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     

高温高压法合成金刚石微区原位碳同位素及阴极发光特征

当前大量的研究集中在天然产出的金刚石上,而人工合成金刚石的研究往往容易被忽视.对人工合成金刚石进行详细的研究,结合已有天然金刚石的认知有利于揭示天然金刚石形成过程,有利于天然金刚石的鉴定.本研究综合利用显微镜、纳米离子探针、拉曼光谱、阴极发光等分析技术,对人工合成金刚石的晶体结构、包裹体、微区碳同位素、以及阴极发光图像等特征进行了详细的研究.研究揭示其阴极发光图像与天然宝石级金刚石有明显的区别,二次离子探针数据进一步表明其阴极发光图像的明暗差异与金刚石中微量元素氮的含量高低有关.     

湖南金刚石内部不均一性特征研究

将湖南金刚石加工成片，利用宝石显微镜，偏光镜，阴极发光（CL）仪和傅里叶红外光谱（FTIR）仪对其内部显微特征进行了研究，发现金刚石的颜色深浅不一，内外颜色差异明显，呈带状，斑状分布；金刚石由生长中心至边缘，氮含量也有较大变化，中心与边缘最大相差约50倍，氮的富集类型由中心向边缘表现出B中心所占的比例越来越小，金刚石的类型也相应从I型→II型或I－aAB型→-I-aA型等，这些不均一性特征，反映金刚石在生长过程中环境条件发生了变化，以及生长期后可能受到了改造。     

滇西昌宁—孟连带硅质岩的阴极发光特征及其意义

阴极发光手段在恢复碳酸盐岩和砂岩的原始结构构造、成岩及孔隙演化等方面已显示出独特作用,而用于地层学研究较少。硅质岩多为自生成因,常由非晶质或隐晶质ＳｉＯ２ 矿物组成,多数在成岩中发生重结晶作用,通常在低能（＜ ２０ ０００ ｅＶ）阴极射线下发光很弱,常被研究者们忽视。通过对滇西昌宁－ 孟连带晚古生代硅质岩的高能（２５ ０００ｅＶ）阴极发光及相关研究表明：自生或重结晶的硅质岩（含放射虫化石）（石英）发光明显,其发光强弱和发光特征与Ｆｅ,Ｃｏ,Ｎｉ和Ｍｎ,Ｃｒ,ＲＥＥ质量分数有直接关系,并受地层的沉积－ 构造背景控制,对造山带地层分区和地层格架研究有重要意义     

碳酸盐矿物的阴极发光性与其Fe,Mn含量的关系

根据不同地区和时代84件碳酸盐样品的阴极发光和Fe,Mn元素分析,在本次研究使用的仪器和实验条件下,方解石和白云石的阴极发光性与其Fe,Mn含量之间存在如下关系:Mn<40μg/g(ppm)时,其阴极发光性主要受Mn的绝对含量控制,当Mn<20μg/g时,不具阴极发光;Fe>5000μg/g时,其阴极发光性与Fe的绝对含关系更为密切,当Fe>10000μg/g时,不具阴极发光;Mn>40μg/g,Fe<5000μg/g时,其阴极发光性受Fe/Mn比值的显著控制,此时当Fe/Mn<7时,具强的阴极发光,30>Fe/Mn>7时,具中等强度的阴极发光,Fe/Mn>30时,具弱的阴极发光。两个热液碳酸岩中单晶白云石样品的阴极发光性和稀土元素含量间的关系说明,碳酸盐矿物的阴极发光性可能还与某些稀土元素的存在有关,它们可能是某些样品具低激活电压和长发光余辉的原因。     

次生石英的紫外阴极发光机理及意义

在JCxA—733电子探针上采用一种实用的微区紫外-可见阴极荧光的探测方案对河北唐山石英砂岩的微小次生加大边进行阴极荧光分析，结果表明它们具有波长为287nm、300—330nm和380nm光谱形状各异的紫外荧光。通过分析比较锂辉石、硬玉、石英、长石等含Li、Al矿物的化学成分和它们的紫外阴极荧光光谱，并观察电子束长时间轰击后阴极荧光谱的变化，初步证实Al—R^ 元素对是似石英([Si，Al—R^ ]O2)矿物晶体300—330nm紫外阴极荧光谱的激活剂，287nm的紫外荧光谱是石英辐照损伤色心的特征光谱，不是石英固有的阴极荧光光谱。所有的石英都有380nm的光谱，它是石英的本征光谱峰之一。次生石英的紫外阴极荧光特征与其生成条件密切相关，这对分析和揭示砂岩胶结状况、油气储集有重要意义。     

美国马期科特—杰斐逊地区白云石的阴极发光性

观测了马斯科特－杰斐逊城矿区与闪锌矿矿化有关的白云石脉石的阴极发光生长带，总共识别出6个主要带，其发光范围从鲜红色到深红色。整个地区白云石脉石的阴极发光带中的微观地层学关系几乎是完整的。在全区三个连续服务阴极发光带的发育过程中出现了单独一个闪锌矿矿化期。除马斯科特－杰斐逊城矿区外，对其他三个矿区的白云石脉石也做了研究。它们在一定程度上亦显示出阴极发光环带。阴极发光的微观地层表明，在整个观马斯科特－杰斐逊城矿区以及库珀里奇矿区，闪锌矿的矿化与白云石脉石环带的生长之间有着一定的时间关系。初步研究认为，阴极发光岩相学（cathodo luminescent petrography）可以应用于田纳西州和其他密西西比河谷型矿床的勘探工作，据此区别邻近矿体的角砾岩化和白云岩化地区与未矿化的类似的角砾岩。     

