金刚石

一、前言在各种矿物原料中,金刚石是以其硬度和化学稳定性着称,因而广泛地应用于许多科学和技术部门,如机械制造、航空、汽车、电器、无线电、车床制造等工业以及矿山探采等部门。同时对于军事工业也具有重大的意义。在资本主义各国中,金刚石的分布主要是集中在     

黑金刚石:早期地壳岩石受碰撞产生的金刚石集合体

黑金刚石是产于砂矿和低级变质岩中的不规则多晶金刚石集合体。它以细小的粒度、轻碳同位素比率、范围广泛的地壳物质(硅酸盐、磷酸盐、氧化物)包体、以及不存在与来自上地幔金刚石共生的典型矿物为特征。我们设想,所有这些特征,以及在同一个黑金刚石中还存在的六方金刚石,可用含有机碳或次生石墨的地壳岩石(包括太古代和元古代的)的碰撞变质作用来解释。     

《电镀金刚石钻头》评介

近代金刚石钻探始于1862年,至今已有124年的历史,其可以久胜不衰,仍在继续发展可归结为:金刚石至今仍然是矿物中硬度最高、抗研磨性最好的钻探磨料。随着科学技术的不断进步,金刚石钻头制造工艺等仍在继续完善和提高。低价天然金刚石早已为人们用于镶制孕镶金刚石钻头,扩大了金刚石钻探的使用范围。     

天然金刚石形成机制新探

通过对金刚石有关的单质碳形成途径及其理化性质、金刚石单矿物的杂质成分及其流体包裹体的挥发成分和矿物成分、金刚石的主要共生伴生矿物、人工合成金刚石的方法、碳源、条件的研讨,结合超高压的地质背景,提出形成天然金刚石的新机制为:在地球深部高温高压强还原环境,碳氢化合物在自然单质或金矿物催化下,热裂解围原子碳,生成金刚石晶核并长大,此后它随较快运移的岩浆到达地球浅部,在高压下迅速降温赋存于母岩中,避免和减少了金刚石的溶蚀、氧化和石墨化     

金刚石钻进原理及其发展途径

金刚石钻进方法在我国试验推广已有十多年的历史,积累了许多实践经验,取得了有意义的效果,现在应当深入了解金刚石钻进的实质,以便在生产中充分发挥其经济效益.一、金刚石钻进的特性众所周知,金刚石在现有物质材料中具有最高的硬度,这是取得优良钻进效果的主要依据。金刚石在莫氏硬度标中列为10级,实际上,它比9级刚玉的硬度要大七倍之多.按赫氏(苏联、赫鲁舍夫)硬度标测定,金刚石的硬度为10060—14250公斤/毫米~2,而现在工业中常用的碳化钨硬质合金的赫氏硬度仅为1500—1700公斤/毫米~2。若用泽耶巴赫的绝对刻度标测定,金刚石的硬度要比刚玉大138倍。由此可知,金刚石比其它材料有很大的硬度差值,这是取得优良钻进效果的关键所在.     

金刚石及其在钻探等方面的运用

一、金刚石的一般特性:金刚石是目前已发现的物质中硬度最大的一种矿物,它是由“碳”元素组成,比重一般在3-3．56克/cm3之间; 其化学性质很稳定,在强的酸碱中皆不起作用;在空气中加热时,300℃即发生酸化,而温度到850-1000℃时(个别资料认为是120O℃时),则燃烧成     

谈谈金刚石钻头的唇部造型设计问题

为适应钻探各种不同物理机械性质(抗压强度、岩石可钻性、研磨性、颗粒度、矿物成分、硬度等等)岩矿层的需要,金刚石钻头品种必须在以下四个方面得到应有的重视和发展:①唇部造型;②胎体具有不同硬度,尤其以孕镶钻头的胎体硬度最为重要;③镶嵌不同粒度、不同浓度、不同嵌入量的金刚石;④配有不同式样和数量的水路(水口、水槽).本文着重探讨金刚石钻头的唇部造型设计问题.金刚石钻头唇部(包括     

