Question

湖南钻石的表面微形貌

Answer 1

区别于山东和辽宁金刚石，湖南金刚石产于砂矿。前人的研究显示，湖南金刚石的表面溶蚀形貌较为丰富，表面溶蚀较严重的样品约占68%之多。溶蚀蚀像有三角形凹坑、六边形凹坑、线性溶蚀丘及溶蚀孔道等。湖南金刚石晶体上的溶蚀图案形态复杂，而且成因多样。各种蚀象的分布受单形的约制，在晶面上的排列有严格的方向性（除腐蚀成因的）；而Ⅱ型金刚石晶体上主要出现下凹溶蚀象和塑性滑动线，它们往往和变形的曲面十二面体联系在一起（谈逸梅等，1983）。杨明星（2004）认为，湖南金刚石表面普遍遭受了较强烈的熔蚀，主要有熔蚀线和熔蚀孔道两种。其中，熔蚀线主要出现在金刚石{111}面出露的方向上，表现为线状熔蚀丘，有时为一组平行线，有时为两组相互交叉，有时可见三组交叉，四组熔蚀线在同一晶面上同时出现则很少见。

本项目研究了377颗湖南沅水地区钻石样品的表面微形貌特征（图版Ⅲ）。结果显示，该产地晶体受溶蚀程度为轻微—中等。与前人的观察（谈逸梅等，1983） 有一定的差异，相当一部分晶体具有遭溶蚀轻微的圆滑曲面。晶面花纹和蚀像较丰富，既有生长过程导致的生长台阶等生长形态、晶体生长后期遭受熔解和熔蚀作用导致的晶面蚀像和钻石在后期搬运过程中产生的和砂矿有关的独特撞击磨蚀蚀像。概括来说，湖南沅水地区钻石晶体晶面蚀像主要有：倒三角凹坑、蛀穴状凹坑、六边形凹坑、叠瓦状蚀像、束状晕线、塑性变形滑移线、三角锥状丘、四方锥状丘、溶蚀沟、溶蚀孔道、阶梯状生长层、放射状龟裂纹，部分钻石晶体上显示强烈的磨蚀现象（毛玻璃化）和独特的“弯月状”蚀象，“弯月状”蚀象的分布特点和形态特征反映了湖南钻石后期受机械撞击的特点，是中国三个钻石产地的钻石产品比较独特的（其他2个主要是原生矿，只有少部分砂矿），显示钻石毛坯经历过后期的搬运磨蚀。

常见的晶面熔蚀图案有倒三角凹坑、四边形凹坑和六边形凹坑，其中以倒三角凹坑最为常见，且随着倒三角凹坑的发育，三角凹坑发展为六边形凹坑。在平面-曲面晶体的八面体（111）晶面上，与（111）三角形晶面构成反向平行。由于熔蚀程度不同，三角形大小不等，在湖南晶体表面较常见（图4.51，图4.52）。在立方体面{100}晶面上可见四边形蚀象如图4.53，图4.54所示。

此外，熔蚀空管、熔蚀线、阶梯状蚀象、生长台阶和生长丘结构也常见到，图4.55的熔蚀空管为熔蚀作用沿位错线优先腐蚀所致（Lu et al.，1997）。图4.56为（111）面上观察到的生长台阶，生长台阶自生长中心向外扩展，三角形与（111）面的外形一致。叠瓦状蚀象为晶面台阶发育处常见的一种蚀象，呈扁平状的浑圆低凸起形状，如图4.57，图4.58所示。

值得指出的是本次研究，我们观察到一些新的或较罕见的熔蚀现象，这些现象在国外金刚石晶体上也较少或未曾报道过，如圆盘状凹坑、毛玻璃化蚀像和弯月状蚀像。

4.2.3.1 “圆盘状”蚀像

湖南金刚石上“圆盘状”蚀像多呈规则的圆形凹坑状（图4.59～图4.62）。

图4.51 三角形凹坑，阶梯状生长纹

（9-HN，实体显微镜，500×）

Figure 4.51 Triangular etched pits，stepped growth lines

（sample 9-HN，Stereomicroscope，500×）

图4.52 熔蚀凹坑内壁显示阶梯状和由三角形凹坑演变来的六边形凹坑

（23-HN，微分干涉显微镜，100×）

Figure 4.52 Stepped inwall and triangular-evolving hexangular inwall of the etched pits

（sample 23-HN，Differential Interference Contrast Microscope，100×）

图4.53 与熔蚀沟相伴的三角形、四边形凹坑

（25-HN，扫描电镜，200×）

Figure 4.53 Triangular and quadrilateral etched pits concomitant with etched trench

