разновидностей алмаза

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

скульптуры, возникающие в результате коррозии алмазов, М. А. Гневушев (1956, 1957) и 3. В. Бартошинекий (1965) объясняют естественным растворением, что запутывает терминологию и представления о характере проявления на алмазах двух совершенно разных по своей природе эпигенетических процессов. Некоторые геологи при объяснении генезиса алмазов пишут о многостадийном процессе их кристаллизации. Данные, имеющиеся по этому вопросу, спорны и требуют обсуждения.

Исходя из всех имеющихся на сегодняшний день литературных данных и материалов, полученных нами в результате исследования алмазов, можно сделать определенный вывод, что формами роста кристаллов алмаза являются плоскогранные многогранники. После своего образования в результате изменения условий подавляющее большинство из них подвергается в различной степени растворению и в значительно меньшем количестве, уже в более позднюю стадию, – коррозии. Эти два эпигенетических процесса по-разному влияют на изменение морфологии кристаллов алмаза.

ФОРМЫ РОСТА РАЗЛИЧНЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ КРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА

Различным разновидностям кристаллов алмаза присущи определенные формы роста. Формой роста кристаллов первой разновидности является октаэдр. Среди них встречаются

октаэдрические кристаллы с зеркально-гладкими ровными гранями и острыми ребрами, а также со ступенчато-пластинчатым характером развития плоскостей {Ш}. Внешний облик плоскогранных форм роста кристаллов этой разновидности разнообразен в связи с искажением их октаэдрического габитуса особенно при ступенчато-пластинчатом развитии граней.

Кристаллы с ровными идеальными гранями наряду с правильным изометричным октаэдром часто имеют форму октаэдра, удлиненного или уплощенного по осям L3 и L2 (рис. 24, 1-6). При этом на месте острых вершин, как правило, появляются дополнительные ребра (111): (111), в связи с чем конфигурация октаэдрических граней усложняется: очертания граней приобретают форму трапециевидных четырехугольников, параллелограммов (правильных или с усеченными углами) и шестиугольников. Среди кристаллов с ровными гранями изредка находятся образцы в форме комбинационных многогранников, представленных октаэдрами с вершинами, притуплёнными плоскими идеальными гранями куба, не имеющими габитусного развития. Иногда на октаэдрических кристаллах вместо вершин развиты четырехугольные пирамидальные углубления (отрицательные вершинники). В некоторых случаях встречаются плоскогранные кристаллы тетраэдрического габитуса (рис. 25, 1). Однако у таких кристаллов всегда имеются все восемь граней {111}, неочевидно, они образуются в результате определенного искажения октаэдрического многогранника.

Очень часто кристаллы первой разновидности представлены октаэдрами со ступенчатопластинчатым и блоковым развитием граней (рис. 24, 7-10; 25, 3; 26, 1-9). На гранях {111} этих кристаллов наблюдаются слои-пластины треугольной формы, которые нарастают один на другой, последовательно уменьшаясь, в размере. В связи с этим октаэдрические грани имеют ясно выраженное ступенчатое строение, а на месте ребер возникают желобчатые комбинационные поверхности. Пачки пластин или отдельные толстые пластины-блоки развиваются либо в центре граней октаэдра, либо смещаясь к какому-нибудь ребру или вершине кристалла. Иногда на гранях происходит полицентрическое развитие пачек пластин (рис. 24, 11, 12). Обычно встречаются кристаллы, на которых одни грани {111} совершенно ровные, а другие имеют пластинчато-сту- пенчатое или блоковое строение. В случае развития на всех гранях октаэдра отдельных блоков образуются формы, похожие на проросшие по закону Мооса-Розе (рис. 11) тетраэдры с сильно усеченными вершинами (рис. 25, 2; 26, 10). Иногда находятся кристаллы, у которых все грани {111} имеют равномерное пластинчатое развитие (рис. 25, 3). При резко выраженном антискелетном характере развития граней {111} у таких кристаллов образуются удлиненные вершины тетраэдрического облика, в связи с чем возникают формы, очень похожие на прорастание двух тетраэдров с острыми вершинами. Зарисовки таких кристаллов приводились в работах ряда ис-

следователей (Fersman, Goldschmidt, 1911; Rose, Sadebeck, 1876 и др.) и использовались для

доказательства того, что кристаллы алмаза относятся к гемиэдрическому классу кубической сингонии.