辽宁金伯利岩中镁铝榴石与金刚石的关系

辽宁金伯利岩中镁铝榴石的含量与金刚石的含量成正比。富含矿的岩体中镁铝榴石颜色有紫色、红色和橙色等种类,其中以紫色的为主,金刚石的含量越多紫色类型所占比例就越大。 镁铝榴石中Cr_2O_3和CaO的含量随其颜色的加深而升高;Al_2O_3、MgO、TiO_2的含量变化则相反。富矿岩体中富铬(>5％)镁铝榴石的含量高于中等含矿和贫含矿的岩体。 文中还列出了山东和贵州金刚石矿中镁铝榴石的资料以资对比。     

辽宁瓦房店金刚石成矿带发现逆冲推覆构造

通过构造解析及三维地质构造调查，在瓦房店地区金刚石成矿带内地表发现了逆冲推覆构造，由上盘外来滑移系统、下盘原地系统和逆冲断层组成.逆冲推覆体总体由南东东向北西西近水平低角度推覆，其形成时代为中晚侏罗世.根据这一发现，推测下盘深部找矿潜力巨大，为金刚石找矿和基础地质研究提供了新的思路.     

辽宁瓦房店金刚石矿集区区域成矿控制条件及资源潜力预测

瓦房店地区是我国金刚石矿主要矿集区.金伯利岩浆侵入活动主要受超岩石圈郯庐深断裂控制.有利于岩体赋存的部位是基底东西向构造发生继承性活动形成的北东东向断裂.该两组断裂联合控制了区内金伯利岩体群沿北北东方向成排、沿北东东方向呈带的空间分布规律.由于北东东向断裂活动强度的差异,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号金伯利岩带由北向南呈现了岩体数量渐少、规模渐小、含矿性渐弱的规律性变化.基于此,认为在矿集区以北瓦窝-松树镇一带应具有对称性的1~2条金伯利岩带存在,并预测该区原生金刚石具有较大的资源潜力.另据区内已勘探矿床中含矿岩体剥蚀程度,推测约有3000万克拉金刚石被剥蚀形成砂矿.因此,区内侏罗纪-第四纪地层和第四系松散堆积物中金刚石也具有较丰富的资源潜力.     

辽南瓦房店地区袁家沟金刚石原生矿找矿前景分析

通过对瓦房店袁家沟地区地质特征、遥感影像特征、物探异常特征、化探异常特征和重砂金伯利岩副矿物特征的综合分析,发现上述特征与头道沟矿区十分相似.特别值得关注的是近期辽宁省第六地质大队首次提出的金伯利岩墙成矿概念,打破了传统的金刚石岩管成矿的说法,对金刚石的成因、赋存规律有了新的认识,扩大了隐伏矿的找矿空间.通过总结袁家沟地区成矿规律,分析找矿前景,认为在袁家沟地区有望实现金刚石原生矿找矿突破,并具有找寻隐伏矿的巨大潜力.     

辽宁金刚石中的六方镍黄铁矿及钾盐包裹体

在产于辽宁的一粒金刚石中新发现了具六方对称外形的镍黄铁矿和钾盐包裹体。金刚石呈八体，无裂缝，表面有熔蚀纹。镍黄铁矿具完好的晶表，发育平行双面{0001}及六方双锥{h0hl}，根据电子探地的成分分析结果，计算的矿物化学式为（Ni，Fe，Co）8．62－9．01S8；拉曼光谱分析表明，其拉曼位移有别于一般的镍黄矿（立方对称）。钾盐（KCl）包裹体呈不规则状，可见似片状晶体，集合体成叠层状；除钾盐外，可能不存在CaCl2等包裹体。金刚石中这包裹体的发现，指示了地幔中局部存在富钾、富氯和高铁镍硫的液相（或熔体）。     

独居石、磷钇矿显微阴极射线发光研究

独居石、磷钇矿的显微阴极射线发光观察表明,独居石的发光颜色为酱红色,发光较弱,发光强度分布不均匀,受杂质Fe_O_3影响明显。其中有相当数量零星分布的绿色强发光点。发光谱测定表明,这些绿色发光点来自Tb~(3+)、Dy~(3+)的非均匀分布。而独居石的基本发光色来自Sm~(3+)、Eu~(3+)和Tm~(3+)跃迁线。磷钇矿发光色为豆绿色,发光强度大,分布均匀,不受杂质Fe_2O_3影响。两者发光机理也不同,独居石发光直接来自Ce~(3+)的f-d跃迁和它对某些离子的能量传递,而磷钇矿则以[PO_4]~(4-)阴离子团为敏化中心,实现能量向Dy~(3+)等离子传输。