山东蒙阴金刚石的"似玛瑙状"生长结构及氮、氢杂质分布的不均一性

阴极发光(CL)技术可揭示金刚石生长结构、阶段和过程.利用该技术首次发现蒙阴金刚石中罕见的"似玛瑙状"生长结构,并分析了该典型结构的特征和生长机制.该样品定向切片的傅立叶变换红外光谱(FTIR)微区分析表明,氮、氢杂质分布不均一,从生长中心至边缘,总氮含量和B中心百分数逐渐降低,但变化幅度较小;氢浓度呈不规则振荡,边缘区最高.该生长结构和杂质不均一特点揭示了金刚石生长过程中熔/流体的参与作用和生长条件、环境的复杂性.     

山东金刚石碳同位素组成的二次离子质谱显微分析

华北克拉通山东金刚石晶体生长的多阶段性及碳同位素组成已被人们关注,但很少有人对不同阶段金刚石及其内部的碳同位素组成变化进行分析。本文利用二次离子质谱(SIMS)微区分析技术对山东金刚石晶体内部不同阶段生长的δ13C进行了原位测试分析,得出山东金刚石δ13C的变化范围在-5.6‰～-2.01‰,平均值为-3.63‰,与前人对华北克拉通金刚石碳同位素组成测试值(δ13C在-14.71‰～-0.46‰,主要集中在-9‰～-4‰之间)大致相同,位于全球橄榄岩型金刚石及幔源碳同位素组成主要范围(-8‰～-2‰)内。结合金刚石生长环带阴极发光图像,认为金刚石自核心部位至边缘,在同一期生长环带内,其δ13C值呈变重趋势;在多期复杂生长环带之间,δ13C值因结晶时的地质环境不同而存在差异。δ13C值的这种变化揭示了该地区金刚石复杂的生长环境,为解析华北克拉通地幔碳循环提供了定量数据。     

阴极发光和红外光谱技术在金刚石研究中的应用

总结了阴极发光（ＣＬ）及傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）技术在金刚石研究中的应用。ＣＬ图像可以揭示金刚石的内部结构、生长机制、生长阶段及过程,提供塑性变形及是否含有ＣＯ２的信息,验证和解释微区ＦＴＩＲ分析、稳定同位素及地质年代研究的结果,为天然金刚石和合成金刚石的区分提供关键证据。合成金刚石的实验研究表明,氮的不同聚集态丰度值是聚集温度ＴＮＡ、金刚石存留时间ｔＭＲ及氮丰度值的函数,利用地质信息和ＦＴ     

不连续生长的金刚石与克拉通地块内部增生过程中的地幔流体作用

产于克拉通地块及其边缘褶皱带金伯利岩和钾镁煌斑岩中的原生金刚石 ,其主体上属地幔捕虏晶并具复杂的生长历史。从克拉通岩石圈存在复杂多发的壳幔相互作用和多层次的流体活动事件的角度 ,结合金刚石的精细内部结构所反映的不连续生长及微区原位傅立叶变换红外光谱研究成果 ,认为具复杂生长环带的金刚石是克拉通地块内部增生过程中的地幔流体对已形成金刚石间的相互作用的产物。这一认识有助于增进金刚石微观结构与地块内部改造事件有机联系的研究。地幔交代作用的介质成分主要为SiO2 不饱和的碳酸岩熔体或富含不相容微量元素的CHON流体。多种年龄数据所给出的 1 1～ 1 2Ga结果 ,可能反映华北地块东部的岩石圈深部存在一次明显的地幔增生改造过程。     

中国陆相复杂含油气系统的特征

含油气系统研究是当今石油地质界最为热门的研究课题之一,在油气勘探中日愈发挥重要作用。在中国陆相多旋回族合叠加型盆地背景下的含油气系统多表现为复杂的多源多灶多期生烃和成藏。这种复杂的含油气系统有３个较突出的特点：（１）多源多灶致系统叠置和交叉;（２）多阶段多期生烃、成藏和变动导致多源混生;（３）多个关键时刻。在复杂含油气系统的演化过程中,常有多期大规模的油气运移过程,因上顷研究过程中要重视过程的恢复     

