Рентгенодифракционная топограмма, полученная В.Ф. Миусковым с алмаза из якутского месторождения

Интересные данные о дислокационных дефектах роста получе­ны при исследовании кристаллов алмаза методом рентгенодифрак-ционной топографии. С помощью этого метода были установлены планарные дефекты роста (Lawan et al., 1965) и дислокации, имею­щие вид радиально-лучистых пучков, идущих из центра к поверх­ности граней (Frank, Lang, 1959; Lang, 1964; Миусков, Орлов, 1966). На рис. 18 приведена одна из рентгенодифракционных топограмм кристалла алмаза, по которой хорошо видны дислокации, идущие из центра к поверхности граней. Эти дислокации могут на­блюдаться также в поляризованном свете при скрещенных николях, что показывается при описании аномального двупреломления в кри­сталлах алмаза (гл. VI). Обычно исходной точкой этого типа дис­локаций является микроскопического размера включение Нередко включение располагается не в центре, а в различных других точках внутри кристалла, и в этом случае дислокации в виде расходяще­гося пучка лучей идут от него к поверхности одной из граней кри­сталла. Этого типа дислокации создают на рентгенодифракцион­ных топограммах видимость шестовато-волокнистого строения внешних зон у кристаллов четвертой разновидности (рис. 19).

ДЕФЕКТЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ЯВЛЕНИЯМИ, РАЗВИВАЮЩИМИСЯ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ

ПОСЛЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ АЛМАЗОВ

В кристаллах алмаза, претерпевших после своего образования пластическую деформацию, появляются дислокационные и другие дефекты, приуроченные к плоскостям скольжения. Эти дефекты от­ветственны за эпигенетическое окрашивание алмазов в розовато-лиловый и дымчатый тона. Характер их еще окончательно не вы­яснен. Предполагается, что одним из них является центр N₂D (табл.10).

В некоторых кристаллах алмаза после их кристаллизации про­исходит выделение новых обособленных твердых фаз. В центре не­которых кристаллов алмаза иногда наблюдаются крестообразные зоны, в пределах которых находится большое количество включе­ний микроскопического размера (рис. 20). Эти включения были описаны Шахом, Лангом и Сиилом (Shah, Lang, 1963; Seal, 1966). Указанные исследователи, исходя из взаимоотношения включений с дислокациями роста, пришли к выводу, что они выделились уже в твердой фазе, т. е. являются эпигенегическими включениями – преципитатами. (Описание этого вида включений подробнее приводится в главе VIII.).

Иногда в кристаллах алмаза наблюдаются белые облакообразные образования. Некоторые исследователи без всякого обоснова­ния называют их газовыми включениями (Gubelin, 195J, 1У&/;. В действительности, как это видно при очень большом увеличении такие «белые облака» представляют собой скопления микроскопи­ческих включений, которые, по всей вероятности, также являются эпигенетическими преципитатами. Идентификация этих включений представляет трудность в связи с их микроскопическими разме­рами.

Таким образом, эпигенетические явления создают определенные дефекты в кристаллах алмаза и в некоторых случаях влияют на изменение их первичного внутреннего строения и свойств.

Рис. 19. Характер строения внешних оболочек в кристаллах алмаза четвертой разновидности (coated diamonds). Высокая плотность дислокаций создает впечатление шестовато-волок­нистого строения оболочек (рентгенодифракционные топограммы)

а – кристалл с желтой оболочкой из месторождения «Айхал» (Миусков, Орлов, 1966);

б – кристалл из месторождения Сьерра-Леоне (Kamija, Lang, 1965)

Рис. 20. Эпигенетические субмикроскопические включения (преципитаты), образовавшиеся в центре кристалла в результате фазового распада (Sah, Lang, 1963)

а – вид шлифа под микроскопом;

б – ентгенодифракционная топограмма шлифа

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ – ТЕКСТУРЫ КРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА

В результате исследования внутреннего строения кристаллов ал­маза выявлены текстурные особенности кристаллов различных раз­новидностей, а также алмазов типов I и II.

Кристаллы алмазов с незначительным содержанием примеси азота (т.е. алмазы типа II) при рентгенографических исследовани­ях обнаруживают мозаично-блоковое строение. Отдельные слагаю­щие их кристаллиты дезориентированы на незначительные углы. Протравленные поверхности пластин, выпиленных из этих кристал­лов, имеют однородное, гомогенное строение.

