A. 金剛石/鑽石包裹體的形貌特徵
本文利用實體顯微鏡和微分干涉顯微鏡對83片山東、63片遼寧和134片湖南砂礦鑽石薄片中的包裹體進行顯微放大觀察，採用的儀器分別為中山大學地球科學系岩礦顯微鑒定室和西北大學地質系特種顯微鏡室的實體顯微鏡（型號分別為Nikon SMZ1000和Nikon SIMZS00）、國家珠寶玉石質量監督檢驗中心的微分干涉顯微鏡（型號為Nikon LV100），結果如下：
6.2.2.1 常見包裹體的形貌特徵
三產地的鑽石中橄欖石包裹體出現的頻率較高，在遼寧發現13顆，山東發現18顆，湖南發現14顆，出現頻率在分析的鑽石樣品中分別為20.6%、21.7%和10.4%。橄欖石包裹體大多數為無色透明的渾圓球狀、柱狀晶體（圖6.1，圖版Ⅵ）。湖南鑽石中的橄欖石還具有啞鈴狀外形，啞鈴狀橄欖石顯示渾圓的外形，晶體一頭大一頭小，中部線狀內凹收窄，周圍派生片狀的內部裂隙和微裂紋（圖6.2）；山東鑽石中還出現有釘頭狀橄欖石（圖版Ⅵ）。橄欖石周圍常環繞黑色石墨包裹體，部分晶體與石墨、裂隙相連接（圖6.3，圖版Ⅵ），遼寧鑽石中的橄欖石包裹體晶面上還有細密的蝕像（圖6.4），在山東和湖南鑽石中的多顆橄欖石包裹體晶面上都發現有黑色石墨斑點的覆蓋，如山東鑽石23-SD-02的橄欖石晶體的部分晶面布有細小的黑色斑點，湖南鑽石146-HN-01-A中三顆橄欖石包裹體晶面上都覆蓋有黑色斑點（圖6.5，圖版Ⅵ）。石墨斑點以薄膜狀覆蓋在橄欖石的晶面上，同時對所在橄欖石晶體的拉曼測試造成影響。石墨斑點或分散或密集地在部分晶面上和晶棱上存在，斑點個體大多數呈拉長橢圓形，個體間沿拉長方向平行排列，拉長方向大致與包裹體晶體的延長、變形方向或晶體被熔蝕方向一致，如湖南鑽石樣品802-7中球狀橄欖石晶面和晶棱上都有黑色拉長石墨斑點，晶棱上的石墨在熔蝕凹槽內出現，斑點整體平行排列（圖6.6，圖版Ⅵ）；共生於同一鑽石中的橄欖石上的石墨斑點在相同方向的晶面上出現，並且各個橄欖石晶體上斑點的拉長方向一致（圖版Ⅵ）。
表6.3 中國鑽石包裹體的類型特徵統計表Table 6.3 Statistics of inclusion types of diamonds in China
圖6.1 山東鑽石中的短柱狀橄欖石
（樣品23-SD-02，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.1 Short columnar olivine inclusion in Shandong diamond
（sample 23-SD-02，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.2 湖南鑽石中啞鈴狀橄欖石及周圍的片狀裂隙
（樣品802-6-2，微分干涉顯微鏡下，100×）
Figure 6.2 Dumbbell-shaped olive inclusion with sheet fissure surrounded in Hunan diamond
（sample 802-6-2，Differential Interference Contrast Microscope，100×）
圖6.3 湖南鑽石中的橄欖石包裹體、狀裂隙及其內的石墨
（樣品177-HN-01，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.3 Olivine inclusion and sheet fissure with graphite in Hunan diamond
（sample 177-HN-01，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.4 遼寧鑽石中橄欖石包裹體晶面上布滿蝕像
（樣品3-LW-03，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.4 Olivine inclusion fully covered with etched figures in Liaoning diamond
（sample 3-LW-03，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.5 湖南鑽石中橄欖石包裹體上平行成行排列的黑色石墨
（樣品146-HN-01-A，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.5 Olivine inclusion covered with parallel graphite in Hunan diamond
（sample 146-HN-01-A，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.6 湖南鑽石中橄欖石上定向拉長的石墨斑點
（樣品802-7，微分干涉顯微鏡下，100×）
Figure 6.6 Olivine inclusion covered with oriented elongated graphite in Hunan diamond
（sample 802-7，Differential Interference Contrast Microscope，100×）
在三個產地的鑽石中發現有兩種類型的石榴子石：鎂鋁榴石和鎂鋁-鐵鋁榴石。
遼寧鑽石中發現的鎂鋁榴石主要為灰白色拉長柱狀（圖6.7，圖版Ⅵ），晶棱圓滑，周圍有大量黑色包裹體，其中一個大型的黑色包裹體呈厚片狀分布，放大觀察可見其中包裹大量的渾圓晶體（圖6.8，圖版Ⅵ），同時在該鑽石中分布許多熔蝕長軸狀未准確鑒定的晶體；鎂鋁-鐵鋁榴石包裹體十分細小，以渾圓狀晶體分布於大片狀的內部裂隙和黑色石墨包裹體中，難於仔細觀察（圖版Ⅵ）。
圖6.7 遼寧金剛石/鑽石中拉長柱狀鎂鋁榴石
（樣品8-LW-02，實體顯微鏡下，250×）
Figure 6.7 Elongated columnar pyrope inclusion in Liaoning diamond
（sample 8-LW-02，Stereomicroscope，250×）
圖6.8 厚片狀黑色裂隙中渾圓晶體群
（樣品8-LW-02，微分干涉顯微鏡下，200×）
Figure 6.8 Rounded crystal group in thick and black sheet fissure
（sample 8-LW-02，Differential Interference Contrast Microscope，200×）
遼寧鑽石中的石榴子石包裹體周圍有大量渾圓晶體包裹體，種類有輝石族礦物和其他鎂鋁榴石以及未確定的礦物（圖6.9），晶體包裹體彼此之間都或近或遠地獨立分布。
山東鑽石中鎂鋁榴石包裹體以紫色為主，呈現中間收小的啞鈴狀、葫蘆狀和復雜晶形的渾圓晶體（圖6.10，圖版Ⅵ），晶體周圍黑色石墨包裹體較少，多是渾圓的晶體包裹體，鎂鋁榴石包裹體沒有與裂隙連通，較為獨立。山東鑽石樣品23-SD-02的啞鈴狀鎂鋁榴石顯示出層狀結構，晶體內部為紫色，外部則為無色透明（圖6.11）；鎂鋁-鐵鋁榴石包裹體有紫色、黃褐色和無色（圖版Ⅵ），晶體外形基本完整，部分晶體的晶面上有黑色斑點、紅色斑塊和三角錐狀蝕像（圖6.12）：其中黑色斑點所在的晶面顯示面平棱直的形態，可判斷此晶面是受外力導致的破裂面，非熔蝕過程導致，斑點為六邊形，與所在晶面的形狀一致，且取向和所在晶面一致，判斷黑色斑點是在石榴子石破裂面生成後形成的，為後生成因；紅色斑塊外形多變，多散布在晶體的邊棱，向中部減少，對周圍的一顆熔蝕狀晶體上的紅色斑塊的拉曼測試結果為黃銅礦，推測石榴子石上的紅色斑點應為同樣生長環境下的同種物質；三角錐狀蝕像密集在一晶面上。根據鎂鋁-鐵鋁榴石的形貌特徵可判斷鑽石247-SD的生長經歷了外力撞擊和後期熔蝕的過程，顯示該區金伯利岩漿在上升侵位過程中鑽石發生再結晶作用。
湖南鑽石中的鎂鋁榴石包裹體為無色透明晶體，呈拉長渾圓狀四角三八面體，常獨立分布，很少與裂隙連通，晶體周圍還常常有其他種類的渾圓晶體包裹體存在，如樣品150-HN-01中3顆分散的鎂鋁榴石包裹體，包裹體顯示渾圓拉長晶體（圖6.13）；鎂鋁-鐵鋁榴石有拉長柱狀晶形，還發現有釘頭狀外形，白色釘頭狀晶體有單獨分布，也有成行分布（圖6.14）。
遼寧鑽石中的頑火輝石包裹體呈無色，渾圓拉長變形晶體，晶體兩端大小不一（圖6.15），周圍伴有裂隙和黑色包裹體。
