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     

人造金刚石合成片中的特殊产物

在人造金刚石合成片内,常见矿物为金刚石、再结晶石墨和金属碳化物.此外,在与叶腊石接触的局域空间,发现了新的特殊产物锰铝榴石、锰辉石和锰橄榄石,为人造金刚石用非金属催化剂的合成工艺提供了启示.     

金刚石合成高压腔白云石内衬的研究

白云石具有较高的热膨胀系数，较低的热导率和稳定的高压物相，用它制成金刚石合成的高压腔内衬，可以减少腔内压力梯度，屏蔽矿物成份及杂质进入高压腔，提高金刚石合成效果。     

金刚石压腔（DAC）技术及其在地球科学中的应用

近几十年来金刚石压腔（DAC）技术被广泛应用于高温高压实验研究领域,它可以达到550 GPa的压力和6 000 K的温度。与其他静高压实验技术（大压力机、高压釜等）相比,金刚石压腔具有独特的优势,它不仅可以进行极端温压条件下物质的结构性质、相变及状态方程等研究,而且可以原位观测整个实验过程。文中简述了金刚石压腔装置的结构及温压测量方法,然后分别从物质相变、矿物溶解度、流体性质和组成、油气成因、稳定同位素分馏系数和布里渊声学测量等方面简要介绍了金刚石压腔技术在地球科学中的研究进展。随着实验技术的不断发展和更新,金刚石压腔技术将具有更广阔的应用前景。     

热液金刚石压腔 (HDAC)在地质上的应用及甲烷水合物合成实验研究

热液金刚石压腔 (HDAC)是 2 0世纪末发展起来的一种高温高压及低温高压实验技术。它可在 - 180～ 12 0 0℃ ,10 0～ 10 0 0 0MPa水热体系进行实验 ,并具直观实验全过程的特点。文中首次运用HDAC在水体系中对哀牢山花岗岩进行了熔融实验 ,在显微镜下观察到花岗岩熔融过程 ,其初熔温度为 712 88～ 714 87℃ ,压力为 2 2 5MPa ,熔融温度为 759 54～76 0 0 0℃ ,压力为 30 0MPa。重点介绍了国外运用HDAC进行冰的高压相、水体系中伟晶岩矿物溶解、可燃有机岩、石油及岩石热解、高压下矿物包裹体均一温度测定及甲烷水合物合成实验研究新成果。甲烷水合物在永久冻土带及大陆坡、海底高原、海底沉积物等地质环境广泛分布 ,储量大 ,可成为 2 1世纪人类使用的新能源。目前世界主要国家的科学家除致力于该资源勘探外 ,还运用不同方法进行甲烷水合物的合成研究 ,以了解其形成条件及性质。开发和应用甲烷水合物具有重大意义 ,为促进我国此项工作开展 ,文中作了重点介绍。     

金伯利岩含金刚石性的矿物学判别标志

金刚石及其紧密伴生的镁铝榴石、铬尖晶石、钛铁矿、单斜辉石及橄揽石,形成于高温,尤其是高压的上地幔条件下,被快速上升的金伯利岩浆携带至地表,这些矿物形成的特殊的地质条件和环境,必然反映到它们的矿物学特征上来。文章通过对我国金伯利岩中金刚石伴生矿物的研究,探讨了金伯利岩含金刚石性的矿物学标志。     

大洋地幔橄榄岩-铬铁矿中的金刚石和深地幔再循环

全球多地蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现微粒金刚石,并在中国西藏南部和俄罗斯乌拉尔北部的蛇绿岩铬铁矿中发现原位产出的金刚石,认为是地球上金刚石的一种新的产出类型,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质型金刚石。它们与呈斯石英假象的柯石英、高压相的铬铁矿和青松矿等高压矿物以及碳硅石和单质矿物等强还原矿物伴生,指示蛇绿岩中的这些矿物组合形成于深度150~300 km或者更深的地幔。金刚石具有很轻的C同位素组成（δ13C-18‰~-28‰）,并出现多种含Mn矿物和壳源成分包裹体。研究认为它们曾是早期深俯冲的地壳物质,达到>300 km深部地幔或地幔过渡带后,经历了熔融并产生新的流体,后者在上升过程中结晶成新的超高压、强还原矿物组合,通过地幔对流或地幔柱作用被带回到浅部地幔,由此建立了一个俯冲物质深地幔再循环的新模式。蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石等深部矿物,质疑了蛇绿岩铬铁矿形成于浅部地幔的已有认识,引发了一系列新的科学问题,提出了新的研究方向。      

