geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2020-63-5-67-76geology-706Research ArticleМИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОГРАФИЯ, ЛИТОЛОГИЯMINERALOGY, PETROGRAPHY, LITHOLOGYНеобычные оптические центры в фантазийных коричневых алмазахUnusual optical centres in fancy brown diamondshttps://orcid.org/0000-0001-9440-7052ДорофееваА. И.DorofeevaA. I.

младший научный сотрудник

35, Старомонетный пер., г. Москва 119017, РоссияSPIN-код: 4895-8965

associate researcher

35, Staromonetny lane, Moscow 119017, RussiaSPIN-code: 4895-8965

adorofeevawork@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4275-9643ТитковС. В.TitkovS. V.

доктор геолого-минералогических наук, ведущий научныйсотрудник; профессор кафедры минералогии и геммологии геологоразведочного факультета 

35, Старомонетный пер., г. Москва 119017, Россия

23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997, РоссияSPIN-код: 1111-5626

Dr. of Sci. (Geol. and Mineral.), leading researcher; Professor of the Department of Mineralogy and  Gemmology, Geological Prospecting Faculty

35, Staromonetny lane, Moscow 119017, Russia

23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997, RussiaSPIN-code: 1111-5626

titkov@igem.ruФГБУН «Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук»РоссияInstitute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБУН «Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук»; ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе»РоссияInstitute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences; Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological ProspectingRussian Federation2020300820216356776Copyright © Дорофеева А.И., Титков С.В., 20212021Дорофеева А.И., Титков С.В.Dorofeeva A.I., Titkov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/706

Введение. Природные коричневые алмазы с фантазийными желтым, оранжевым, красным и зеленым оттенками являются ценным ювелирным сырьем. Их окраска связана с посткристаллизационной пластической деформацией, испытанной в процессе транспортировки из мантии к поверхности Земли.Цель — изучение точечных дефектов в пластически деформированных алмазах с использованием методов оптической спектроскопии и ИК-спектроскопии.Материалы и методы. Проведены спектроскопические исследования ограненных коричневых алмазов фантазийных оттенков, представленных на российском рынке. Отобранные образцы были изучены с использованием оптической спектроскопии поглощения в УФ-видимой области и ИК-спектроскопии.Результаты. В спектрах поглощения УФ-видимой области изученных алмазов наряду с известным континуумом непрерывного поглощения, возрастающего от красной к ультрафиолетовой области спектра, и азотными центрами N3, H3 и 550 нм были выявлены необычные оптические центры. В спектрах желтовато-коричневых алмазов были обнаружены линии 512,9 и 519,9 нм и сопровождающая их широкая полоса с максимумом 480 нм. C этими оптическими центрами связано появление желтоватого оттенка кристаллов. В спектре оранжевато-коричневого алмаза были установлены линии 506,5, 516,1 и 679,7 нм. В зеленовато-коричневом алмазе наблюдались дополнительный континуум поглощения, связанный с одиночными атомами азота, и центры (NV)–. Их одновременное присутствие вызывает появление зеленоватого оттенка в окраске алмаза.Заключение. Оптические центры, вызывающие фантазийные оттенки у природных коричневых алмазов, весьма разнообразны.

Background. Natural brown diamonds with fancy yellow, orange, red and green tints are valuable jewelry raw materials. Their colour is associated with post-crystallisation plastic deformation occurring during transportation from the mantle to the Earth’s surface.Aim. To study point defects in plastically deformed diamonds using optical and IR spectroscopy.Materials and methods. Faceted brown diamonds with fancy tints presented on the Russian market were studied spectroscopically. Selected samples were examined using UV-visible optical absorption spectroscopy and IR spectroscopy.Results. We discovered unusual optical centres in the absorption spectra of the UV-visible region. In addition, the known continuous absorption increasing from the red to the ultraviolet region of the spectrum, as well as the N3 and H3 nitrogen centres and a band at 550 nm, were revealed. In the spectra of yellowish-brown diamonds, the bands at 512.9 nm and 519.9 nm and an accompanying broad band with a maximum of 480 nm were found. The appearance of a yellowish tint of crystals was associated with these optical centres. The bands 506.5 nm, 516.1 nm and 679.7 nm were established in the spectrum of orange-brown diamond samples. An additional absorption continuum associated with single nitrogen atoms and centres (NV)– were observed in greenish-brown diamond samples. Their simultaneous presence causes the appearance of a greenish tint in the diamond colour.Conclusion. The information obtained using IR spectroscopy indicates that an intense brown colour can occur not only in the most common Ia type crystals according to the physical classification of diamonds, but also in relatively rare Ib + IaA type diamonds.