56

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 24. Формы роста кристаллов алмаза первой разновидности

1-6 – гладкогранные октаэдры; 7-10 – октаэдрические кристаллы со ступенчато-пластинчатым характером развития граней; 11, 12 – октаэдрические кристаллы с полицентрическим характером развития граней

Если на гранях {111} развиваются тонкие слои-пластины и края их плотно смыкаются друг с другом, то в этом случае возникают микрожелобчатые комбинационные поверхности со штриховкой, параллельной ребрам октаэдра. По своему положению отдельные участки неровных комбинационных поверхностей соответствуют серии различных тригонтриоктаэдров, а в некоторых частных случаях отвечают граням ромбододекаэдра (рис. 26, 11, 12). Иногда образуются ромбододекаэдрического облика кристаллы с различными по размеру площадками {111} на месте вершин осей L3 (рис 27, 1-6) Обычно возникают псевдоромбододекаэдрические кристаллы удлиненного или уплощенного габитуса и кристаллы неправильной формы.

57

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 25. Псевдотетраэдрические кристаллы алмаза

1 – тетраэдрического габитуса кристалл, образовавшийся в результате неравномерного развития граней октаэдра; 2 – «тетраэдрические блоки» на гранях (111); 3 – ступенчато-пластинчатое антискелетное развитие граней (111), обусловливающее возникновение форм, напоминающих прорастание двух тетраэдров по закону Мооса – Розе

Изменение облика октаэдрических кристаллов со ступенчато-пластинчатым развитием граней {111} происходит также в связи с тем что на некоторых из них вместо острых вершин L4 образуются неровные поверхности (рис. 27, 7-9). При широком их развитии октаэдрические кристаллы приобретают сложную комбинационную

В некоторых частных случаях возникают более или менее правильного кубического облика кристаллы, образованные как бы в результате параллельного срастания многочисленных октаэдрических кристалликов (см. рис. 1, 7).

Как видно из приведенного материала, все описанные выше разнообразные формы кристаллов алмаза первой разновидности возникают в результате искажения октаэдрических кристаллов в связи с антискелетным ( характером развития их граней Идеальные грани роста у всех этих кристаллов – плоскости {111}; другие поверхности являются комбинационными и образованы краями и вершинами отдельных треугольных пластин, развивающихся на гранях октаэдра.

По своей кристаллографической природе эти комбинационные поверхности не являются идеальными плоскими гранями тригонтриоктаэдра, ромбододекаэдра или куба.

Среди кристаллов алмаза первой разновидности нередко встречаются двойники срастания по шпинелевому закону (рис. 28 и 29). Некоторые из них имеют настолько типичную форму, что получили специальное название и выделяются в определенные промышленные сорта. Это, например, так называемые «маклес» (macles) – уплощенные двойники треугольной формы (рис. 28, 1; 29, 1), часто находящиеся среди кристаллов алмаза. Обычны для кристаллов алмаза «клиновидные двойниковые вростки» (рис. 29,4). Интересны циклические двойниковые сростки, состоящие из трех и пяти индивидуумов, последовательно срастающихся друг с другом (рис. 28,7).

58

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 26. Искажение облика октаэдрических кристаллов алмаза в связи со ступенчато-пластинчатым и блоковым характером развития граней (111)

1-9 – неправильные формы, возникшие в связи со ступенчато-пластинчатым и полицентрическим развитием граней (111); 10 – «двойник тетраэдров» по закону Мооса-Розе, образовавшийся в результате развития выступающих блоков на гранях октаэдра; 11 – образование сложной комбинационной поверхности вместо ребра октаэдра; 12 – кристаллы комбинациональной формы с гранями октаэдра, куба, ромбододекаэдра и тригонтриоктаэдра

Рис. 27. Преобразование октаэдрических кристаллов в псевдоромбододекаэдрические (1-2) и комбинационной формы (3-9) многогранники с неправильными поверхностями, притупляющими вершины осей L4, в результате антискелетного ступенчато-пластинчатого развития граней (111)

59

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Изредка встречаются двойники срастания, имеющие тетраэдрический облик. Для них характерно крайне неравномерное развитие составляющих их индивидуумов (рис. 29, 6). Детальное описание двойников этого вида было сделано И. И. Шафрановским и др., (1966).

Формой роста кристаллов второй разновидности является куб. Плоскогранные кристаллы этой разновидности находятся только в форме кубических многогранников. Среди них встречаются кристаллы с ровными, а также вогнутыми, отрицательными гранями, как на скелетных формах (см. рис. 2, 1 и 2). По характеру своего строения они отличаются от кубических кристаллов первой разновидности (см. рис. 1, 7). Гладкие, ровные кубические грани кристаллов алмаза второй разновидности развиваются, очевидно, не как комбинационные поверхности, а как идеальные плоскости (100). Кубы с острыми ребрами, т. е. совершенно не измененные растворением формы роста кристаллов этой разновидности, нами не находились. Всегда ребра на этих кристаллах были в той или иной: степени замещены кривогранными поверхностями растворения, а на плоскостях {100} наблюдались четырехугольные углубления – фигуры травления.

Рис. 28. Двойники срастания по шпинелевому закону кристаллов алмаза первой разновидности

1 – уплощенный двойник треугольной формы («macles»); 2 – уплощенный двойник ромбической формы; 3, 4 – двойники типа шестилучевых звездочек (см. рис. 29, 5) с неполным числом «лучей»; 5 – вид двойника сбоку; 6 – двойник в виде шестилучевой звездочки; 7 – циклический двойник октаэдров в виде пятилучевой звездочки

Формой роста кристаллов, относимых к третьей разновидности, также является куб, но иногда они представлены комбинационными формами октаэдра, ромбододекаэдра и куба. В этих случаях габитусное развитие, как правило, имеют грани куба. Среди кристаллов этой разновидности часто встречаются двойники прорастания по шпинелевому закону, что нехарактерно для кристаллов других разновидностей.

60

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 29. Двойники кристаллов алмаза первой разновидности I

1 – уплощенные двойники треугольной формы («macles»): а – с входящими, б – с острыми углами, образовавшимися в связи с развитием дополнительных ребер (111): (11) на вершинах; 2 – двойник двух изометричных октаэдров; 3 – двойник двух неравномерно развитых уплощенных октаэдров; 4 – «клиновидный» двойниковый вросток; 5 – двойник в виде шестилучевой звездочки; 6 – двойник тетраэдрического габитуса

Плоскогранные кристаллы алмазов четвертой разновидности имеют разнообразную форму, так как внешние зоны — оболочки, составляющие основную отличительную особенность этих кристаллов, образуются вокруг различных кристаллов алмаза первой разновидности. Оболочка развивается равномерно со всех сторон кристалла. В самом начале развития, когда оболочка тонкая, алмаз сохраняет форму того кристалла, на котором она стала образовываться (рис. 30, 1). Затем форма кристалла изменяется По мере роста (утолщения) оболочки развиваются поверхности {110} и {100} которые постепенно вытесняют грани {111}. При достаточно широком развитии оболочки кристалл приобретает комбинационную форму октаэдра, ромбододекаэдра и куба (рис. 30, 2, 3), а в конечном результате превращается в куб.

Рис. 30. Формы роста кристаллов алмаза с оболочками (разновидность IV). Зависимость внешней формы от толщины оболочки

1 – тонкая оболочка вокруг острореберного октаэдра; габитус не изменен, появились узкие грани (110), притупляющие ребра; 2, 3 – толстая оболочка вокруг октаэдрического кристалла; кристалл приобрел комбинационную форму, равномерно развиты поверхности (111), (110) и (100).

Отметим, что Камия и Ланг (Kamija, Lang, 1964), описывая характер оболочки, высказали предположение, что в результате ее развития кристалл должен приобретать форму сферолита. Однако этот вывод не подтверждается фактическим материалом: сферолиты среди этих кристаллов не находились.

Плоскогранные кристаллы алмазов пятой разновидности имеют форму октаэдров с ровной или ступенчато-пластинчатой поверхностью граней, т. е. они не отличаются формой роста от кристаллов первой разновидности. У них ясно проявлена тенденция к образованию сростков

61

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

нескольких кристаллов.

Остальные разновидности (баллас, борт и карбонадо) представляют собой поликристаллические образования, которые здесь не рассматриваются, так как морфология их подробно описана в гл. I.

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОСКОГРАННЫХ ФОРМ РОСТА В ПРОЦЕССЕ РАСТВОРЕНИЯ

На некотором этапе формирования алмазоносных пород алмазы оказываются в условиях растворения. Это приводит к изменению их плоскогранных форм роста: на поверхности их граней развиваются разнообразные скульптуры, глубокие каналы травления, плоскогранные кристаллы преобразуются в кривогранные.

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОСКОГРАННЫХ КРИСЛАЛЛОВ И ОБРАОВАНИЕ КРИВОГРАННЫХ ФОРМ

Описанные выше плоскогранные формы роста претерпевают в разной степени изменение, если они подвергаются воздействию процесса растворения. При растворении на кристаллах образуются кривогранные поверхности, которые начинают развиваться обычно от вершин по ребрам кристалла.

При незначительном растворении первоначальный габитус и характер строения граней формы роста сохраняются полностью, но по мере развития поверхностей растворения плоскогранные кристаллы преобразуются в кривогранные формы округлого габитуса. Если сохранены в той или иной степени первоначальные грани форм роста, а также развиты кривогранные поверхности округлых форм, то кристаллы имеют сложную комбинационную форму кривогранных и плоскогранных многогранников, Такие формы можно назвать переходными от полоскогранных форм роста к устойчивой равновесной округлой форме растворения.

На рис. 31 приведены фотоснимки некоторых типичных комбинациональных кристаллов этого вида. Естественно, что характер переходных форм зависит от габитуса исходных многогранников роста, равномерности и степени их растворения.

Если растворяются кубические кристаллы, то образуется ряд переходных форм от плоскогранного куба к кривогранному кубоиду (см. рис. 2, 3-5), переходящему затем в додекаэдроид – устойчивую форму растворения алмаза. При растворении острореберного гладкогранного октаэдра округлые поверхности, замещающие его ребра имеют большую кривизну, близкую к двугранному пространственному углу между двумя смежными гранями (111). Когда кривогранные поверхности растворения развиты значительно, то такие кристаллы представляют собой по существу октаэдроид с вершинниками :111:, притуплёнными небольшими площадками плоских граней (рис. 31).

Если на исходной форме роста вместо острых ребер развиты комбинационные поверхности, соответствующие граням тригонтриоктаэдров и ромбододекаэдра, то поверхности растворения, развивающиеся на их месте, имеют различную кривизну. В связи с этим комбинационные плоскогранно-кривогранные кристаллы не всегда имеют правильную форму, соответствующую комбинации октаэдра и кривогранного октаэдроида. Их форма еще более усложняется в том случае, если на гранях октаэдра были развиты тетраэдрического облика блоки или если подвергнутые растворению кристаллы имели сложную форму неопределенного габитуса из-за неравномерного антискелетного развития их граней.

Нередко растворение кристаллов происходит неравномерно, в связи с чем одни грани {111} могут быть полностью уничтожены, а другие в разной степени сохранены. Эти кристаллы представляют собой своеобразные комбинационные формы, у которых, с одной стороны, сохранен облик первоначального плоскогранного кристалла, а с другой – развита кривогранная форма растворения. Так как на этих образцах плоскогранные и кривогранные формы представлены не полным числом граней, они могут быть названы комбинационными псевдогемиморфными кристаллами.

62

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 31. Изменение плоскогранных форм роста под воздействием растворения Комбинационные плоскогранно-кривогранные кристаллы{1- 11), сохранившие габитус форм роста.. В различной степени развитые кривогранные поверхности растворения замещают ребра октаэдра

Описание характера таких форм сделано в работах А. А. Кухаренко (1955) и Ю. Л. Орлова (1959). Взаимоотношение плоскогранных и кривогранных поверхностей на этих кристаллах свидетельствует о том, что округлые формы возникают при растворении плоскогранных кристаллов. На рис. 32 показаны примеры кристаллов, на которых растворение проявилось на одном каком-нибудь ребре, на вершине, небольшом участке грани или же, наоборот, почти со всех сторон кристалла таким образом, что от первоначальной плоскогранной формы сохранена лишь небольшая ее часть.

