想要的形状锯好或劈好的钻石送到磨圆部进行磨圆整形,即根据设计要求,将钻石做成圆形、心形、椭圆形、尖形、祖母绿形等常见的切花形状,或其他特殊形状。由于钻石是迄今为止人类公认的最坚硬的天然物质,只有钻石才能打磨钻石,钻石的硬度在各个方向都略有不同。所以打磨的时候要靠经验来把握钻石的基本形态:三面体、八面体、十二面体和晶体特征。一般方法是在车床上高速转动钻坯,然后用另一只手臂上的金刚石把转动的钻坯磨圆。擦亮在涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上,所有的刻面(刻面)都被转动,使钻石闪闪发光。打磨工艺通常是,先在底层做8个大面,再做16个小面。有尖底,有25个刻面,从这些刻面延伸出三角刻面、风筝刻面、腰刻面,共33个刻面。这样的圆形钻石一共有58个刻面,如果没有尖底刻面,则有57个刻面。并不是每个钻坯都要经历以上所有的工序,这取决于钻坯的特性和要达到的目标。例如,上述“扁平”钻坯可能不需要分割,或者祖母绿钻石可能不需要倒圆。然而,对于任何一颗毛坯钻石来说,都有两个必不可少的过程,即“划线”、“削片”和抛光。一颗精雕细琢的钻石所产生的花瓣表面的位置和角度都是经过精确计算的,这使得钻石最闪耀。随着科技的进步,激光技术和计算机技术的引入,可以使钻坯的设计和切割更加精确。钻石的化学成分钻石的化学成分是碳,碳是宝石中唯一的单一元素,属于等轴晶系。它往往含有005%-02%的杂质元素,其中最重要的是N和B,它们的存在与钻石的种类和性质有关。大多数晶体是八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。纯钻无色透明,因微量元素的混合而呈现不同的颜色。强烈的钻石光泽。折射率为2417,色散适中,为0044。各向同性物体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试,反应最灵敏。硬度为10,是目前已知最硬的矿物。其绝对硬度是应时的1000倍,刚玉的150倍。它害怕重重的一击,重重的一击之后就会被劈碎。一组完全裂开。密度为352克/立方厘米。钻石是会发光的,当暴露在阳光下时,它们在夜间会发出淡淡的青色磷光。x射线照射会发出天蓝色的荧光。钻石的化学性质非常稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱也不会对其产生作用。钻石与同类宝石和人造钻石的区别。宝石市场常见的替代品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝石榴石、钇镓石榴石、人造金红石等。人造钻石最早由日本在1955年研制成功,但没有批量生产。因为合成钻石比天然钻石贵,所以合成钻石在市场上很少见。钻石可以通过其独特的硬度、密度、色散和折射率来区别于类似的宝石。如类金刚石立方氧化锆无色,分散性强(0060),光泽强,密度高,为58g/cm3,手感厚重。钇石榴石的分散性较软,肉眼很难与钻石区分。看看钻石是如何形成的,看看:1金矿是怎么形成的?2月光石是如何形成的?3雷电是如何形成的?4泻湖是如何形成的?5贝壳的珍珠是如何形成的?
在人们的珠宝奢侈品中,钻石是指抛光钻石,也是爱情和忠诚的象征。人们对钻石形成的原因很好奇。我来给你详细解释一下钻石是怎么形成的。钻石形成的原因钻石的结构特征:钻石由碳元素组成,是碳元素的一种晶体,硬度为10。它是自然界中最坚硬的天然矿物,密度为3。53(001)克/立方厘米,折射率为2。417,离散度为0。044它是钻石经过切割、研磨后的产物,在钻石矿物中约有五分之一可以达到宝石级,被称为宝石级钻石,在国外被称为“毛坯钻石”或“钻坯”。毛坯切割打磨成切割形状后,称为裸钻,国外称为成品钻或抛光钻。英文名Diamond来源于希腊语amount,意思是“坚硬、不可侵犯、不可战胜”。