金刚石塑性变形的同步辐射X射线形貌研究及其意义

金刚石的塑性变形问题,近年来已经引起国内、外地质学家和矿物学家的极大兴趣和热烈讨论.并认为金刚石的塑性变形是金刚石呈褐色的主要原因,我们通过75颗不同成因,不同类型的彩色金刚石的同步辐射X射线单色光形貌和白色光形貌特征研究表明,不仅褐色金刚石有强烈的塑性变形,而且淡红色、红色、黄绿色和灰色金刚石都可见到有强烈的塑性变形[1].     

山东蒙阴褐色金刚石的透射电镜特征分析

山东蒙阴褐色金刚石的颜色由多个原因导致,为了验证褐色与塑性变形存在着一定的关系,同时为了分析褐色金刚石在透射电镜下的特征,本研究选取采自山东蒙阴胜利1号岩管的褐色金刚石样品,利用透射电镜和X射线能谱仪对褐色金刚石的位错组态、位错密度以及矿物包裹体进行了实验研究。实验结果表明,样品中存在片晶氮,一定意义上表明山东蒙阴褐色金刚石中的位错组态以及位错间的相互作用、位错反应的类型是非常丰富的,而这些都是以位错的运动为前提的;位错密度从一定意义上表明该类金刚石样品均具有一定程度的塑性变形,为褐色与塑性变形的关联提供一定的量化参考。     

华北克拉通金伯利岩型金刚石矿床含矿性判别

金伯利岩型金刚石原生矿床含矿性评价是了解金刚石成矿规律和指导区域性找矿的重要依据。华北克拉通是我国重要的金刚石成矿远景区,目前已发现了两个重要的含金刚石金伯利岩岩区(山东蒙阴和辽宁瓦房店)。近年来,对岩区内不同品位金刚石典型矿床的研究表明金伯利岩中的金刚石品位取决于以下两个重要的地质过程:金伯利岩岩浆对金刚石的捕获作用和金伯利岩岩浆对金刚石的熔蚀作用。在华北克拉通下方存在一个金刚石稳定区,温度为950～1200℃,压力为4.4～6.1 GPa。山东蒙阴和辽宁瓦房店金伯利岩岩浆在上升过程中穿过该区域并捕获其中的金刚石,成为含矿岩浆;而铁岭和鹤县等金伯利岩岩浆在上升过程中不穿过该区域,成为不含矿岩浆。在穿过金刚石稳定区时,富矿的金伯利岩捕获了更多的金刚石以及金刚石的伴生指示矿物(如镁铝榴石,镁铬铁矿);而贫矿的金伯利岩则相对捕获了少量的金刚石和指示矿物。这些指示矿物往往参加了金刚石的形成过程,有些作为缓冲剂控制了反应(岩浆或熔体)的氧化还原状态,有些则作为反应物或者生成物参与到反应中。部分指示矿物(如镁铝榴石)还进一步地记录了金刚石形成后金伯利岩岩浆对金刚石的交代作用。金伯利岩岩浆温度(T...     

津巴布韦金刚石独特的形态及其“指纹”特征的意义

津巴布韦马朗金刚石矿床为近年来发现的特大型高品位金刚石砂矿。对津巴布韦马朗金刚石产区的金刚石样品进行了矿物学和宝石学研究。结果显示,津巴布韦金刚石的晶体形态、表面微细特征等与世界上主要产地的金刚石有较大差异。其中最新发现的“十字架”形熔蚀图像和红色斑点是该产地金刚石的典型特征。“十字架”是由大量大小不等的正方形熔蚀坑沿晶体[100]重叠排列而成的,红色斑点为铁质氧化物沿熔蚀坑棱线生长而成的。研究结果表明,津巴布韦马朗金刚石的形态特征具有产地“指纹特征”的意义,对中国地勘单位赴境外进行金刚石找矿具有借鉴意义。     

褐色金刚石的缺陷与呈色机制研究

本论文在对褐色金刚石中点缺陷的谱学研究基础上,采用高分辨的成像技术--同步辐射X形貌术与其他形貌学方法研究褐色金刚石中的线、面缺陷特征,及与点缺陷的相互关系,以解决褐色的成因问题[1].     

