高铬刚玉:湖南沅水金刚石包裹体中发现的一种高压矿物

对湖南沅水金刚石中的包裹体矿物含铬刚玉进行了矿物学研究。确认含铬刚玉中铬的最高质量分数可达19.31%。根据EPMA分析,高铬刚玉的晶体化学分子式为(Al1.683,Cr0.298,Fe0.010,Mn0.008,Ti0.004,Si0.001)2.004O3,获得了该样品的X射线粉末衍射图谱,并在此基础上进行了Rietveld法的全谱拟合修正,得到的晶体学参数为:空间群R-3c,a=0.476 5nm,c=1.300 6nm,Z=6,三价的铬和铝离子在同一晶体化学位置。这些刚玉尽管从晶体学参数来看已回归常压下状态,但高的铬含量说明它曾经历过高压的环境,因而可以认为它是一种带有高压环境信息的标志性矿物。该区金刚石包体中刚玉的发现说明湖南沅水金刚石有来源于榴辉岩捕虏体的可能。

中国辽宁金刚石中高硅钙铁榴石(Majorite)等超高压矿物包裹体的发现及地质意义

在中国辽宁金刚石中获得的高硅钙铁榴石(Majorite)为一单晶碎片包裹体,与其共存的金刚石包裹体还有刚玉、碳化钛、红色金刚石碎片、钙钛矿、二氧化硅等。通过电子探针成分分析,确定该高硅钙铁榴石(Majorite)成分超硅高钙缺镁,8个分析点平均值计算的矿物分子式为(Ca2.35Fe0.49Mn0.15Mg0.02)3.01(Al1.08Fe0.48Si0.44)2.00(SiO4)3,根据Kenneth等(2000)提出的计算压力的公式得到该包裹体高硅钙铁榴石(Majorite)形成的压力为14GPa,估算形成深度达400km。用四圆单晶衍射仪测定了该石榴石的晶体结构,a=1.195 15(4)nm,求得了各原子的座标、占位度和各向异性温度因子,用I>2σ(I),计算得到R1=0.077 9,WR2=0.141 6,Goodness-of-fit(F2)=1.382。在该高硅钙铁榴石包裹体中还存在微米级二氧化硅(呈四边形断面)和氧化铁(含钠)的包裹体(析离体),它们可能是斯石英和方铁矿(或似沂蒙矿)。从高硅钙铁榴石(Majorite)的成分判断,其物质来源具壳源性质,由此推断的大陆壳俯冲深度要超过400km,这与地球物理探测郯庐断裂已切穿了上地幔、进入软流圈的看法相一致。

金刚石中的矿物包裹体

山东、辽宁金伯利岩区金刚石中的矿物包裹体是单晶相及多晶相的。大部分原生矿物包裹体为橄榄石,也有铬尖晶石、镁铝榴石、单斜辉石、斜方辉石、自然铁、针镍矿、柯石英、方解石及石墨。云母为后生包裹体矿物。橄榄石包裹体矿物富含Fo及Cr_2O_3。镁铝榴石矿物包裹体为紫红色,含Cr_2O_3,MgO及镁铬榴石分子高,形成压力为7.5GPa。单斜辉石包裹体矿物为绿色,形成温度和压力分别为:1531℃和4.5GPa。铬尖晶石包裹体矿物含Cr_2O_3及Cr/(Cr+Al)比值高,而含Al_2O_3低。柯石英的SiO_2含量为99.15％。自然铁含有少量的Co,Ni。针镍矿在金刚石中较常见。在橄榄石矿物包裹体内,见有方解石产出,其为同生矿物包裹体。

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源;金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征;金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。

金刚石伴生矿物中的烃类包裹体问题(英文)

首次在Mir金伯利岩筒中的锆石中发现了烃类包裹体。利用低温荧光光谱仪测定出烃类包裹体的成分为萘和菲的同系物 ,芘 ,1,12苯并芘等 ;其成分与Udachnaya岩筒中的橄榄石内的烃类和Mir岩筒中的石榴石中的烃类的成分相近。测定出锆石的δ13C值为 - 2 1 83‰～ - 3 3 5 4‰ ,与用榴辉岩共生组合中最轻的金刚石测出的同位素δ13C值范围相符。文中引述了有关有机物来源的讨论及多环芳烃 (PAH)由缩聚作用形成的论述。伴生矿物中相当数量的PAH的存在证明在形成金刚石及其伴生矿物的情况下 ,若有相当浓度的自由氢存在则可能发生缩聚作用。这些缩聚作用中碳的来源显然与形成金刚石时碳的来源是相同的 (即液态的CH4,CO及CO2 )。