金刚石和石墨都是由碳组成的。金刚石和石墨是在不同的温度和压力条件下形成的,它们在温度和压力条件的变化下可以相互转化。钻石属于立方晶体,硬度为10,石墨属于六方晶体,硬度为1。它们具有不同的晶体结构,并且是结晶碳的两种同质多晶型物。只有在一定的压力和温度下,碳才能结晶成金刚石。钻石的形成:最早的天然钻石形成于地球内部,温度为900-1600℃,压力为(45-6)×109Pa,相当于地下130-200km的深度。理论上,只要满足条件,钻石随时都可以形成。目前开采的钻石大多形成于33亿年前和12-17亿年前。形成钻石的碳来自地幔中熔化的岩浆,或者是因为地壳的运动。地壳中的碳带聚集在地球深处,在合适的条件下结晶成钻石。还有一种外在的方式产生钻石。陨石撞击大陆时,瞬间产生的高温高压也可能产生钻石。但这种方式生产的钻石往往比较小,质量差,一般没有经济价值,不能作为珠宝加工的钻石。钻石的发现:钻石首先在印度被发现。随着人们对钻石的渴望,钻石的勘探和开采越来越受欢迎。金刚石矿床分为原生矿和次生矿。原生矿石是由地球的地质运动产生的。地震和火山活动将富含金刚石的矿物带到地表或地表附近的区域,其中大部分是富含金刚石的金伯利岩和煌斑岩,以及火山口附近的填充物和岩壁和基岩中的根部沉积物。在自然的作用下,次生矿石由原生矿石搬运沉积而成。大部分经风化和雨水冲刷,残留在山坡、河流和海岸形成矿床,多为砂矿。钻石的形成和发现过程大致是这样的,不像黄金等贵金属。21世纪以来,钻石价格一直保持稳定增长的趋势,逐渐成为投资者的首选。钻石的鉴定方法简单识别钻石的简单鉴别方法:需要10-20倍的放大镜辅助,做几个简单的观察。观察钻石的腰部。腰部用沙子磨的话最好用这个方法。因为钻石比任何仿制品都硬,不会有仿制品那样的细线。钻石的腰部是颗粒状的。钻石比仿制品坚硬,仿制品的刻面往往比钻石钝,但钻石的刻面一定要锋利。因为钻石比仿制品坚硬,仿制品的刻面边缘经常磨损。如果钻石有自然表面,就有机会在自然表面找到钻石独特的“三角形生长线”。如果一颗钻石破碎,它的外观通常是阶梯状的,而仿制品是弯曲的或贝壳状的。硬度检查钻石是已知最坚硬的天然物质,没有任何东西可以标记它们。如果可以,那就不是钻石了。热传导试验呼吸的同时对钻石和其他类似的项目进行辩论。如果是钻石,其表面凝结的水雾应该比其他物品上的水雾蒸发得快。这是因为钻石的导热性很高。观察法反射光用放大镜可以观察到钻石的腰部呈现非常精细的磨砂状,反射光闪闪发光。钻石的这一特性是独一无二的。看生长点在放大镜下观察,真钻的晶面上往往有凹槽和三角形生长点,而假货有三种:①普通玻璃加氧化铝,因折射率和色散增加,容易误入,但硬度较低。②由化学合成的蓝宝石和无色尖晶石仿制,硬度相近,但折射率低且有双折射现象,放大镜下可见重影。铅笔标识铅笔的化学成分是碳,就像钻石一样,只是物理结构不同,所以很多人用一支铅笔来检测钻石的真伪,这是比较实用有效的方法。鉴定时,他们要先用水打湿钻石,然后用铅笔轻轻划线。在真钻石的晶面上,铅笔划到的地方是没有痕迹的,而如果不是钻石,而是玻璃、水晶等材料,就会在表面留下痕迹。一般会用铅笔标注,以鉴别钻石的真伪。这个它硬度高,折射性好,但是旋转时会反射更多的彩色光,和正品旋转时只反射微弱的**和蓝色光有明显区别。钻石切割程序一颗钻石毛坯看起来不起眼,必须经过精心的切割、打磨、加工,才能成为我们习以为常的闪亮钻石。所以钻石的车削直接影响钻石的价值,下面详细介绍。当然,理想的切割效果是保持钻石的最大重量,最大限度减少瑕疵,充分展示钻石的美,使其熠熠生辉。一般切割过程包括以下步骤:1划线(Marking):这是钻石切工的第一步。首先,检查钻坯,在钻石表面做标记。做这项工作的人经验丰富,精通加工技术。最终目标是生产出最大、最干净、最完美的钻石,从而尽可能高的体现钻石的价值。抄写员必须注意两点:保持最大重量,尽量减少夹杂物。划线员用放大镜研究钻坯的结构。