山東鑽石中輝石族礦物種類包括鎂鐵輝石、頑火輝石和綠輝石，為無色透明柱狀渾圓晶體，環繞輝石包裹體周圍的鑽石內呈現明顯的應變異常雙折射現象（圖6.16，圖版Ⅵ），長柱狀輝石晶體的平坦晶面上呈現小階梯狀（圖6.17）。輝石包裹體周圍有大量黑色雲朵狀包裹體和大量的晶體包裹體，種類包括綠輝石和石榴子石（圖版Ⅵ）。
圖6.9 遼寧鑽石中的橄欖石和石榴子石包裹體
（樣品LN-50-037B，微分干涉顯微鏡下，50×）
Figure 6.9 Olivine and garnet inclusions in Liaoning diamond
（sample LN-50-037B，Differential Interference Contrast Microscope，50×）
圖6.10 山東鑽石中的鎂鋁榴石
（樣品247-SD-01，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.10 Pyrope inclusion in Shandong diamond
（sample 247-SD-01，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.11 山東鑽石中紫色啞鈴狀鎂鋁榴石
（樣品23-SD-02，微分干涉顯微鏡下，200×）
Figure 6.11 Purple and mbbell shaped pyrope inclusion in Shandong diamond
（sample 23-SD-02，Differential Interference Contrast Microscope，200×）
圖6.12 山東鑽石中淺黃色鎂鋁-鐵鋁榴石晶面上的黑色六邊形斑點（右部）、拉長的三角形蝕像（左部）和紅色斑塊（中下部）
（樣品247-SD-01，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.12 Light yellow pyrope-almandine inclusion with black hexagon spots （right），elongated triangular etched figures （left） and red patches （lower center）
（sample 247-SD-01，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.13 湖南鑽石樣品150-HN-01中的鎂鋁榴石包裹體
Figure 6.13 Pyrope inclusion in Hunan diamond，sample 150-HN-01
圖6.14 湖南鑽石中的鎂鋁-鐵鋁榴石包裹體
Figure 6.14 Pyrope-almandine inclusion in Hunan diamond
圖6.15 渾圓拉長變形的頑火輝石
（樣品8-LW-01，拉曼探針顯微鏡下實測圖）
Figure 6.15 Rounded，elongate and distorted enstatite
（sample 8-LW-01，Raman Microscope on-the-spot figure）
圖6.16 渾圓狀綠輝石及其周圍的異常雙折射現象
（樣品247-SD-01，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.16 Rounded omphacite with anomalous birefringence effect
（sample 247-SD-01，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.17 長柱狀輝石，平行柱狀體有階梯紋理
（樣品247-SD-02微分干涉顯微鏡下，200×）
Figure 6.17 Long columnar pyroxene with parallel stepped veins
（sample 247-SD-02，Differential Interference Contrast Microscope，200×）
湖南鑽石中輝石族包裹體種類有頑火輝石、鎂鐵輝石和綠輝石。晶體為無色透明，呈渾圓狀，晶形多樣，有柱狀、板狀、膝狀和針管狀形態，平行晶體延伸方向常具有階梯狀紋理（圖6.18，圖版Ⅵ）。輝石包裹體在鑽石中都是單獨存在，部分晶體周圍延伸微小的裂隙。如鑽石樣品802-2中的膝狀的頑火輝石，周圍延伸出細小羽狀片狀裂隙（圖6.19），一個方向上顯示渾圓光滑晶面，相對方向上則顯示規則階梯狀晶面。在一顆綠輝石包裹體晶面上發現有黑色石墨斑塊（圖6.20），斑塊在兩個相對的晶面上存在，沒有方向性，說明包裹體經歷的溫壓環境改變不具定向性，這與包裹體本身的原始晶形較完整相一致。在一個針管狀孔道的不同位置（樣品802-7）測出綠輝石的拉曼峰，同時還測出氮氣和石墨，此管道延伸至鑽石晶體表面，管道的內壁為面棱狀，底部呈尖滅狀（圖6.21）。
6.2.2.2 特殊形貌特徵的包裹體
圖6.18 湖南鑽石中的頑火輝石包裹體，平行柱狀體有階梯紋理
（樣品127-HN，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.18 Enstatite inclusion with parallel stepped veins in Hunan diamonds
（sample 127-HN，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.19 湖南鑽石中的頑火輝石包裹體
（樣品802-2，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.19 Enstatite inclusion in Hunan diamond
（sample 802-2，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
在研究的山東和湖南鑽石多顆晶體包裹體上都附著黑色斑紋，包裹體種類包括橄欖石、鎂鋁榴石、鎂鋁-鐵鋁榴石、綠輝石和柯石英，各種包裹體晶體上的斑紋形態見圖版Ⅵ，利用原位微區激光拉曼技術分析確定包裹體上的黑色斑點為石墨。分析發現，石墨大多數聚集成斑點狀、條帶狀覆蓋在包裹體的晶面上，但並不是在每個晶面上都存在，往往沿著拉長變形的晶面和受熔蝕的方向分布：石墨斑點個體大多數呈細長橢圓形，沿拉長方向平行排列，拉長方向大致與包裹體晶體的延長方向、變形方向或晶體被熔蝕方向一致，如樣品802-7中的橄欖石包裹體的晶棱被熔蝕呈平行溝渠狀，被拉長的石墨斑從熔蝕溝內延伸到晶面上（圖6.22），但也有呈與包裹體晶形相同的形態，如247-SD-01中鎂鋁-鐵鋁榴石包裹體部分晶面上的六邊形黑色斑點（圖6.23），與所在晶面的形狀一致，且取向和所在晶面一致；條帶狀的石墨沿著包裹體晶體延長方向分布，與晶棱平行（圖6.24）；也有的石墨呈非定向的分散斑塊狀在大晶面上分布，如樣品801-11中的綠輝石包裹體上的石墨斑塊（圖6.25）。依此推斷這些石墨斑點應該為晶體包裹體形成後，由於外部環境溫壓條件的變化產生，與所存在的包裹體種類無關。
圖6.20 湖南鑽石中的綠輝石包裹體，其上有石墨斑點
（樣品801-11，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.20 Omphacite inclusion with graphite spots in Hunan diamond
（sample 801-11，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.21 湖南鑽石中的針管狀包裹體，管內測出綠輝石
（樣品802-7，微分干涉顯微鏡下，100×）
Figure 6.21 Tubular inclusions detected as omphacite in Hunan diamond
（sample 802-7，Differential Interference Contrast Microscope，100×）
圖6.22 湖南鑽石中的橄欖石包裹體，其上有拉長定向的黑色石墨
（樣品802-7，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.22 Olivine inclusion covered with elongated black graphite in Hunan diamond
（sample 802-7，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.23 山東鑽石中的鎂鋁-鐵鋁榴石包裹體，其上有六邊形黑色斑
（樣品247-SD-01，微分干涉顯微鏡下，200×）
Figure 6.23 Pyrope-almandine inclusion covered with hexagon black spots in Shandong diamond
（sample 247-SD-01，Differential Interference Contrast Microscope，200×）
圖6.24 遼寧鑽石中的鎂鋁榴石包裹體，其上有石墨附著
（樣品LN-50-037B（1-1），微分干涉顯微鏡下，100×）
Figure 6.24 Pyrope inclusion covered with graphite in Liaoning diamond
（sample LN-50-037B （1-1），Differential Interference Contrast Microscope，100×）
圖6.25 湖南鑽石中的綠輝石包裹體，其上有石墨斑塊
（樣品801-11，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.25 Omphacite inclusion covered with graphite patches in Hunan diamond
（sample 801-11，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
另外，在4片湖南鑽石薄片樣品802-3-1、802-3-2、802-7和111-HN-02以及一片山東鑽石樣品42-SD-01中都觀察到針管狀溶蝕孔道，它們在金剛石/鑽石中呈一個方向或幾個方向分布，如圖6.26～6.29所示及圖版Ⅵ。針管狀包裹體有單獨存在也有成排發育，形態為粗細和長短不等的管狀，管道內部為面棱狀，管壁顯示階梯或不規則形態，由鑽石晶體內部延伸至晶面，或出露或在靠近晶面處被封閉，出露面為不規則形狀。由於針管狀孔道深入鑽石內部，對鑽石的整體均一性造成了影響，因此本文將其納入鑽石的包裹體范疇來分析。
含有針管狀包裹體的鑽石晶體都是強烈變形的歪晶或呈碎塊狀，晶體表面蝕像豐富多樣，其中以熔蝕線和塑性變形滑移線最發育。針管狀包裹體都發育在晶體滑移變形面的延伸方向和交匯處，內部裂隙發育，佐證了鑽石中針管狀包裹體與鑽石生長環境中受應力作用有關。拉曼測試發現，針管狀包裹體的不同地方分別顯示出鑽石（樣品802-3-1）、綠輝石（樣品802-7）、石墨、氮氣（樣品802-7）、黃銅礦（樣品111-HN-02和802-7）和黃長石（樣品42-SD-01）的拉曼峰。由此可以推斷，鑽石中的針管狀包裹體主要與鑽石內部晶格結構以及後期地質作用有關。當塑性變形區域形成了晶體內部缺陷（主要為線性晶格缺陷），鑽石遭受熔蝕時沿塑性變形方向更易被改造而形成熔蝕通道，由表及裡的熔蝕作用遇到其他形式的晶體缺陷會使通道擴大或終止，這取決於晶體缺陷對熔蝕介質的抵抗力，並會在鑽石表面的通道露口處導致後期雜質物質的進入而形成次生包裹體。
從以上對湖南、山東和遼寧鑽石中的包裹體形貌分析可以發現，三個產地鑽石包裹體的形貌都是以渾圓晶體為主，包裹體遭受了不同程度的熔蝕，導致礦物包裹體顯示圓滑晶面棱和變形拉長外形。
前人在研究山東八面體金剛石/鑽石的透輝石包裹體時，沿解理方向也觀察到細小黑色斑點（黃蘊慧等，1992）；亓利劍等（1999）在觀察遼寧鑽石中的橄欖石包裹體時曾發現少數橄欖石表面被黑色斑點狀薄膜所覆蓋，但都未對此種黑色斑點狀薄膜進行確定。項目組在山東和湖南金鑽石包裹體觀察中確認了這些晶體包裹體上的黑色斑點是石墨物質，同時發現，石墨對所在包裹體晶體的拉曼測試造成影響，會造成包裹體礦物本徵拉曼峰強度變弱或缺失（圖6.30）。石墨斑紋在不同種類包裹體晶面上和包裹體周圍派生微裂隙中存在，並完好封閉在寄主鑽石中。原生石墨包裹體的存在可能說明這些鑽石形成過程恰好處於鑽石與石墨穩定區邊界附近，而次生石墨包裹體在晶體中可能和鑽石形成後外界溫壓環境明顯變化有關（Harris，1968，1972；Vance，1972）。
在湖南和山東鑽石中發現多個鑽石中有成排出現針管狀孔道，大部分管道直且內壁具明顯的面棱狀，推斷應該是鑽石生長過程中留下的生長特徵。早期研究表明，金剛石/鑽石的熔蝕通道與晶體缺陷有關（Tolansky，1955；Orlov，1973）。兩粒澳大利亞粉紅色金剛石/鑽石中出現熔蝕孔道引起了關注（etched dislocation channel）（Hofer，1985）；Crowningshield（1992）在粉紅色金剛石/鑽石中也發現「之」字形熔蝕孔道；Taijin Lu（2001）利用光學顯微鏡和掃描電鏡研究了7顆天然金剛石/鑽石中的熔蝕管道的特徵，這些管道以各種形式的平行線狀、彎折狀或者是蠕蟲狀等外形出現，在許多產地中的Ⅰ型和Ⅱ型金剛石/鑽石中都會出現；楊明星等（2004）對湖南褐色金剛石/鑽石中的直管狀的熔蝕孔道進行研究後認為它們是與塑性變形有關的熔蝕特徵。湖南鑽石在形成後的上升階段，可能經過了剪應力的作用和普遍的熔蝕過程。
圖6.26 湖南鑽石中平行排列的針管狀包裹體
（樣品802-3-1，微分干涉顯微鏡下，100×）
Figure 6.26 Parallel arranged tubular inclusions in Hunan diamond
（sample 802-3-1，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.27 湖南鑽石中針管狀包裹體，內壁顯示多面棱形態
（樣品802-7，微分干涉顯微鏡下，500×）
Figure 6.27 Tubular inclusion with multi-facet prism texture inwall in Hunan diamond
（sample 802-7，Differential Interference Contrast Microscope，500×）
圖6.28 湖南鑽石中平行排列的細長管狀包裹體
（樣品802-3-2，微分干涉顯微鏡下，100×）
Figure 6.28 Parallel arranged slender and tubular inclusions in Hunan diamond
（sample 802-3-2，Differential Interference Contrast Microscope，100×）
圖6.29 山東鑽石中密集的針管狀包裹體
（樣品42-SD-01，微分干涉顯微鏡下，200×）
Figure 6.29 Intensive tubular inclusions in Shandong diamond
（sample 42-SD-01，Differential Interference Contrast Microscope，200×）
金剛石/鑽石在室溫和較低溫度下主要表現沿{111}解理，常具脆性，隨溫度的升高，塑性變形明顯增加，溶蝕孔道可能和塑性形變有關。實驗表明，金剛石/鑽石要發生塑性變形必須有溫度、壓力條件相互配合（圖6.31）：天然金剛石/鑽石生長的溫度在 900～1300℃之間，壓力為（45～70）×108Pa，因此在地幔高溫高壓下的金剛石/鑽石生長環境中受應力作用時金剛石/鑽石易產生塑性變形，從而產生一系列的晶體缺陷，進而對金剛石/鑽石晶體的生長和光學性能等都產生極大的影響；如果環境溫度太低（在900℃以下），則有可能發生脆性變形（Bursill，1995；Schmetzer，1999）。
圖6.30 湖南鑽石中的橄欖石及其上的石墨斑點拉曼測試圖
Figure 6.30 Raman Microscope testing results of olivine inclusion and the graphite spots in Hunan diamond
圖6.31 金剛石/鑽石塑性變形的溫度壓力范圍
（原圖據Schmetzer，1999）
Figure 6.31 Temperature and pressure range of diamond plastic deformation
（Original drawing by Schmetzer，1999）
綜上所述，山東和湖南鑽石晶體包裹體中附著的同生石墨包裹體可能說明鑽石生長環境經歷了明顯的溫壓變化，鑽石的生長環境具有波動性。湖南鑽石中出現的針管狀孔道數量比例最多，排列更密集，表明相對於遼寧和山東鑽石，湖南沅水流域鑽石的形成環境中塑性變形作用更為強烈，使其內部結構產生了復雜、明顯的三維溶蝕缺陷。