共生于同一金刚石中的超镁铁岩与榴辉岩矿物包裹体

辽南５０号金伯利岩管金刚石的包裹体类型一直被认为是以超镁铁岩组合为主。最近，在同一岩管中发现一颗金刚石中有两种组合类型矿物共生：橄榄石，为超镁铁岩型；石榴石，绿辉石，为榴辉岩型组合。化学成分分析还表明，同一矿物的不同颗粒化学成分没有明显变化。根据石榴石与绿辉石的共生组合关系，钙、镁和铁之间的交换，计算其平衡温度为１２０３℃，压力为５×１０￣９Ｐａ。超镁铁岩与榴辉岩包裹体共生，表明该金刚石成生环境的复杂性。很可能是地幔动力学过程或者是幔源岩浆多期多相导致金刚石成生环境的迅速变化。

山东蒙阴胜利1号岩管金刚石矿物学特征研究

山东蒙阴是我国金刚石重要产地之一,其储量非常可观。在前人的研究的基础上,采用常规的宝石学测试方法、红外光谱分析以及电子探针对该地区胜利1号岩管中金刚石的矿物学、谱学特征、包裹体化学成分以及地质成因进行研究。研究结果表明,该地区的金刚石为等轴晶系,强金刚光泽,颜色以浅褐色为主,晶体形态以菱形十二面体和八面体为主,常见的晶面蚀像主要有倒三角形凹坑、叠瓦状蚀像、盘状蚀像等,且内部包裹体多为黑色固态形式存在。红外光谱表明,金刚石种类以IaA和IaAB为主,其次还有少部分IaB型和II型;电子探针结果表明,包裹体主要成分为Na_(2)O、MgO、Al_(2)O_(3)、K_(2)O、CuO、SiO_(2),其余微量元素方面有Cr、F等,结果推测包裹体极有可能为石盐、钾盐以及铜盐,同时也表明山东金刚石形成过程中碱金属的参与作用。

福建明溪锆石巨晶中的斜锆石、锆石矿物包裹体及其成因启示

福建明溪是我国和火山岩有关的锆石巨晶的典型产地。通过对该地的锆石巨晶晶体形态及其包裹体的研究发现,福建明溪锆石巨晶四方柱明显较双锥发育,表面有熔蚀结构,内部结构均匀;锆石巨晶中发现的斜锆石包裹体和其它产地斜锆石相比具有贫大离子半径元素U,Th,Y,Zr Hf高的特点。巨晶中的锆石包裹体的拉曼光谱有两种不同类型,其中一类锆石包裹体的拉曼谱和变质及热处理锆石相似,说明锆石巨晶形成时曾经历过变质作用过程。锆石巨晶及其包裹体特征暗示锆石巨晶不是玄武岩结晶产物,和伴生的刚玉巨晶相比其来源可能更深,是壳一幔物质相互作用产物。

中国辽宁复县金刚石中新发现的碳化钛矿物

在我国辽宁复县金刚石中首次发现了碳化钛(TiC)矿物包裹体。该矿物包裹体呈板状,颗粒大小为50μm×35μm×8μm。碳化钛矿物的颗粒表面平整,成分纯净,能谱和电子探针分析确定其仅由Ti和C两种元素组成。利用CCD单晶衍射仪对碳化钛矿物进行了单晶德拜衍射,获得了该矿物包裹体的衍射数据,证实为碳化钛矿物包裹体。结构分析表明,产出于金刚石中的包裹体矿物碳化钛同时存在立方结构和菱面体结构两套衍射,根据X射线结构分析结果与前人对于TiC高压实验资料的对比,认为该金刚石包裹体矿物碳化钛原始形成的压力超过18 GPa。

合肥盆地早侏罗世防虎山组沉积岩碎屑锆石的矿物包裹体及内部结构

防虎山组的下部砂岩地层是合肥盆地最古老的中生代沉积地层,在样品FH4中选出了碎屑锆石,通过显微激光拉曼光谱、电子探针的研究发现,锆石中含有柯石英、绿辉石、多硅白云母等典型的高压超高压(HP UHP)矿物包裹体、熔体玻璃包裹体以及磷灰石、石英、斜长石、白云母等矿物包裹体。结合阴极发光图像所揭示的锆石内部结构的分析以及锆石的微区测年数据,对碎屑锆石的物源进行了讨论。HP UHP矿物包裹体在具有三叠纪年龄的变质碎屑锆石中的发现,进一步证明大别造山带高压-超高压岩石在早侏罗世时期已经出露地表并为合肥盆地提供了重要物源;碎屑锆石内部结构及成因的多样性表明当时作为源区的大别造山带岩石的复杂性。

山西代县金红石矿床中锆石的内部特征和矿物包裹体研究及其地质意义

对山西代县洪塘矿区富含红色和黑色两种金红石的直闪岩进行岩相观察和矿物成分分析,并就其中锆石在阴极发光下的外部形态、内部结构及矿物包裹体进行研究。所分选出的锆石按其颗粒上的相对位置、形态、阴极发光图像、SHRIMP年龄值以及内部矿物包裹体划分为复杂锆石和单成因锆石,其中复杂锆石由核部、幔部和边部锆石三类锆石组成。第Ⅰ类锆石无环带,部分边缘可见溶蚀痕迹,为继承锆石。内部包裹富镁矿物组合顽火辉石+金云母,与寄主岩石的组合明显不同,反映其可能是寄主岩石形成之前保留于锆石中的原岩矿物并源于地幔。第Ⅱ类锆石为半自形-自形晶,环带较宽且清晰,推测为高级变质锆石。其内矿物包裹体主要为直闪石,其次为钙铁辉石(?),反映其形成于角闪岩相,与寄主岩石的矿物组合可能一致。第Ⅲ类锆石主要位于增生边,阴极发光亮度高,推测为流体改造的变质锆石。第Ⅳ类单成因锆石多呈自形,阴极发光下较暗,生长环带规则且较窄。矿物包裹体有钠长石+石英+白云母,对应中压绿片岩相,其形成温度和压力低于寄主岩石,它与第Ⅲ类锆石可能是在同一期后期事件中形成。结合岩相学研究结果,认为该区金红石矿床之原岩可能是岩浆岩,后期经历了至少两期构造热事件,早期热事件可能导致了锆石内U-Th-Pb体系的重置。以上研究结果表明经历复杂变质作用的变质岩中锆石内部矿物包裹体的研究分析还是探讨寄主岩石成因及所经历地质事件的有效手段。

阿尔金断裂剪切过程中定向生长锆石的发现及其意义——来自于显微构造和锆石内部矿物包裹体的证据

阿尔金断裂带中段出露一套走滑过程中形成的花岗质和角闪质糜棱岩。从糜棱岩中分选出3种类型的锆石:岩浆成因的长柱状锆石、柱状锆石和变质成因的次浑圆状锆石。这3种锆石的显微结构和构造特征以及它们内部的矿物包裹体均有所区别。其中长柱状锆石在岩石中定向排列,晶体长轴方向与拉伸线理方向一致,并且内部的所有矿物包裹体的长轴方向均与锆石的长轴方向平行,即与拉伸线理方向平行;拉曼研究表明包裹体矿物具熔融相特征;阴极发光图像中反映出这种锆石具有相对均一的内部结构。因此,该长柱状锆石是在韧性剪切过程中部分熔融环境下快速定向生长的,不仅代表了走滑剪切过程中的剪切应变方向,而且其生长年龄代表了走滑剪切的时代。

湖南金刚石指示矿物特征

石榴石和铬尖晶石是金刚石的重要指示矿物,它们在金伯利岩和钾镁煌斑岩中分布较广泛.国内外各金刚石原生矿产地,大都是采用重砂法,运用金刚石指示矿物发现的.湖南金刚石包裹体达20余种,橄榄岩型(P型)和榴辉岩型(E型)包裹体矿物组合各占50%,还在数颗金刚石中发现有(P+E型)混合型包裹体矿物组合,它的发现具有重要的意义.根据湖南金刚石指示矿物表面结构特征的研究,在湖南宁乡云影窝地区成功地发现了微含金刚石钾镁煌斑岩管脉群.湖南已发现金刚石指示矿物异常区(点)数十处,为今后部署湖南金刚石原生矿勘查工作提供了重要信息.

山东蒙阴金刚石晶体特征及其形成条件

为探讨山东蒙阴金刚石的形成条件和生长过程,总结了前人对金刚石晶体形态、表面形貌、内部生长特征和包裹体的研究成果。结果表明,蒙阴金刚石晶体形态以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类形态为主,晶体上常见与晶体的生长过程或与晶体形成后的塑性变形、溶蚀作用有关多种类型表面形貌,晶体内部可见两期生长或多期生长结构,晶体中常见的包裹体类型有石墨、橄榄石、铬铁矿、镁铝榴石、铬透辉石等。多样化的晶体特征指示了金刚石形成和生长过程中物理化学条件变化的复杂性。

