论文部分内容阅读
天然产出金刚石作为地球深部主要的含碳(即C)矿物之一,由于其具有硬度高、热导率大、熔点高等诸多特殊性质,它成为记录地球深部物质信息和运动状态的优秀记录器,有“地球深部黑匣子”之美誉。金刚石除了在地球科学研究领域有着重大意义,而且在商业和工业上也有着广泛的影响,比如具有保值升值功能的钻石(宝石级金刚石)和用于军工等高精尖制造领域的工业金刚石等等。因此,加强对天然金刚石形成过程和产出方式的理解,不仅有利于人们掌握金刚石形成的重要参数和匹配环境从而进行人工合成金刚石生产活动,而且有利于寻找广泛应用于制造业的工业级金刚石。本次研究选择山东蒙阴胜利1号岩管的克拉通型金刚石样品作为研究对象,主要综述了目前国内外金刚石研究的现状,运用宝石学显微镜、激光拉曼光谱、阴极发光等测试仪器对样品的表面显微特征、内部包裹体特征以及金刚石阴极发光特征进行了分析,得出了以下几个方面的认识:1)在自然界中,天然金刚石产出类型有克拉通型金刚石产出模型、科马提岩型金刚石产出模型、绿岩带型金刚石产出模型、蛇绿岩型金刚石产出模型、超高压变质型金刚石产出模型、沉积变质型金刚石产出模型、陨石冲击型金刚石产出模型以及前太阳系型金刚石产出模型等。2)根据中国克拉通型金刚石包裹体特征及其产地意义可以推测出中国克拉通型金刚石普遍产于岩石圈地幔深度的地幔橄榄岩中,不过也有一些不常见的特殊种类金刚石包裹体暗示了其他成因的可能。3)山东蒙阴产克拉通型金刚石晶体形态以八面体和菱形十二面体为主,八面体金刚石表面微形貌通常与三次对称的图形有关,比如正三角凸起、三角座、六边形凹坑等等;菱形十二面体金刚石晶体的表面通常并不平坦,而是显示出略微向外的弧面型凸出的浑圆状外观,一般有阶梯状生长丘、三角形或六边形蚀像,以及熔融侵蚀线等等。4)山东蒙阴产克拉通型金刚石中已经使用激光拉曼光谱检测并确定橄榄石一颗,这证实了橄榄岩型金刚石成因。而其它金刚石包裹体由于难以测试达到确认的程度,仅仅根据相关拉曼峰位推测可能钠长石等等。5)山东蒙阴产金刚石进行阴极发光拍照实验,并对比世界其他产地金刚石阴极发光图像,以此了解金刚石生长,特别是核部生长的类型与方式。根据金刚石阴极发光图像,可将金刚石核部生长分为以下几类:1、按照核部杂质数量:(1)无核(均匀核);(2)单一杂质核;(3)多杂质核;(4)群杂质核;2、按照核部发育方向与阶段:(1)各向发育;(2)单一向发育;3、按照核部边界形状:(1)平直/锯齿状边界核;(2)溶解边界核;(3)内凹边界核;(4)刚性断裂核。这些不同种类的金刚石核部生长特征可能反映了岩石圈地幔局部微观尺度稳定/不稳定或者均一/不均一情况,有流体参与的过程,受到空间限制的核部定向生长以及可能存在于地球深部的刚性断裂。6)使用纳米离子探针对一颗山东蒙阴金刚石进行C同位素测试,结果显示金刚石核部具有较高更偏正的δ13C值达到了 0.17‰至3.22‰,而边部对称的C同位素δ 13℃值为-2.33‰至-0.20‰和-3.06‰至-0.01‰,这暗示了至少一部蒙阴金刚石经历了多阶段生长,并且很有可能符合地幔柱运动使得金刚石从先结晶的深部地幔运移至浅部地幔后再次结晶的生长模型。