湖南砂矿金刚石的颜色

研究表明,湖南砂矿金刚石中存在着两类决定金刚石颜色(主要指黄、褐和绿色)的色心。一类是氮原子中心,有孤氮原子和N3中心。另一类是辐射损伤中心,有GR1、637、595、H3、H4和3H中心。文中还讨论了这些色心的地质意义。     

辽宁永宁地区含金刚石闪长质岩石显微特征及金刚石来源探讨

辽宁永宁地区发育一套闪长质火山岩，该岩石中曾选获金刚石及其指示矿物，因此成为辽宁省金刚石第Ⅳ成矿带。通过对该岩石矿物组成及其显微结构构造特征研究，表明：(1)闪长质岩石中的斑晶斜长石具有环带结构；(2)橄榄石及金云母具有多世代性，且目估橄榄石+金云母含量在10%以上，局部更为富集；(3)出现“橄榄石+金云母+石榴石”与“斜长石+辉石+角闪石”不平衡的矿物组合；(4)发现橄榄石有碎斑结构和金伯利岩角砾。初步认为，永宁地区的闪长质岩浆在上升过程中捕获了早先已形成的金伯利岩并与之发生熔融混合作用，金刚石来自于深部的金伯利岩。这一认识对该地区寻找金刚石原生矿具有启示意义。     

金刚石典型表面形貌的形成与环境意义

笔者近期在对华北克拉通东部及扬子地台西部产出金刚石的表面形貌研究的结果表明,金刚石的表面形貌特征丰富,包括有三角形片层、三角形凹坑(三角形像)、六边形凹坑、盾状纹层、滴状小丘、多边形蚀像、锯齿状蚀像、叠瓦状蚀像、瘤状蚀像、凹槽及裂痕、侵蚀沟、螺旋状凹     

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。     

中国原生金刚石的碳同位素组成及其来源

中国两大主要的原生金刚石产地--山东蒙阴和辽宁复县产出有大量的高质量金刚石.通过对这些纯净金刚石碳同位索组成的激光消熔质谱分析,发现这些地区单颗粒金刚石普遍存在碳同位素组成环带,而且含固态矿物包裹体的金刚石比不含包裹体的金刚石的环带结构更为明显;同时揭示了形成这些金刚石的碳来源于地幔深部,即幔源碳,而无来自地表的由重循环作用形成的壳源碳.     

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。     

Plastic Deformation and Recrystallization of Garnet: A Mechanism to Facilitate Diffusion Creep

Elongate and deformed garnets from Glenelg, NW Scotland, occurwithin a thin shear zone transecting an eclogite body that hasundergone partial retrogression to amphibolite facies at circa700°C. Optical microscopy, back-scattered electron imaging,electron probe microanalysis and electron back-scatter diffractionreveal garnet sub-structures that are developed as a functionof strain. Subgrains with low-angle misorientation boundariesoccur at low strain and garnet orientations are dispersed, aroundrational crystallographic axes, across these boundaries. Towardshigh-strain areas, boundary misorientations increase and thereis a loss of crystallographic control on misorientations, whichtend towards random. In high-strain areas, a polygonal garnetmicrostructure is developed. The garnet orientations are randomlydispersed around the original single-crystal orientation. Somegarnet grains are elongate and Ca-rich garnet occurs on thefaces of elongate grains oriented normal to the foliation. Commonly,the garnet grains are admixed with matrix minerals, and, wherein contact with other phases, garnet is well faceted. We suggestthat individual garnet porphyroclasts record an evolution fromlow-strain conditions, where dislocation creep and recoveryaccommodated deformation, through increasing strain, where dynamicrecrystallization occurred by subgrain rotation, to higheststrains, where recrystallized grains were able to deform bydiffusion creep assisted grain boundary sliding with associatedrotations. KEY WORDS: diffusion creep; EBSD; garnet; plastic deformation; recrystallization     

The Discovery of Diamonds in Chromitites of the Hegenshan Ophiolite, Inner Mongolia, China

Diamond,moissanite and a variety of other minerals,similar to those reported from ophiolites in Tibet and northern Russia,have recently been discovered in chromitites of the Hegenshan ophiolite of the Central Asian Orogenic Belt,north China. The chromitites are small,podiform and vein-like bodies hosted in dunite,clinopyroxene-bearing peridotite,troctolite and gabbro. All of the analysed chromite grains are relatively Al-rich,with Cr# [100Cr/(Cr+Al)] of about 47–53. Preliminary studies of mainly disseminated chromitite from ore body No. 3756 have identified more than 30 mineral species in addition to diamond and moissanite. These include oxides(mostly hematite,magnetite,rutile,anatase,cassiterite,and quartz),sulfides(pyrite,marcasite and others),silicates(magnesian olivine,enstatite,augite,diopside,uvarovite,pyrope,orthoclase,zircon,sphene,vesuvianite,chlorite and serpentine) and others(e.g.,calcite,monazite,glauberite,iowaite and a range of metallic alloys). This study demonstrates that diamond,moissanite and other exotic minerals can occur in high-Al,as well as high-Cr chromites,and significantly extends the geographic and age range of known diamond-bearing ophiolites.     