云南祖母绿的环带结构特征

利用电子探针方法和背散射图像对云南麻栗坡祖母绿的化学组成特征,环带结构与颜色深浅的变化关系进行研究,分析环带结构形成的原因。测试结果显示,云南祖母绿高V低Cr,环带结构颜色的差异与致色元素的含量分布有关,V和Cr元素含量越高,颜色越深,同时Fe含量的变化表明祖母绿生长环境由初期氧化条件向还原条件逐步转变。祖母绿的环带结构与该矿区多期次矿化有关,其结晶生长也具有多期次的特征。     

苏鲁超高压榴辉岩的石榴石生长成分环带及变质作用P—T轨迹

在南苏鲁东海地区，部分超高压榴辉岩中的变斑晶石榴石具有复杂的生长成分环带和多期矿物包体组合，它们记录了超高压变质岩的多阶段变质演化过程，即绿帘角闪岩相进变质、柯石英榴辉岩相峰期变质、石英榴辉岩相和角闪岩相退变质作用。运用相关的地质温、压计，使用代表最高变质温度的变斑晶石榴石慢部（具最低的Fe／Mg比值）和与其平衡的绿辉石包体成分，获得了〉900℃和4．1～4．5GPa的超高压变质务件。联合其他变质阶段的温、压条件，一个顺时针的变质作用P—T轨迹得以建立。它的特征是进变质与退变质路径近于平行，早期退变质作用为降温、降压过程．榴辉岩石榴石生长成分环带的保存说明超高压变质岩在峰期变质阶段有非常短暂的停留时间，并以很快的折返速率抬升到地壳浅部，超高压变质岩折返过程中的明显降温是石榴石生长环带得以保存的另一个有利条件，     

化学气相沉淀法合成单晶金刚石膜实验探索

采用微波等离子体化学气相沉淀法合成了单晶金刚石膜,探索了化学气相沉淀法（CVD）单晶金刚石膜的生长机理。实验仪器采用石英管式微波等离子体化学气相沉积装置,种晶为3颗IaAB型天然金刚石原石,生长面近平行于（111）和（110）方向,生长温度为800℃,压力约为6kPa,时间约为8h。使用宝石显微镜和环境扫描电子显微镜观察分析了CVD单晶金刚石膜的生长表面形貌。结果表明,在生长面上可见明显的生长层,生长晶体无色透明,CVD单晶金刚石膜在生长面上横向外延生长,并形成定向的台阶状表面——“阶梯流”。在相同的条件下,（111）方向上生长的CVD单晶金刚石膜比（110）方向上的更有序。H2浓度的大小对CVD单晶金刚石膜的质量有影响。     