苏北云台群含蓝晶石岩石矿物组合特征及其地质意义

中上元古界云台群中的石英岩类、某些片岩类是含蓝晶石的层位。与蓝晶石共生的黄玉、天蓝石、磷钙铝石、叶腊石、金红石等矿物构成高压变质带里原岩为泥质、泥砂质的白片岩或类白片岩的一套矿物组合。它们将成为今后岩石学研究的新领域,同时也是今后寻找金刚石、刚玉、磷、镁等矿产的线索之一。     

氯化钠组合叶蜡石合成金刚石的实验研究

人造金刚石的合成实验研究表明，在相同的合成工艺条件下，采用不同的叶蜡石做传压密封介质，合成金刚石的结果是不同的，其差异是明显的。这说明，叶蜡石的性质直接影响着金刚石合成，有时尤为显著。因此，了解研究叶蜡石的性质对超高压高温金刚石合成过程及其关系和其进行选择使用都是十分必要的。这个问题引起人们的关注。     

天然金刚石中位错的直接观察

矿物及其所处环境的发展演化历史往往是以形成结构缺陷的方式记录在矿物内部。金刚石形成于地幔深部,天然金刚石中的位错组态在很大程度上反映了金刚石的地质成因直至地幔岩石圈性质及演化等重要问题(郑建平等．1994)。但迄今为止,对天然金刚石中位错的了解主要建立在一些间接实验和理论推测的基础上,由于得天然金刚石制备成透射电镜薄膜试样极其困难．从而缺乏用透射电子显微镜直接观察其位错形态分布的结果。     

哈萨克斯坦柯切塔夫地块和中国大别山含金刚石变质杂岩的多相性(英文)

中国中部大别杂岩和哈萨克斯坦柯切塔夫杂岩是世界著名的含金刚石变质杂岩,二者都位于地台边缘。笔者进行的矿物学岩石学研究揭示了这些杂岩中含金刚石变质岩的最主要性质———多相性。金刚石及其特征的共生矿物（钾质单斜辉石、柯石英、石榴石、锆石等）的地幔性质指示含金刚石变质岩在成因上与约１５０～２００ｋｍ的岩浆房有关,这与金伯利岩筒的含金刚石岩浆岩的岩浆房相同。矿物相图反映了含金刚石岩浆作用中心的氢水特点,这可以解释金伯利岩金刚石中的含水矿物包裹体和大别变质杂岩中榴辉岩、石榴单辉岩的石榴石中含水矿物包裹体的存在。地内期高压矿化的石榴单辉岩和榴辉岩岩浆侵入到地幔上层和地壳中,这一作用发生在褶皱前碳酸盐陆源层状地层形成的早期阶段。以后,这些含金刚石侵入体与围岩一道遭受了异化学变质（混合岩化、花岗岩化和退变质）,部分转变为新岩石———混合岩、片麻岩、角闪岩、片岩和退变岩,这些新岩石继承了石榴单辉岩及其它含金刚石母岩的金刚石部分。     

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。     

贵州赫章叶腊石矿物特征

贵州赫章叶腊石矿床是省地矿局113队1987年在普查找矿中发现的。本文通过对叶腊石矿物进行光学性质、化学分析、X射线衍射分析、电子探针分析、热分析、红外吸收光谱分析等系统测试研究,进一步发现该叶腊石主要属少见的ITC型,即三斜晶系多型。该矿床属埋藏变质型.     

胶南造山带中高,超高压变质矿

胶南造山带榴辉岩中的高压、超高压变质矿物主要有绿辉石、镁铝榴石、柯石英、金刚石、金红石等。柯石英、金刚石均呈微晶状包裹于石榴子石、绿辉石中。柯石英多已转化为石英聚晶,并使包裹它的矿和拉生放射状胀裂纹;金刚石呈近等轴八面体等,其形成压力达３．５ＧＰａ以上。榴辉岩围岩中的高压、超夺高变质矿物主要有辉石类（透辉石、霓石、暗硬玉）、钠钙质－钠质角闪石（钠闪石、镁钠闪石）、多硅白云母（３Ｔ型）、钠长石、绿帘     