При всестороннем растворении кристалла плоские грани постепенно редуцируют до полного исчезновения, что приводит к образованию кривогранной округлой формы. Кривогранные кристаллы алмаза разнообразны по своему габитусу. При описании их приходится применять специальные термины, которые используются только в литературе об алмазах. В монографиях А. Е, Ферсмана и В. Гольдшмидта (1911), Дж. Сэттона (1928), А. Ф. Вильямса (1932), М. Бауэра (1932) и других ранних работах приводятся разные названия форм кривогранных кристаллов алмаза. Так, например, долгое время округлые кристаллы алмаза назывались алмазами «бразильского» типа и сопоставлялись с плоскогранными кристаллами, которые относились к «индийскому» типу.

63

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 32. Изменение плоскогранных форм роста под воздействием растворения. Псевдэгемиморфные комбинационные плоскогранно - кривогранные кристаллы, образованные в результате преимущественного одностороннею растворения разнообразных фор м роста

1-6 – октаэдрические кристаллы с единичными растворенными ребрами и вершинами (конусы растворения); 7 – плоскогранный кристалл комбинационной формы с неправильными поверхностями на месте вершин осей L4; 8 – тот же кристалл с противоположной стороны; видна кривогранная вершина додекаэдроида (конус растворения на выхода оси L3)

Как сейчас установлено, в каждом из известных месторождений мира встречаются алмазы самой разнообразной формы, поэтому выделение морфологических типов по географическому нахождению не может быть строго обосновано. Кроме того, разумеется, эти названия не могут считаться кристаллографическими, так как они не отражают геометрической сущности внешней формы кристалла.

Для обозначения формы кривогранных кристаллов используются кристаллографические термины.

По сходству кривогранных кристаллов алмаза с формами плоскогранных кристаллов среди них сейчас принято выделять следующие формы: додекаэдроид, октаэдроид, кубоид и тетраэдроид (рис. 33). Охарактеризуем эти формы.

64

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Додекаэдроид. Дедекаэдроидом называются кривогранные кристаллы алмаза, имеющие облик, близкий к ромбододекаэдру. От последнего додекаэдроид отличается тем, что он имеет выпуклые кривые грани, преломленные по короткой диагонали. Грани додекаэдроида преломляются по ребрам, которые по предложению А. А. Кухаренко (1955) принято называть гранными швами. И. И. Шафрановским (1948) был разработан метод измерения округлых форм кристаллов алмаза на двукружном гониометре1. Для получения геометрической характеристики формы измеряются сферические координаты вершин световых треугольников, представляющих собой сложный сигнал, получаемый от преломленных по гранным швам искривленных ромбических граней округлых кристаллов (рис. 33, 1). С помощью этих координат можно численно выразить кривизну округлых поверхностей и с известной степенью точности приписать им символы.

Путем измерения на двукружном гониометре большого количества кристаллов алмаза, относящихся к додекаэдроидам, И. И. Шафрановский (1948) и А. А. Кухаренко (1954, 1955) установили, что кривизна этих граней колеблется в определенных узких пределах, т. е. они являются устойчивыми формами, обладающими определенной геометрией. По их данным средние значения сферических координат световых треугольников равны следующим цифрам: φАВ = 38°09′, ρАВ = 72°26′, φС = 25°26′ и φD = 37°57′. Исходя из этих координат, вычислены средние угловые величины элементов световых треугольников, характеризующие кривизну граней в направлении короткой и длинной диагоналей, а также угол преломления граней по гранному шву: АВ = 36°07′, D′C′ = 13°15′, D′D′′ = 13°15′ и С′С′′ = 39°37′. Из этих цифр видно, что у додекаэдроида кривизна граней по короткой диагонали почти равна их изгибу по длинной диагонали, т. е. АВ ≡ С′С′′.

Рис. 33. Схематическое изображение кривогранных (округлых) кристаллов алмаза, имеющих габитус известных плоскогранных форм.

1 – додекаэдроид; 2 – октаэдроид; 3, 4 – кубоиды; 5, 6 – тетраэдроиды. Буквами обозначены замеряемые на гониометре точки световых сигналов

Согласно замерам и статистическим подсчетам, сферические координаты вершин световых треугольников А и В наиболее часто соответствуют или близки следующим формам: {231}, {341},

1 Позднее было установлено, что для измерения округлых форм растворения рациональнее использовать фотогониометрию (Мокиевский, Шафрановский, 1955; Митрофанова, 1956).

65