我国Ⅱ型金刚石资源亟待开发

金刚石素有“硬度之王”和“宝石之王"的美称。实际上金刚石主要是由元素C结晶而成的矿物,其中发现了六十多种杂质元素。尽管这些杂质元素在金刚石中的含量是微不足道的,但其在影响金刚石的物理性质方面却非同小可。杂质元素不仅使金刚石呈现不同的颜色,同时也影响金刚石的其它物理性质,如导电性、导热性、透光性等。     

金刚石指示矿物找矿采样技术

指示矿物和指示元素可提供金刚石矿源存在的直接证据，在金刚石原矿勘查中应用广泛。确定靶区前，对所有找矿线索和金刚石找矿标志都要检测，并进行系统的追索。金刚石勘查中使用最成功和应用最广泛的勘查方法是重矿物采样法，主要搜集指示矿物和金刚石。世界上许多金刚石矿床都是利用这种方法发现的。本文着重探讨重矿物采样的关键技术问题，包括样品选择、样品的大小与重量、采样间距和样品的处理与加工。水系采样要特别注意样品的选择和评价。地球化学和动植物勘探方法在金刚石勘查中受到多种因素制约，本文也对其进行了探讨。指示元素采样设计和实施的每个阶段、样品分析和成果解释都要认认真真、周到细致的落实。各阶段的效果直接关系着其找矿效果，对决定是否实施项目进一步勘探也至关重要。     

金刚石小议

在天然矿物中,金刚石以其独特的性质被誉为宝石中之珍品.过去,人们利用它的高硬度做为切削、研磨、精密机械、仪表和电子工业的重要材料;随着科学技术     

蛇绿岩型金刚石的特征

蛇绿岩型金刚石产在蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿中,不同于产在大陆克拉通的金伯利岩型金刚石,也不同于产在板块俯冲带中的超高压变质型金刚石和陨石撞击成因的金刚石。蛇绿岩型金刚石的主要特征是粒度普遍较小,多数在200~500μm之间,C同位素显示极低的δ13CVPDB值(-28‰~-18‰),金刚石中包裹体以含富Mn的矿物为特征,金刚石产在蛇绿岩大洋地幔橄榄岩中,其构造背景为板块缝合带。金伯利岩型金刚石粒度可达厘米级,是大颗粒宝石级金刚石的主要来源,其C同位素显示轻微低的δ13CVPDB值(-10‰~-5‰),包裹体矿物多为富Mg的矿物组合,金刚石产在克拉通和大陆岩石圈构造背景。超高压变质带中的金刚石颗粒十分细小,由数微米至100μm,C同位素为中等低的δ13CVPDB值(-15‰~-7‰),金刚石通常与碳酸岩和地壳成因矿物伴生,含有金刚石的超高压变质岩石形成的构造背景为板块深俯冲边界。形成于陨石撞击的金刚石产出和研究均较少,金刚石通常也是微米级,产出在陨石撞击形成的变质岩中,伴生矿物的成分与与撞击变质的原岩有关。以上四类金刚石无论野外和室内区分显著,由此,可以将蛇绿岩型金刚石归为地球上一种新的金刚石产出类型。     

叶腊石性质对金刚石合成技术的影响

叶腊石是在自然条件下形成的一种硅酸盐矿物,它在超高温高压技术的研究中常用作高压腔的介质,能较好地解决压力传递,固体高压密封,试样支承,隔热,电绝缘等问题,因而在金刚石高压合成中被广泛采用。在天然块叶腊石的形成过程中,由于其变质程度杂质成分和矿物理化性质不同,以及它在高压高温下发生的一系列矿物相变,导致其传压性能的不稳定和多变性。所以,研究叶腊石的性质与金刚石合成技术之间的关系,对于合成优质金刚石,具有重要意义。本文介绍有关试验研究情况。     

黑金刚石可能是早期陨石冲击地壳岩石形成的金刚石集合体

黑金刚石(Carbcnado)是不规则的金刚石多晶集合体,产于砂矿和低级变质岩中.其特征为细粒.碳同位素比值低,含多种地壳物质的包裹体(硅酸盐、磷酸盐、氧化物),缺乏与上地幔金刚石伴生的特征性矿物.我们认为:所有这些特征以及黑金刚石中六方金刚石的存在,均可能是含有机碳或含石墨派生物的地壳岩石(包括太古代和元古代的岩石)经冲击变质作用的结果.     

如何提高金刚石在打滑地层中的钻进效率

所谓打滑地层，一般系造岩矿物的硬度高，岩石的颗粒细，颗粒与颗粒之间的空隙度小，结胶物与岩石颗粒的硬度差小，研磨性弱的岩矿层。当钻头在这种地层钻进一段时间后，钻头底出刃的金刚石逐渐磨纯，克取岩石能力随之削弱。由于这种岩层硬度高，颗粒细，尽管钻头在孔底作回转运动，但金刚石和岩石的接触表面形成了一层光滑的“保护层”，使金刚石继续出露困难，减少了岩石与金刚石之间的摩擦系数，而导致钻头在孔底打滑。根据打滑地层的特点和钻头在孔底打滑原因，我们在钻进中主要是从以下几个方面来提高钻进效率的。     

西藏雅鲁藏布江缝合带的普兰地幔橄榄岩中发现金刚石:蛇绿岩型金刚石分类的提出

西藏罗布莎蛇绿岩的地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石和特殊矿物群引发了新的问题,罗布莎地幔橄榄岩含特殊地幔矿物是不是一个孤立的特殊现象,或这是一个普遍存在的规律?显然,这是一个至关重要的问题.本文报道在雅鲁藏布江缝合带西段,距离罗布莎1000km以远的普兰蛇绿岩的地幔橄榄岩中发现与罗布莎类似的金刚石和特殊地幔矿物群.普兰的地幔橄榄岩体主体为方辉橄榄岩,含少量的纯橄岩和二辉橄榄岩,研究表明,属典型MOR型亏损地幔橄榄岩.通过分选,在657kg的地幔橄榄岩大样中发现了金刚石和碳硅石等30余种矿物的特殊矿物群,包括自然铬、自然铁和自然锌等强还原条件下形成的单质元素矿物.该矿物群与罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿中发现的特殊矿物群十分相似,表明罗布莎的地幔橄榄岩不是雅鲁藏布江缝合带中的一个特例.结合在俄罗斯乌拉尔Ray-Iz铬铁矿中发现类似的矿物群,以及世界其他地区的有关阿尔卑斯型地幔橄榄岩中金刚石的报道,认为蛇绿岩地幔橄榄岩中可能普遍含有金刚石,并将蛇绿岩地幔橄榄岩中产出的金刚石归为一种新的金刚石产出类型,即蛇绿岩型金刚石,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质带中产出的变质金刚石类型.     

西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿中金刚石的研究

在西藏罗布莎豆荚状铬铁矿中发现过金刚石,但迄今仍有人因为自己所取的小试样中没有分离出金刚石而否定罗布莎等地金刚石的存在。由于金刚石涉及西藏雅鲁藏布江缝合线和蛇绿岩、铬铁矿成因等问题,笔者重新在罗布莎铬铁矿中取样,经过选矿,又在1500kg样品中选出了25粒金刚石和近70种伴生矿物。这就表明西藏金刚石是的确存在的,而且它和蛇绿岩的铬铁矿同是深部成因的产物。     

孕镶金刚石钻头优化设计及其在甘青隧道应用

孕镶金刚石钻头是通过胎体超前磨损,促使金刚石出露形成微切削刃,在钻压和扭矩的作用下对岩石进行磨削碎岩,可广泛应用于硬地层和复杂地层钻进。然而,常规金刚石钻头存在坚硬地层钻速低、进尺慢、费用高等问题。本研究首先采取甘青隧道S2Z-45钻孔相邻孔不同深度的岩石样品,对其硬度、矿物组成及可钻性进行测试分析,确定了岩层大部分以闪长岩为主,岩石可钻性等级为8级;然后针对甘青隧道的地质特点对孕镶金刚石的胎体硬度和底唇面形状进行了优化设计,并进行了现场试验,通过分析钻头的实际使用情况研究了孕镶金刚石钻头性能的影响因素。试验结果表明：胎体硬度为HRC 15～20、金刚石粒度40～50目、金刚石体积分数为20%、底唇面为环槽尖齿型的孕镶金刚石钻头性能最佳,寿命达到321 m,钻速为1.17 m/h;在相同金刚石参数下,胎体硬度为HRC 10～15的滚齿型孕镶金刚石钻头在钻速方面具有优势,最大钻速能够达到1.44 m/h。环槽尖齿型底唇面和高胎体硬度有助于提高钻头寿命,滚齿型底唇面和低胎体硬度有利于提高钻进效率,但钻头寿命偏低。     

雅鲁藏布江蛇绿岩带的康金拉铬铁矿中发现金刚石

前人在雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎铬铁矿石中发现许多异常矿物,包括金刚石和柯石英等典型压力指示矿物.蛇绿岩型铬铁矿石中为什么会产出金刚石等异常矿物,与其伴生的铬铁矿和蛇绿岩是什么成因,是一个新的重大科学问题.为此,开展了同一蛇绿岩带中康金拉矿区的铬铁矿的人工重砂研究.从1116kg的铬铁矿样品中发现了近千粒金刚石,以及自然元素、金属互化物、氧化物、硫化物、硅酸盐、钨酸盐和碳酸盐矿物等一批异常矿物.从一个新的矿区发现了大批金刚石,不仅是对罗布莎铬铁矿中存在金刚石的佐证,并且将金刚石的产出规模增加了几个数量级,由此引出蛇绿岩铬铁矿中金刚石是否成矿的新问题.尤其重要的是,从同一蛇绿岩带的不同铬铁矿床中再次发现金刚石,为探讨金刚石及其寄主的铬铁矿和蛇绿岩的成因,提供了新的重要依据.     

金刚石钻进的地质效果

一、前言 金刚石是世界上最硬的材料,其研磨硬度为刚玉的150倍,为石英的1000倍。金刚石的耐磨性能是刚玉的9倍,是硬质合金的100倍。根据金刚石的这种特性,才把它用于钻进技术。 金刚石钻进技术已有一百多年的历史,过去的钻头均系采用大颗粒手工锒嵌的办法,近四十年来普遍采用粉末冶金法加工钻头。大大提高了钻头质量,促进金刚石钻进技术迅速发展。     

蛇绿岩中金刚石和异常矿物的全球记录

蛇绿岩型金刚石产在地幔橄榄岩和铬铁矿中,是新建立的金刚石产出类型,不同于产在金伯利岩和超高压变质岩中的金刚石。全球已在21个蛇绿岩中发现了该类金刚石,含金刚石的蛇绿岩主要分布在特提斯造山带、乌拉尔- 中亚造山带、日高变质岩带和北美克拉马斯- 阿卡特兰造山带。本文梳理了含金刚石蛇绿岩的全球分布和地质背景以及蛇绿岩中超高压－强还原矿物与其它壳幔矿物组合的特征,讨论了已有的含金刚石铬铁矿和地幔橄榄岩的四种成因机制。金刚石和伴生的超高压－强还原矿物组合产在不同时代的造山带蛇绿岩中,不仅仅揭示了金刚石在蛇绿岩中普遍存在,需要重新思考蛇绿岩和铬铁矿的成因以及它们形成的地质构造背景,还证实了蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿是地球深部矿物重要的储存库,为认识地球深部的物质组成和物理化学环境,以及深部物质运移的轨迹和动力学过程等提供了天然样品。