Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів
Saved in:
| Published in: | Записки Українського мінералогічного товариства |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Українське мінералогічне товариство
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57340 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів / В.М. Квасниця // Записки Українського мінералогічного товариства. — 2011. — Т. 8. — С. 112-116. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860135431814774784 |
|---|---|
| author | Квасниця, В.М. |
| author_facet | Квасниця, В.М. |
| citation_txt | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів / В.М. Квасниця // Записки Українського мінералогічного товариства. — 2011. — Т. 8. — С. 112-116. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Записки Українського мінералогічного товариства |
| first_indexed | 2025-12-07T17:47:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
112 ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Вступ. Морфологія алмазу надзвичайно різноманітна [1,
2, 5—8, 10, 12, 13]. Серед природного алмазу слід розріз-
няти його морфологію із різних генетичних типів крис-
талічних порід: мантійних — кімберлітів, лампроїтів і
лампрофірів та перидотитових і еклогітових ксенолітів у
них, з одного боку, із корових метаморфічних — з друго-
го, з імпактитів (порід астроблем) — з третього. Інакше
кажучи, кристали алмазу можна розподілити за окремими
родинами із певною специфікацією форм виділення для
кожного вказаного типу порід. Морфологія штучного ал-
мазу також контрастна: вона має свої особливості для ал-
мазу, отриманого: за високого статичного тиску в умовах
його стабільності; за піролізом чи CVD процесом із газо-
вої фази СН4 чи С2Н2 за тиску менше 1 атм (1 · 105 Па) і за
високої температури; за ударного синтезу в умовах висо-
кого тиску. Умови росту всіх перелічених родин алмазів із
різних земних кристалічних порід суттєво відбиваються
на його морфології. В межах кожної родини природного
алмазу, крім імпактної полікристалічної, розрізняють три
групи: монокристали, полікристали і змішані — моно- і
полікристали. I. Сунагава [14, 15] показав, що причиною
утворення цих груп алмазу є насамперед ступінь переси-
чення середовища вуглецем та розмір одиниць росту і,
відповідно, швидкість та механізм росту кристалів.
Монокристальні алмази ростуть за двома механізмами:
тангенціальним (спіральний ріст чи двовимірна нуклеація)
і волокнистим. Для природного алмазу перший механізм
домінує: так ростуть (октаедричними шарами) октаедри,
перехідні форми {111} + {110} і частина кубів (псевдо-
кубів). Інша частина кубів і кубооктаедрів росте тонкими
волокнами різної орієнтації (<100>, <111> <110>), так само
утворюються облямівки монокристалів. I. Сунагава [14,
15] стверджує, що на кристалах природного алмазу тільки
грані октаедра можуть мати плоску поверхню внаслідок їх
спірального росту, тоді як грані куба ніколи не з’являються
як плоскі поверхні, навіть в умовах росту за низьких пе-
ресичень, і вони завжди шершаві. Спіральний ріст граней
куба природного алмазу раніше не спостерігали. Ці вис-
новки зроблені на основі вивчення морфології переважно
макрокристалів природного алмазу. Кристали штучного
алмазу мають плоскі грані куба і октаедра, на гранях цих
форм часто виявляється спіральний ріст.© В.М. КВАСНИЦя, 2011
УДК 549:548.211
В.М. КВАСНИЦя
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03680, Київ, пр-т Акад. Палладіна, 34
E-mail: vmkvas@hotmail.com
ПЛОСКІ ГРАНІ КУбА ТА Їх СПІРАЛЬНИй РІСТ
НА МІКРОКРИСТАЛАх АЛМАЗУ ІЗ КІМбЕРЛІТІВ
11�ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів
Однак вивчення морфології мікрокристалів алмазу із кімберлітів розміра-
ми менше 0,5 мм показує їх значно більше морфологічне розмаїття порівняно
з макрокристалами [3, 4]. В нашій публікації ми звертаємо увагу на рідкісні
випадки кристалізації природного алмазу: багатогранники мікроалмазу із кім-
берлітів з плоскими гранями куба, а також з проявом їх спірального росту.
Зразки і методи досліджень. Вивчено мікроалмази (переглянуто декілька
сотень кристалів розмірами менше 0,5 мм) із двох кімберлітових трубок Якут-
ської кімберлітової провінції (“Юбилейная” і “Удачная”). Серед них були ви-
явлені понад 20 кристалів з плоскими гранями куба і 1 кристал з проявом спі-
рального росту граней {100}. Для вивчення цих кристалів застосовані методи
гоніометрії (двокружний гоніометр ГД-1), растрової електронної мікроскопії
(мікроскоп SEM-100), рентгенівського аналізу (метод Лауе) та інфрачервоної
спектроскопії (FTIR-спектроскопія).
Результати досліджень та обговорення. Кристали алмазу з плоскими
гранями куба є октаедрами (рис. 1). Вершини цих переважно прозорих, без-
кольорових кристалів зрізані невеликими за розмірами гранями куба. Зрідка
грані куба орнаментовані одиничними чи груповими впадинами у вигляді нега-
тивних чотирикутних пірамідок. Часто такі октаедри не мають ознак розчинен-
ня або вони слабопомітні. Куб зрідка буває повногранним (6 граней), частіше
розвинуто від 3 до 5 граней. Належність таких граней до куба підтверджено
гоніометричними замірами. Відблиски від цих граней на гоніометрі чіткі.
Кристал алмазу з проявом спірального росту на гранях куба є безкольоро-
вим багатогранником комбінаційної форми {100}+{110}+{111} (рис. 2) з пере-
важанням граней куба і ромбододекаедра. Грані {110} і {111} утворились під час
виродження граней куба: трансляція ребер граней куба привела до утворення
шершавих граней {110}, трансляція вершин граней куба — до утворення шер-
шавих граней {111}. В межах кожного нового шару по (001) як грані куба, так і
Рис. 1. Плоскі грані куба на октаедрі алмазу (а) та їх деталізація (б, в)
Рис. 2. Кристал алмазу комбіна-
ційної форми {100}+{110}+{111}
з проявом спірального росту
на гранях куба (а) та його зари-
совка (б)
11� ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
В.М. Квасниця
грані ромбододекаедра складені з численних субіндивидів, перпендикулярних
до площини (001) і паралельних площині (111). Це добре видно із електронно-
мікроскопічних знімків граней {110} (рис. 3). Кристал сформувався внаслідок
спірального росту по <100> одночасно з ростом великої кількості мікронних
субіндивідів по (111), тобто він є полікристалічним у межах кожного шару.
Висота спіралі значна ~ 10 мкм. Проте на лауеграмах кристала вздовж [001]
видно, що рентгенівське проміння діє на такий полікристалічний кристал, як
на монокристал. Це означає, що кут розорієнтації субіндивідів у межах <100>
не перевищує 1′. На лауеграммах цього кристала можна спостерігати лише ди-
фузне розсіювання, незначні розчеплення й астеризм дифракційних плям і так
звані екстрарефлекси. Останні засвідчують наявність у кристалі дефектів типу
В2 — скупчення міжвузлового вуглецю.
Цей унікальний кристал алмазу за даними спектроскопічних досліджень
в інфрачервоному діапазоні (рис. 4) належить до типу фізичної класифікації
ІаА, вміст азоту в формі А (смуга 1282 см–1) не перевищує 330 ррm і у формі
Рис. 3. Характер будо-
ви граней {100} (а) і
{110} (б) на кристалі
алмазу з проявом спі-
рального росту
Рис. 4. Інфрачервоний спектр кристала алмазу з проявом спірального росту
11�ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів
В1 (смуга 1175 см–1) — 20 ррm. На інфрачервоному спектрі цього кристала та-
кож проявлені смуги СО3 (1415, 1459 і 887 см–1) — включення карбонату, Н2О
(~1640 і 3440 см–1), >CH=CH2 (3107 см–1) і СН2, СН3 (2851, 2922 і 2953 см–1).
