钻石的结构现象有哪些

钻石的结构现象包括莫氏多孔、双扩散折射、静电衍射、物理双重表面和超速光学等。

在包含钻石内的固态，液态异相物，包裹体从成因上分可以分为原生、同生和次生3种类型，但是在钻石净度分级中不详细探究包裹体的成因和具体性质。主要强调其可见性，根据外观，钻石粉及国家标准把包裹体细分成点状包体，云状物包裹体、浅色包裹体、深色包裹体和针状物5种类型。

钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体，钻石是目前世界上已知的最硬的一种自然物质。钻石产量稀少，通常为无色晶体，具有高度的折光特性，能折射出多彩的光泽。钻石不仅可以用作首饰，工业上也用来作为高级的切削和研磨材料。

非洲之星

非洲之星是世界上最大的切割钻石，重量为3106克拉。这颗钻石由美国一家公司负责切割，该公司在研究了6个月后，才确定如何最大效率化切割。非洲之星钻石为天然钻石库利南加工而成，库利南于1905年1月21日发现于南非普列米尔矿山。它纯净透明，带有淡蓝色调，是最佳品级的宝石金刚石。一直到现在，它还是世界上发现的最大的宝石金刚石（钻石）。

库利南被劈开后，由三个熟练的工匠，每天工作14小时，磨了8个月，一共磨成了9粒大钻石和96粒小钻石。这105粒钻石总重量106365克拉，为库利南原重量的3425%。其中最大的一粒名叫非洲之星第Ⅰ，水滴形，重5302克拉，它有74个刻面。

钻石基本性质：

1、摩氏硬度为10，为自然界现今已知硬度最高的物质；

2、导热性好；

3、斥油亲水；

4、折射率高。

切工对钻石的品质有很重要的影响，切工是“4C”中是唯一可人为影响到的。只有比例合理、相同切面完全一致的钻石，光线折射后较为集中，可呈现出绚丽火彩，可完美体现钻石自然之美。而切工较差的钻石，光线折射后发散，使钻石显得暗淡无光。因此切工对钻石 品质影响有重要的因素，国际惯例，切工最高可影响到钻石价格的40%

一、钻石与仿制品的鉴别

由于钻石是一种深受人们喜爱的，但价格昂贵的宝石。因此，人们一直需要一些廉价而外观又很像钻石的仿制品。钻石的仿制品可以是天然宝石矿物，也可以是人造或合成材料，但由于这些仿制品的物理性质与钻石总有不同之处，人们可以通过各种方法将它们区别开。表15-2-1列出钻石及其常见代用品的物理性质。

表15-2-1 钻石及其代用品的物理性质

(一)钻石肉眼鉴定

1毛坯的肉眼鉴定

(1)观察光泽：钻石具有特殊的金刚光泽，是区别其他无色透明矿物(或材料)的重要特征，观察时要尽量从光滑面进行光泽的观察。

(2)观察钻石的外观形态和表面特征：钻石最常见的晶体形态是八面体、立方体及二者的聚形，在无色透明矿物中能出现这几种晶体形态的矿物为数较少，即或具备相似的形状，如无色的尖晶石、锆石等，但由于其他性质与钻石相去甚远亦可彼此区分。钻石的另一个特征是晶面花纹，钻石的不同晶面常有特征的生长纹(晶面花纹)，如八面体面常有三角形生长纹等，这些均可作为钻石的识别特征。

(3)估计钻石的密度：钻石用手掂量，有“打手”的感觉，合成立方氧化锆密度为595g/cm3，几乎是钻石的一倍。

2成品抛光钻石肉眼及10倍放大镜下鉴定

(1)切工特征

1)比率：切磨钻石，特别是品级较高者，通常有很好的精确性和对称性。如多条面棱总是相交于一点，各个小面的形状与大小及比率基本一致。但钻石仿制品的切磨常比较差。

2)抛光：钻石的不同刻面上的抛光痕的方向往往不一致。而仿钻各刻面的抛光痕的方向较一致。

3)腰棱：由于钻石硬度很大，在加工时，绝大多数钻石的腰部不抛光而保留粗面，呈毛玻璃状，又称“砂糖状”。钻石仿制品由于硬度小，虽然腰部亦不精抛光，但在粗面上仍能看到打磨时的痕迹，如平行排列的钉状磨痕等，此外，天然钻石腰围及其附近常发现三角形，阶梯状生长纹或原始晶面。

4)刻面棱线：天然钻石硬度大，刻面之间的棱线平直而锐利，而仿制品硬度小，棱线呈圆滑状。

(2)光泽与火彩：钻石具有金刚光泽，色散适中，火彩柔和。受过专门训练的人，可以依据光泽和火彩存在的较小差异，与仿钻区别开。

(3)观察重影：具有较大双折射的仿钻材料，在10倍镜下均可见明显的刻面棱重影现象，也称双轨现象，可与单折射的钻石区别，如锆石、合成金红石、合成碳硅石等，但在观察时，要注意正确的方法，避免从平行光轴或近于平行光轴的方向观察。

(4)内含物的特征：钻石为天然矿物，一般带有特征的矿物包裹体，生长结构等各种天然信息，这是钻石与其他仿制品的根本区别。例如，由平直且平行解理诱发的解理裂隙——羽状纹；特征的生长纹、双晶纹以及钻石腰棱上残留的原始晶面上的晶面纹理等——生长结构；典型的晶体包裹体有石墨、无色或白色橄榄石、红—红褐色晶形完好石榴子石、黑色的晶粒状铬铁矿、小钻石晶体等。

此外，还有一些简单的鉴别方法也具有实际意义，但有一定的局限性。例如，线条试验法，将标准切工的钻石台面向下放在一张有线条的纸上，垂直观察，几乎看不到纸上的线条，非标准切工不适用；倾斜试验法，将样品台面向上，置于暗背景中的，垂直观察离观察者最远的区域，出现暗窗者是仿钻，合成CZ、钛酸锶等折射率高的不适用；亲油性试验，用油性笔在钻石表面划过时可留下清晰连续的线条，而仿制品则会聚成一个个小液滴；托水性试验，用毛细管将小水滴点在样品上，水能在钻石表面保持长时间隆起，反之则为仿制品。

(二)常规仪器鉴定

常用比较简便的仪器进行鉴定和区分：

1热导仪测试

钻石的热导率很高，应用热导仪可以快速地鉴别钻石与仿钻石，但要注意合成碳硅石在热导仪测试中也会像钻石一样发出蜂鸣声，进一步区别可以通过刻面棱重影，内含物特征等进行。

2偏光仪检查

钻石为均质体矿物，而水晶、锆石、无色蓝宝石，托帕石及白钨矿等均为非均质体，理论上用偏光镜应很容易区分开。但天然产出的钻石常出现异常消光，给这种方法带来困难。

3折射率测定

对于水晶、托帕石等低折射率的样品，可以通过测定折射率将他们区别开，但大部分钻石仿制品折射率较高，不能用折射仪测定，而且容易损坏折射仪，因此一般不用测定折射率的方法来进行鉴别。

4密度测量

用静水力学法或重液测量未镶嵌的裸钻或毛坯也是鉴别钻石真伪的有效手段。

5色散

钻石的色散0044是无色透明天然宝石中最高的，因此易于与其天然宝石的代用品相区别。而一些人造的仿制品，如钛酸锶、合成金红石等的色散比钻石大得多，也不难区别。

6分光镜及分光光度计

天然产出的钻石大多数是Ia型(约占98%)，由N3中心致色，这类钻石在415nm处有一强吸收。

二、合成钻石的鉴别

1颜色

大多数合成钻石为**，有一种为近似琥珀**。

2内外部显微特征

(1)合成钻石内常可见到细小的铁或镍铁合金触媒金属包裹体，常呈长圆形，平行晶棱或沿内部生长区分界线定向排列，或呈十分细小的微粒状散布于整个晶体中，在反光条件下，这些金属包裹体可见金属光泽。

(2)合成钻石晶面上常会显示不寻常的树枝状生长花纹。

(3)天然钻石一般呈八面体或立方体等单形或聚形，而合成钻石则发育八面体、立方体、菱形十二面体和四角三八面体等单形组成的聚形。

3荧光特征

合成钻石在长波紫外光下常呈惰性，而在短波紫外光下因受自身不同生长区的限制，其发光性具有明显的分带现象。

4吸收光谱

无色—浅**天然钻石在415nm、452nm、465nm、478nm有吸收线，特别是415nm吸收线的存在是指示无色—浅**钻石为天然钻石的确切证据，而合成钻石则缺少415nm吸收线。

1996年戴比尔斯(deBeers)推出的Diamondsure仪器，用于天然钻石和人工钻石的鉴别，该仪器采用分光光度计的原理，专门测量样品是否具有415nm吸收线，如再配合使用另一种名为Diamond view的仪器，便可以准确鉴别天然与人工合成的钻石。

5异常双折射

天然钻石在正交偏光镜下观察常具弱到强的异常双折射，干涉色颜色多样。多种干涉色聚集形成镶嵌图案，而合成钻石异常双折射很弱，干涉色变化不明显。

6阴极发光

合成钻石的不同生长区因杂质成分(如N)的含量、结构不同，而导致在阴极发光下显示与天然钻石完全不同的颜色和生长条纹等特征。

三、优化处理钻石的鉴别

钻石优化处理的目的，一是改善钻石的颜色；二是提高钻石的净度。

1颜色优化处理品的鉴别

除了用颜料涂层法改善的钻石极易鉴别外，其他方法改善颜色的钻石很难鉴别。对用辐照法增色的钻石，人们已找出了一些与未经处理钻石的差别，如，吸收光谱的不同，但对常规鉴定没有太大的帮助。对于高温高压法去黄变白的钻石就更难鉴别了，为了区分，目前只好采用在钻石腰棱刻字的方法加以限制。如，在高温高压下，Gepol法将Ia型褐色系列净度高的钻石中石墨转化为钻石，使钻石色级可升高至D—G级。GIA采用在钻石腰棱激光刻“Ge pol”印记。还有在高温高压下，将Ib型钻石中N原子迁移形成Ia型，使颜色变浅，色级升高的方法也比较难鉴别。

2净度处理品的鉴别

(1)激光钻孔处理钻石：利用激光技术在高温下对钻石进行激光打孔直达包裹体，将钻石中的有色或黑色包裹体除去再用化学药品进行清理。激光处理过的钻石，会在钻石表面留下永久性的激光孔眼，从亭部观察可见激光孔道。

(2)玻璃充填：充填钻石常具闪光效应，暗域照明下常见的橙黄、紫红、粉色，其次为粉橙色闪光，而亮域照明下可见蓝绿、绿色、绿**、**闪光，同一裂隙的不同部位可表现出不同的闪光颜色，但总体比较单一。而未经填充的裂隙呈现七彩的光谱色。

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。