全球第一顆「鑽中鑽」鑽石

圖1所示。來自西伯利亞的0.62 ct綠色「Matryoshka」鑽石(4.8 × 4.9 × 2.8 mm)內部有一個開口腔,由兩個小通道連線到外部。表面覆蓋著蝕刻的三角形和條紋。一個小的鑽石晶體可以在腔內自由移動。Jianxin (Jae) Liao 拍攝。

2019年,阿爾羅薩在西伯利亞發現了一顆被困在另一顆鑽石內的自由移動的鑽石。
這種不尋常的鑽石,以俄羅斯傳統套娃的名字命名為“Matryoshka”,吸引了人們對這一特徵如何形成的廣泛興趣。

圖2。小,扁平的鑽石晶體封閉在空腔顯示出六邊形輪廓。小鑽石的表面覆蓋著一組平行的直線條紋,這些條紋遵循鑽石晶體的對稱性。Towfiq Ahmed 攝。

紐約實驗室最近對這顆0.62 ct的平面八面體鑽石進行了檢測。
平面三角形蝕刻凹坑在{111}表面發育良好(圖1)。
晶體顯示出清晰的綠色體色,從晶體頂部看,晶體邊緣的淺裂縫中有小的深綠色輻射污點。
在邊緣相對的兩個蝕刻通道有大約0.2毫米寬的矩形開口。通道延伸到內部封閉腔。
這些特徵使這顆鑽石與衆不同。洞里有一個六角形的小而平的鑽石晶體。
小鑽石表面覆蓋著一些綠色的輻射污點,它完全脫離了宿主晶體,可以在裡面自由移動。
小鑽石的表面覆蓋著一組直線平行條紋,遵循鑽石晶體的對稱性。在小鑽石的表面上沒有觀察到腐蝕的三角形(圖2)。
除了在兩個開放通道的入口有微小的外來物質污染外,在這個晶體中沒有觀察到其他夾雜物(圖3)。

圖3。大約200 μm寬的開口通道將內腔與外腔連線起來。圖片來自Elina Myagkaya。

紅外區吸收光譜顯示為Ia型金剛石,具有高濃度的聚集態氮。
N3VH缺陷在3107 cm-1處也有較強的吸收。
更詳細的分析選擇的區域有和沒有小的內部晶體顯示幾乎相同的光譜特徵,確認小晶體是金剛石與幾乎相同的微量元素化學作為宿主。
在液氮溫度(-196°C)下采集的紫外-可見吸收光譜顯示,N3缺陷(415 nm處的ZPL)和GR1缺陷(741 nm處的ZPL)的吸收明顯。
這些光譜特徵是典型的天然Ia型鑽石,除了強烈的GR1吸收,這歸因於輻照。
小的深綠色輻射污點的出現表明,這顆鑽石是自然輻射的。
在液氮溫度下的不同鐳射激發下,光致發光光譜顯示了911、787、741 (GR1)、700、535,503.5 (3H)、489和468 nm的發射。
H3缺陷(N2V, ZPL 503.2 nm)沒有發射,表明金剛石晶體在自然輻照后沒有退火到任何高溫。

x射線計算機微斷層掃瞄(μ-CT)掃瞄和分析顯示了一些非常有趣的觀察結果。
首先,小的內部晶體表現出與主體鑽石相同的x射線吸收強度,這支援了小晶體是鑽石的結論。
其次,CT技術可以通過疊加成像準確編制內部空腔的形態。
空腔呈扁平的八面體形狀,由兩個平行生長的八面體晶體組成。
空腔的結晶習性是本研究極為重要的觀察結果,它有力地表明,空腔最初被另一種金剛石晶體所佔據,而不是被其他地幔礦物所佔據。
一旦在地球的地幔在非常高的壓力下結晶,鑽石晶體不可能有任何內部開放空間。
其他地幔礦物如石榴石、橄欖石或輝石將顯示完全不同的結晶習性。
最後,計算了該晶體不同部分的體積。
外部晶體體積為33.16 mm3 (0.58 ct),內部小晶體體積為1.51 mm3 (0.03 ct)。
0.61 ct的總計算重量非常接近0.62 ct的實際重量(不包括腐蝕通道入口處的污染物)。開放腔體積5.99 mm3,相當於原來佔據該空間的金剛石的0.11 ct。
根據這些計算,晶體的總初始重量約為0.72 ct。

總之,這個鑽石晶體在地幔形成時,最初是一個沒有空洞的固體鑽石。
由於微量元素化學或亞微夾雜物/結構(如纖維狀鑽石)的化學異質性,金剛石晶體的中間部分(現在以空隙表示)在結晶后與特殊型別的熔體/流體相互作用時被選擇性地溶解。
大約0.11克拉的鑽石溶解在形成內部空洞的兩個小通道中。
主金剛石和內部的小金剛石晶體對熔體/流體不活躍或不那麼活躍,因此存活下來。
帶有放射性元素的液體會形成綠色的體色和輻射污點,這將是裝飾水晶的最後一步。
在最初的結晶過程中,特殊的化學作用和與多種熔體/流體的相互作用導致了這種獨特的鑽石在西伯利亞的形成。

關於作者
Wuyi Wang 研發部副總裁;
Emiko Yazawa、Stephanie Persaud和Elina Myagkaya 高級分析科技人員;
Ulrika D’Haenens-Johansson 研究部高級經理;
Thomas M.Moses 紐約GIA的執行副總裁、首席實驗室和研究官。

文章來源 Formation of the Matryoshka Diamond from Siberia | Gems & Gemology