大兴安岭南段白音查干Sn-Ag-Zn-Pb矿床电气石矿物学特征及对岩浆-热液演化过程的启示

内蒙古西乌旗白音查干矿床是大兴安岭南段锡矿带内最典型、规模最大的Sn-Ag-Zn-Pb矿床。电气石在成矿岩体花岗斑岩和围岩地层中均广泛发育，依据其产状可分为四类：Ⅰ团斑状电气石；Ⅱ热液角砾岩胶结物中电气石；Ⅲ热液脉状电气石；Ⅳ弥散状电气石。在详细的岩相学基础上，利用电子探针点分析和面扫描分析对不同产状和结构的电气石进行了详细的成分分析。结果显示，花岗斑岩体深部的团斑状电气石（Ⅰa类）以自形、环带发育为特征，至少可见三期生长环带：核部电气石（Ⅰa-1）极高的Fe/（Fe+Mg）和Al值暗示其岩浆成因；边部电气石（Ⅰa-3）较富Mg，且与热液矿物共生，是从早期热液流体中沉淀形成的；幔部电气石（Ⅰa-2）的结构和成分显示其形成可能与不混溶的富B-Fe-Na的熔体或流体有关。因此，电气石从核部到边部的生长记录了从晚期岩浆到早期热液阶段的演变过程。花岗斑岩体中上部的团斑状电气石（Ⅰb类）环带不发育，其与热液矿物共生的组合及成分暗示其形成更倾向于与热液过程相关，可能是岩浆顶部聚集的早期流体释放之后被固结岩浆"圈闭"的残余流体结晶的产物。随后，大规模释放的富B流体形成了大量以电气石为主要胶结物的热液角砾岩（Ⅱ类）、成矿前电气石-石英阶段脉系（Ⅲa类）及伴随围岩蚀变而形成的弥散状电气石（Ⅳ类）。对Ⅱ类和Ⅲa类电气石内存在的生长环带分析显示，成矿前可能存在多个脉冲期次且成分有差异的流体的叠加作用。同时，电气石从早期到晚期向富Mg方向的演化，及成分明显受围岩地层影响的现象，暗示岩浆热液流体与围岩地层发生的水岩反应可能在金属成矿过程中起了重要作用。此外，本研究显示，不同产状电气石的结构和成分信息能够有效记录矿床内岩浆-热液转变及热液演化过程的众多细节信息，为深入理解成矿过程提供了依据。     

甘肃阳山金矿带构造控矿机理探讨--来自方解石红色环带研究的证据

阳山金矿带内主要容矿岩石为泥盆系灰岩、千枚岩,灰岩裂隙中常发育晶形完好的方解石（冰洲石）晶簇,方解石晶体中发育明显的红色环带,利用扫描电镜及X-射线能谱成份分析结果显示红色环带方解石含微量的锰和铁,推断致色离子为Mn2＋,和Fe3＋;而Fe3＋的存在指示环带生长于金矿的主成矿期;颜色交替环带状结构发育,指示主成矿阶段流体系统进入到温度周期性升降、压力逐渐释放的开放环境。     

The relationship between the distribution of nitrogen impurity centres in diamond crystals and their internal structure and mechanism of growth

Fifty diamond crystals of different morphological types (octahedra, dodecahedroids, cubes and single tetrahexahedroid) with differing internal structures were examined using methods of cathodoluminescence (CL), anomalous birefringence and local infrared (IR) analysis. The main objective of the study was to examine the regularities of nitrogen impurity distribution in diamond with differing internal structures. Almost all the analyzed octahedra, as well as dodecahedroids with zonal structures and the blocky dodecahedroids, are characterized either by nearly isothermic growth conditions or by a decrease in formation temperature during the crystallization process. In contrast to zoned octahedra and dodecahedroids, dodecahedroids with zonal–sectorial and sectorial internal structures show a notably different distribution of nitrogen defects, with N_tot generally decreasing from crystal cores to marginal areas, and degree of nitrogen aggregation increasing in the same direction. From this, it would follow that in these crystals, the temperature of diamond formation of the outer crystal zones is approximately 40–50 °C higher than that of the inner zones. The same result (15 to 80 °C) was obtained for diamond crystals with cubic habit, which generally show a fibrous internal structure, reflecting normal mechanisms of growth. The anomalous distribution of nitrogen centres in diamond crystals that grew through the normal mechanism, with a high rate of growth and in an oversaturated medium, might point to non-equilibrium relationships between the concentrations of different nitrogen centres. It is likely that in crystals of this type, the rate of growth is higher than the rate of structural nitrogen aggregation. Thus, it appears that in these peculiar crystals of diamond we deal with non-equilibrium concentrations of nitrogen B centres and, consequently, with anomalous, non-actual diamond formation temperatures.     

湖南含籽晶天然金刚石的同步辐射X射线衍射形貌像研究

利用同步辐射X射线形貌学研究,首次发现湖南褐色天然金刚石中存在籽晶金刚石.该金刚石晶体呈菱形十二面体,其同步辐射X射线劳埃图上大部分斑点分别分布在5条主晶带上.经分析发现,该金刚石晶体首先由晶核发育成菱形十二面体金刚石籽晶,再由此籽晶生长成菱形十二面体金刚石晶体.该金刚石晶体中晶体缺陷很少,仅存在部分由塑性形变产生的应力场以及由籽晶生长界面产生的面缺陷,表明该金刚石晶体所处的生长环境较为稳定.     

山东蒙阴金刚石的形成时代及地质环境

对山东蒙阴胜利1号岩管的金刚石样品进行了CL、FTIR、RAMAN等测试。结果表明,除部分样品阴极发光显示平直的生长色带外,多数金刚石显示均一的CL颜色,说明金刚石生长过程连续,未遭受明显的溶(熔)蚀,不同于复县的多数金刚石。依据金刚石中N的聚集状态,估算了蒙阴金刚石主要形成于三个时期:1·8~1·7 ,1·3 ~1·1和0·9 ~0·6 Ga。有意义的是,这三个时期与华北克拉通三次伸展事件时间相吻合。通过金刚石中橄榄石包裹体拉曼漂移,计算出源区压力为4·6 ,5和5·5 GPa ,得出蒙阴金刚石形成的深度分别为:152 ,165和181 km,靠近岩石圈底部。上述成果为蒙阴金刚石的形成提供了时间、空间、压力等重要地质信息。     

Three-dimensional cathodoluminescence imaging and electron backscatter diffraction: tools for studying the genetic nature of diamond inclusions

As a step towards resolving the genesis of inclusions in diamonds, a new technique is presented. This technique combines cathodoluminescence (CL) and electron backscatter diffraction (EBSD) using a focused ion beam–scanning electron microscope (FIB–SEM) instrument with the aim of determining, in detail, the three-dimensional diamond zonation adjacent to a diamond inclusion. EBSD reveals that mineral inclusions in a single diamond have similar crystallographic orientations to the host, within ±0.4°. The chromite inclusions record a systematic change in Mg# and Cr# from core to the rim of the diamond that corresponds with a ~80°C decrease of their formation temperature as established by zinc thermometry. A chromite inclusion, positioned adjacent to a boundary between two major diamond growth zones, is multi-faceted with preferred octahedral and cubic faces. The chromite is surrounded by a volume of non-luminescent diamond (CL halo) that partially obscures any diamond growth structures. The CL halo has apparent crystallographic morphology with symmetrically oriented pointed features. The CL halo is enriched in ~200 ppm Cr and ~80 ppm Fe and is interpreted to have a secondary origin as it overprints a major primary diamond growth structure. The diamond zonation adjacent to the chromite is complex and records both syngenetic and protogenetic features based on current inclusion entrapment models. In this specific case, a syngenetic origin is favoured with the complex form of the inclusion and growth layers indicating changes of growth rates at the diamond–chromite interface. Combined EBSD and 3D-CL imaging appears an extremely useful tool in resolving the ongoing discussion about the timing of inclusion growth and the significance of diamond inclusion studies.     

湖南金刚石的显微塑性变形特征

湖南金刚石主要产自沅江流域.金刚石表面普遍遭受了强烈的熔蚀, 与位错相关的熔蚀特征主要为熔蚀线和熔蚀孔道.熔蚀线常见的为一组和二组, 有时为三组, 组内相互平行, 组间相互交切.熔蚀孔道则沿主滑移面成排分布, 孔道圆而直, 其形成的原因与主滑移面和另一强滑移面交切形成的应力虚脱区有关.将金刚石沿生长中心磨成薄片, 在阴极发光(CL)、正交偏光和显微放大观察发现, 金刚石的主滑移面方向常表现为平行消光条带, 一组条带相互平行, 二组相互交切, 三组形成六方环, 四组构成应力幻影.消光条带与褐色色带的形成密切相关, 有褐色色带必有消光条带与之对应, 但有消光条带则不一定有褐色色带与之对应.透射电镜(TEM) 资料显示: 金刚石中刃型位错与螺旋位错均有发育, 位错缠结十分明显, 位错密度分布不均, 在位错缠结的带内位错密度明显高于带间.从生长与变形特征的关系来看, 金刚石的塑性变形发生于生长完成之后.      

