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。     

金刚石与深部碳循环

深部碳循环是全球碳循环研究中不可或缺的部分。较之表层碳,人类对地球深部碳储库的储量、碳的迁移方式和交换量都缺乏清晰认识。作为来自地球深部的碳单质矿物,金刚石是研究深部碳循环的绝佳样品。近年来原位微区分析技术的突飞猛进为研究金刚石及深部碳循环提供了良好条件。文中对表层与深部碳交换、深部碳储库及金刚石矿物学性质进行了介绍,并通过金刚石及其包裹体的稳定同位素组成,探讨了金刚石的形成机制及含碳流体/熔体的性质与来源问题。     

超深金刚石包裹体:对深部地幔物理化学环境的指示

超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔组成及物理化学环境的重要样本。梳理了超深金刚石中新发现的典型矿物包裹体及其组合,并结合前人高精度原位分析、高温高压合成金刚石实验的研究成果,综述分析了超深金刚石矿物包裹体及其组合指示的深度范围、微量元素与温压条件之间的关系,超深地幔水的赋存矿物相、金属相以及强还原环境新认识,残留的俯冲洋壳可能是深部地幔水的重要储库,超深金刚石及其包裹体对深俯冲及深部碳循环的指示等研究进展。指出我国学者虽然在华北、扬子克拉通金刚石中也发现了指示超深来源的矿物包裹体,在超高压金刚石形成及蛇绿岩型金刚石成因研究方面获得了某些重要进展,但对超深金刚石包裹体的研究仍然有待深入。     

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。     

辽河盆地西部凹陷沙河街组砂岩碳酸盐胶结物特征

碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究是分析成岩过程中流体-岩石相互作用的重要技术方法.综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法，对辽河盆地西部凹陷沙河街组砂岩中碳酸盐胶结物的化学组成和碳酸盐胶结物及成岩流体同位素组成特征进行系统分析.研究表明，研究区碳酸盐岩主要为方解石和白云石，胶结物主要类型为嵌晶式胶结、孔隙式胶结、斑块状胶结和星点状胶结.碳、氧稳定同位素组成能有效地反映成岩-成矿流体及其他物质的来源，碳酸盐胶结物与现今浅层地下水氧同位素组成差异巨大而与变质水同位素组成具有相似性，反映了盆地演化过程中活动热流体对成岩作用的影响.包裹体的氢、氧同位素组成可表征成矿溶液的演化特征，砂岩碳酸盐胶结物包裹体更富集氢的轻同位素和氧的重同位素，表明发生了明显的“氧-18漂移”.碳酸盐胶结的成矿溶液表现出“受热雨水”的同位素组成特征，反映了深源活动热流体对成岩作用的影响.      

金刚石中的石墨包裹体研究及其意义

<正>石墨作为金刚石中最常见的包裹体,常呈板状、过度生长的树枝状、盘状及玫瑰花折叠状等。现有研究结果表明,不同生长形态的石墨不但具有反映其生长环境差异的特质,也具有指示金刚石成因、来源及地球深部过程的意义。然而,较长时期以来,在石墨的金刚石成因、来源及地球深部过程的指示意义方面,人们似乎只关注石墨向金刚石转变的温度、压力及氧逸度条件,在较大程度上忽略了石墨包裹体对金刚石     

巴西砂矿金刚石产地特征及比较研究

金刚石产地来源的确定是国际性难题,其中由于砂矿金刚石可能存在搬运过程的混合,其产地来源的确定更加具有争议性。巴西金刚石绝大部分来源于砂矿,从成矿地质背景、形貌和颜色、内部结构、矿物包裹体、微量元素、C同位素组成分布等六个要素总结分析了巴西金刚石研究的相关成果,为国际砂矿来源金刚石产地辨识提供参考。研究结果显示,巴西大部分矿区金刚石的特征与世界范围其它矿区的相似,以橄榄岩型为主,难以相互区分。但其中Juina地区和Machado河产地的金刚石具有独特的氮含量（无氮的Ⅱ型为主）和聚集状态,内部结构、矿物包裹体组合及温压环境特征均显示出深部地幔来源的特点,和巴西其它产地具有一定的区分度。与世界范围不同产地砂矿来源金刚石的基本特征对比显示,不同国家具体地区砂矿金刚石在上述不同要素的组合上存在一定的差异性,但总体上要借助现有资料进行产地来源的准确判断还非常困难,需要进行更深入细致的工作。     

