Question

山东钻石的内部生长特征

Answer 1

4.3.2.1 山东钻石的异常双折射特征

利用偏光显微镜在正交偏光下对山东地区46个钻石薄片进行观察，结果表明89.1%的金刚石具不同程度的异常双折射现象。主要呈现为：花瓣、放射状消光图案（36.3%），复合叠加消光图案（31.7%），平直消光（14.6%），无固定形态的消光图案（7.3%）等，见图4.81，图4.82；由典型的塑性变形所致滑移线而形成的细小格子状消光图案（“榻榻米”结构）不太常见，仅占4.9%。

4.3.2.2 山东钻石的阴极发光图像（CL）和DiamondView荧光图像（DV）特征

本项目对11颗钻石进行了阴极发光图案观察，对71个钻石切片进行了DV观察，结果显示：

（1）绝大多数钻石显示蓝色荧光（80%），表明I型钻石的比例相当高；

（2）多数晶体显示八面体生长环带，无清晰生长条带的约为17%；

（3）部分晶体显示明显的两期生长或多期生长结构，如图4.83所示，为“闭形”的八面体环带结构，环带平直，宽窄均匀，界限清晰，先是由中心区域均匀生长无环带结构出现，说明早期生长成分均一；之后的第二个生长区为以规则的八面体环带形式生长，说明后期流体成分变化均一，该晶体的整体生长过程比较连续，没有中断。图4.84为“开形”的八面体生长环带结构，晶体中心区域可见平直密集的两组塑性变形滑移线呈网格状交错，之后的生长过程中八面体生长环带密集平直，界限清晰，说明在一个相对稳定的环境中生长，并且没有经受较大的溶蚀作用，晶体在一个相对稳定的环境中匀速生长，生长过程没有间断。

图4.81 平直消光带

（16-SD）

Figure 4.81 Birefringence pattern with straight strips

（sample 16-SD）

图4.82 十字状消光

（248-SD）

Figure 4.82 Birefringence pattern with a cross

（sample 248-SD）

图4.83 “闭形”八面体环带结构

（SD01303，CL）

Figure 4.83 Closed octahedral growth zones

（sample SD01303，CL）

图4.84 “开形”的八面体生长环带结构

（SD02301，CL）

Figure 4.84 Open octahedral growth zones

（sample SD02301，CL）

（4）有的金刚石为多周期多阶段的复杂层状生长环带，这种多期多阶段生长的晶体出现的结构形式是各种各样的，有规则的，也有不规则的，其复杂程度也不尽相同。

如图4.85所示，早期为晶核生长，晶核发光不均匀，说明在这个阶段生长过程不均匀，晶核周围被一圈不规则形状的生长结构所包围，说明晶核生长形成后经历了一定的溶蚀，生长过程一度间断，在这之后出现了“开形”的八面体生长环带，之后是一段均匀发光的部分，说明经历了一段时间的均匀生长，然后再次出现“开形”的八面体形平直细密的生长环带，界限清晰，说明这部分生长过程较为连续，但是在后期的八面体环带出现弯曲，形状不规则，边缘出现锯齿状的样式，说明在晶体生长后期遭遇了强烈的溶蚀作用，生长过程一度中断。

如图4.86所示，该晶体具有左上、右下两个生长核心区，生长核心区的外围都出现了变形弯曲的生长环带，说明晶核形成后遭受了一定的溶蚀作用；之后出现均匀发光的部分，说明这段时间生长较为稳定；第3个生长期为多边形不规则的生长环带，环带密集平直，说明后期生长简单一致，两晶核融合后，生长为一个完整的晶体。

图4.85 具有晶核的多阶段的复杂层状生长环带

（SD01301-1，CL）

Figure 4.85 Multi-stage complicated growth zones with crystal nucleus

（sample SD01301-1，CL）

图4.86 两个生长核心区及复杂层状生长环带

（SD2402，CL）

Figure 4.86 Complicated growth zones with two crystal nucleation region

（sample SD2402，CL）

（5）约有12%的晶体具有“似玛瑙状”、圆弧形同心环带、斑块状等特殊的生长结构。

金刚石晶体中观察到玛瑙状的分带现象最早是20世纪70年代苏联的奥尔洛夫提出的（奥尔洛夫，1977）。Bulanova等（1995）在俄罗斯雅库特的金刚石中也发现了这种结构，认为这种复杂的生长环带是由不同的生长机制所致。八面体环带区受层状生长机制控制，立方体或圆形环带区的生长受螺旋生长机制控制，少见的具有复杂的“似玛瑙状”结构或圆环形结构的金刚石是在特定的生长条件下，由多中心发展而成。早期的多中心相邻或聚集，形成较复杂的种晶形态；后续的结晶过程是在这种复杂形态的种晶基础上进行的，并且受层状和螺旋式的混合生长机制控制。这种结构反映了金刚石结晶于粘性大、碳过饱和的环境中。另外，金刚石在高温下的变形亦是产生“似玛瑙状”生长结构的因素之一。陈美华等（1999，2000）在研究辽宁瓦房店金刚石时，在一颗样品边部也发现“似玛瑙状”生长结构。

本项目利用阴极发光测试，在山东蒙阴的金刚石样品中也发现了这种多期多阶段的复杂生长环带形成的“似玛瑙状”发光结构。

如图4.87所示，晶核部分先是经历了一段时间的均匀生长，说明这段时间流体均一稳定；而在晶核外部出现了弯曲不平的环带，似玛瑙状，表明这段时间晶体遭受了较为强烈的溶蚀作用，生长过程一度中断；第三个生长期为平直的六边形环带，环带细密平直，说明这一阶段生长较稳定连续；六边形之后又是一段均匀发光的部分，说明晶体继续稳定生长，流体组分没有发生明显的变化；最外边再次出现玛瑙状的生长环带，环带宽窄不一，高低起伏不平，发光强度也不尽相同，说明该晶体生长后期遭受了强烈的溶蚀作用，生长过程不连续，一度中断。

图4.88所示为一中心缺失发光而形成极不规则斑块状的发光样式。该晶体本身为完整的晶体切片，但在阴极发光下中心缺失发光显示，黑色边缘起伏不平，弯曲变形很大，说明在钻石晶体生长的初期就遭受了强烈的熔蚀作用，生长过程曾一度中断，导致晶核变形；之后继续生长，但是生长环境不稳定，流体成分变化较大，且不均匀，生长过程不连续，生长具有一定的间歇性并遭受了熔蚀作用，由此推断可能在这个时期多处地带发生了较为强烈的地质变化。

上述结果和尹作为等（2005）对15颗蒙阴金刚石样品阴极发光的研究结果有所不同，尹作为等研究的蒙阴金刚石样品显示平直色带，说明形成金刚石的物质供给是比较连续的（即生长是连续的），整个结晶过程未发生明显的长期停顿产生的熔蚀。

图4.89～图4.92列出了典型的山东金刚石DV图像。

图4.87 弯曲不平似玛瑙状环带

（SD03002-2，CL）

Figure 4.87 Agate-like curved growth zones

（sample 03002-2，CL）

图4.88 生长初期就遭受强烈溶蚀形成核心复杂环带

（SD05202-1，CL）

Figure 4.88 Growth zones with complicated core areas，due to strong corrosion at the initial stage

（sample 05202-1，CL）

图4.89 两期生长结构，中间存在种晶核和特殊的发光区域

Figure 4.89 Growth structure of two stages，with crystal nucleus and a special luminescence area at the core

图4.90 存在生长核的似玛瑙状生长结构

Figure 4.90 Agate-like growth structure with crystal nucleus

图4.91 颜色斑驳的似玛瑙状生长结构

Figure 4.91 Agate-like growth structure with color patches

图4.92 四边形生长结构

Figure 4.92 Quadrilateral growth structure