Отже, можна константувати, що морфологічні ознаки деяких природних
мікроалмазів із кімберлітів близькі до морфології певного типу штучного ал-
мазу: це плоскі ростові грані куба і прояв спірального росту на них. Якщо за-
лучити до пояснення такого явища на природному алмазі його кристалічну
структуру — найважливішого чинника впливу на формування огранення крис-
талів, то потрібно сказати таке. Згідно з PBC (періодичні ланцюжки зв’язку)
аналізом кристалів алмазу, виконаним П. Хартманом [9, 11], {111} містить три
PBC — тому це F-грані (плоскі поверхні)1∗, {110} містить один РВС — тому це
S-грані (східчасті поверхні), а {100} без РВС віднесено до К-граней (шершаві
поверхні). З такого аналізу випливає, що пошаровий механізм росту мають
тільки грані {111}, а {110} і {100} не утворюють на кристалах плоскі криста-
лографічні форми.
Проте на кристалах штучного алмазу всі ці грані є плоскими. Пояснення
цьому дав I. Сунагава [14, 15]. Він допустив, що грані {100} можуть належати
не лише до К-, а й до S-граней. А якщо врахувати так звану реконструкцію
поверхні (001) із заповненням нескомпенсованих зв’язків у двох ідентичних
зонах [110] i [110], то (100) перетвориться у F-грань з двома РВС. Таким чином,
допускається можливий пошаровий ріст кристалів алмазу на гранях {100}.
Однак, як відзначено вище, I. Сунагава не допускав такого пошарового рос-
ту граней {100} для природного алмазу (приймаючи силікатну систему росту,
відносно низькі пересичення, елемент росту — атом), а тільки для штучного
алмазу, де він росте в системі зі значним пересиченням і, відповідно, елементи
росту значно більші — сукупність атомів.
Як протилежність вивченому кристалу на рис. 5 показані типовий псев-
доромбододекаедр з F-гранями октаедра і S-гранями {110} і {hhl}, а також ти-
повий кубічний кристал алмазу (псевдокуб) з гранями {111} i {110}, на якому
{111} є F-гранями, {110} — S-гранями, a {100} — K-гранями, що складені із
вершин октаедричних граней. Саме таку природу мають грані октаедра, куба і
ромбододекаедра майже на всіх кристалах природного алмазу. Такий ріст біль-
шості кристалів природного алмазу тільки підкреслює унікальність описаного
вище незвичайного кристала алмаза.
Ще одна ознака подібності вивченого кристала до штучного алмазу —
особливості спіралей росту. Для штучних алмазів вони можуть досягати, як і у
∗ Згідно з П. Хартманом [9, 11], для утворення F-граней потрібно не менше 2 РВС.
Рис. 5. Псевдоромбододекаедр (а) і псевдокуб алмазу (в) із кімберлітів Якутії, їх зарисовки
(б, г)
11� ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
В.М. Квасниця
розглянутому випадку, значної висоти: від 20 до 150 нм. Спіралі росту мають
нерівну поверхню і хвилясті краї, у наведеному випадку це зумовлено наявніс-
тю численних субіндивідів. Швидкість пересування сходинки спіралі по [001],
очевидно, була високою, що привело до утворення добре розвинених граней
{110}.
Висновки. Таким чином, грані вивченого кристала алмазу комбінаційної
форми {100} + {110} + {111} можна класифікувати, згідно з РВС аналізом, так:
{100} — F-грані; {110} — S-грані; {111} — одночасно є F- i K-гранями: {111}
як F-грані, тому що в межах кожного кубічного шару ростуть мікрошарами по
(111); як К-грані, тому що складені з вершин граней куба; шершава поверхня
граней {111} зумовлена саме їх належністю до К-граней.
Механізм росту досить поширених дзеркально-гладеньких граней куба на
октаедрах алмаза не з’ясовано. Можна лише допустити їхню таку саму дис-
локаційну природу (спіральний ріст). Як відомо, вивчення анатомії кристалів
природного алмазу дуже часто фіксує їх зонально-секторіальну будову, де по-
шаровий ріст по октаедру поєднується з ростом шарами, паралельними (100).
Імовірно, тангенціальний (спіральний) ріст шарами, паралельними плоским
сіткам куба, за певних умов кристалізації є досить звичайним для кристалів
природного алмазу.
СПиСОК ЛІТеРАТУРи
1. Бартошинский З.В., Квасница В.Н. Кристалломорфология алмаза из кимберлитов. —
Киев: Наук. думка, 1991. — 172 с.
2. Бокий Г.Б., Безруков Г.Н., Клюев Ю.А. и др. Природные и синтетические алмазы. — М.:
Наука, 1986. — 222 с.
3. Варшавский А.В., Буланова Г.П. Микрокристаллы природного алмаза // Докл. АН
СССР. — 1974. — 217, № 5. — С. 1069—1072.
4. Квасница В.Н., Коптиль В.И., Зинчук Н.Н. Типоморфизм микрокристаллов алмаза. —
М.: Недра, 1999. — 224 с.
5. Кухаренко А.А. Алмазы Урала. — М.: Госгеолтехиздат, 1955. — 514 с.
6. Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. — М.: Наука, 1984. — 264 с.
7. Пальянов Ю.Н. Рост кристаллов алмаза (экспериментальное исследование) // Авто-
реф. дис. … д-ра геол.-минерал. наук. — Новосибирск, 1997. — 35 с.
8. Ферсман А.Е. Кристаллография алмаза. — М.: изд-во АН СССР, 1955. — 566 с.
9. Хартман П. Зависимость морфологии кристалла от кристаллической структуры
(вводная лекция по морфологии кристаллов) // Рост кристаллов. — М.: Наука, 1967. —
Т. 7. — С. 8—24.
10. Шафрановский И.И. Кристаллография округлых алмазов. — Л.: изд-во Ленингр. ун-
та, 1948. — 132 с.
11. Hartman P. The non-uniform distribution of faces in a zone // Zeitschrift für Kristallogra-
phie. — 1965. — 121. — S. 78—80.
12. Kalb G. Die Morphologie der Diamantkristalle unter Berückschtigung der Oberflächenstruc-
tur // Neues Jahrb. Miner. Monatsh. — 1967. — № 7, 8. — S. 193—256.
13. Moore M. Diamond morphology // Industrial Diamond Review. — 1985. — 45, № 2. —
P. 67—71.
14. Sunagava I. Morphology of natural and synthetic diamond crystals // Materials Sci. Earth’s
Inter. — Tokіo: TERRA Pub., 1984. — P. 303—330.
15. Sunagava I. Morphology of diamonds // Morphology and phase equilibrium of minerals
(materials of IMA, 1982). — Sophia, 1986. — P. 195—207.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57340 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2218-7472 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:47:11Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Українське мінералогічне товариство |
| record_format | dspace |
| spelling | Квасниця, В.М. 2014-03-07T18:53:56Z 2014-03-07T18:53:56Z 2011 Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів / В.М. Квасниця // Записки Українського мінералогічного товариства. — 2011. — Т. 8. — С. 112-116. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 2218-7472 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57340 549:548.211 uk Українське мінералогічне товариство Записки Українського мінералогічного товариства Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів Flat cube faces and their spiral growth on microdiamonds from kimberlites Article published earlier |
| spellingShingle | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів Квасниця, В.М. Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства |
| title | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів |
| title_alt | Flat cube faces and their spiral growth on microdiamonds from kimberlites |
| title_full | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів |
| title_fullStr | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів |
| title_full_unstemmed | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів |
| title_short | Плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів |
| title_sort | плоскі грані куба та їх спіральний ріст на мікрокристалах алмаза із кімберлітів |
| topic | Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства |
| topic_facet | Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57340 |
| work_keys_str_mv | AT kvasnicâvm ploskígraníkubataíhspíralʹniirístnamíkrokristalahalmazaízkímberlítív AT kvasnicâvm flatcubefacesandtheirspiralgrowthonmicrodiamondsfromkimberlites |