природные алмазыкоричневая окраскаоптические центрыазотные примесипластическая деформацияспектроскопия поглощения в УФ-видимой областиИК-спектроскопияnatural diamondsbrown colouroptical centresnitrogen impuritiesplastic deformationUV-visible absorption spectroscopyIR spectroscopyРабота выполнена в соответствии с госзаданием по теме 0136-2018- 0011 ИГЕМ РАН.The work was performed in accordance with the state task on the topic 0136-2018-0011 of IGEM RAS.ReferencesЗинчук Н.Н., Коптиль В.И. Типоморфизм алмазов Сибирской платформы. М.: Недра, 2003. 603 с.Zinchuk N.N., Koptil’ V.I. Typomorphism of the Siberian Platform Diamonds. Moscow: “Nedra”, 2003. 603 p. (In Russian).Зудина Н.Н., Титков С.В., Сергеев А.М., Зудин Н.Г. Особенности центров фотолюминесценции в кубических алмазах с различной окраской из россыпей северо-востока Сибирской платформы // Записки Российского минералогического общества. 2013. Ч. СХLII. № 4. С. 57—72.Zudina N.N., Titkov S.V., Sergeev A.M., Zudin N.G. The features of the photoluminescence centers in cubic diamonds of various color from the placers in the North-East of the Siberian platform // Zapiski Rossiyskogo Mineralogicheskogo Obschestva, 2013. P. 142. No 4. P. 57—72 (In Russian).Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. 2-е изд. М.: Наука, 1984. 264 с.Orlov Y.L. The Mineralogy of the Diamond. 2nd edition. Moscow: “Nauka”, 1984. 264 p. (In Russian).Титков С.В., Ширяев А.А., Зудина Н.Н., Зудин Н.Г., Солодова Ю.П. Структурные дефекты и неоднородность их распределения в кубических кристаллах алмаза II разновидности из россыпей северо-востока Сибирской платформы по данным ИК микроспектроскопии // Геология. Геофизика. 2015. Т. 56. № 1—2. С. 455—466. DOI: 10.15372/GiG20150126Titkov S.V, Shiryaev A.A., Zudina N.N., Zudin N.G., Solodova Ju.P. Defects in cubic diamonds from the placers in the northeastern Siberian platform: results of IR microspectrometry // Rus. Geol. Geophis. 2015. V. 56. No 1—2. P. 354—362 . DOI: 10.1016/j.rgg.2015.01.026Титков С.В. Изоморфные примеси в природных алмазах и их генетическое значение: дис. … д-ра геол.-мин. наук. М., 2018. 205 с.Titkov S.V. Isomorphic impurities in natural diamonds and their genetic significance: doct. geol. and min. sci. diss. Moscow, 2018. 205 p. (In Russian).Щербакова М.Я., Соболев Е.В., Надолинный В.А., Аксенов В.К. Дефекты в пластически деформированных алмазах по оптическим и Э.П.Р. спектрам // Доклады АН СССР. 1975. Т. 225. № 3. С. 566—569.Shcherbakova M.Ya., Sobolev E.V., Nadolinnyi V.A., Aksenov V.K. Defects in plastically deformed diamonds revealed in optical and EPR spectra // Reports of the Academy of Sciences of the USSR. 1975. V. 225. P. 566—569 (In Russian).Collins A.T. The colour of diamond and how it may be changed // J. Gemmol. 2001. V. 27. No 6. P. 335—339.Collins A.T. The colour of diamond and how it may be changed // J. Gemmol. 2001. V. 27. No 6. P. 335—339.Dobrinets I.A., Vins V.G., Zaitsev A.M. HPHT-Treated Diamonds. Springer: Berlin, 2013. 351 p.Dobrinets I.A., Vins V.G., Zaitsev A.M. HPHT-Treated Diamonds. Springer: Berlin, 2013. 351 p.Eaton-Magana S., Ardon T., Smit K.V., Breeding C.M., Shigley J.E. Natural-color pink, purple, red, and brown diamonds: band of many colors // Gems Gemol. 2018. V. 54. No 4. P. 352—377.Eaton-Magana S., Ardon T., Smit K.V., Breeding C.M., Shigley J.E. Natural-color pink, purple, red, and brown diamonds: band of many colors // Gems Gemol. 2018. V. 54. No 4. P. 352—377.Hainschwang T., Fritsch E., Notari F., Rondeau B. A new defect centre in type Ib diamond inducting one phonon infrared absorption: the Y centre // Diamond Relat. Mater. 2012. V. 21. P. 120—126.Hainschwang T., Fritsch E., Notari F., Rondeau B. A new defect centre in type Ib diamond inducting one phonon infrared absorption: the Y centre // Diamond Relat. Mater. 