天然金刚石平行{100}的正常生长

利用同步辐射对天然金刚石晶体进行了形貌学研究，在的完整晶体内观察到晶体以平行{100}生长为主的正常生长，而不是前人所常见的平行{111}生长。生长带方向平行于(100)、（100）和（010）、（010）。生长带分布在偏离晶体中心的曲面内。由生长带的分布与形态可以观察到晶体不同晶面生长速度具有明显差异。     

中国3个商业性钻石产地天然钻石的Diamond ViewTM图像及其意义

对采自我国3个商业性产地山东蒙阴、辽宁瓦房店、湖南常德地区的236片/颗天然钻石样品进行了系统的DiamondViewTM(DV)荧光图像分析,结合CL照相和FTIR的定量计算,探讨了钻石样品DV图像发光结构模式和荧光颜色方面的差异性及其原因。结果表明,3个产地钻石的DV图像和CL图像显示的钻石生长结构基本一致;钻石的发光结构模式与钻石内部氮、氢元素的种类和浓度分布趋势没有明显的一致性,DV图像模式并不完全受钻石类型控制,但DV图像的色调与钻石存在的杂质元素及晶体缺陷有关。钻石的DV图像特征受钻石的生长环境、结晶条件、后期熔蚀、辐照损伤等因素综合制约。从统计学的角度看,3个产地钻石的DV发光模式和荧光颜色有一定的差异,这种差异可以作为区分不同产地来源的钻石的宏观的统计学特征。DiamondViewTM技术在揭示天然钻石生长结构方面和CL发光照相技术效果近似,但更加便利。     

Ⅰa型褐色金刚石结构缺陷的同步辐射白光形貌特征

同步辐射白光形貌术具有射线强度大、准直性好、摄谱时间短、分辨率高等特点,是无损研究晶体缺陷的有效工具．采用该方法对产自山东蒙阴、辽宁瓦房店和湖南沅江3个矿区的31颗典型金刚石样品进行了研究．白光形貌像揭示,金刚石中普遍存在晶体结构畸变的特征,并且变形程度不等,部分严重变形晶体具有异常劳埃衍射式样;其衍射斑点的形态、衬度及条纹变化反映了金刚石晶体结构变形的程度和复杂性．晶格的完整性与金刚石的褐色强度无明显相关性．该类结构缺陷与金刚石的复杂形成过程和深部保存条件有关．     

四川平武富碱型绿柱石晶体的晶格缺陷与生长机制

在低饱和度，碱性，气成一热液条件下形成的四川平武绿柱石宝石晶体，具有特征的扁平板状几何外形，在绿柱石晶体的{0001},{1010},{1121}面上，普遍发育螺旋位错，束合螺旋位错，层错及接触双晶，它们共同构成了绿柱石晶体生长的主要台阶源，微分干涉显微镜，扫描电镜和透射电镜研究结果证实，由填隙变形，位错滑移和水解弱化等综合作用，直接导致绿柱石硅氧四面体六方环结构和铍氧四面体 结构的局部畸变，并相应引起多面体体积，化学键力，键合能及晶面的法向生长速率发生变化，从而决定了该区绿柱石晶体生长的形 态，由绿柱石晶体中的线缺陷（螺旋位错），而缺陷（层错，双晶）及点缺陷（空位，包裹体）的协同作用，是导致四川平武扁平板状绿柱石晶体形成的主要原因。