據(jù)北宋時(shí)期《新唐書(shū)·南蠻傳》中記載，扶南（今柬埔寨）出產(chǎn)金剛石，“國(guó)出剛金，狀類(lèi)紫英石，生水底石上，人沒(méi)水取之，可以刻玉”這是古代文獻(xiàn)中提及金剛石出產(chǎn)處的有限內(nèi)容，在今天看來(lái)，這個(gè)“水底石”指向的具體就是金伯利巖，或者是鉀鎂煌斑巖的可能性較大，或者是尚未被發(fā)現(xiàn)的其它巖石種類(lèi)。

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金剛石分為單晶和多晶（聚晶）狀態(tài)，自然界中的聚晶金剛石有兩種命名的的卡博那多Carbonado）和巴拉斯（ballas）?？ú┠嵌?，是很早以來(lái)被大家一直稱(chēng)作黑金剛石的。而自然界中的巴拉斯多晶金剛石，只知道其外形似球或者橄欖形，其堅(jiān)固的外殼由輻射狀的金剛石構(gòu)成，在網(wǎng)絡(luò)上都是難以一睹真容照片的。

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伴隨金剛石同產(chǎn)出的石英和石墨，石英往往呈圓粒狀，與金剛石伴生，二者甚至組成集合體，說(shuō)明了金剛石產(chǎn)出的伴生現(xiàn)象（楊經(jīng)綏，2002），罕見(jiàn)的“似瑪瑙狀”生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)源于早期不規(guī)則的多結(jié)晶中心聚集和隨后的生長(zhǎng)過(guò)程中的不規(guī)則溶蝕現(xiàn)象，則說(shuō)明了當(dāng)存在多個(gè)結(jié)晶中心（簇生的可能）時(shí)，金剛石的生長(zhǎng)存在間斷現(xiàn)象，則會(huì)產(chǎn)生不同的生長(zhǎng)紋和多斷面階梯的共存現(xiàn)象。

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觀察松花江哈爾濱段發(fā)現(xiàn)的巖石樣本，可以看到金剛石群的“著床”（天然襯層）部分為紅色晶體組成和褐色晶體組成，二者帶有明顯的玉化感。紅色晶體硬度較大，可以刻劃玻璃。其中存在的黑色雜質(zhì)顆粒分布大小不均，并且，油脂感特征明顯，在普通光照射下，紅色明艷，自然色彩比較細(xì)膩奪目。與黑色基石的交界處，有淡黃或者褐色的過(guò)渡晶體，金剛石的無(wú)色晶體顆粒比較細(xì)小，隨著逐漸遠(yuǎn)離紅色晶體而顆粒逐漸變大。不同的情形是金剛石的無(wú)色晶體在與黑色基石的交界處，過(guò)渡的細(xì)小無(wú)色晶體的數(shù)量，與紅色晶體交界處相比，則要少很多。意味著金剛石的生長(zhǎng)速度在接近紅色晶體的附近受到影響較大，生長(zhǎng)緩慢。

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多晶的金剛石共生（簇生）的無(wú)色晶體沒(méi)有顯著的外形特征，眾多的不同角度不同形狀的階梯狀斷面的生長(zhǎng)紋，具備金剛石的生長(zhǎng)特點(diǎn)，并且硬度較高，相對(duì)于紅色晶體而言，可以更輕松地刻劃玻璃。目測(cè)1-2毫米的無(wú)色金剛石晶體數(shù)量可達(dá)十幾粒甚至更多，這在金剛石的發(fā)現(xiàn)歷史中是極為罕見(jiàn)的現(xiàn)象，也沒(méi)有巴拉斯的球形和輻射狀特點(diǎn)。如此數(shù)量的金剛石晶體顆粒聚集在一塊不到200克的石頭上，顛覆了許多人的認(rèn)知，盡管單個(gè)的晶體顆粒的直徑不大。那么，在碳來(lái)源比較豐富的條件下，金剛石的晶體沒(méi)有形成單個(gè)結(jié)晶中心，而是以多個(gè)結(jié)晶中心共同生長(zhǎng)的事實(shí)是應(yīng)該引起研究人員注意的，是受到了紅色晶體，褐色晶體還是黑色的基石影響，是下一步研究的課題。

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面平棱直和角銳，樣本金剛石的直觀特點(diǎn)，雖然在發(fā)現(xiàn)和存放過(guò)程中與多塊巖石共處和摩擦，但金剛石的晶體無(wú)愧于硬度王者的稱(chēng)號(hào)，裸露在外的多處斷面沒(méi)有受到任何的破損。斷面的階梯狀結(jié)構(gòu)，各種斷面的形狀和平行的生長(zhǎng)紋是相當(dāng)豐富的，甚至可以認(rèn)為整個(gè)金剛石群處于年齡較輕時(shí)期的快速生長(zhǎng)階段，在距離褐色晶體和紅色晶體的最遠(yuǎn)端，聚集的都是顆粒最大的無(wú)色晶體，也可以認(rèn)為生長(zhǎng)速度最快。但從碳的供應(yīng)角度來(lái)看，傳統(tǒng)地觀念還是來(lái)自于褐色或者紅色的晶體“床”（襯層）？還有待進(jìn)一步研究。

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甚至大膽的猜測(cè)，紅色晶體中的黑色顆粒是碳酸鹽組成，或者某種含碳的礦物，碳被游離析出后供給較小的金剛石顆粒，較小的金剛石顆粒不斷合并生長(zhǎng)成較大的金剛石顆粒，最后紅色晶體因?yàn)槭チ颂甲兂闪撕稚w?；蛘呓饎偸纳L(zhǎng)過(guò)程都是從小的顆粒逐漸合并成大的顆粒，直到最后成為了單獨(dú)的一個(gè)顆粒，也就是我們目前所見(jiàn)到的基本都是獨(dú)立的顆粒晶體，或者稱(chēng)為成年的金剛石。只要測(cè)出該塊巖石中眾多金剛石晶體的平均年齡，如果和獨(dú)立的天然金剛石原石相比較，存在著一個(gè)數(shù)量級(jí)別差距，則可以得到證明。

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那么金剛石的生長(zhǎng)過(guò)程便是可以設(shè)定這樣一個(gè)過(guò)程模型，在特定的溫度和壓力下，先由親碳（含碳）的基石形成“床”（襯底或者過(guò)渡層），由這個(gè)床不斷地快速地析出單質(zhì)的碳，按照金剛石的構(gòu)成，或者石墨的構(gòu)成不斷成長(zhǎng)為較小的顆粒，較小的顆粒不斷聚集產(chǎn)生，碳原子進(jìn)行結(jié)構(gòu)性鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，最后生成石墨或者大的金剛石顆粒。那么導(dǎo)致最終構(gòu)成石墨或者是金剛石，就要從金剛石的伴生礦和石墨的伴生礦中尋找答案。假設(shè)不考慮特定的溫度和壓力，如果析出的碳原子周?chē)墙鸩麕r或者鉀鎂煌斑巖，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)和硬度及在地幔中所處位置，碳原子的排列按照金剛石結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)。

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高溫高壓溫差法至今仍然是目前合成優(yōu)質(zhì)大顆粒金剛石單晶的一種有效方法，當(dāng)人工合成溫度偏低時(shí)，外界環(huán)境和控制系統(tǒng)稍微波動(dòng)，晶體生長(zhǎng)會(huì)沿金剛石和石墨的相邊界即為石墨-金剛石相平衡線波動(dòng)生長(zhǎng)（陳奎，2010）。天然金剛石多數(shù)由{111}和{110}面組成，說(shuō)明自然界中的金剛石基本上是在高溫高壓狀態(tài)下形成，{100}面很少出現(xiàn)，較少石墨伴生。確認(rèn)該樣品中是否含有石墨成分，是區(qū)分天然金剛石和人工合成金剛石的主要判定依據(jù)。

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異質(zhì)襯底生長(zhǎng)過(guò)程最早可以追溯到1976年, Deragin等人[32]在非金剛石實(shí)現(xiàn)了金剛石的生長(zhǎng). 但是對(duì)于異質(zhì)外延金剛石生長(zhǎng), 是于1990年Koizumi等人[33]在c-BN (111)襯底上實(shí)現(xiàn)的, 而異質(zhì)外延單晶金剛石膜的獲得則最先是由德國(guó)奧格斯堡大學(xué)的Schreck等人[34]在Ir/SrTiO3?(001)復(fù)合襯底上通過(guò)偏壓增強(qiáng)形核工藝(bias ehchanced nucleation, BEN)結(jié)合后期織構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的, 金剛石膜的厚度為34?μm.在Ir襯底上BEN形核過(guò)程出現(xiàn)的典型現(xiàn)象是形成一定厚度的非晶碳層a:C-H, 目前認(rèn)識(shí)到這種過(guò)渡層含有大量的sp3鍵, 屬于類(lèi)金剛石結(jié)構(gòu), 研究松花江哈爾濱段天然多晶金剛石過(guò)渡層的結(jié)構(gòu)成分等內(nèi)容，會(huì)為該領(lǐng)域的研究提供指導(dǎo)意義。

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自然界中的金剛石多晶在地幔中的停留時(shí)間約介于0.06～0.12Ga;，樣品的生長(zhǎng)經(jīng)歷了多個(gè)生長(zhǎng)中心先分別生長(zhǎng)，后連聚成多晶再生長(zhǎng)的過(guò)程，且整個(gè)多晶體的結(jié)晶中心區(qū)形成后，晶體優(yōu)先往有利于穩(wěn)固結(jié)晶中心的方向生長(zhǎng)、再各向生長(zhǎng)之過(guò)程。金剛石的微成分、微結(jié)構(gòu)在地幔保存、隨金伯利巖上升期間都可能因經(jīng)歷了明顯的熔蝕過(guò)程而引發(fā)多次改造, 甚至缺失, 故單純通過(guò)金剛石本身的研究, 人們很難反演其整個(gè)“ 成核— 長(zhǎng)大— 改造” 過(guò)程, 這也是至今人們都不清楚天然金剛石的“ 成核— 長(zhǎng)大” 歷史、難于準(zhǔn)確揭示地球深部過(guò)程及動(dòng)力學(xué)機(jī)制的關(guān)鍵原因之一。

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結(jié)論：

1.?松花江哈爾濱段發(fā)現(xiàn)的多晶金剛石樣本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)明顯不同于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的天然多晶金剛石，卡博那多Carbonado）或者巴拉斯（ballas）。

2.?在多晶金剛石簇和母巖主體之間明顯存在著過(guò)渡層結(jié)構(gòu)，可以稱(chēng)作“床”或者天然襯層。

3.?天然襯層分為兩種結(jié)構(gòu)組成，紅色脂狀物層和褐色層結(jié)構(gòu)，并且二者硬度在玻璃之上。

4.?靠近天然襯層附近的金剛石晶粒機(jī)構(gòu)更致密，顆粒更小。在遠(yuǎn)離天然襯層處，晶粒較大，達(dá)到1-2毫米粒徑的有十幾粒之多。

5.?多晶金剛石的晶面可以看到多處生長(zhǎng)階梯，生長(zhǎng)紋形態(tài)各異，數(shù)量繁多，肉眼可見(jiàn)。

本文版權(quán)屬于儂樂(lè)融網(wǎng)所有。（文/一路行）

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