2012. V. 21. P. 120—126.Hainschwang T., Fritsch E., Notari F., Rondeau B., Katrusha A. The origin of color in natural C center bearing diamonds // Diamond Relat. Mater. 2013. V. 39. P. 27—40.Hainschwang T., Fritsch E., Notari F., Rondeau B., Katrusha A. The origin of color in natural C center bearing diamonds // Diamond Relat. Mater. 2013. V. 39. P. 27—40.Hofer S.C. Collecting and Classifying Colored Diamonds: An Illustrated Study of the Aurora Collection. Ashland Press: New York, 1998. 742 p.Hofer S.C. Collecting and Classifying Colored Diamonds: An Illustrated Study of the Aurora Collection. Ashland Press: New York, 1998. 742 p.Hounsome L. S., Jones R., Martineau P. M., Fisher D., Shaw M. J., Briddon P. R., Oeberg S. Role of extended defects in brown coloration of diamond // Phys. Stat. Solidi. C. 2007. V. 4. No 8. P. 2950—2957.Hounsome L. S., Jones R., Martineau P. M., Fisher D., Shaw M. J., Briddon P. R., Oeberg S. Role of extended defects in brown coloration of diamond // Phys. Stat. Solidi. C. 2007. V. 4. No 8. P. 2950—2957.King J.M., Ed. GIA colored diamonds color reference charts. Stevens Point: Worzalla Publishing Company, 2006. 16 p.King J.M., Ed. GIA colored diamonds color reference charts. Stevens Point: Worzalla Publishing Company, 2006. 16 p.Nadolinny V.A., Yurjeva O.P., Pokhilenko N.P. EPR and luminescence data on the nitrogen aggregation in diamonds from Snap Lake dyke system treatment // Lithos. 2009. V. 112S. P. 865—869.Nadolinny V.A., Yurjeva O.P., Pokhilenko N.P. EPR and luminescence data on the nitrogen aggregation in diamonds from Snap Lake dyke system treatment // Lithos. 2009. V. 112S. P. 865—869.Shigley J.E., Chapman J., Ellison R.K. Discovery and mining of the Argyl diamond deposit, Australia // Gems Gemol. 2001. V. 37. No 1. P. 26—41.Shigley J.E., Chapman J., Ellison R.K. Discovery and mining of the Argyl diamond deposit, Australia // Gems Gemol. 2001. V. 37. No 1. P. 26—41.Smit K.V., D’Haensens-Johanson U.F.S., Howell D., Loudin L.C., Wang W. deformation-related spectroscopic features in natural type Ib-IaA diamonds from Zimmi (west African craton) // Mineralogy and Petrology 2018. V. 112. Iss. 1. P. 243—257. DOI: 10.1007/s00710-018-0587-6Smit K.V., D’Haensens-Johanson U.F.S., Howell D., Loudin L.C., Wang W. deformation-related spectroscopic features in natural type Ib-IaA diamonds from Zimmi (west African craton) // Mineralogy and Petrology 2018.V. 112. Iss. 1. P. 243—257. DOI: 10.1007/s00710-018-0587-6Titkov S.V, Shigley J.E., Breeding C.M., Mineeva R.M., Zudin N.G., Sergeev A.M. Natural-color purple diamonds from Siberia // Gems Gemol. 2008. V. 44. No 1. P. 56—64.Titkov S.V, Shigley J.E., Breeding C.M., Mineeva R.M., Zudin N.G., Sergeev A.M. Natural-color purple diamonds from Siberia // Gems Gemol. 2008. V. 44. No 1. P. 56—64.Titkov S.V., Mineeva R.M., Zudina N.N., Sergeev A.M., Ryabchikov I.D., Shiryaev A.A., Speransky A.V., Zhikhareva V.P. The luminescent nature of orange coloration in natural diamonds: optical and EPR study // Phys. Chem. Miner. 2015. V. 42. Iss. 2. P. 131—141. DOI: 10.1007/s00269-014-0705-xTitkov S.V., Mineeva R.M., Zudina N.N., Sergeev A.M., Ryabchikov I.D., Shiryaev A.A., Speransky A.V., Zhikhareva V.P. The luminescent nature of orange coloration in natural diamonds: optical and EPR study // Phys. Chem. Miner. 2015. V. 42. Iss. 2. P. 131—141. DOI: 10.1007/s00269-014-0705-xWillems B., Martineau P.M., Fisher D., Van Royen J., Van Tandeloo J. Dislocation distributions in brown diamond // Phys. Stat. Sol. 2006. V. 203. No 12. P. 3076—3080.Willems B., Martineau P.M., Fisher D., Van Royen J., Van Tandeloo J. Dislocation distributions in brown diamond // Phys. Stat. Sol. 2006. V. 203. No 12. P. 3076—3080.Zaitsev A.M. Optical Properties of Diamond: A Data Handbook. Berlin: Springer Verlag, 2001. 502 p.Zaitsev A.M. Optical Properties of Diamond: A Data Handbook. Berlin: Springer Verlag, 2001. 502 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.