俄罗斯地台北缘和东北缘的曲面金刚石

摘要

曲面金刚石广泛产于金刚石砂矿和含金刚石的金伯利岩管及钾镁煌斑岩中.曲面金刚石是一种特殊的晶体类型,它与平坦面金刚石相比,不仅晶习不同,曲面金刚石常呈四六面体,而平坦面金刚石常呈八面体,而且它更坚实,更具宝石价值.热力学计算和实验表明,八面体金刚石比立方八面体和立方体金刚石的形成温度高,意味着曲面金刚石形成深度较浅,可能在石墨-金刚石稳定区的边界上.目前对曲面金刚石是生长形还是由平坦面金刚石熔蚀而成尚有不同见解.文章对俄罗斯地台北缘和东北缘的曲面金刚石进行了综合研究.经切割抛光,用X射线形貌法、阴极发光法和普通光学法进行了结构研究,还对金刚石进行了光学荧光、X射线荧光(T=77～290 K)、ESR电子自旋共振、可见光区的吸收谱等研究.用光学测角仪和扫描电镜查明,研究区的金刚石中四六面体单形占60%～80%、{065}+{365}+{111}聚形占8%～35%、平坦面八面体占0～8%且无菱形十二面体.研究发现金刚石表面覆有成分不同的薄膜,厚约0.1～1μm,其成分有29种之多.表明天然金刚石是在多种金属和碳的熔体中结晶的,乌拉尔-巴西型金刚石的曲面晶为生长晶而非熔蚀晶.在罗蒙诺索夫金伯利岩管中获取的金刚石表面附有超基性岩的原生矿物组合顽火辉石和硬玉,次生矿物有蛇纹石、云母、石膏、方解石、重晶石、石英、孔道中排出的复盐(Na,K)CI、铁及铬的硫化物.Vishera的金刚石表面附着有蛇纹石石棉、磁铁矿、铬尖晶石、镍铬合金、钛铁矿、金云母、蓝晶石、石英、石膏、方解石、孔道中排出的盐KCl及(Na,K)CI、铁的硫化物及(Fe,Cu,Zn)合金.Ichetyu的金刚石附着物有透长石、白云母-黑云母-金云母系列、稀土铝合金-硫化物-磷酸盐、Nd-钙钛矿、高岭石、蛇纹石石棉及复盐(Na,K)Cl.在Vishera的金刚石横切面上发现铬尖晶石、镍铬合金、蛇纹石石棉、铬透辉石和橄榄石包体,表明其金刚石大多形成于地幔二辉橄榄岩-方辉橄榄岩基体(substrate).在另一金刚石横切面上发现一长条状似榴辉岩包体,其成分为蓝晶石、锆石、十字石、SiO2(柯石英?),指示部分金刚石形成于地幔榴辉岩层.与金刚石共生的副矿物镁铝榴石、镁铬榴石及铬尖晶石和镁铝榴石-铁铝榴石(贵榴石)也指示金刚石分别形成于地幔超基性岩亚层和地幔榴辉岩基体.用阴极射线照射时,中提曼岭的金刚石呈现不同强度的蓝色调和10～600μm的黄绿色斑点,后者可能是放射性矿物与金刚石共生而形成的色斑.在金刚石横切面上可见中心式环带.内环具蓝色同心线,线形与曲面晶相似,中心可见三角形核--具平坦面的晶芽.晚期呈切向生长而不具同心线.每个晶体的内部结构都很独特,很难找到完全相似的二个晶体.谱学研究显示,曲面金刚石具有相似的氮心,为富含N3型贫氮金刚石.由上述研究可知,俄罗斯地台北缘和东北缘作为一个金刚石亚省,对寻找宝石级曲面金刚石矿床具较大潜力.砂矿中的金刚石搬运不远,意味着科米共和国以及Perm和Arkhangelsk等地区有发现原生金刚石矿床的可能.