Кристаллы алмазов, относительно обогащенные азотом (т. е, ал­мазы типа I), часто имеют зональное строение по октаэдру, что можно видеть из материалов, приводимых во многих работах (То-lansky, 1955; Denning, 1961; Орлов, 1963; Takagi, Lang, 1964; Seal, 1965, 1969; Орлов, Афанасьева, 1966; Grantham, 1964). На рис. 21 приведены две фотографии протравленных пластин, выпиленных из кристаллов алмаза типа I, в которых отчетливо проявлено зо­нальное строение. Эта зональность хорошо вскрывается и в узорах двупреломления (см. гл. VI, рис. 56).

Детальное исследование поглощения волн различной длины каждой зоной кристалла алмаза типа I в ультрафиолетовом диапа­зоне выявило отличие их оптических свойств. Выяснено, что зоны отличаются одна от другой прозрачностью для ультрафиолетовых лучей и интенсивностью экстраотражений типа «шипов» (Takagi, Lang, 1964). Эти два свойства увязываются с концентрацией азотя и характером его вхождения в решетку алмаза. Как известно, до сих пор никакого существенного отличия в составе примесей, кроме азота, между алмазами типа I и II не выявлено (Raal, 1957; Chesley, 1942). Учитывая эти данные, а также то, что зональное строение наблюдается только в азотных алмазах типа I, можно сделать вы­вод, что главным образом примесь азота оказывает влияние на об­разование зональности по (111) в кристаллах алмаза.

Интересный материал получен Сиилом (Seal, 1965), который об­рабатывал в селитре вырезанные из кристаллов пластины и затем напылял в вакууме на их протравленную поверхность тончайший слой серебра и исследовал характер строения кристаллов в метал­лургическом микроскопе Викерса. Таким способом, кроме отчетли­во выраженных прямолинейных зон, в некоторых кристаллах были

установлены криволинейные зоны, напоминающие по своему виду полосы в агатах (рис. 22). Характер такой зональности свидетель­ствует о том, что она возникла эпигенетически уже в твердой фазе, возможно, в результате перераспределения примесей в объеме кри­сталла.

Рис. 21. Зональное строение по {111} алмазов типа I, вскрытое путем травления

а – Орлов, 1963; б – Grantham, 1964

Рис. 22. Агатоподобная зональность, наблюдавшаяся в кристалле алмаза (Seal, 1935)

Рис. 23. Характер внутреннего строения кристаллов третьей разновидности: шлиф (пластина) под микроскопом в скрещенных николях (фото Ю. П. Солодовой)

Кристаллы алмаза, относящиеся к различным разновидностям, отличаются внутренним строением. Выше показан разнообразный характер строения кристаллов первой разновидности. Шлифы из кристаллов второй разновидности не изготовлялись, поэтому о ха­рактере их текстуры нет никаких данных. Кристаллы алмаза третьей разновидности имеют специфическое внутреннее строение (рис. 23). В квадратных пластинах, получающихся при распиливании кри­сталлов, имеющих форму куба, всегда видно, что в центре их име­ется прозрачная бесцветная крестообразная зона, соответствующая сечению октаэдрического кристалла с ясно выраженным антискелетным развитием граней; во внешней части кристалла находится много включений и мелких трещин, в связи с чем она окрашена в серый и темно-серый цвет. На основании этого можно сделать вы­вод, что сначала кристалл рос как правильный октаэдр, затем про­исходило антискелетное развитие граней, и на поздней стадии кри­сталл, захватывая включения, перерастал в кубическую форму. Кристаллы четвертой разновидности имеют отчетливо выраженное зональное строение. Внешняя их зона мутноватая (молочно-серая, желтая или зеленая) резко отделяется от чистого прозрачного ядра, На границе прозрачного ядра и внешней оболочки всегда находятся микроскопические включения, приуроченные к граням прозрачного кристалла — ядра, на котором образовалась оболочка. Внешняя оболочка^: сама иногда имеет зональное строение: в ней наблюдает­ся чередование прозрачных зон без включений и мутных с большим количеством микроскопических включений.

В кристаллах пятой разновидности также отчетливо выражено зональное строение: в них наблюдается прозрачная бесцветная внутренняя зона, соответствующая по своей форме сечению окта­эдрического кристалла, и окаймляющая ее темная внешняя зона, в которой находится большое количество включений графита.

Изучение внутреннего строения кристаллов алмаза имеет боль­шое значение для объяснения внешних скульптурных особенностей их округлых форм растворения, выяснения истории роста кристал­лов, природы узоров двупреломления и других вопросов.

Глава 5

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: