МОРФОЛОГИЯ КРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА 5 страница

При исследовании алмазов нами было уделено большое внима­ние аномальному двупреломлению в их кристаллах. Изучение этого явления проводилось на пластинах, вырезанных в определенной ориентации, а также на целых кристаллах, что позволяло видеть общую картину двупреломления по всему их объему. Из всех ра­бот предыдущих исследователей и полученных нами материалов можно сделать заключение, что аномальное двупреломление в кри­сталлах алмаза вызывается внутренними напряжениями, проис­хождение которых различно. Разнообразие узоров двупреломления обусловливается отличием внутреннего строения кристаллов, не­одинаковым распределением в них дислокаций, включений, разно­го рода дефектов, связанных с пластической деформацией и меха­ническими ударами.

Полосчатый узор двупреломления, отражающий зональное строение кристаллов. Кристаллы алмаза типа I часто имеют зо­нальное строение по октаэдру (см. рис. 21). В этих кристаллах наблюдается полосчатый узор двупреломления. Наиболее отчетли­во он виден в пластинках (шлифах), выпиленных через централь­ную часть кристаллов (рис. 56). Часто зонально-пластинчатое стро­ение в алмазах типа I проявляется только во внешних участках кристалла, и в этих случаях полосчатый узор виден только у края пластин.

Зоны в виде разной толщины полос выделяются более или ме­нее четко из-за неодинаковой силы двупреломления в каждой из них. А. Р. Ланг (Lang, 1967) считает, что в зонах и на их границах возникают различной величины- напряжения из-за вариаций пара­метров решетки от примесей, содержание которых в разных зонах неодинаково.

Полосчатые узоры двупреломления, отражающие зональное строение кристаллов алмаза, описаны в ряде работ (Lindley, 1937; Raman, Rendal, 1944; Ramachandran, 1946; Denning, 1961; Орлов, Афанасьева, 1964; Lang, 1967; Варшавский, 1968).

Полосчатый узор двупреломления, связанный с плоскостями скольжения. Пластическая деформация в кристаллах алмаза про­исходит путем скольжения по плоскостям {111}. В плоскостях скольжения возникают разного рода дефекты, которые создают напряжения, обусловливающие двупреломление.

По сравнению со всеми другими случаями двупреломление у плоскостей скольжения проявляется наиболее отчетливо. В кри­сталлах, претерпевших пластическую деформацию, наблюдаются высокие интерференционные окраски. Если в кристалле имеются единичные плоскости скольжения, то хорошо видно, что яркая интерференционная окраска приурочена только к ним, и они четко выделяются на общем сером фоне. В алмазах, окрашенных в дым­чато-коричневые и розово-фиолетовые цвета, всегда развито не­сколько систем плоскостей скольжения, пересекающихся друг с другом, поэтому в них высокие интерференционные окраски видны
по всему объему.

Радиально-лучистые и полигональные узоры двупреломления, связанные с дислокациями роста. Как было показано при описа­нии дефектов в структурах кристаллов алмаза, в некоторых из них развиты линейные дислокации, идущие из центра кристалла к по­верхности граней в виде пучков лучей, расходящихся из одной точки в разные стороны (см. рис. 18). Этого типа дислокации обусловливают характерный радиально-лучистый узор двупреломления (рис.57).

Рис. 56. Полосчатый узор двупреломления, обусловленный зональным строением кристалла алмаза типа I. Увел. 20

Рис. 57. Радиально-лучистый узор двупреломления, связанный с дислокациями, идущими от включения из центра кристалла к поверхности граней. Увел. 15

Рис. 58. Лучистый узор двупреломления. Увел. 6

Рис. 59. Звездообразный узор двупреломления. Увел. 9

Иногда дислокации развиты в пределах какой-либо одной из пирамид роста граней {111}. В этом случае наблюдается узор дву­преломления в виде одного пучка лучей (рис. 58). При рассмотре­нии кристалла со стороны грани, к которой направлен такой пучок дислокационных линий, у ее поверхности виден сложный полиго­нальный узор двупреломления. Связь такого вида узоров двупре­ломления с линейными дислокациями роста, идущими в виде радиально-лучистых линий к поверхности граней кристалла, хорошо показана в работе А. Р. Ланга (Lang, 1967).

Звездообразные узоры двупреломления, обусловленные неравномерным распределением примесей. В некоторых алмазах наблю­даются узоры двупреломления, похожие на более или менее правильные звездообразные фигуры. Узоры этого вида выявляют пи­рамиды роста граней {100}. Пирамиды роста, развиваясь из центра кристалла, постепенно расширяются и затем снова сужаются, образуя объемные шестилучевые звездообразные фигуры (рис.59). Формы этих фигур могут быть изменены (рис. 60), характер их за­висит от истории развития кристалла. Аналогичные фигуры наблю­даются в синтетических алмазах, причем установлено, что грани {111} и {100} по-разному активны к захвату тех или иных примесей, в связи с чем пирамиды роста, более насыщенные примесями, вы­деляются в узорах двупреломления.

Рис. 60. Звездообразный узор двупреломления. Увел. 17

Рис. 61. Узор двупреломления, создаваемый изоклинами. Увел. 11

Рис. 62. Пятнистый узор двупреломления. Увел. 12.

Рис. 63. Темный фантом октаэдрической формы, обнаруживающийся при скрещенных циколях. Увел. 9

Крестообразные узоры двупреломления, отражающие распре­деление по объему кристаллов субмикроскопических включений. В некоторых алмазах в поляризованном свете при скрещенных ни-колях наблюдается просветление в центральной части кристалла. Просветленная зона напоминает по своей форме сложную кресто­образную фигуру. Сиил (Seal, 1965), изучая строение алмазов пу­тем травления поверхности выпиленных из них пластин, выявил, что в некоторых кристаллах в центре обнаруживаются крестооб­разные текстурные узоры. Позднее он установил, что в центре кри­сталла находятся субмикроскопические включения, вызывающие напряжения (Seal, 1966) и связанное с ними двупреломление. Та­ким образом, появление объемных крестообразных фигур двупре­ломления в некоторых кристаллах связано с эпигенетическим обра­зованием субмикроскопических включений, которые выделяются в алмазах в результате фазового распада уже после их кристалли­зации. Такие включения, названные преципитатами, впервые были описаны в алмазе Шахом и Лангом (Shah, Lang, 1963).

Узор двупреломления в виде изоклин, вызванных объемными напряжениями. Интерференционные фигуры в виде изоклин, оче­видно, имеются во всех алмазах, но они могут маскироваться дру­гими узорами двупреломления и сильно искажаться. Изоклины иногда сходятся в крест и расходятся в виде ясно выраженных дуг (рис. 61). Этого вида узоры двупреломления детально описа­ны 3. Б. Бартошинским и М. А. Гневушевым (1958), а также А. В. Варшавским (1968).

В некоторых кристаллах наблюдаются петлевидные (пятни­стые) узоры анизотропии, как бы возникающие в результате со­пряжения многочисленных изоклин, каждая из которых проявляет­ся только в какой-то части кристалла (рис. 62). Природа объем­ных напряжений, обусловливающих эти узоры двупреломления, объясняется по-разному. Так, А. А. Кухаренко (1955), как это вид­но из цитаты, приведенной в начале раздела, считает, что они воз­никают внутри кристалла в результате резкого падения внешнего давления в среде после выноса алмазов с глубины, где внутреннее давление в кристалле было уравновешено с большим внешним давлением.

А. В. Варшавский (1968) полагает, что в подавляющем боль­шинстве случаев объемные напряжения представляют собой сум­марную величину (совокупность) напряжений, вызванных зональ­ным распределением примесей.

Возникновение узоров двупреломления, создаваемых изоклина­ми, можно наблюдать на тех участках кристалла, где имеются сле­ды механического удара, например у разбитых ребер и вершин. На этих участках сохраняются остаточные напряжения, возникаю­щие после ударов в процессе механического дробления породы.

Узоры двупреломления в виде фантомов. Внутри некоторых ал­мазов при скрещенных николях наблюдаются темные «фантомы» октаэдрической (рис. 63), округлой, эллипсовидной и неправильной формы. Темные, т. е. изотропные, зоны в кристаллах могут появить­ся в случае, если в них существуют значительные напряжения, на­правленные в разные стороны. Например, в одном из октаэдрических кристаллов с пришлифованными вершинами нами было уста­новлено, что центральная часть кристалла испытывает сжатие, а внешняя – растяжение. Переходная зона между этими двумя уча­стками, в которой напряжения практически равны нулю, изотроп­на и имеет характер фантома. Естественно, что «внешние формы» таких фантомов могут быть разнообразными.

А. В. Варшавским (1968) детально описаны фантомы, отражаю­щие зональное строение кристаллов.

Как уже указывалось, в алмазах типа I наблюдается зональ­ное неравномерное распределение примеси азота. Вхождение азо­та, образующего дефекты в решетке алмаза, изменяет ее парамет­ры, поэтому в зонах с разным содержанием примеси азота возни­кают неодинаковые напряжения. В связи с этим в поляризованном свете обнаруживается зональное строение большинства алмазов типа I. При существенной разнице в двупреломлении отдельных зон в пластинках наблюдается полосчатый узор двупреломления, а в целых кристаллах могут появляться единичные или концентри­чески вписанные один в другой фантомы.

Узоры двупреломления, обусловленные включениями посто­ронних минералов. Узоры двупреломления, связанные с включе­ниями посторонних минералов в алмазе, описаны многими иссле­дователями. Они проявляются локально вокруг включений в виде темных и светлых пятен, часто образующих характерную кресто­образную фигуру (рис. 64).

Узоры двупреломления, связанные с фигурами удара. При большом увеличении на октаэдрических гранях кристаллов алма­зов при скрещенных николях нередко бывают видны микроскопи­ческие крестообразные фигурки двупреломления, подобные наблю­даемым у включений. В этих местах всегда находятся поврежде­ния в виде микроскопических трещинок. Морфология этих трещи­нок и характер связанных с ними фигурок двупреломления деталь­но проиллюстрированы А. В. Варшавским (1968). Отметим, одна­ко, что его мнение о возникновении их непосредственно в очаге кри­сталлизации при соударении алмазов с другими минералами нам кажется маловероятным. Эти удары могли иметь место во время механического дробления породы, при гравитационном обогащении в отсадочных машинах, при переносе кристаллов в аллювиальном потоке и т. п.

Узоры дву прело мления в алмазах типа II. В алмазах типа II не обнаруживается зонального строения по октаэдру. При травле­нии поверхности пластин, вырезанных из этих алмазов, наблюда­ется ровно протравленное гомогенное поле, поэтому в них не про­является полосчатого узора двупреломления, связанного с зональ­ным строением по {111}.

В некоторых пластинах, выпиленных из алмазов типа II, наблю­дается характерный для них узор двупреломления (рис. 65), напоминающий микроклиновую решетку. Этот узор иногда называют «татами», так как он напоминает рисунок плетения японских со­ломенных ковриков, носящих это название.

Рис. 64. Узоры двупрелом­ления вокруг включений. Увел. 10

Рис. 65. Решетчатый узор двупреломления в алмазе типа II. Увел. 65

А. Р. Ланг (Lang, 1967) полагает, что такого вида узор двупре­ломления обусловлен пластической деформацией; им установле­но, что полосы узора «татами» секут зоны роста кристалла и на­правление их совпадает с направлением линий скольжения.

СПЕКТРЫ ПОГЛАЩЕНИЯ АЛМАЗОВ

Поглощение алмазов в ультрафиолетовой области

Граница фундаментального поглощения в кристаллах алмаза с идеальной структурой была рассчитана различными методами (Her­man, 1952; Sutherland, Blackwell, Simeral, 1954; Casters, Raal, 1957; Clark, 1965; Гомон, 1966 и др.).

Определено, что в идеальном кристалле алмаза граница фунда­ментального поглощения должна находиться в области 2200- 2250Ǻ, как это, например, получается при расчете, исходя из ширины запрещенной зоны в структуре алмаза Е₀ = 5,6 эв, по формуле:

λ _гр = (h · c / Е₀ = 4,134 · 10^-15 · 3 · 10¹⁰) / 5,6 = 2,2 · 10^-5 = 2200 Ǻ,

где h – постоянная Планка, с – скорость света.