如果是大钻石,这个工作可能需要几个月,而对于普通钻坯,则需要几分钟。但是,再小的钻石毛坯,每颗钻石都必须经过详细的检验,才能做出正确的判断。抄写员用印度墨水在钻坯上做了记号,表示钻坯要沿着这条线分。通常情况下,线尽可能沿着钻石的自然纹理方向画。裂开切割者将画好线的钻坯放在夹持器上,然后用另一颗钻石沿分割线切割出一个凹痕,再在凹痕上放一把方形刀,用手适当用力敲击。钻石会沿着纹理方向分裂成两块或更多块。锯切大部分钻石不适合劈开,需要用锯子切割。由于只有钻石才能切割钻石,所以锯片是磷青铜圆片,边缘涂有金刚石粉和润滑剂。钻石固定在夹具上,锯盘高速旋转切割钻石。将现代激光技术引入金刚石切割,大大提高了钻坯的加工效率。采取想要的形状锯好或劈好的钻石送到磨圆部进行磨圆整形,即根据设计要求,将钻石做成圆形、心形、椭圆形、尖形、祖母绿形等常见的切花形状,或其他特殊形状。由于钻石是迄今为止人类公认的最坚硬的天然物质,只有钻石才能打磨钻石,钻石的硬度在各个方向都略有不同。所以打磨的时候要靠经验来把握钻石的基本形态:三面体、八面体、十二面体和晶体特征。一般方法是在车床上高速转动钻坯,然后用另一只手臂上的金刚石把转动的钻坯磨圆。擦亮在涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上,所有的刻面(刻面)都被转动,使钻石闪闪发光。打磨工艺通常是,先在底层做8个大面,再做16个小面。有尖底,有25个刻面,从这些刻面延伸出三角刻面、风筝刻面、腰刻面,共33个刻面。这样的圆形钻石一共有58个刻面,如果没有尖底刻面,则有57个刻面。并不是每个钻坯都要经历以上所有的工序,这取决于钻坯的特性和要达到的目标。例如,上述“扁平”钻坯可能不需要分割,或者祖母绿钻石可能不需要倒圆。然而,对于任何一颗毛坯钻石来说,都有两个必不可少的过程,即“划线”、“削片”和抛光。一颗精雕细琢的钻石所产生的花瓣表面的位置和角度都是经过精确计算的,这使得钻石最闪耀。随着科技的进步,激光技术和计算机技术的引入,可以使钻坯的设计和切割更加精确。钻石的化学成分钻石的化学成分是碳,碳是宝石中唯一的单一元素,属于等轴晶系。它往往含有005%-02%的杂质元素,其中最重要的是N和B,它们的存在与钻石的种类和性质有关。大多数晶体是八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。纯钻无色透明,因微量元素的混合而呈现不同的颜色。强烈的钻石光泽。折射率为2417,色散适中,为0044。各向同性物体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试,反应最灵敏。硬度为10,是目前已知最硬的矿物。其绝对硬度是应时的1000倍,刚玉的150倍。它害怕重重的一击,重重的一击之后就会被劈碎。一组完全裂开。密度为352克/立方厘米。钻石是会发光的,当暴露在阳光下时,它们在夜间会发出淡淡的青色磷光。x射线照射会发出天蓝色的荧光。钻石的化学性质非常稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱也不会对其产生作用。钻石与同类宝石和人造钻石的区别。宝石市场常见的替代品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝石榴石、钇镓石榴石、人造金红石等。人造钻石最早由日本在1955年研制成功,但没有批量生产。因为合成钻石比天然钻石贵,所以合成钻石在市场上很少见。钻石可以通过其独特的硬度、密度、色散和折射率来区别于类似的宝石。如类金刚石立方氧化锆无色,分散性强(0060),光泽强,密度高,为58g/cm3,手感厚重。钇石榴石的分散性较软,肉眼很难与钻石区分。看看钻石是如何形成的,看看:1金矿是怎么形成的?2月光石是如何形成的?3雷电是如何形成的?4泻湖是如何形成的?5贝壳的珍珠是如何形成的?