湖南砂矿金刚石包裹体原位测试:对金刚石成因来源的启示

包裹体是探究矿物结晶生长过程及其地球化学环境的重要探针,是反演寄主矿物形成机制及形成环境的有效工具。本文采用显微激光拉曼光谱、电子探针和LA-ICP-MS技术对来自湖南沅水流域的24颗宝石级金刚石的包裹体进行了原位分析。结果显示,湖南砂矿金刚石中橄榄岩型和榴辉岩型包裹体比例接近,橄榄岩型和榴辉岩型包裹体可在同一颗金刚石中"共存";湖南金刚石形成时地幔的温度和压力分别为1109~1237℃和4.05~5.83 GPa,相应的形成深度大致为133~192 km;包裹体成分及组合特征显示,扬子克拉通金刚石的形成环境与华北克拉通金刚石有显著差异,前者的形成与榴辉岩的关系更为密切,暗示有古老的地壳物质参与了金刚石的形成过程。     

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.     

金刚石分类、组成特征以及我国金刚石研究展望

金刚石由于其独特的物理化学性质,在经济生产与科学研究中均具有重要价值.金刚石形成于地球大于150 km的深度范围内,是人类可以获得的来自地球深部地幔乃至核幔边界的最直接的样品,因此可以为研究地球深部物质组成和物理化学条件提供重要的素材.金刚石由碳元素组成,还含有微量的杂质元素（如氮、硼、氢、氧等）,其中氮和硼元素对于划分金刚石的晶体结构类型发挥着重要的作用.根据金刚石的产出类型,金刚石可以划分为幔源型、超高压变质型、陨石相关型以及蛇绿岩型金刚石.全球约百分之一的幔源型金刚石含有包裹体,对这些包裹体的研究显示,金刚石主要来源于地球150~200 km深度的岩石圈地幔.这些含有包裹体的金刚石中,仅有1%的金刚石来自于地球深部的软流圈、地幔过渡带、下地幔、甚至核幔边界.我国的金刚石产出类型多样,但是,目前仅山东蒙阴、辽宁复县的金伯利岩矿床以及湖南沅水的砂矿具有经济价值.蛇绿岩型金刚石是近年来金刚石研究领域取得的重要进展,该类型金刚石分布在全球多个造山带不同时代、不同构造属性的蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿中,被认为是一种新的金刚石的产出类型.相对于其他国家和地区的金刚石的研究,我国的金刚石领域的研究程度相对较低,缺乏对金刚石结构、化学组成以及包裹体组成的系统研究,制约了对我国金刚石成因的认识,限制了我国的金刚石的找矿工作.因此,亟需结合先进的分析手段对我国的金刚石及其围岩做进一步的研究,以期揭示金刚石的形成过程,为金刚石的找矿提供理论基础.      

铜官山矿区金口岭铜金矿床围岩蚀变、成矿物理化学条件及成矿机理研究

本文在研究金口岭铜金矿床的围岩蚀变及其与矿化关系的基础上,运用包裹体矿物学、热力学、稳定同位素地球化学等方法,对矿床形成的物理化学条件、成矿物质来源和成矿机理作了深入研究,论证了成岩成矿物质具同源性。本文强调石英闪长岩株下部发生钾蚀变对矿床的形成起重要作用。     

大义山地区硼矿地球化学特征及找矿方向

本文从赋硼地质体入手，研究了大义山地区硼矿床的化学组分，微量元素，稀土元素，包裹体碳，氧同位素的地球化学特征。阐述了硼矿床的物质来源和成矿物理化学条件及元素的迁移富集规律，并结合矿床地球化学异常特征，总结了成矿地球化学模式，指出了两个找矿靶区。     

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?通过什么栽体?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.这些大颗粒宝石级超深金刚石中含有多个Fe-Ni-S-C的包裹体组合.     

四川省竹子沟镍矿床硫同位素地球化学特征

自然界中元素主要同位素和次要同位素之间量的差异,随物质的性质、来源、形成时的物理化学条件等因素的不同而有明显的变化,因此,地质学家通过对自然界物质的稳定同位素组成及变化特征,如对某一矿床或岩石的硫、氢、氧、碳、铅等同位素的测定,分析它们的组成特征及时空变化,去探讨和分析成岩成矿过程中物质的     

澳大利亚金刚石的成因类型及产地来源特征综述

对已经发表的数十篇关于澳大利亚金刚石的英文文献进行了梳理,从其金刚石的品质、颜色类型、形态及表面特征、生长结构及微量元素、包裹体、C同位素等方面探索了澳大利亚不同区域金刚石可能存在的产地来源特征.研究显示,澳大利亚金刚石可分为岩石圈地幔成因、超深地幔成因和俯冲环境来源等成因类型;大部分澳大利亚金刚石都因经历过强烈的晶格变形或熔蚀作用而晶体圆化,但不同产地来源的金刚石在颜色组合、橄榄岩型和榴辉岩型金刚石比例、C同位素组成特征等方面存在一定差异.上述结果表明,总体上,澳大利亚不同区域金刚石具有一定的产地来源个性,但无法简单确认澳大利亚金刚石“整体”的产地来源特征;只有结合成因来源进行分析,才能够较深入地理解不同区域金刚石的特征组合及其意义,从而为理解其产地来源的特殊性提供帮助.     

广东梅县玉水富铜多金属矿床温压地球化学特征,成矿时代及成因研究

研究了玉水富铜多金属矿床矿石的结构和石英，闪锌矿，方解石中流体包裹体的温压地球化学参数特征以及氢，氧，碳和硫稳定同位素组成。在国内首次应用Ｓｍ－Ｎｄ法测定年轻的块状硫化物矿石形成时代。同时探讨了成矿物质来源及矿床成历。     

矿物包裹体成份、稳定同位素组成联测及地质应用

矿物包裹体成分分析、包裹体同位素组成测试对于探索成岩、成矿物质来源、矿床成因、探讨矿床形成的物理化学条件,建立成矿模式及指导普查找矿等方面可提供重要信息和依据。但由于测定包裹体中的氢、氧、碳同位素及包裹体成分的样品要求纯度高、样品大量,这就给测试者在采样、分选单矿物等方面都造成了很大的困难,我们经过了多次反复实验结果表明：用同一份样品中进行群体包裹体中的稳定同位素的测定和包裹体成分的联测方法是可行的。 我们用联测法的测试结果对不同成矿阶段析出的石英和主要成矿期结晶的巨大水晶体的核心和晶体边部环带研究表明,形成成矿作用早期结晶的石英及水晶体的核心部位包裹体形成温度、盐度高,水含量低;晚期结晶的石英及水晶体边部环带中包裹体温度、盐度则很低,而水含量高。成矿阶段早期结晶的石英和水晶体核部矿物氧及包裹体中氢、氧、碳稳定同位素测定结果表明均为岩浆水,晚结晶者则为大气降水为特征。     

湘西北铅锌矿床碳氢氧同位素特征及成矿环境分析

文章简要介绍了湘西北铅锌矿床的成矿地质背景、铅锌元素在地层中的分布规律和岩石中的分布情况,并通过研究湘西北铅锌矿床中的洛塔、花垣、凤凰3个铅锌汞矿床稳定同位素组成特征,阐明了未蚀变的围岩(正常灰岩)碳、氧同位素组成特征、轻微蚀变灰岩的碳、氧同位素组成特征及方解石脉的碳、氧同位素组成特征。根据流体包裹体氢、氧同位素组成特征、流体包裹体的一般特征进一步探讨了成矿物理化学条件如成矿过程中的成矿温度、成矿压力、盐度、成矿流体的化学性质、成矿流体的pH值和Eh值,并试尝提出了湘西北铅锌矿床的成矿模式。认为湘西北铅锌矿床属于密西西比型矿床。     

阔尔真阔腊金矿床地质地球化学特征

阔尔真阔腊金矿是８０年代后期新疆萨吾尔山发现的金矿床。该矿床形成于海西晚期岛弧环境,矿化赋存在次火山岩及隐爆角砾岩中,矿化富集受断裂控制。岩石化学、包裹体地球化学和稳定同位素地球化学特征研究表明,成矿物质主要来自地壳深部,成矿流体人混合来源,成矿与海西晚期中－基性火山岩浆分异演化有关。