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。     

湘中古台山金锑矿床变形序列、成矿事件及控矿构造

湘中古台山金锑矿位于雪峰构造带西南段东北部,发育SN向金矿脉和NW向金锑矿脉2类矿脉。前人提出SN向和NW向断裂为容矿构造,并获得了印支期成矿的⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素年龄,但对容矿断裂的性质、形成时代以及2类矿脉的时代关系缺乏研究和认识。鉴于此,文章通过地表和井下露头构造以及矿化蚀变的观测、解析,结合区域构造特征、区域构造演化和测年资料等,厘定了古台山金锑矿区构造变形序列及其时代、不同类型矿脉的成矿时代和构造背景,探讨了构造控矿规律及动力机制。主要认识如下：(1)研究区自早至晚经历了5期主要变形事件：志留纪晚期受到NWW向挤压,形成NNE向板劈理、NNE向褶皱(水车背斜)、SN向顺层断裂、逆冲剪切破裂和断裂;中三叠世晚期受到NNW向挤压,局部形成NEE向轴面劈理;晚三叠世受到SN向挤压,形成EW向褶皱、NW向—NNW向右行走滑断裂和剪切破裂、NNE向左行走滑断裂和剪切破裂、EW向逆冲剪切破裂等;中侏罗世晚期受到NWW向挤压,形成EW向右行剪切破裂和断裂;古近纪中晚期受到NE向—NNE向挤压,形成SN向—NNE向右行剪切破裂和断裂、EW向—N...     

塔北地区变形样式及其分布规律

塔北地区包括库车前陆盆地和塔北前陆克拉通地区两大变形带，在库车前陆盆地，垂向上，主要受滑脱层发育及其展布、构造地层组合及岩层埋深等因素控制，深层一般为被动顶板双冲构造及断变褶皱，中层三角带、冲起构造，浅层为断展，滑脱及底辟褶皱；横向上，与挤压应力大小、地层岩石力学性质、滑脱层发育程度等相关，自造山带前缘向前陆克拉通方向，褶皱一般由紧闭，不对称或倒转变为平缓，开阔，并由断变，断展褶皱变为滑脱褶皱；变     

西藏罗布莎地幔橄榄岩变形显微构造特征及其地质意义

地幔橄榄岩是罗布莎蛇绿岩的主要组成成分之一,通过显微构造特征可对其变形特征进行分析,确定流变学参数,探讨地幔橄榄岩的变形历史。以蛇纹石化程度较低的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为研究对象,橄榄石位错特征研究显示,本区橄榄石主要发育了低温常见的直线型自由位错,局部可见位错弓弯、位错环、位错壁等高温位错,反映罗布莎地幔橄榄岩变形以低温塑性流变为主,局部经历了高温塑性流变,主导变形机制为位错蠕变。橄榄石自由位错统计结果表明,二辉橄榄岩中的橄榄石自由位错密度为4.422×107/cm2,方辉橄榄岩中的橄榄石为9.137×107/cm2,变形过程中所受差异应力分别为65MPa和93MPa。橄榄石和斜方辉石显微组构测量采用了电子背散射衍射技术(EBSD),分析结果表明,橄榄石均发育A型组构,为浅部地幔常见的组构类型,该结果与金刚石、柯石英等超高压矿物所指示的形成深度不一致。     

铜陵凤凰山岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄与构造变形及其对岩体侵位动力学背景的制约

地球动力环境对岩浆来源和侵位机制具有重要的控制作用.铜陵矿集区中生代中酸性侵入岩和大规模成矿作用有密切关系.凤凰山岩体为凤凰山矿田的主要组成部分, 主要岩石类型为花岗闪长岩、石英二长闪长岩.根据精确锆石SHRIMP测年结果, 凤凰山岩体206Pb/238U年龄为(144.2±2.3) Ma, 是晚侏罗世形成的一个典型岩体, 和铜陵矿集区主要成矿岩体的形成时代一致.接触带构造变形特征显示岩体侵位受控于区域左旋剪切应力场作用.内部构造变形特征表明凤凰山岩体在深部主要为左旋螺旋式强力上升, 浅部为气球膨胀式主动侵位.岩体形成时代及构造变形特征表现出晚侏罗世铜陵矿集区和成矿有关的侵入岩系列的形成可能和古太平洋板块的向北斜向俯冲所导致的左旋剪切应力场有关.      

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。     

辽宁与南非天然金刚石同步辐射形貌的比较研究

主要采用同步辐射貌相术和红外光谱研究了产于南非和我国辽宁天然金刚石的晶体缺陷特征,分析了这两个产地金刚石的同步辐射形貌像和红外光谱的异同,对同步辐射形貌像中星芒像的形成原因进行了分析,认为星芒像是晶体在生长过程中产生的晶格弯曲畸变造成的,与晶体内部片状氮含量无关,辽宁和南非金刚石最大晶格弯曲畸变角分别为1.75°和0.98°。星芒的出现与晶体是否受到熔蚀有密切的关系。辽宁金刚石的星芒像强,晶体受到的熔蚀较弱;南非金刚石的星芒像弱,晶体受到的熔蚀强。