根据地质队勘探过程的统计及部分学者收集样品的统计结果,湖南金刚石晶体普遍经过了较强烈的溶蚀作用,晶棱圆滑,多为曲面晶体,主要为溶蚀态(曲面晶体)和过渡态(平面–曲面晶体)晶体,其中以曲面菱形十二面体和曲面八面体—菱形十二面体的聚形为主,聚形、异形晶数量较多,此外还有双晶、连生体和多晶集合体。其中单晶金刚石占96%以上,主要晶形为十二面体、八面体、立方体、六面体和类八–十二面体(谈逸梅等,1983;马文运,1989),其中立方体类晶体占5%~10%,这样的高比例在国内外的金刚石矿床中是少见的(郭九皋等,1985)。
2008年至2009年,本项目组从湖南沅水流域地区分多批次收集了377颗宝石级或近宝石级的钻石样品,并对其进行了详细观察和统计。统计分析显示,其晶体多呈圆化曲面状,晶形主要以曲面菱形十二面体为主(占340%),八面体约占265%,另外,各种聚形及粒状、球状晶体比例较大(占297%),四面体晶形占21%,双晶、连生约占(42%),碎块约占35%(表44;图49~图412)。
表44 湖南金刚石晶体形态特征统计(377颗) Table 44 Statistics of diamond crystal forms of Hunan (377 diamonds)
图49 部分磨圆的八面体
Figure 49 Partially rounded octahedron
图410 菱形十二面体
Figure 410 Rhombic dodecahedron
图411 八面体和立方体的聚形
Figure 411 Combination form of octahedron and cube
图412 磨圆球状晶体
Figure 412 Rounded crystal
本项目收集样品的晶体形态特征虽然和前人的研究相比差别不大,但立方体形态晶形的比例明显下降,其原因除了和样品来源有关外,可能和本次收集样品主要是宝石级的钻石有关。由于湖南钻石砂矿的开采具有季节性和偶然性,本项目收集的样品的代表性很难评估。因此,有关的统计数据可能只能代表中低品质的湖南钻石,难以完整体现整个湖南砂矿钻石晶形的图像。
8621 巴西金刚石/钻石的晶体形貌和颜色特征
巴西各矿区的金刚石/钻石具有相似的晶体形态、表面形貌和颜色特征。金刚石/钻石的晶体形态以十二面体为主,其次为不规则形状、聚形和八面体晶形,还有少量的三角薄片双晶(图838、图839),大多数金刚石/钻石表面显示溶蚀特征、塑性变形纹理及与搬运相关的表面磨损;金刚石/钻石的颜色以无色为主,其次为灰色、棕色、**、粉色、乳白色及不均一的颜色(Kaminsky et al,2001b;Hayman et al,2003,2005;Tappert et al,2006;Bulanova et al,2008a;Hunt et al,2009)。
虽然巴西各矿区的钻石都以菱形十二面体为主,具有相似的晶体形态,但不同来源钻石的形态组合则有差异。例如Arenapolis、Boa Vista和Canastra三个砂矿的钻石具有相似的与生长和溶蚀过程相关的晶体形态。三个矿区钻石的晶体形态均以菱形十二面体为主,其次为比例相当的八面体和菱形十二面体聚形、八面体、不规则形状晶形(Tappert et al,2006)。Juina地区Rio Soriso砂矿钻石晶形也以菱形十二面体为主(42%),其次为菱形十二面体与八面体的聚形(13%),八面体(4%)(图838),但出现一些不常见的立方体和立方-八面体钻石(Hayman et al,2005)。而Carolina金伯利岩筒钻石的形貌以滚圆(32%)和不规则(26%)的菱形十二面体为主,其次为不规则、不可辨别的晶形(26%),其余的为八面体(12%)和三角薄片双晶(4%)。
图838 Rio Soriso矿区原石(A)十二面体(B)八面体 - 十二面体组合(C)聚形(D)八面体双晶
(据 Hayman et al,2003)
Figure 838 Rough diamonds from Rio Soriso mine A) dodecahedron B) combination form of octahedron and dodecahedron C) combination form D) macle
(Hayman et al,2003)
图839 Collier 4岩管金刚石的形貌
Figure 839 Diamond morphology of No4 pipe,Collier
J1:碎片,熔蚀与蚀刻白色八面体;J2:白色八面体/双晶/共生一边破碎;J9:淡棕色熔蚀破碎的八面体;J10:白色熔蚀八面体、十二面体
(据 Bulanova et al,2010)
J1: fragment,resorped and etched white octahedral crystal; J2: white octahedral crystal intergrows with macle,one side broken; J9: light brown,resorped and broken octahedral crystal; J10: white resorped octahedral crystal and dodecahedral crystal
(Bulanova et al,2010)
图840 Rio Soriso 矿区原石具有不同的荧光颜色:(A) 蓝色,(B)绿松石色,(C)绿色,(D) 棕色
(据 Hayman et al,2003)
Figure 840 Rough diamonds with different fluorescence colors from Rio Soriso mine: A)blue,B)turquoise,C)gREE,D)brown
(Hayman et al,2003)
图841 Rio Soriso矿区原石CL图像 (A)多阶段的八面体生长和溶蚀;(B)复杂的生长模式
(据 Hayman et al,2003)
Figure 841 CL images of rough diamonds from Rio Soriso mine,(A) multi-stage octahedron growth and resorption; (B) complicated growth pattern
(Hayman et al,2003)
Juina地区金刚石(包括起源地Sao Luiz河)表面具有大量塑性变形滑移线和蚀刻通道,常缺少机械相关的磨损痕迹((Kaminsky et al,2001b;Hayman et al,2003)。而其他地区金刚石表面具有丰富的晶面蚀像,如盾形的薄层、三角坑(座)、阶梯状生长结构、生长丘、塑性变形滑移线及不同比例与搬运相关的表面磨损(Hunt et al,2009;Bulanova et al,2008a;Tappert et al,2006)。
大部分矿区金刚石/钻石表面存在色斑,如Boa Vista砂矿矿区约75%的金刚石/钻石具有绿色和褐色色斑,以绿色色斑为主。Arenapolis和Canastra砂矿近40%或更少的金刚石/钻石拥有比例相当的绿色、褐色色斑(Tappert et al,2006)。Machado River砂矿的金刚石/钻石表面也常见绿色和棕色色斑 (Bulanova et al,2008a)。只有Juina地区Rio Soriso矿区等少量矿区金刚石/钻石表面不存在色斑(Hayman et al,2003)。
8622 巴西金刚石/钻石的内部结构特征
Arenapolis、Boa Vista和Canastra砂矿金刚石阴极发光(CL)生长结构多样,简单环带、振荡环带、扇形和复杂分区环带结构均可见。Boa Vista矿区未溶蚀的八面体金刚石/钻石一般具有低氮的外层(Tappert et al,2006)。Rondônia州Machado河砂矿橄榄岩型的金刚石/钻石具有明亮的蓝色光致发光及八面体分带的阴极发光图像,但其超深榴辉岩型金刚石/钻石则不具有或呈非常弱的光致发光和阴极发光图像(Bulanova et al,2008a)。
Juina地区金刚石/钻石的内部结构与岩石圈来源的金刚石/钻石有极大不同,以复杂的内部生长结构、塑性变形、内应力、破碎和溶蚀为特征(Hayman et al,2005;Hutchison,1997;Kaminsky et al,2001b;Bulanova et al,2010)。Juina地区Rio Soriso砂矿大部分金刚石/钻石表现为同中心、复杂形状、扇形分带的内部结构,许多金刚石出现阶段性的溶蚀、生长及塑性变形(Hayman et al,2005)。Juina地区Collier 4岩筒只有少数金刚石/钻石呈现规则的八面体环带结构,大部分具有充填破碎和溶蚀的后代金刚石/钻石的裂缝,或者表现为非常复杂的生长模式(图839),表明金刚石/钻石具有复杂的生长历史,起源于交替生长和强烈溶蚀的环境,受到类似剪切地幔捕虏体的脆性和塑性变形(Bulanova等 et al,2010)。
8623 巴西金刚石/钻石的包裹体特征
巴西大部分矿区的金刚石/钻石具有与世界其他地区相似的矿物包裹体组合,以橄榄岩型(P型)为主,包括橄榄石、镁铬铁矿、石榴子石、斜方辉石、顽火辉石等(Meyer & Svisero,1975;Tappert et al,2006)。其中橄榄石和斜方辉石包裹体具有高Mg和低Ca特征,指示金刚石/钻石强到中等亏损橄榄岩型的地幔来源;榴辉岩型(E型)包裹体丰度低,表明在巴西主要部分的岩石圈地幔,缺少玄武岩组成的金刚石/钻石源岩(Tappert et al,2006)。只有Juina地区砂矿金刚石/钻石具有独特的以超高压相为主的包裹体组合,包括铁方镁石、钙钛矿、四面体的铁铝-镁铝榴石混合物相(TAPP)、超硅石榴石、含锰钛铁矿、Cr-Ti尖晶石、自然Fe、自然Ni、榍石等,其中铁方镁石的质量分数最丰富(Hayman et al,2005;Kaminsky et al,2001b;Kaminsky et al,2008;Hutchison et al,1999; Harte et al,1994)。铁方镁石+MgSi-钙钛矿+CaSi-钙钛矿+SiO2±TAPP矿物的共生组合,与实验研究中高压下橄榄岩型组成预测一致(Kesson et al,1991)。这些罕见包裹体系列揭示了金刚石/钻石的过渡地带和下地幔来源,起源深度可能超过1700 km(Hayman et al,2005;Kaminsky et al,2001b;Harte et al,1994)。金刚石也存在E型包裹体,包括水铝硅酸盐(“Egg相”)(Wirth et al,2007)、碳酸盐(方解石和白云石)(Brenker et al,2007;Wirth et al,2009)、硅酸盐(硅灰石-Ⅱ、枪晶石、钙镁橄榄石、金云母)、卤化物(NaCl、KCl、CaCl2和PbCl2)、氧化物(钛铁矿和尖晶石)以及硫化物(Wirth et al,2009)等,表明金刚石可能是地壳物质俯冲到了一个深度较低的过渡地带和下地幔形成的(Wirth et al,2007;Brenker et al,2007;Wirth et al,2009),见表89。
世界范围内,仅巴西西部的Juina地区(Kaminsky et al,2001b;Harte & Harris,1994)、加拿大的A154 South岩管(Donnelly et al,2007)、Panda(Tappert et al,2005a,2005b)以及几内亚的Kankan(Stachel et al,2000b)地区的金刚石/钻石含有铁方镁石包裹体。仅Jagersfontein、Juina、Kankan三个产地金刚石/钻石中含有相当比例的超硅石榴子石包裹体(Stachel et al,2004a,2004b)。四面体的铁铝-镁铝榴石混合物(TAPP)包裹体极其低Ca、Cr、高Ti成分,属于异常的地幔石榴子石,只在Juina地区Sao Luiz、Rio Soriso、Collier 4矿区金刚石/钻石中发现(Harris et al,1997;Hayman et al,2005;Kaminsky et al,2001b;Bulanova et al,2010)。磁铁矿是金刚石/钻石中的稀有包裹体,仅在Juina地区(Hutchison,1997)、委内瑞拉的Guaniamo地区(Sobolev et al,1998),美国的Sloan地区(Meyer & McCallum,1986)和西伯利亚一些矿区(Sobolev et al,1981,1984)的金刚石/钻石中发现。自然铁也是金刚石的稀有包裹体,仅在Juina地区砂矿金刚石/钻石(Hayman et al,2005;Kaminsky et al,2008),西伯利亚及澳大利亚Wellington地区的橄榄岩型金刚石/钻石(Sobolev et al,1981;Bulanova et al,1998;Davies et al,1999),及美国Colorado-Wyoming(Meyer & McCallum,1986)金刚石/钻石中报道过。显然,金刚石中含有磁铁矿、自然铁这些稀有包裹体是有重要的产地来源指示意义。
表89 巴西金刚石/钻石的包裹体特征 Table 89 Diamond inclusion features of Brazil
据:Meryer and Svisero,1975;Tappert et al,2006;Shiryaev et al,2003;Bulanova et al,2008a;Harte et al,1999;Kaminsky et al,2001b;Araújoet al,2003;Hayman et al,2005;Kaminsky et al,2008;Brenker et al,2007 ;Wirth et al,2007,2009;Bulanova et al,2010;Kesson & Fitz Gerald,1991 文献整理
8841 津巴布韦金刚石/钻石的晶体形态和微形貌特征
津巴布韦金刚石原石具有较典型的形态和表面特征。本次研究样品如图845和图版Ⅶ8所示,这些样品代表了马朗金刚石的基本形态特征。晶体多数为磨圆的八面体和立方体两种形态。八面体晶体呈现不同程度的歪形,有的呈阶梯状八面体,有的呈曲面八面体,角顶和晶棱多被磨圆;立方体晶体的晶棱和角顶多被磨圆,部分角顶突出,晶面微凹,呈轻微骸晶状,且晶面粗糙。少数晶体为菱形十二面体,以及立方体和八面体的聚型,极少见八面体平行板状的接触双晶和立方体穿插双晶。
表813 本次研究的部分津巴布韦金刚石宝石学性质 Table 813 Gemological features of some Zimbabwean diamonds studied in this project
图845 津巴布韦马朗砂矿产出的金刚石晶体,重量为080 ~ 252ct
Figure 845 Diamond crystals produced by Marange alluvial deposit of Zimbabwe,weighing 080ct-252ct