青藏高原拉萨地块松多榴辉岩的锆石SHRIMPU-Pb年龄及锆石中的包裹体

拉萨地块榴辉岩样品中的锆石SHRIMP U-Pb年龄值为(242.4±15.2)～(291.9±12.8)Ma,平均261.7Ma±5.3Ma。所有锆石均含有大量的包裹体,主要分布在锆石核部。最常见的矿物包裹体是石榴子石,其次为石英、磷灰石、金红石和绿辉石,可见角闪石、榍石、多硅白云母和钠长石。包裹体具3种组合:榴辉岩相(Grt+Omp+Rt+Phe)、角闪岩相(Amp+Spn+Ab)和不确定相(Qtz+Ap)。锆石中的矿物包裹体与岩石中对应矿物的成分相同。包裹体集中在锆石核部和榴辉岩相矿物的大量出现表明锆石生长发生于变质峰期或峰期之后不久。锆石的Th/U比值均很低,具变质成因锆石的典型特征。区域地质资料对比表明,榴辉岩的原岩可能形成于石炭纪—二叠纪早期,是古特提斯洋盆裂解的产物。

CCSD主孔超高压榴辉岩金红石中的矿物包裹体研究

金红石是榴辉岩中的主要含钛副矿物。中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔100～2000m岩心样品中,金红石榴辉岩、多硅白云母榴辉岩和蓝晶石榴辉岩中都程度不等地含有金红石。金红石既可以与其他矿物一起被石榴石、绿辉石等主要变质矿物包裹,也可以包裹其他矿物。本文利用电子探针技术,对CCSD所揭示的超高压榴辉岩的金红石中的矿物包裹体进行了鉴定和分析。结果显示,绿辉石、富铪锆石、高铝榍石、韭闪石和红闪石、斜黝帘石等矿物包裹体形成于榴辉岩相进变质至峰期变质阶段;随着超高压变质带快速折返,榴辉岩经受强烈的退变质作用,包括金红石、绿辉石在内的多种矿物都经受了退变质作用,与金红石共生的钛铁矿完全或者部分退变成含铁金红石和钛铁晶石。在退变的金红石中,还发现了透辉石+斜长石后成合晶、低铝榍石、镁绿闪石等退变质矿物组合。

金刚石中氢的研究及其意义

含氢对于天然与高温高压合成金刚石体内而言是固有的 ,但是对CVD金刚石来说并非固有。氢可以稳定存在于晶格位、键心、反键心及四面体空隙等金刚石的结构属性中 ,也可以存在于显微流体包裹体中。即便是在 1473K下淬火 ,氢在金刚石中也并不发生迁移或扩散 ,表明氢在金刚石结构中是自陷的。金刚石中的氢的研究对于地幔矿物学及材料科学等均有重要理论意义和实际意义。

大别-苏鲁地体超高压变质岩中的副矿物——锆石

激光拉曼和锆石阴极发光图像研究结果表明,大别-苏鲁强退变质岩石(包括正片麻岩、副片麻岩、斜长角闪岩、含蓝晶石石英岩、大理岩、云母片岩等)的锆石中,均保存以柯石英为代表的超高压矿物包裹体,且记录了十分一致的超高压变质温压条件:T=732～866℃,p=2.8～4.0GPa,表明大别-苏鲁地体曾发生过巨量物质深俯冲-超高压变质的壮观的地质事件。

金刚石的铁同位素组成示踪板块深俯冲

俯冲板块能够输送哪些物质进入深部地幔?通过什么载体?这些问题对于理解地球物质循环至关重要,但目前仍不明确。为了研究这些问题,美国宝石研究所和美国卡耐基研究所的研究者们对超深金刚石中的矿物包裹体开展了地球化学研究。样品是Ⅱa型(N含量小于5 ppmw)、大颗粒的金刚石,包括重量达到3106克拉的库里南金刚石。前人针对这些金刚石中的硅酸盐包裹体矿物(超硅石榴石和Ca钙钛矿)的研究显示其来源深度为360~750 km。

岩石圈地幔中的金刚石及其矿物包裹体的研究进展

金刚石及封存于其中的矿物包裹体对于研究金刚石的成因以及古老岩石圈地幔、超深地幔的性质和地幔过程具有重要的研究意义,是国内外地质学家们的研究热点。大多数金刚石来源于岩石圈地幔,根据包裹体相对于寄主金刚石形成的时间可分为先成包裹体、同生包裹体和后生包裹体,包裹体属于哪种类型直接关系到数据所代表的意义,根据包裹体源区的岩石类型,通常将包裹体分为P/U型和E型,介绍了2种类型包裹体包含的矿物种类,并对出现较多的橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、石榴石、铬铁矿和硫化物包裹体的矿物学特征进行了详细描述,归纳了金刚石及其矿物包裹体的主要研究方向:包裹体矿物的化学成分、金刚石的碳同位素组成、金刚石形成的温度、压力及年龄,综述了克拉通岩石圈地幔金刚石及其矿物包裹体的成因,总结了我国金刚石中包裹体的研究成果,分析了国内研究工作与国际上的差距。