Таким образом, идеально чистые, без примесей кристаллы ал­маза должны быть прозрачны в ультрафиолете до 2200-2250 Ǻ. Примеси, находящиеся в природных кристаллах алмаза, сильно влияют на поглощение их в ультрафиолетовой области. Как выяс­нено, основное влияние оказывает примесь азота и форма его вхождения в структуру алмаза. Алмазы с очень незначительным содержанием азота (менее 0,001 %) прозрачны до 2250-2300 Ǻ. Эти алмазы относятся к типу II по классификации Робертсона и др. (Robertson et al., 1934). Как правило, среди природных алмазов они находятся исключительно редко. Однако, как показали иссле­дования С. Толанского (Tolansky, 1969), в некоторых месторожде­ниях Южной Америки (трубки De Beers, Finsch и Premier) они встречаются в значительных количествах, а среди мелких кристал­лов, например на трубке Премьер, составляют 90% от их массы.

В кристаллах алмазов, содержащих более значительную при­месь азота (~ до 0,010%) в форме ассоциации двух атомов или пластинчатых сегрегации, граница сплошного поглощения ультра­фиолетовых лучей находится в интервале от 3000 до 2250 Ǻ и по­ложение ее определяется концентрацией азота. При увеличении со­держания азота в этих формах край поглощения сдвигается в длин­новолновую область. Кристаллы алмазов, обладающие такой оп­тической характеристикой, относятся к промежуточному типу или иногда называются алмазами смешанного типа. Они встречаются значительно чаще, чем алмазы типа II, но в целом составляют, как правило, незначительный процент от общей массы кристаллов ал­маза. Среди алмазов, которые ранее по степени прозрачности в ультрафиолетовых лучах относились к алмазам промежуточного типа, встречаются кристаллы, у которых в спектрах поглощения наблюдается система линий в области 2250-2400 Ǻ (система N 9). Предполагают, что азот в них связан с петлями дисклокаций, рас­полагающимися в {111} (Соболев и др., 1969).

Некоторые авторы предложили выделить такие кристаллы в особый третий тип алмаза (Клюев и др., 1969).

Кристаллы алмаза с относительно высоким содержанием азота (~ от 0,010 до 0,25%) в форме N₂ и сегрегации непрозрачны для ультрафиолетовых лучей с длиной волны менее 3200-3000Ǻ. Они относятся к алмазам типа I, а также называются «азотными» ал­мазами.

В количественном отношении они резко преобладают над алма­зами типа II и промежуточного типа. Сплошное поглощение, начи­ная с 3000 Ǻ, со слабо выраженной структурой у длинноволнового края в этих алмазах обусловлено, как полагают Е. В. Соболев и др. (1967, 1968, 1969), примесью азота, образующего непарамаг­нитные ассоциации Двух замещающих атомов, что, по их мнению, является преимущественным состоянием азота в природных алма­зах типа I.

В случае присутствия в кристаллах сегрегации азота, послед­ние обусловливают ступенчатого типа поглощение в области 2500- 2900 Ǻ с максимумами 2834, 2800 и 2668, 2632 Ǻ, которое обнару­живается в случае незначительной концентрации примеси азота в форме N₂, с которым связано поглощение начиная с 3200 Ǻ.

Вхождение азота в виде замещающих изолированных атомов обусловливает поглощение начиная с 5000 Ǻ, которое монотонно возрастает для более коротких волн.

Если в решетке кристаллов алмаза присутствует дефект в виде предполагаемой акцепторно-донорной пары N—A1 (система 415 или N3), то с ним связана система линий, главной из которых яв­ляется 4152 Ǻ. Последняя сопровождается эквидистантно располо­женными линиями с коротковолновой стороны, уже в ультрафио­летовой части спектра (3758, 3850, 3950 и 4046 Ǻ).

На рис, 66, 1-3 приведены некоторые типичные спектры погло­щения в ультрафиолетовой области для алмазов разных типов.

Кайзером и Бондом (Kaiser, Bond, 1959) установлено, что ко­эффициент поглощения линии 3065 Ǻ прямопропорционален содер­жанию азота и коррелируется с линиями группы Ǻ в инфракрас­ном спектре.

В связи с тем, что некоторые центры, ответственные за окраску алмазов, влияют и на поглощение в УФ-области, имеется опреде­ленное соотношение характера УФ-спектров поглощения с окрас­кой кристаллов алмаза. Все природные голубые и синие алмазы прозрачны до 2250 Ǻ, т. е. являются алмазами типа II. Желтые и зеленые алмазы, окраска которых обусловлена примесью азота в виде изолированных атомов, замещающих углерод, или центром N—A1 (415 или N3), непрозрачны для лучей с длиной волны менее 3000 Ǻ.

В кристаллах алмаза типа I, обладающих зональным строени­ем, в пределах каждой зоны устанавливаются неодинаковые кон­центрации различных азотных центров, поэтому поглощение ультрафиолетовых лучей в пределах отдельных зон неодинаково (Takagi, Lang, 1964; Соболев, Ленская, Лисойван и др., 1966; Seal, 1969), что хорошо видно на рис. 66, 3. Спектр поглощения, полу­чаемый при съемке с целого кристалла, представляет собой сум­марную картину.

Поглощение алмазов в инфракрасной области

В инфракрасном спектре поглощения идеального алмаза, явля­ющегося типичным гомополярным кристаллом, должно наблюдать­ся поглощение только в области 3-6 мк, обусловленное темпера­турным колебанием атомов углерода в решетке алмаза (двухфо-нонное, решеточное поглощение).

Спектры поглощения в инфракрасной области в реальных кри­сталлах алмаза изучались многими исследователями (Sutherland, Willis, 1945; Ramanathan, 1946; Collins, Fan, 1954; Sutherland, Blackwell, Simeral, 1954; Lax, Burstein, 1955; Clark, Ditchburn, Dyer, 1956; Stephen, 1958; Kaiser, Bond, 1959; Elliott, 1960; Гомон, 1966; Соболев и др., 1964, 1965, 1966, 1968_1,2; 1969_1,2 и др.).

В результате этих работ выяснен сложный характер спектров, обусловленный, кроме решеточного поглощения, различными при­месными дефектами (рис. 67 и 68).

В последние годы природа большинства из наблюдаемых в спектрах поглощений линий и систем линий была интерпретирова­на и обсуждена в целом ряде работ. Установлена корреляция спект­ров поглощения в инфракрасной и ультрафиолетовой областях, а также их связь с другими свойствами алмаза.

Решеточное поглощение в области 3-6 мк (2030, 2450 и 3200 см^-1), естественно, наблюдается во всех алмазах и сильно из­меняется в зависимости от температуры.

Большое влияние на спектры поглощения оказывает примесь азота и характер вхождения этого элемента в решетку алмаза. Кайзером и Бондом (Kaiser, Bond, 1959) установлено, что коли­чество примеси азота коррелируется с поглощением 480, 1100, 1220 и 1280 см^-1. Коэффициент поглощения при 1280 см^-1 (7,8 мк) пря­мопропорционален содержанию азота: N = 5,8 · 10¹⁸ К ₁₂₈. Эта зави­симость хорошо видна на графике (см. рис. 14). Кроме того, указанные линии поглощения, относящиеся к группе A (Sutherland et al., 1954), коррелируются с поглощением 3065 Ǻ в УФ-спектре (К ₁₂₈₂ = 2 К ₃₀₆₅, где К – коэффициенты поглощения при соответ­ствующих длинах волн).

Поглощение в этой области наблюдается только в алмазах типа I и промежуточных алмазах с относительно высоким содер­жанием азота. Е. В. Соболев и др. (1967, 1969) предполагают, что азот входит в решетку алмаза преимущественно в виде ассоциаций двух атомов, замещающих углерод, и линии поглощения с указан­ной частотой связаны, наиболее вероятно, с этой формой вхождения азота в алмаз. Нахождение азота в решетке алмаза в форме пластинчатых сегрегации (плателетс) обусловливает поглощение в области 1358-1378 см^-1. Частота этих линий варьирует в зависи­мости от размера пластинчатых образований. При средних разме­рах плателетс (200-300 Ǻ) частота линии равна 1371-1372 см^-1 (Evans, Phaal, 1962; Evans, 1965), при 600-1000 Ǻ – 1365 см^-1 (Со­болев и др., 1968).

Наблюдаемые в некоторых кристаллах линии поглощения с ча­стотой 1010, 1100, 1175 и 1331 см^-1 объясняются влиянием петель дислокаций (центр N_s(111)), ориентированных параллельно плоско­стям {111} и вскрытых при электронно-микроскопических исследо­ваниях (Evans, Phaal, 1962; Соболев и др., 1969).

Парамагнитные центры азота также оказывают определенное: влияние на ИК-спектры алмаза; с ними связано поглощение 1050, 1100, 1130 и 1290 см^-1 (Соболев, Лисойван, 1971). Дополнительные линии поглощения наблюдаются в спектрах кристаллов алмаза, от­носимых к III разновидности (рис. 68). В полупроводниковых без­азотных алмазах, относимых к типу 116, наблюдается специфиче­ский спектр поглощения с рядом дополнительных линий, характер­ных только для этих алмазов.

Отмечается, что эти линии коррелируются с интенсивностью го­лубой окраски алмазов этого типа (Raal, 1957).

Е. В. Соболев и С. В. Ленская (1965) показали, что линии 1010, 1100, 1180 и 1332 см^-1, как правило, сопровождаются полосой по­глощения 3107 см^-1. По их мнению, полоса 3107 см^-1 связана с ло­кализованным валентным колебанием С—Н.

Поглощение алмазов в видимой области и окраска их кристаллов

Теоретически идеальные кристаллы алмаза должны быть со­вершенно прозрачными для волн видимой части спектра. Примеси и другого рода дефекты в кристаллической структуре алмаза влия­ют на поглощение их в видимой области. Определенное влияние оказывают дефекты, ответственные за люминесценцию алмазов. Люминесцирующие алмазы, в спектрах эмиссии которых имеются линии 4152, 5107, 5034, 5032 и 4958 Ǻ, сопровождаемые в длинно­волновой части спектра эквидистантно расположенными линиями (с интервалом соответственно ~ 0,08 и 0,04 эв), имеют в спектрах поглощения эти же главные линии, которые сопровождаются уже с коротковолновой стороны серией линий, также эквидистантно расположенных с той же разницей энергии. Эти линии поглоще­ния, связанные с определенными центрами (см. табл. 10, гл. IV), при значительной концентрации последних влияют на окраску кри­сталлов, что будет показано ниже.

Совершенно бесцветные, так называемые алмазы чистой воды встречаются сравнительно редко. Как известно, в кристаллах, от­носимых обычно к бесцветным алмазам, наблюдается в различной степени отчетливо видимый какой-либо цветовой оттенок, который при сортировке алмазов называют «нацветом». Наряду с такими бесцветными алмазами встречаются кристаллы, имеющие слабую, но вполне отчетливую окраску, а также интенсивно окрашенные в различные оттенки желтого, зеленого, коричневого, розового и ро­зовато-фиолетового (аметистоподобного), синего, молочно-белого, серого и черного цвета1.

Желтая окраска кристаллов алмаза. Кристаллы алмаза, окра­шенные в желтый цвет, встречаются очень часто и являются наи­более распространенными среди окрашенных алмазов. Следует различать четыре случая проявления желтой окраски в разных кристаллах.

1. Среди прозрачных алмазов обычной разновидности часто встречаются кристаллы, имеющие в различной степени выражен­ный желтый нацвет или же ясно окрашенные в золотистый соло­менно-желтый цвет. Окраска эта распределяется по всему объему кристалла. Наблюдается вся гамма постепенного перехода от со­вершенно бесцветных кристаллов к ясно окрашенным.

Окрашенные в соломенно-желтый цвет и бесцветные кристал­лы морфологически одинаковы; плоскогранные их формы представ­лены октаэдрами гладкогранными или же со ступенчато-пластин­чатым характером развития граней. Однако для округлых криво-гранных форм соломенно-желтых алмазов отмечается одна осо­бенность: среди них, кроме додекаэдроидов, часто встречаются октаэдроиды. Эта особенность округлых желтых кристаллов алма­за впервые была отмечена А. А. Кухаренко (1945), который выде­лил октаэдроид в самостоятельный тип округлых кристаллов, по­лагая, что эта форма определяется некоторыми типоморфными структурными особенностями желтых алмазов, обусловленными примесью, вызывающей этого вида окраску кристаллов.

2. Несколько иная, янтарно-желтая, иногда с оранжевым или буроватым оттенком окраска, распространяющаяся на весь объем кристалла, наблюдается у алмазов, описанных в главе I под руб­рикой алмазов II разновидности. Все плоскогранные кристаллы: этих алмазов представлены кубами, а кривогранные – кубоидами.