金刚石立方体晶体在世界上多个产地,如扎伊尔、刚果等地均常见。区别于世界上其他产地的金刚石立方体晶体原石,马朗金刚石还具有独特的晶体形态特征。该产地的立方体晶体,角顶突出,晶面中心微凹,呈骸晶状,这是马朗金刚石所特有的。部分立方体晶体晶面可见“十字架”图形贯穿于整个晶面表面(图846a,图版Ⅶ10),“十字架”见于立方体面中间,呈下凹状。这种“十字架”图形结构目前在世界主要产地金刚石中均无报道,应属于极具产地鉴定意义的“指纹特征”。高倍率下观察,可见“十字架”线条由大量的大小不等的正方形腐蚀坑沿晶体的[100]方向重叠排列而成(图846b)。“十字”的中心部最低,“十字”线条的内部可见平行排列的阶地状条纹,该条纹为正方形腐蚀坑的两边。
图846a 立方体金刚石晶面上见“十字架”熔蚀凹坑
Figure 846a Cross etched trench on cubic diamond crystal
图846b 微分干涉显微镜高倍率下“十字架 ”线条为由大量大小不等的正方形腐蚀坑沿[100]方向折重叠排列而成,100×
Figure 846b High resolution Differential Interference Contrast Microscope showed that cross etched trench was composed of plenty,big or small and square etched pits overlapping along [100] direction,100×
此外,在该产地的金刚石晶体表面还能观察到其他独特的腐蚀图像,如复合多边形的熔蚀坑,以及多种次生矿物碎屑附着在晶体表面等现象。
8842 津巴布韦金刚石/钻石的颜色特征
津巴布韦马朗宝石级金刚石晶体颜色多呈淡绿色、黑色及深褐色。部分晶体表面可见带色的斑点,如绿色、黑色、褐色、红色的斑点。其中红色斑点或斑块为世界上主要金刚石产区所罕见。
(1)黑色斑点。黑色斑点为津巴布韦金刚石晶体表面最常见的斑点。斑点多呈不规则状、斑点大小不等,与周围边界清晰,拉曼光谱分析表明,黑色斑点为金刚石中黑色矿物在晶体表面的露头。黑色矿物主要为辉石类矿物。
(2)褐色斑点。褐色斑点较为常见,斑点大小不等,多呈不规则的近圆形,边界模糊过渡,为地质过程中发生的辐照斑点。斑点多集中在晶体表面很浅的部位。图847为常见的褐色斑点的分布形态。褐色斑点的直径多小于1mm,数量依样品而异,有些样品表面可见数十个褐色斑点。未见褐色斑点和绿色斑点共存的现象。
图847 褐色辐照斑点与倒三角腐蚀坑,斑点边界模糊,由中心向外颜色逐步变浅,100×
Figure 847 Brown irradiated spots and reverse triangular etched pits; the spots had fuzzy boundaries,and the color was gradually lighter from the center outward,100×
(3)绿色斑点。马朗产出的多数金刚石常带一点绿色色调,这种绿色色调多数仅见于表层或较浅部位(Hardy,1950;Collins,1982)。有时可清晰地观察到绿色斑点。斑点的形态、大小、边界模糊等微细特征都与褐色斑点极相似。颜色由中心向边缘多数情况下呈逐步减弱。整体带绿色调的晶体表面的绿色斑点颜色通常呈黑绿色,比其他晶体表面见到的斑点颜色深。
图848a 津巴布韦马朗金刚石晶体表面观察到的红色薄层和斑点
Figure 848a Red lamella and spots observed on crystal surface of Marange diamond
图848b 高倍率微分干涉显微镜观察显示津巴布韦金刚石晶体表面观察到的红色次生含铁质矿物沿熔蚀凹坑棱线分布,100×
Figure 848b High resolution Differential Interference Contrast Microscope showed that red and iron-containing secondary mineral was distributed along the etched trench on crystal surface of Zimbabwean diamond,100×
(4)红色斑点。天然红色金刚石极为罕见,晶体表面红色斑点也极少报道且没有被确认(Lu等,2008)。部分津巴布韦金刚石晶体表面粗糙,红色斑点或大面积红色薄层在一些晶面上可见。在金刚石晶体表面能观察到大面积红色薄层的现象为首次发现。图848a和图版Ⅶ9为典型的津巴布韦马朗金刚石立方体晶体表面常见的红色簿层及斑点。高倍率下观察发现红色次生含铁质矿物沿腐蚀凹坑棱线分布(图848b)。晶体表面的高低不平给这些次生矿物提供了沉淀或生长的有利位置。
为找出马朗晶体表面的红色次生矿物的可能的化学组成特征,我们对样品进行了X射线荧光分析,结果显示,红色次生矿物富集处铁含量很高(图849),其他元素主要为硅。拉曼光谱测试显示石英和铁质矿物峰值。由此可以推断,马朗金刚石晶体表面的次生红色矿物为氧化铁类矿物。换言之,红色斑点的形成与表面常见的褐色斑点和绿色斑点有本质差异,它与地质辐照作用没有关系,而是次生氧化铁类矿物的颜色。
图849 X射线紫外荧光光谱显示红色次生矿物为富铁矿物
Figure 849 X-ray fluorescence spectra indicated the red secondary mineral was iron-rich
8843 津巴布韦金刚石/钻石的内部应力特征
金刚石内部矿物包裹体品种较多,主要为橄榄石、石榴子石、辉石、石墨、钛铁矿及硫化物矿物。由于研究样品未见大颗粒的矿物包裹体,加之也未见有关文献的详细报道,我们选择了2个金刚石样品,并将之沿(100)面切磨抛光,采用Renishaw专利的大面积快速扫描拉曼成像技术(StreamLine)对金刚石的晶体结晶度进行了定量扫描拉曼成像。图850为一颗津巴布韦金刚石(7448ct)在532nm激光光源激发下得到的拉曼成像。以金刚石的拉曼特征峰1332cm-1的半高宽为基准,对StreamLine获得的数据进行分析,以获得在规定的成像范围内半高宽的变化。图标尺标颜色由红-红-绿-蓝-紫-黑的顺序,依次代表金刚石特征峰1332cm-1的半高宽由小至大的变化。结果显示,该晶体的特征峰1332cm-1的半高宽都在36cm-1以上,最高的区域在44~50cm-1,大部分区域为39~42cm-1。这一结果表明,该晶体的结晶度比我国主要产地产的金刚石的结晶度差。结晶度差的原因可能与内部应力集中分布和含有大量微细矿物包裹体有关。
8844 DiamondView™紫外荧光和生长特征
为找出马朗金刚石的内部缺陷特征和生长过程,我们对切磨后的样品进行了紫外荧光成像观察(DiamondView™,Christopher等,1996),结果显示:所有的样品均在紫外线(波长小于230nm)的激发下,都可发出可见光,其发光颜色以蓝色为主,并存在不发光区域及黄绿色发光区域。各样品发出的蓝色和黄绿色荧光强度不一。区别于其他产地的金刚石的紫外荧光特征,马朗金刚石显示了极为复杂的生长过程。以图851为例,晶体最初以小的立方体作为生长中心。从中心向外顺着生长条纹看,晶体生长至少经历了3个阶段:第一阶段,晶体由立方体发育成八面体,其间伴有菱形十二面体{110}生长区域的出现,生长速度相对较快,{110}生长区域荧光很弱,呈黑色;第二阶段为八面体平稳生长阶段,表现为蓝色荧光的{111}面环带匀称,在这阶段的后期,八面体角顶和晶棱生长加快,表明这阶段后期过饱和度较高;第三阶段为{11 0}面再度发育,晶体为八面体和菱形十二面体的聚形。
图850 津巴布韦金刚石(7448ct)在 532nm 激光光源激发下采用快速扫描拉曼成像技术得到的金刚石特征峰1332cm-1半峰宽的拉曼成像图
Figure 850 A Zimbabwean diamond’s (7448ct) Raman image of diamond characteristic peak 1332cm–1FWHM obtained by fast Raman scanning technology under 532nm laser excitation light source
图851 DiamondView 紫外荧光图像显示马朗金刚石生长历史呈多阶段复合生长特征
Figure 851 DiamondView fluorescence image showed that Marange diamond went through multi-stage and compound growth
金刚石晶体生长的多阶段性及复杂性一直是科学家探讨的课题,并以此探索地球深部的地球化学环境特征(Stachel & Harris,2008;Sunagawa,1984)。相对于以八面体金刚石晶体中的晶格缺陷和生长特征等研究,对立方体晶体,特别是不透明立方体金刚石晶体的研究工作主要集中在金刚石晶体的立方体外层(后期生长层)内的包裹体、显微包裹体(包括纳米级包裹体)特征、光谱特征和同位素等研究(Klein-BeDavid et al,2006;Weiss et al,2009;Welbourn et al,1989)。对立方体晶体所具有的特定晶格缺陷和生长特征的研究甚少。这主要是无色透明的金刚石立方体晶体极少见。反之,我们可以推断立方体金刚石晶体中存在不少鲜为人知的生长缺陷和结构。本次研究也未见无色透明的能用于研究立方体晶体内部生长特征的样品,具“十字架”溶蚀结构的晶体仅在不透明立方体金刚石晶体中见到。DiamondView观察这类样品,未见反应生长特征的荧光图像,由此推断“十字架”溶蚀结构的形成与该类晶体内存在的特定晶体生长缺陷有关。根据“十字架”是由大量的溶蚀坑沿[100]方向折重叠排列而成的观察事实,推断这类特定的缺陷可能与晶体生长过程中产生的线状和面状缺陷,如位错线、位错束、氮杂质集合体等有关。这类缺陷在立方体{100}面上的露头为优先选择腐蚀部位,腐蚀作用沿露头开始形成腐蚀凹坑,在腐蚀作用继续进行时,这些腐蚀坑沿[100]方向连接排列成线状,形成“十字架”腐蚀结构。具体的晶格缺陷种类和性质有待进一步解析。
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