京西门头沟叶腊石泥岩矿物学特征

我国含煤地层共伴生矿物种类较多,资源量较大,其中京西门头沟石炭-二叠纪煤系中的叶蜡石泥岩比较罕见,具有重要的开发利用价值。利用偏光显微镜、X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、热分析（TA）、电子探针（EPM）等测试手段,从矿物学角度对北京西山门头沟红庙岭组叶腊石矿物学特征进行研究。结果表明,研究区泥岩叶腊石与硬水铝石、硬绿泥石等矿物共生,偏光显微镜下叶腊石通常呈隐晶或微晶鳞片状,定向分布。基于微区电子探针化学分析计算得出的叶腊石晶体结构化学式为:Al_1.9965（Si_3.9982 O₁₀）（O₂H_2.0180）。根据沉积地质背景和共生矿物组合特征,推断叶腊石的形成温度在300℃左右,认为京西门头沟区叶腊石为高岭石受到构造应力影响形成的动力变质矿物。      

合成金刚石的趋势

高压合成金刚石尽管合成金刚石不断生产，但天然金刚石因其硬度和光学性能同珍贵的宝石一样，占有独特的地位。在高温和很高压力时，金刚石稳定的碳形态，材料科学家需要采取对策。高压物理学和技术的先驱—P·W·布瑞奇曼，据说每当他想从其早期的装置有可能获得较高的压力时，他总想把石墨转化为金刚石作为他的第一个实验。     

同步辐射与高压矿物学研究

同步辐射(synchrotron radiation)装置是能产生极高亮度电磁波的一类大科学装置。利用同步辐射和金刚石压腔(DAC)技术,可以研究矿物在高压下的结构和物理性质及其变化。文章简要介绍了同步辐射光源及其特点,对DAC和高压实验技术的相关问题进行了说明,并基于北京同步辐射装置(BSRF)高压站的能量色散X射线衍射(EDXD)实验状况,对获得的部分高压矿物学研究成果,如钙钛矿CaTiO3、硬玉、钛闪石、电气石、绿帘石等矿物的高压结构和状态方程进行了回顾。     

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。     

有关金刚石形成条件的讨论

在总结了近十几年来有关金刚石成因资料的基础上,结合笔者的实际研究,将原生金刚石划分为三种成因类型：金伯利岩和钾镁煌斑岩型、超镁铁质岩侵入体型及超高压榴辉岩和高压变质岩型。金伯利岩和钾镁煌斑岩型的金刚石结晶时代老,时间跨度长,在地台克拉通化至寄主岩浆侵位的漫长地质历史阶段中都可以形成和生长,金刚石中的复杂环带是这些事件的记录。金刚石的形成和生长过程可以在纯固相的环境,依赖于Ｃ微粒的固体扩散完成,但最佳的情况是有熔体和／或流体的参与。克拉通演化过程中夭折的金伯利岩岩浆、钾镁煌斑岩岩浆及碳酸岩岩浆活动,以及深部流体脉动式的作用都是金刚石生长的有利时期。超镁铁质岩侵入体型金刚石的形成可能与岩体在固态侵位前地幔深部熔融橄榄玄武岩或苦橄质玄武岩岩浆的作用有关,同时也伴随深部流体的活动。中国西藏罗布莎岩体中与金刚石共生的矿物组合有些和金伯利岩型金刚石共生的矿物相似,可作为其依据。超高压榴辉岩型及其它与板块俯冲相关的金刚石的形成则与体系中存在强的应力有关。上述认识与金刚石结晶于高温、高压的基本条件并不相悖,但熔体和／或流体及强应力的存在都可以降低金刚石结晶时所需的温压条件。     

西藏康金拉铬铁矿床刚玉中的包裹体研究

西藏康金拉铬铁矿石的矿物学研究中,发现大量的微粒金刚石和碳硅石等超高压异常地幔矿物,表明它们产在一个强还原的高压环境.本研究在铬铁矿石中还发现了刚玉及其中大量的矿物包裹体.电子探针等方法研究表明,包裹体的种类包括简单氧化物,如金红石;自然钛;Ti-N、Ti-Si、Ti-C、Ti-Si-P、Ti-B等合金类;含稀土元素的硅酸盐矿物,以及一些未知矿物.结合对铬铁矿石中其他矿物的研究成果,认为康金拉铬铁矿石中的刚玉及其中的强还原环境形成的矿物组合形成于深部地幔.因此,康金拉铬铁矿石中的刚玉可以认为是一种新的带有高压环境信息的标志性矿物.