（sample 25-HN，Scanning Electron Microscope，200×）

图4.54 四边形凹坑内的阶梯状熔蚀特征

（25-HN，扫描电镜，1500×）

Figure 4.54 Stepped etched features of quadrilateral etched pits

（sample 25-HN，Scanning Electron Microscope，1500×）

图4.55 溶蚀孔道

（02-3，微分干涉显微镜，100×）

Figure 4.55 Etched channel （sample 02-3，Differential Interference Contrast Microscope，100×）

图4.56 三角形生长阶梯

（128-HN，实体显微镜下，40×）

Figure 4.56 Triangular growth steps

（sample 9-HN，Stereomicroscope，40×）

图4.57 叠瓦状蚀像

（140-HN，微分干涉显微镜，200×）

Figure 4.57 Imbricated etched figures

（sample140-HN，Differential Interference Contrast Microscope，200×）

图4.58 叠瓦状蚀像

（116-HN，阴极发光，500×）

Figure 4.58 Imbricated etched figures

（sample116-HN，Cathodoluminescence，500×）

图4.59 盘状蚀像和环状蚀像

（3-2，实体显微镜，20×）

Figure 4.59 Disk-like and ring-like etched figures

（sample 3-2，Stereomicroscope，20×）

图4.60 圆盘状蚀像

（15-HN，微分干涉显微镜，200×）

Figure 4.60 Disk-like etched figures

（sample 15-HN，Differential Interference Contrast Microscope，200×）

图4.61 盘状熔蚀表面

（1-13，实体显微镜，80×）

Figure 4.61 Surface with disk erosion

（sample 1-13，Stereomicroscope，80×）

图4.62 晶面上的盘状蚀像和“弯月状”蚀象

（10-HN，微分干涉显微镜，100×）

Figure 4.62 Disk-like etched figures and crescent-shaped etched figures on crystal surface

（sample 10-HN，Differential Interference Contrast Microscope，100×）

4.2.3.2 毛玻璃化蚀像

整个晶体表面粗糙，光泽暗淡、乳白色，磨蚀产生的痕迹呈薄膜状覆盖在晶体表面（图4.63，图4.64）。

图4.63 毛玻璃外观

（7-HN，实体显微镜，20×）

Figure 4.63 Ground glass outlook

（sample 7-HN，Stereomicroscope，20×）

图4.64 毛玻璃化外观

（HNY3，实体显微镜，30×）

Figure 4.64 Ground glass outlook

（sample HNY3，Stereomicroscope，30×）

4.2.3.3 “弯月状”蚀像

较多湖南钻石晶体显示浑圆外形，晶棱为圆滑弧形，晶面呈弧面状，表面出现“弯月状”细小裂纹。该“弯月状”蚀像通常周围分布有细小凹坑，蚀像内部呈阶梯层状，且偶尔与晶体内部微细裂隙连通（图4.65～图4.68）；在辐照斑点周围通常也会出现“弯月状”蚀像（图4.69，图4.70）。这种“弯月状”蚀像的成因可能与金刚石晶体遭受撞击或放射性辐照有关，也可能是其他原因所致，该类蚀像的具体成因有待进一步探讨。

图4.65 密集的“弯月状”蚀像

（7-HN，微分干涉显微镜，50×）

Figure 4.65 Intensive crescent-shaped etched figures

（sample 7-HN，Differential Interference Contrast Microscope，50×）

图4.66 “弯月状”蚀像

（27-HN，实体显微镜，60×）

Figure 4.66 Crescent-shaped etched figures

（sample 27-HN，Stereomicroscope，60×）

图4.67 “弯月状”蚀像周围的细小凹坑

（27-HN，扫描电镜，250×）

Figure 4.67 Small pits around the crescent-shaped etched figures

（sample 27-HN，Scanning Electron Microscope，250×）

图4.68 “弯月状”蚀像内部的层状结构

（7-HN，扫描电镜，1500×）

Figure 4.68 Layer structure inside the crescent-shaped etched figures

（sample 7-HN，Scanning Electron Microscope，1500×）

图4.69 “弯月状”蚀像绿色斑共存

（72-HN，微分干涉显微镜，500×）

Figure 4.69 Crescent-shaped etched figures coexist with green spots

（sample 72-HN，Differential Interference Contrast Microscope，500×）

图4.70 “弯月状”蚀像和褐色斑共存

（1-5，微分干涉显微镜，500×）

Figure 4.70 Crescent-shaped etched figures coexist with brown spots

（sample1-5，Differential Interference Contrast Microscope，500×）