3. Среди алмазов с оболочками часто встречаются кристаллы, внешняя зона которых окрашена в желтый цвет. Характер окраски оболочки несколько отличается от двух вышеописанных случаев. По тону она напоминает окраску самородной серы. Оболочки окра­шены обычно неравномерно, что хорошо видно при просмотре их в поперечных сечениях: желтая окраска в них распределяется мик­роскопическими пятнами-сгустками.

4. От всех трех указанных случаев следует отличать желтую окраску, возникающую в результате пигментации. Иногда на кри­сталлах алмаза наблюдаются пигментационные пятна желтовато-бурого цвета. В случае интенсивного развития таких пятен на бес­цветном кристалле алмаза последний может приобрести желтова­тую окраску с отдельными темно-бурыми пятнами на разных участ­ках граней. Эта окраска распространяется только на очень незна­чительный по толщине поверхностный слой.

При решении вопроса относительно природы желтой окраски алмазов сначала было сделано предположение, что она обусловле­на примесью какого-либо элемента, являющегося хромофором. Выявить примесь-краситель пытались путем эмиссионного анализа и. изучения кривых поглощения. Числей (Chesley, 1942) отметил, что по результатам его исследований установлена тенденция Fe и Ti присутствовать в окрашенных алмазах. При выделении разновидностей кристаллов среди алмазов, которые были отобраны им для исследования, и сопоставлении результатов, полученных при спектральном анализе каждой разновидности, становится очевид­ным, что этот вывод относится только к алмазам с окрашенными оболочками (разновидность IV). В соломенно-желтых прозрачных кристаллах обычных алмазов Fe выявляется реже, чем в бесцвет­ных алмазах, a Ti обнаружен только в одном из семи проанализи­рованных алмазов, окрашенных в этот цвет.

Нами производился спектральный анализ алмазов, имеющих окрашенную в желтый цвет наружную оболочку и бесцветное мо­нокристаллическое ядро. Из результатов анализа было выявлено, что желтая оболочка обогащена Fe по сравнению с бесцветным ядром кристалла (см. гл. III).

Аналогичные результаты были получены для подобных алма­зов из трубки «Мир» М. А. Гневушевым и др. (1961), сделавшими вывод, что желтая окраска этих алмазов обусловлена примесью Ti⁴⁺ и Fe³⁺. Ими же были изучены спектры поглощения желтых алмазов. Кривые поглощения у различных кристаллов оказались неоднотипными. Указанные исследователи сделали вывод, что об­щая форма кривой первого типа, с четко выраженным краем по­глощения около 400-410 ммк с небольшими характерными макси­мумами с длиной волны λ = 415, 450 и 480 ммк, позволяет предпо­ложить, что хромофором в этом случае является Fe³⁺. Форма кри­вой второго типа с сильным максимумом в области 450-480 ммк и одним слабым максимумом в области 660 ммк, по их мнению, обус­ловливается присутствием Ti⁴⁺. Характер кривой третьего типа с краем полосы поглощения около 440 ммк и вторым слабым макси­мумом в области 630-650 ммк у некоторых кристаллов, как они считают, обусловливается одновременным присутствием Fe и Ti. Вывод о том, что в желтых алмазах красителем являются Fe или Ti недостаточно обоснован и, очевидно, неверен. Обогащение Fe и Ti устанавливается только в пределах окрашенных оболочек у алмазов IV разновидности (coated diamonds), причем независи­мо от того, в какой цвет они окрашены. Как известно, оболочка со­держит большое количество микроскопических включений, приро­да которых точно неизвестна, но возможно, что Ti и Fe входят в их состав.

По результатам химических анализов обычных кристаллов ал­маза, окрашенных в желтый цвет, не устанавливается обогащение их Fe и Ti по сравнению с бесцветными алмазами. Интерпретация кривых поглощения желтых алмазов на основании сравнения их характера с кривыми поглощения, известными для силикатов, окра­шенных Fe и Ti, как это сделано М. А. Гневушевым и др. (1961), не выдерживает критики, так как алмаз является ковалентным минералом и его нельзя сравнивать с силикатами, имеющими ион­ные структуры.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: