Morphological features and genesis of the interpenetration twins of cubic diamond crystals

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents analysis of the crystal morphology of two similarly shaped interpenetration twins of cubic crystals: the Chinese Lantern diamond (Arkhangelsk diamond mining province, provided for this study by courtesy of the ALROSA company) and a diamond crystal from Brazil, which has been studied in much detail by A.E. Fersman. Comparison of data on these diamonds, which were obtained using original methodological techniques for interpreting morphological indications of crystal growth and dissolution, revealed a number of crystal morphological features of crystals characteristic of regular accretions of this type. In addition to tetragonal pits characteristic of the cuboids, ribbon-shaped, jagged, and drop-shaped relief features typical of surface dissolution, a new type of symmetrical sawtooth microrelief associated with etching of octahedral layers of cuboid growth was discovered on the diamond from the Arkhangelsk province. In accordance with the height and direction of the steps of the relief pattern, the development sequence of the aforementioned types of microrelief is determined according to the increase in the depth of dissolution and the degree of change in the curvature of the surface of the tetrahexahedron on twin cuboids. The genesis of the characteristic equatorial sharp ridge of octahedron faces encircling the twinning plane was revealed. It is demonstrated to has been formed in relation to an early stage of the systematic coalescence of fibrous diamond cuboids and to be a determining condition of its development, first as a interpenetration twin of flat-faced octahedral crystals. Crystal morphological similarities between indications of dissolution on curved tetrahexahedra from kimberlites of the Arkhangelsk pipes and placer sources in Brazil and the north of the Yakutian diamond-bearing province is discussed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. D. Pavlushin

Diamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: pavlushin@diamond.ysn.ru
Russian Federation, Lenin Ave., 39, Yakutsk, 677000

References

  1. Афанасьев В.П., Ефимова Э.С., Зинчук Н.Н., Коптиль В.И. (2000) Атлас морфологии алмазов России. Новосибирск: Изд. СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 298 с.
  2. Бартошинский З.В., Квасница В.Н. (1991) Кристалломорфология алмаза из кимберлитов. Киев: Изд. Наукова думка, 172 с.
  3. Кудрявцева Г.П., Посухова Т.В., Вержак В.В., Веричев Е.М., Гаранин В.К., Головин Н.Н., Зуев В.В. (2005) Атлас. Морфогенез алмаза и минералов-спутников в кимберлитах и родственных породах Архангельской кимберлитовой провинции. М.: Изд. Полярный круг, 624 с.
  4. Кухаренко А.А. (1955) Алмазы Урала. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 513 с.
  5. Орлов Ю.Л. (1963) Морфология алмаза. М.: Изд. АН СССР, 236 с.
  6. Орлов Ю.Л. (1984) Минералогия алмаза. М.: Изд. Наука, 264 с.
  7. Павлушин А.Д., Зедгенизов Д.А., Пироговская К.Л. (2017) Кристалломорфологическая эволюция роста и растворения кривогранных кубических кристаллов алмаза из россыпей Анабарского алмазоносного района. Геохимия. (12), 1141-1152.
  8. Pavlushin A.D., Zedgenizov D.A., Pirogovskaya K.L. (2017) Crystal Morphological Evolution of Growth and Dissolution of Curve-Faced Cubic Diamonds from Placers of the Anabar Diamondiferous Region. Geochem. Int. 55(12), 1153–1163.
  9. Павлушин А.Д., Бардухинов Л.Д., Коногорова Д.В. (2021) Алмазные раритеты: Китайский фонарик. Наука из первых рук. 92(3/4), 44–53.
  10. Ферсман А.Е. (1955) Кристаллография алмаза. Л.: Изд. АН СССР, 568 с.
  11. Aoki Y. (1979) Morphology of crystals grown from highly supersaturated solutions. Mem. Sci., Kyushu Univ., Ser. D. 24(2), 75–108.
  12. Сasanova R. (1972) A Repeated Twin in Natural Diamond from Tortiya, Ivory Coast. American Mineralogist. 57, 1871– 1873.
  13. Fersmann A., Goldschmidt V. (1911) Der Diamant. Eine Studie Miteinem Atlas von 43 Tafeln. Heidelberg: Carl Winters Universitätsbuchhandlung, 274 p.
  14. Garanin V., Garanin K., Kriulina G., Samosorov G. (2021) Diamonds from the Arkhangelsk Province, NW Russia. Springer International Publishing AG, Switzerland, 248 р.
  15. Goldschmidt V. (1904) Zur Mechanik des Lösungsprozesses. Zeitschr. Krist. 38, 656.
  16. Goldschmidt V., Wright. (1903) Über Atzfiguren, Lichtfiguren und Lösungskörper. N. Jahrb. Miner. 17, 355.
  17. Goldschmidt V., Wright. (1904) Über Lösungskörper und Lösungs-Geschwindigkeiten. N. Jahrb. Miner. 18, 335.
  18. Lu T.J., Ke J., Qiu Z.L. (2018) Surface dissolution features and contact twinning in natural diamonds. J. Mineral. Geochem. 195, 145–153.
  19. Machado W.G., Moore M., Yacoot A. (1998) Twinning in Natural Diamond. II. Interpenetrant Cubes. Journal Applied Crystallography. 31, 777–782.
  20. Senechal M.L. (1976) Geometry and Crystal Symmetry. Neues Jahrbuch Mineralogie. Monatsh. (11), 518–524.
  21. Spetsius Z.V., Taylor L.A. (2008) Diamonds of Siberia: Photogtraphic Evidence for their Origin. Tranquility Base Press: Lenoir City, Tennessee, USA, 278 p.
  22. Sunagawa I. (1984) Growth of Crystals in Nature. In Materials Science of the Earth’s Interior. Terrapub: Tokyo, Japan, 63–105.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Sprouting doubles of hexahedral diamond crystals: (a) the Arkhangelsk diamond “Chinese Lantern” from the collection of ALROSA; (b) the original drawing of the Brazilian diamond from the monograph (Fersmann, Goldschmidt, 1911).

Download (181KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Schematic description of one of the Brazilian “hexahedral twin sprouting diamond crystals” with facets marked according to A.E. Fersmann (1955): arrows indicate the directions of the crystal dissolution flows; “elegant etching pits” of tetragonal shape are marked on the faces of the cube.

Download (225KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Morphology of hexahedral twin sprouting crystals of the Arkhangelsk diamond “Chinese Lantern”: (a) photo of the diamond from the side of the common apex of twins; (b) change of the microrelief type on the convex surface of the tetrahexahedroid in the direction of the cube faces; (c) relics of ribbon-shaped relief pits raised above the surface of the tetrahexahedroid; (d) enlarged fragment of microrelief in fig. (c).

Download (779KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4.Morphology of Fersman's Brazilian diamond No. 122 and the Arkhangelsk diamond: (a) morphology of the Brazilian twin grouping and the scheme of the direction of “dissolution” and “creation” flows according to (Fersman, 1955); (b) idealized model of the Brazilian diamond with deciphering of Fersman's indices and the position of facets; (c) photo of the Arkhangelsk diamond “Chinese lantern”; (d) crystallography of the twin grouping of cuboids according to A. E. Fersman and the scheme of the direction of “dissolution” and “creation” flows. E. Fersman and the scheme of the direction of dissolution flows on the diamond surface.

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Morphology of penetration twins of cubic diamond crystals: (a) “sharp growth ridge in equatorial notch in a beautiful twin formation”, Brazilian diamond No. 118 (Fersman, 1955); (b) penetration twin of cubic crystals with “growth ridge”, weight 5. 71 carats, Mbuzhi-Mayi (Miba) kimberlite pipe, DR Congo (photo from open source johnbetts-fineminerals.com); (c) scheme of the primary growth form of the penetration twin and correspondence of octahedron faces on it and on the “growth crest”.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6.Types of microrelief on the surface of the Chinese Lantern diamond and interpretation of the sequence of microrelief appearance as the depth of dissolution increases and the curvature of tetrahexahedroid faces changes. Notation: 1 - ribbon-shaped relief of dissolution; 2 - toothed and drop-shaped relief of dissolution on the surface of tetrahexahedroid; 3 - tetragonal etching pits on the faces of hexahedron; 4 - sawtooth relief on the surface of tetrahexahedroid. The dotted red line indicates the correspondence of the sawtooth relief pattern to the rib shape of the octahedron.

Download (1MB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Elements of the nucleation of the sawtooth relief on the surface of the relics of a face close in position to the rhombodododecahedron (Fig. 3a).

Download (773KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Saw-shaped microrelief of dissolution on the curved surface of tetrahexahedroid diamond from the Ebelyakh placer (Yakutia) (BSE image): (a) general view of the crystal; (b) enlarged fragment of the surface with saw-shaped microrelief.

Download (235KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».