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山东蒙阴褐色金刚石的颜色与晶格缺陷关系研究

武改朝  
【摘要】: 山东蒙阴是我国四大主要金刚石产地之一,并且盛产彩色金刚石。彩色金刚石中包括不少褐色金刚石。对山东蒙阴褐色金刚石颜色与晶格缺陷关系的研究,有助于找寻新的改色方法,提升褐色金刚石的市场价值,具有较大的经济意义。 本文主要对原石和切片样品进行了显微观察、光性(正交偏光)、谱学(低温光致发光、红外、拉曼、紫外-可见吸收)、发光性(阴极发光、热释光、紫外-荧光)、微观形貌(透射电镜)等一系列研究,以求揭示其内部的晶格缺陷信息,寻求金刚石异常消光与塑性变形的微观特征之间的关系,探讨各种晶格缺陷的可能形成机制及其与颜色的关系。主要得出以下认识: 1.这次研究选取的褐色金刚石晶体上见到11种晶面蚀像;样品原石颜色整体比较均匀;切片后内部颜色出现明显的不均匀分布。颜色分布有三类:颜色均匀;颜色呈条带状;颜色呈环状或者团块状存在。 2.红外光谱显示了C-H键、N-H键、O-H键、{111}滑移面、橄榄石、镁铝榴石等包裹体引起的大量吸收峰。它们分别显示了不同的缺陷信息。 3.金刚石晶体在滑移面上形成了位错破坏,在某些情况下会发生价键的断裂,并形成结构缺陷中心。这些缺陷吸收光就可以在滑移面上引起褐色,即:金刚石的褐色与随同滑移面一起产生的缺陷有关,它们都是在结晶之后由于塑性变形的发展而造成的。塑性变形程度与褐色呈正相关关系。塑性变形强烈的样品,其切片后褐色条带或褐色区域表现明显。 4.低温光致发光实验中,参与测试的样品均具有塑性变形产生的、表征与位错有关的发光中心的特征峰(575.92nm、612.59nm、617nm、626.89nm等)。这从一定程度上揭示了山东蒙阴褐色金刚石在其形成过程中经历了不同程度的塑性变形,并引起褐色产生。 5.样品的拉曼光谱本征峰普遍向低波数值方向漂移,表明金刚石的结构特征发生了某些变化,同时配合样品的显微放大观察、正交偏光观察和阴极发光观察结果,可以认为这些谱峰变化均与褐色金刚石的内部应力有关。 6.紫外-可见吸收光谱测试的样品以褐色、黄褐色为主。可见吸收光谱图谱中出现416nm特征峰值的样品由N_3引起,其类型均为I aAB型,且多为黄褐色。 7.透射电镜显示,样品中含有较高密度的位错,这从一定意义上表明该类金刚石样品均具有一定程度的塑性变形。同时,透射电镜X射线能谱仪显示,金刚石样品中含有:钾盐、石盐、橄榄石、镁铝榴石、透辉石等包体,与红外光谱显示的包体类型相吻合。


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