... /610~800 km
巴西Juina地区/ⅠaB型金刚石 铁的碳化物(陨碳铁Fe3 C、碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 )+自然铁+磁铁矿+石墨 核幔边界/D layer ...
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
... 寄主金刚石的碳同位素也是示踪碳来源的有效手段.虽然在产自巴西Juina,南非Cullinan和Jagersfontein,及加拿大Wawa等地的超深金刚石均具有支持洋壳俯冲的轻碳同位素[3 ,6 ,89 ] ,但在地幔深部温压条件下发生的同位素分馏也能出现轻碳同位素现象.同时,根据俯冲过程碳酸盐和有机质混合产生的模型推断榴辉岩型金刚石中碳同位素应为-5‰~0,但事实上大多数榴辉岩型金刚石碳同位素分布于-25‰~-5‰,这说明俯冲模式仍值得推敲.而其他学者提出的原始地幔碳同位素不均一模式和同位素分馏模式也均有无法解释的现象,如南非Jagersfontein地区碳同位素的双峰式分布等[36 ] . ...
Carbonate and halide inclusions in diamond and deep-seated carbonatitic magma
3
2009
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 2 700~2 900 km[7 ] ...
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
Iron carbide inclusions in lower-mantle diamond from Juina, Brazil
4
2011
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 2 700~2 900 km[8 ] ...
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
... 在HPHT合成金刚石实验中,在4~7 GPa, 1 300~1 700 ℃的条件下,通过“BARS”与六面顶压机装置,在Fe-Co-S-C、Fe-Ni-S-C、Fe-Co、Fe-Ni-Co-C等环境中合成的Ⅱa型金刚石可含有Fe3 C、Fe7 C3 、(FeNi)23 C6 及CH4 +H2 等类型的包裹体[70 ,71 ,72 ,73 ] .在没有加入氢的HPHT合成金刚石中金属包裹体附近夹杂有CH4 +H2 (图3 b),这为研究金刚石生长过程金属包裹体附近氢的行为方式提供了重要依据[70 ] .研究表明CH4 +H2 是从氢饱和的矿物包裹体中逸出积聚于包裹体周围,当氢(H2 )被金刚石捕获时,会与金刚石中的碳在高还原环境中反应形成甲烷(CH4 )[5 ] .而Fe-C系统较为复杂,根据实验模拟和计算,有学者认为Fe3 C可稳定于5~6 GPa的压力下,随着压力升高会转变为Fe7 C3 ,但是在50~120 GPa两者可稳定共存,在120~130 GPa Fe3 C转变为Fe7 C3 ,当碳的质量百分含量为9%~12%时,可与金刚石共生[8 ,47 ] .在HPHT合成金刚石实验中人为提供了足够的碳,铁元素等条件以及对自然界金刚石的研究均表明Fe-C系统在不同温压条件下的共晶范围可能受到氧逸度,碳、铁、镍、硫、氮等元素含量等条件的影响,Fe-C系统与深部地幔环境关系还需进一步研究. ...
Pyroxene solid solution in garnets included in diamonds
1
1985
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Diamonds
3
2011
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
地幔的窗口:金刚石
3
2011
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
Lower mantle mineral associations preserved in diamonds
1
1994
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Kankan diamonds (Guinea) I: From the lithosphere down to the transition zone
1
2000
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Kankan diamonds (Guinea) Ⅱ: Lower mantle inclusion parageneses
3
2000
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
... 四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP)是超深金刚石指示矿物之一.其中,富钛的TAPP在不超过13 GPa的条件下稳定[57 ,58 ] ,而不含钛的TAPP指示下地幔来源[13 ,58 ] .Anzolini[51 ] 利用不含钛的合成TAPP进行了新的实验,以确定TiO2 在其稳定性场中所起的作用,结果表明不含钛的TAPP可稳定存在于1 300 ℃,23 GPa (约660 km)的条件下,说明不含钛的TAPP可能才是金刚石超深起源的可靠标记之一.2019年,Smyth等[59 ] 进行了Fe-Mg TAPP合成实验,证明了与超深金刚石中晶形相同的Fe-Mg TAPP在1 200 ℃、15 GPa(约410 km)的温度—压力条件下稳定存在.研究发现,TAPP的稳定温压条件受其微量元素的含量影响和约束,具有不同微量元素的TAPP矿物包裹体,指示了不同的深度范围. ...
Diamonds from the asthenosphere and transition zone: Remnants of subducted crustal material in the Deep Earth's Mantle
1
2005
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Decompression and unmixing of crystals included in diamonds from the mantle transition zone
1
2007
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Mineral inclusions in sublithospheric diamonds from Collier 4 kimberlite pipe, Juina, Brazil: Subducted protoliths, carbonated melts and primary kimberlite magmatism
2
2010
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
TiC inclusion first found in diamond from Fuxian, Liaoning of China
3
2011
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[
17 ,
18 ,
20 ,
21 ,
22 ,
23 ,
24 ,
25 ]修改)
Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
中国辽宁复县金刚石中新发现的碳化钛矿物
3
2011
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[
17 ,
18 ,
20 ,
21 ,
22 ,
23 ,
24 ,
25 ]修改)
Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
Discovery and geological significance of majorite inclusion in diamond from Liaoning Province, China
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2012
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... ,
18 ,
20 ,
21 ,
22 ,
23 ,
24 ,
25 ]修改)
Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
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
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2012
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
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Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
Subducting oceanic crust: The source of deep diamonds
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2015
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Deformation features of super‐deep diamonds
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2020
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
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Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
... 硅钙钡石是超深金刚石中最常见的包裹体之一,但它的起源目前并未真正确定[60 ] .有观点认为它与斜硅钙石(β-Ca2 SiO4 -larnite)、榍石(CaSi2 O5 -titanite)及不太常见的硅灰石(CaSiO3 -wollastonite)均是钙硅钙钛矿的退变质产物[39 ] .Anzolini等[23 ] 报道了在巴西Juina地区的超深金刚石中硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合及硅钙钡石的单相包裹体.硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合指示该超深金刚石形成于300 km附近.该团队经过热力学计算认为在金刚石中无法发生钙硅钙钛矿向硅钙钡石退变质的过程,因为该过程要求金刚石产生30%的体积变化,但Nestola[60 ] 认为,该计算未考虑深部地幔环境下金刚石强大的塑性变形能力.在Ragozin等[20 ] 对12颗来自巴西Saõ‐Luiz地区和1颗俄罗斯西伯利亚雅库特地区的超深金刚石分析中发现,这些不含氮或含氮量极低的超深金刚石在地幔转换带或下地幔条件下均拥有超出常规的塑形变形能力,电子背散射衍射显示这些金刚石内部结构位错可达到5°(一般不超过2°).此外,Anzolini[51 ] 通过原位单晶X射线衍射、高压显微拉曼光谱等测试方法对硅钙钡石单相包裹体测试后,经过单包裹体弹性压力测试法计算得到的最小封闭压力(9 GPa),但该结果因裂隙对残余压力准确度有影响而受到争议[60 ] ,需要进一步完善测试和计算方法,考虑多因素对结果的影响. ...
... 超深金刚石作为来源于深部地幔的单质碳,它及其包裹体的生长机制对追踪深部地幔碳流动的路径和历史具有重要意义[20 ,74 ] .在超深金刚石生长机制研究中的一个关键问题是确定碳是来自原始地幔还是洋壳俯冲.超深金刚石中部分包裹体及其稀土配分模式、同位素的研究及寄主金刚石碳同位素均是示踪超深金刚石碳来源的有效手段. ...
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
... [20 ,79 ].高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
. A species of high pressure mineral:The high-chromium corundum(ruby) as an inclusion in diamond from the Yuanshui, Hunan, China
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2011
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石
[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石
[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(
图1 ),仅占金刚石总量的1%
[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化
[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步
[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向.
图1 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[17 ,18 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ]修改) Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
高铬刚玉:湖南沅水金刚石包裹体中发现的一种高压矿物
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2011
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石
[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石
[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(
图1 ),仅占金刚石总量的1%
[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化
[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步
[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向.
图1 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[17 ,18 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ]修改) Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
Recent advances in understanding the geology of diamonds
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2013
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石
[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石
[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(
图1 ),仅占金刚石总量的1%
[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化
[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步
[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向.
图1 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[17 ,18 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ]修改) Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 上述成果,提示了中国的华北及扬子克拉通两个主要的金刚石源区均可能存在超深来源的金刚石,与金刚石形成有关的板块俯冲的深度超过400 km,而西藏等地新发现的蛇绿岩套的金刚石的来源深度最深可达到地幔转换带.但是,由于扬子和华北克拉通目前发现的均为个案,有关的研究仍未完全获得国际同行的认可[22 ,33 ,92 ] ,很多问题尚需进一步深入. ...
Diamonds and the geology of mantle carbon
3
2013
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石
[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石
[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(
图1 ),仅占金刚石总量的1%
[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化
[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步
[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向.
图1 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[17 ,18 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ]修改) Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 超深金刚石包裹体研究的重要突破之一是通过弹性地质压力测量法对铁方镁石、四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相、硅钙钡石等矿物指示的金刚石稳定深度范围进行重新计算并获得新的成果和思考[23 ,24 ,50 ,51 ] . ...
... 硅钙钡石是超深金刚石中最常见的包裹体之一,但它的起源目前并未真正确定[60 ] .有观点认为它与斜硅钙石(β-Ca2 SiO4 -larnite)、榍石(CaSi2 O5 -titanite)及不太常见的硅灰石(CaSiO3 -wollastonite)均是钙硅钙钛矿的退变质产物[39 ] .Anzolini等[23 ] 报道了在巴西Juina地区的超深金刚石中硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合及硅钙钡石的单相包裹体.硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合指示该超深金刚石形成于300 km附近.该团队经过热力学计算认为在金刚石中无法发生钙硅钙钛矿向硅钙钡石退变质的过程,因为该过程要求金刚石产生30%的体积变化,但Nestola[60 ] 认为,该计算未考虑深部地幔环境下金刚石强大的塑性变形能力.在Ragozin等[20 ] 对12颗来自巴西Saõ‐Luiz地区和1颗俄罗斯西伯利亚雅库特地区的超深金刚石分析中发现,这些不含氮或含氮量极低的超深金刚石在地幔转换带或下地幔条件下均拥有超出常规的塑形变形能力,电子背散射衍射显示这些金刚石内部结构位错可达到5°(一般不超过2°).此外,Anzolini[51 ] 通过原位单晶X射线衍射、高压显微拉曼光谱等测试方法对硅钙钡石单相包裹体测试后,经过单包裹体弹性压力测试法计算得到的最小封闭压力(9 GPa),但该结果因裂隙对残余压力准确度有影响而受到争议[60 ] ,需要进一步完善测试和计算方法,考虑多因素对结果的影响. ...
Diamonds and water in the deep Earth: A new scenario
4
2016
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石
[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石
[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(
图1 ),仅占金刚石总量的1%
[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化
[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步
[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向.
图1 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[17 ,18 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ]修改) Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... 超深金刚石包裹体研究的重要突破之一是通过弹性地质压力测量法对铁方镁石、四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相、硅钙钡石等矿物指示的金刚石稳定深度范围进行重新计算并获得新的成果和思考[23 ,24 ,50 ,51 ] . ...
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
Ophiolite-type diamond and deep genesis of chromitite
1
2013
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石
[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石
[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(
图1 ),仅占金刚石总量的1%
[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化
[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步
[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向.
图1 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[17 ,18 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ]修改) Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
蛇绿岩型金刚石和铬铁矿深部成因
1
2013
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石
[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石
[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(
图1 ),仅占金刚石总量的1%
[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化
[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步
[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向.
图1 全球超深金刚石分布示意图(据参考文献[17 ,18 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ]修改) Distribution of superdeep diamonds over the world (modified after references [17 ,18 ,20~25 ])Fig.1 ![]()
2 对超深金刚石具指示意义的典型包裹体及组合的研究 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
The origin of cratonic diamonds— Constraints from mineral inclusions
2
2008
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
Diamond classification, compositional characteristics, and research progress: A review
2
2019
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
金刚石分类、组成特征以及我国金刚石研究展望
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2019
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
Depth of formation of CaSiO3 -walstromite included in super-deep diamonds
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2016
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Depth of diamond formation obtained from single periclase inclusions
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2019
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
Inclusions in Diamond
2
1987
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
Review of lithospheric diamonds and their mineral inclusions
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2015
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
岩石圈地幔中的金刚石及其矿物包裹体的研究进展
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2015
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
Diamond thermoelastic properties and implications for determining the pressure of formation of diamond-inclusion systems
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2015
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
How large are departures from lithostatic pressure?Constraints from host-inclusion elasticity
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2015
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
... 上述成果,提示了中国的华北及扬子克拉通两个主要的金刚石源区均可能存在超深来源的金刚石,与金刚石形成有关的板块俯冲的深度超过400 km,而西藏等地新发现的蛇绿岩套的金刚石的来源深度最深可达到地幔转换带.但是,由于扬子和华北克拉通目前发现的均为个案,有关的研究仍未完全获得国际同行的认可[22 ,33 ,92 ] ,很多问题尚需进一步深入. ...
EosFit-Pinc: A simple GUI for host-inclusion elastic thermo barometry
3
2017
... 超深金刚石(Superdeep Diamond)是一种形成于地幔深部(300 km以下)的超高压矿物,深度范围一般在300~800 km[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ] .实际上,超深金刚石的深度下限是不确定的,根据包裹体组合判断,有来源于核幔边界(2 700~2 900 km)的超深金刚石[7 ,8 ] .自20世纪80年代中期起,在巴西、加拿大、非洲南部、非洲西部、几内亚、南澳大利亚、中国辽宁、俄罗斯等地陆续发现了超深金刚石[9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ] ,根据统计结果,超深金刚石非常稀少(图1 ),仅占金刚石总量的1%[26 ,27 ,28 ,29 ] .金刚石高硬度及高稳定性的特点使封闭在其中的包裹体不易随寄主金刚石所处环境的温度和压力的改变而变化[30 ,31 ] .包裹体的组成较寄主矿物复杂,携带了更多的地球深部信息,超深金刚石及其包裹体是探究深部地幔物质组成与物理化学环境最直接的样品,其研究也是地球科学领域研究的热点和难点之一.近10年来,随着高精度原位分析等测试技术、弹性地质压力等测试方法的进步[32 ,33 ,34 ] ,国内外学者在超深金刚石包裹体的研究上取得了一系列进展,本文分析评述了世界主要产地的超深金刚石包裹体特征、组合类型及相关研究进展,显示超深金刚石包裹体对揭示深部地幔物质组成与物理化学环境及壳幔物质循环的研究具有特殊的重要性.基于评述近10年来国际学术界在超深金刚石包裹体领域取得的进展,结合我国华北克拉通、扬子克拉通大金刚石、蛇绿岩型微金刚石以及高温高压(High Pressure and High Temperature,HPHT)合成金刚石的研究,针对超深金刚石研究存在的问题,进一步探索今后的工作方向. ...
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
Diamonds from the asthenosphere and the transition zone
2
2001
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... ,35 ,36 ,37 ]. ...
Diamond and deep carbon cycle
4
2011
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... ,36 ,37 ]. ...
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
... 寄主金刚石的碳同位素也是示踪碳来源的有效手段.虽然在产自巴西Juina,南非Cullinan和Jagersfontein,及加拿大Wawa等地的超深金刚石均具有支持洋壳俯冲的轻碳同位素[3 ,6 ,89 ] ,但在地幔深部温压条件下发生的同位素分馏也能出现轻碳同位素现象.同时,根据俯冲过程碳酸盐和有机质混合产生的模型推断榴辉岩型金刚石中碳同位素应为-5‰~0,但事实上大多数榴辉岩型金刚石碳同位素分布于-25‰~-5‰,这说明俯冲模式仍值得推敲.而其他学者提出的原始地幔碳同位素不均一模式和同位素分馏模式也均有无法解释的现象,如南非Jagersfontein地区碳同位素的双峰式分布等[36 ] . ...
金刚石与深部碳循环
4
2011
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... ,36 ,37 ]. ...
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
... 寄主金刚石的碳同位素也是示踪碳来源的有效手段.虽然在产自巴西Juina,南非Cullinan和Jagersfontein,及加拿大Wawa等地的超深金刚石均具有支持洋壳俯冲的轻碳同位素[3 ,6 ,89 ] ,但在地幔深部温压条件下发生的同位素分馏也能出现轻碳同位素现象.同时,根据俯冲过程碳酸盐和有机质混合产生的模型推断榴辉岩型金刚石中碳同位素应为-5‰~0,但事实上大多数榴辉岩型金刚石碳同位素分布于-25‰~-5‰,这说明俯冲模式仍值得推敲.而其他学者提出的原始地幔碳同位素不均一模式和同位素分馏模式也均有无法解释的现象,如南非Jagersfontein地区碳同位素的双峰式分布等[36 ] . ...
Lower-Mantle Mineral Associations
2
2017
... 超深金刚石中典型包裹体与地幔不同深度的矿物组成密切相关,随着地幔温度压力的变化,矿物相发生转变.其中,上地幔(<250 km)的主要矿物相为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石及石榴石.在上地幔与地幔转换带的交界处(>410 km,P >14 GPa),橄榄石向高压同质异构体瓦兹利石(Wadsleyite)转变,随着温度压力增大,孤立岛状结构的瓦兹利石转变为尖晶石型结构的β相瓦兹利石,当深度大于520 km(P >17.5 GPa)时,β相瓦兹利石会转变为γ相林伍德石(Ringwoodite)[2 ,10 ,26 ,27 ,35 ,36 ,37 ] .在地幔转换带中,辉石发生溶解进入石榴石中,形成超硅石榴石(Majorite).在下地幔(>660 km,P >24 GPa)的温压条件下存在的矿物相主要有:镁硅钙钛矿(MgSi-Perovskite也称为布里奇曼石-Bridgmanite)、钙硅钙钛矿(CaSiO3 -Perovskite)、铁方镁石(Ferropericlase)及斯石英(Stishovite)等,在局部高压低温区有可能产出具有钛铁矿型结构的阿基墨石[1 ,2 ,20 ,35 ,36 ,37 ] . ...
... ,37 ]. ...
Inclusions of nanocrystalline hydrous aluminium silicate “Phase Egg” in superdeep diamonds from Juina (Mato Grosso State, Brazil)
3
2007
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
... ,
38 ,
54 ]修改)
Raman / FTIR spectra of phase Egg/ ringwoodite/ ferropericlase inclusion (modified after references [4 ,38 ,54 ])Fig.2 ![]()
5 金刚石包裹体指示超深地幔富金属相且具有强还原性特征 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
Mineralogy of the lower mantle: A review of ‘super-deep’ mineral inclusions in diamond
4
2012
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
... 硅钙钡石是超深金刚石中最常见的包裹体之一,但它的起源目前并未真正确定[60 ] .有观点认为它与斜硅钙石(β-Ca2 SiO4 -larnite)、榍石(CaSi2 O5 -titanite)及不太常见的硅灰石(CaSiO3 -wollastonite)均是钙硅钙钛矿的退变质产物[39 ] .Anzolini等[23 ] 报道了在巴西Juina地区的超深金刚石中硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合及硅钙钡石的单相包裹体.硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合指示该超深金刚石形成于300 km附近.该团队经过热力学计算认为在金刚石中无法发生钙硅钙钛矿向硅钙钡石退变质的过程,因为该过程要求金刚石产生30%的体积变化,但Nestola[60 ] 认为,该计算未考虑深部地幔环境下金刚石强大的塑性变形能力.在Ragozin等[20 ] 对12颗来自巴西Saõ‐Luiz地区和1颗俄罗斯西伯利亚雅库特地区的超深金刚石分析中发现,这些不含氮或含氮量极低的超深金刚石在地幔转换带或下地幔条件下均拥有超出常规的塑形变形能力,电子背散射衍射显示这些金刚石内部结构位错可达到5°(一般不超过2°).此外,Anzolini[51 ] 通过原位单晶X射线衍射、高压显微拉曼光谱等测试方法对硅钙钡石单相包裹体测试后,经过单包裹体弹性压力测试法计算得到的最小封闭压力(9 GPa),但该结果因裂隙对残余压力准确度有影响而受到争议[60 ] ,需要进一步完善测试和计算方法,考虑多因素对结果的影响. ...
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
Mineral inclusions in diamonds from Karowe Mine, Botswana: Super-deep sources for super-sized diamonds?
1
2018
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
Blue boron-bearing diamonds from Earth’s lower mantle
6
2018
... 超深金刚石中的矿物包裹体可以划分为以下3类组合:① 超基性岩型,主要包含铁方镁石、镁硅钙钛矿、钙硅钙钛矿、硅钙钡石(CaSiO3 -walstromite)、超硅石榴石、四方铁铝榴石—镁铝榴石矿物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP,也被称为Jeffbenite)、斯石英、锰钛铁矿、榍石、尖晶石、自然镍、自然铁、磁铁矿及碳化硅等;② 似榴辉岩型,主要包含AlSiO3 (OH)(EGG相)[38 ] 、斯石英以及其他矿物相;③ 碳酸岩型,主要包含方解石和白云石[16 ] 、菱钠钙石(Nyerereite)、苏打石以及卤化物等矿物[20 ,39 ] .近10年国内外发现的超深金刚石中包裹体组合大多都属于这3种类型,如来源深度为330~420 km的博兹瓦纳Karowe矿的金刚石中的低铬超硅石榴石包裹体[40 ] ;来源深度超过400 km的中国辽宁金刚石中红色、绿色金刚石+刚玉+石墨+碳质熔体+超硅石榴石+二氧化硅+钙钛矿+碳化钛的包裹体组合[18 ] ;来源深度为660~750 km的Ⅱb型蓝色大金刚石中NaAl-单斜辉石+低钙高钠TAPP+斜方辉石+柯石英+铁方镁石+硅钙钡石包裹体组合[41 ] 等.此外,近10年来也在超深金刚石中发现许多新的包裹体组合,总结归纳如表1 所列. ...
... /610~800 km[45 ]
巴西Juina地区/ⅠaB型金刚石 铁的碳化物(陨碳铁Fe3 C、碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 )+自然铁+磁铁矿+石墨 核幔边界/D layer ...
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
... 洋壳俯冲带入硼元素及轻碳同位素示意图(据参考文献[
41 ,
88 ]修改)
Schematic diagram of subduction of oceanic crust with boron element and light carbon isotope (modified after references [41,88]) Fig.5 ![]()
寄主金刚石的碳同位素也是示踪碳来源的有效手段.虽然在产自巴西Juina,南非Cullinan和Jagersfontein,及加拿大Wawa等地的超深金刚石均具有支持洋壳俯冲的轻碳同位素[3 ,6 ,89 ] ,但在地幔深部温压条件下发生的同位素分馏也能出现轻碳同位素现象.同时,根据俯冲过程碳酸盐和有机质混合产生的模型推断榴辉岩型金刚石中碳同位素应为-5‰~0,但事实上大多数榴辉岩型金刚石碳同位素分布于-25‰~-5‰,这说明俯冲模式仍值得推敲.而其他学者提出的原始地幔碳同位素不均一模式和同位素分馏模式也均有无法解释的现象,如南非Jagersfontein地区碳同位素的双峰式分布等[36 ] . ...
Spectroscopic analysis of microdiamonds in ophiolitic chromitite and peridotite
1
2017
... Inclusion assemblage is newly found in superdeep diamonds
Table 1 金刚石产地/类型 包裹体组合 指示地幔深度 西藏罗布莎、俄罗斯Polar Urals、内蒙古贺根山/蛇绿岩型超深金刚石(Ⅰb型金刚石) 主要含有Ni-Mn-Co合金,部分存在水+碳酸盐+硅酸盐+烃类及流体包裹体+铬铁矿+磁铁矿碳化硅+褐铁矿+云母+镁铬铁矿微包裹体组合 350~660 km[42 ,43 ,44 ] 博兹瓦纳奥拉柏矿区、中国山东、非洲西南部的Namaqualand/ⅠaAB型金刚石 冰-Ⅶ+硅酸盐+镁质方解石+氧化物+卤化物+钛铁矿 400~550 km ...
Ophiolites, diamonds, and ultrahigh-pressure minerals: New discoveries and concepts on upper mantle petrogenesis
2
2018
... Inclusion assemblage is newly found in superdeep diamonds
Table 1 金刚石产地/类型 包裹体组合 指示地幔深度 西藏罗布莎、俄罗斯Polar Urals、内蒙古贺根山/蛇绿岩型超深金刚石(Ⅰb型金刚石) 主要含有Ni-Mn-Co合金,部分存在水+碳酸盐+硅酸盐+烃类及流体包裹体+铬铁矿+磁铁矿碳化硅+褐铁矿+云母+镁铬铁矿微包裹体组合 350~660 km[42 ,43 ,44 ] 博兹瓦纳奥拉柏矿区、中国山东、非洲西南部的Namaqualand/ⅠaAB型金刚石 冰-Ⅶ+硅酸盐+镁质方解石+氧化物+卤化物+钛铁矿 400~550 km ...
... 经过近10年的发展,我国学者在超深金刚石的研究方面也有重要的贡献[10 ] .2011年,施倪承等[30 ] 在湖南沅水主要属于岩石圈型的砂矿金刚石中发现了外壳为高铬刚玉的刚玉包裹体,其中铬的最高质量分数可达19.31%,根据刚玉铬含量随压力增大而增大的判断以及与巴西同类型榴辉岩金刚石的比较,推断其来源深度可能达到400 km;陆琦等[17 ,18 ] 在辽宁复县金刚石中首次发现了属超高压成因的超硅石榴石(Majorite)和碳化钛(TiC)矿物包裹体,电子探针成分及拉曼光谱确认该超硅石榴石具有高钙低镁的特点,含有斯石英包裹体,属于壳源超高压矿物,根据压力计计算获得的压力范围为13.86~14.52 GPa,指示壳源物质的俯冲深度超过400 km;而根据X射线结构分析结果,认为含有TiC包裹体的金刚石原始形成的压力超过18 GPa,换算的深度达520 km;特别值得关注的是,杨经绥等[34 ,43 ] 经过近20年的工作,发现了新的蛇绿岩型金刚石,并在有关的金刚石中发现大量在超深地幔稳定的金属化合物(例如压力稳定区间分别为40 GPa和60 GPa的TiN和BN)及矿物包裹体组合(例如,指示形成深度达300 km具斯石英假象的柯石英和硅金红石). ...
The discovery of diamonds in chromitite of the Hegenshan ophiolite, Inner Mongolia
1
2015
... Inclusion assemblage is newly found in superdeep diamonds
Table 1 金刚石产地/类型 包裹体组合 指示地幔深度 西藏罗布莎、俄罗斯Polar Urals、内蒙古贺根山/蛇绿岩型超深金刚石(Ⅰb型金刚石) 主要含有Ni-Mn-Co合金,部分存在水+碳酸盐+硅酸盐+烃类及流体包裹体+铬铁矿+磁铁矿碳化硅+褐铁矿+云母+镁铬铁矿微包裹体组合 350~660 km[42 ,43 ,44 ] 博兹瓦纳奥拉柏矿区、中国山东、非洲西南部的Namaqualand/ⅠaAB型金刚石 冰-Ⅶ+硅酸盐+镁质方解石+氧化物+卤化物+钛铁矿 400~550 km ...
Ice-Ⅶ inclusions in diamonds: Evidence for aqueous fluid in Earth’s deep mantle
2
2018
... /610~800 km[45 ] ...
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
Large gem diamonds from metallic liquid in Earth’s deep mantle
3
2016
南非,与库里南类似的贫包裹体,相对较纯净,不规则形态大金刚石(3~35克拉)/Ⅱ型金刚石 53颗中的15颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如金属包裹体(铁镍合金)+CH4 +H2 ;硅钙钡石+ CH4 ;贫铬超硅石榴石+ CH4 360~750 km[46 ] 蓝色金刚石(3分至24克拉)/Ⅱb型金刚石 46颗中有13颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如硅钙钡石+斜硅钙石+ CH4 +H2 ;硅钙钡石+斜方辉石+TAPP+尖晶石+钛铁矿+霞石+橄榄石+ CH4 +FeS+铁碳酸盐+FeO;硅钙钡石+铁方镁石+ CH4 >410 km[41 ] 俄罗斯西伯利亚东北部地区/ⅠaB型/Ⅱa型金刚石 铁的碳化物 >410 km[47 ] 南非Gauteng地区Cullinan 矿/Ⅱ型金刚石 钙钛矿结构CaSiO3 >660 km[6 ] 巴西Juina地区/Ⅱ型金刚石 纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 410~630 km[48 ] 巴西Juina地区/Ⅰ型金刚石 铁方镁石+镁铁矿+碳酸盐+毛河光矿/谢氏超晶石 >410 km[49 ] 巴西Juina地区/ⅠaB型金刚石 铁的碳化物(陨碳铁Fe3 C、碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 )+自然铁+磁铁矿+石墨 核幔边界/D layer ...
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
... ,
46 ,
70 ]修改)
(a)CLIPPIR 金刚石中CH4 +H2 拉曼光谱;(b)HPHT合成金刚石中CH4 +H2 拉曼光谱 ...
Diamond-rich placer deposits from iron-saturated mantle beneath the northeastern margin of the Siberian Craton
3
2020
南非,与库里南类似的贫包裹体,相对较纯净,不规则形态大金刚石(3~35克拉)/Ⅱ型金刚石 53颗中的15颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如金属包裹体(铁镍合金)+CH4 +H2 ;硅钙钡石+ CH4 ;贫铬超硅石榴石+ CH4 360~750 km[46 ] 蓝色金刚石(3分至24克拉)/Ⅱb型金刚石 46颗中有13颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如硅钙钡石+斜硅钙石+ CH4 +H2 ;硅钙钡石+斜方辉石+TAPP+尖晶石+钛铁矿+霞石+橄榄石+ CH4 +FeS+铁碳酸盐+FeO;硅钙钡石+铁方镁石+ CH4 >410 km[41 ] 俄罗斯西伯利亚东北部地区/ⅠaB型/Ⅱa型金刚石 铁的碳化物 >410 km[47 ] 南非Gauteng地区Cullinan 矿/Ⅱ型金刚石 钙钛矿结构CaSiO3 >660 km[6 ] 巴西Juina地区/Ⅱ型金刚石 纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 410~630 km[48 ] 巴西Juina地区/Ⅰ型金刚石 铁方镁石+镁铁矿+碳酸盐+毛河光矿/谢氏超晶石 >410 km[49 ] 巴西Juina地区/ⅠaB型金刚石 铁的碳化物(陨碳铁Fe3 C、碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 )+自然铁+磁铁矿+石墨 核幔边界/D layer ...
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
... 在HPHT合成金刚石实验中,在4~7 GPa, 1 300~1 700 ℃的条件下,通过“BARS”与六面顶压机装置,在Fe-Co-S-C、Fe-Ni-S-C、Fe-Co、Fe-Ni-Co-C等环境中合成的Ⅱa型金刚石可含有Fe3 C、Fe7 C3 、(FeNi)23 C6 及CH4 +H2 等类型的包裹体[70 ,71 ,72 ,73 ] .在没有加入氢的HPHT合成金刚石中金属包裹体附近夹杂有CH4 +H2 (图3 b),这为研究金刚石生长过程金属包裹体附近氢的行为方式提供了重要依据[70 ] .研究表明CH4 +H2 是从氢饱和的矿物包裹体中逸出积聚于包裹体周围,当氢(H2 )被金刚石捕获时,会与金刚石中的碳在高还原环境中反应形成甲烷(CH4 )[5 ] .而Fe-C系统较为复杂,根据实验模拟和计算,有学者认为Fe3 C可稳定于5~6 GPa的压力下,随着压力升高会转变为Fe7 C3 ,但是在50~120 GPa两者可稳定共存,在120~130 GPa Fe3 C转变为Fe7 C3 ,当碳的质量百分含量为9%~12%时,可与金刚石共生[8 ,47 ] .在HPHT合成金刚石实验中人为提供了足够的碳,铁元素等条件以及对自然界金刚石的研究均表明Fe-C系统在不同温压条件下的共晶范围可能受到氧逸度,碳、铁、镍、硫、氮等元素含量等条件的影响,Fe-C系统与深部地幔环境关系还需进一步研究. ...
Solid molecular nitrogen (δ -N2 ) inclusions in Juina diamonds: Exsolution at the base of the transition zone
2
2017
南非,与库里南类似的贫包裹体,相对较纯净,不规则形态大金刚石(3~35克拉)/Ⅱ型金刚石 53颗中的15颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如金属包裹体(铁镍合金)+CH4 +H2 ;硅钙钡石+ CH4 ;贫铬超硅石榴石+ CH4 360~750 km[46 ] 蓝色金刚石(3分至24克拉)/Ⅱb型金刚石 46颗中有13颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如硅钙钡石+斜硅钙石+ CH4 +H2 ;硅钙钡石+斜方辉石+TAPP+尖晶石+钛铁矿+霞石+橄榄石+ CH4 +FeS+铁碳酸盐+FeO;硅钙钡石+铁方镁石+ CH4 >410 km[41 ] 俄罗斯西伯利亚东北部地区/ⅠaB型/Ⅱa型金刚石 铁的碳化物 >410 km[47 ] 南非Gauteng地区Cullinan 矿/Ⅱ型金刚石 钙钛矿结构CaSiO3 >660 km[6 ] 巴西Juina地区/Ⅱ型金刚石 纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 410~630 km[48 ] 巴西Juina地区/Ⅰ型金刚石 铁方镁石+镁铁矿+碳酸盐+毛河光矿/谢氏超晶石 >410 km[49 ] 巴西Juina地区/ⅠaB型金刚石 铁的碳化物(陨碳铁Fe3 C、碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 )+自然铁+磁铁矿+石墨 核幔边界/D layer ...
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
Multiphase inclusions associated with residual carbonate in a transition zone diamond from Juina (Brazil)
4
2019
南非,与库里南类似的贫包裹体,相对较纯净,不规则形态大金刚石(3~35克拉)/Ⅱ型金刚石 53颗中的15颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如金属包裹体(铁镍合金)+CH4 +H2 ;硅钙钡石+ CH4 ;贫铬超硅石榴石+ CH4 360~750 km[46 ] 蓝色金刚石(3分至24克拉)/Ⅱb型金刚石 46颗中有13颗含有CH4 +H2 或CH4 包裹体,如硅钙钡石+斜硅钙石+ CH4 +H2 ;硅钙钡石+斜方辉石+TAPP+尖晶石+钛铁矿+霞石+橄榄石+ CH4 +FeS+铁碳酸盐+FeO;硅钙钡石+铁方镁石+ CH4 >410 km[41 ] 俄罗斯西伯利亚东北部地区/ⅠaB型/Ⅱa型金刚石 铁的碳化物 >410 km[47 ] 南非Gauteng地区Cullinan 矿/Ⅱ型金刚石 钙钛矿结构CaSiO3 >660 km[6 ] 巴西Juina地区/Ⅱ型金刚石 纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 410~630 km[48 ] 巴西Juina地区/Ⅰ型金刚石 铁方镁石+镁铁矿+碳酸盐+毛河光矿/谢氏超晶石 >410 km[49 ] 巴西Juina地区/ⅠaB型金刚石 铁的碳化物(陨碳铁Fe3 C、碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 )+自然铁+磁铁矿+石墨 核幔边界/D layer ...
... 原始地幔中含有丰富的来源于星云物质或球粒陨石类物质的二价铁成分,陈鸣等[82 ] 认为铁方镁石与碳酸盐或CO2 在下地幔温压条件下可在固态/亚固体物质形态下形成金刚石.2019年,Agrosìet等[49 ] 在产自巴西Juina地区的Ⅰ型超深金刚石中发现了具有600 cm-1 拉曼峰的疑似毛河光矿(MgFe2 O4 )/谢氏超晶石(FeCr2 O4 )的烧瓶状包裹体(图4 ),提供了在地幔转换带深度富铁碳酸盐环境中铁方镁石分阶段反应的认识. ...
... 谢氏超晶石包裹体拉曼光谱(据参考文献[
49 ]修改)
毛河光矿拉曼峰为602 cm-1 ,谢氏超晶石拉曼峰为605 cm-1 ...
... 毛河光矿拉曼峰为602 cm
-1 ,谢氏超晶石拉曼峰为605 cm
-1 Raman spectra of suspected maohokite/ xieite inclusion in superdeep diamond in Juina, Brazil(modified after reference[49 ]) Raman shift of maohokite is 602 cm-1 ,Raman shift of xieite is 605 cm-1 ...
No
1
2017
... 超深金刚石包裹体研究的重要突破之一是通过弹性地质压力测量法对铁方镁石、四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相、硅钙钡石等矿物指示的金刚石稳定深度范围进行重新计算并获得新的成果和思考[23 ,24 ,50 ,51 ] . ...
Depth of formation of super-deep diamonds
3
2018
... 超深金刚石包裹体研究的重要突破之一是通过弹性地质压力测量法对铁方镁石、四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相、硅钙钡石等矿物指示的金刚石稳定深度范围进行重新计算并获得新的成果和思考[23 ,24 ,50 ,51 ] . ...
... 四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP)是超深金刚石指示矿物之一.其中,富钛的TAPP在不超过13 GPa的条件下稳定[57 ,58 ] ,而不含钛的TAPP指示下地幔来源[13 ,58 ] .Anzolini[51 ] 利用不含钛的合成TAPP进行了新的实验,以确定TiO2 在其稳定性场中所起的作用,结果表明不含钛的TAPP可稳定存在于1 300 ℃,23 GPa (约660 km)的条件下,说明不含钛的TAPP可能才是金刚石超深起源的可靠标记之一.2019年,Smyth等[59 ] 进行了Fe-Mg TAPP合成实验,证明了与超深金刚石中晶形相同的Fe-Mg TAPP在1 200 ℃、15 GPa(约410 km)的温度—压力条件下稳定存在.研究发现,TAPP的稳定温压条件受其微量元素的含量影响和约束,具有不同微量元素的TAPP矿物包裹体,指示了不同的深度范围. ...
... 硅钙钡石是超深金刚石中最常见的包裹体之一,但它的起源目前并未真正确定[60 ] .有观点认为它与斜硅钙石(β-Ca2 SiO4 -larnite)、榍石(CaSi2 O5 -titanite)及不太常见的硅灰石(CaSiO3 -wollastonite)均是钙硅钙钛矿的退变质产物[39 ] .Anzolini等[23 ] 报道了在巴西Juina地区的超深金刚石中硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合及硅钙钡石的单相包裹体.硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合指示该超深金刚石形成于300 km附近.该团队经过热力学计算认为在金刚石中无法发生钙硅钙钛矿向硅钙钡石退变质的过程,因为该过程要求金刚石产生30%的体积变化,但Nestola[60 ] 认为,该计算未考虑深部地幔环境下金刚石强大的塑性变形能力.在Ragozin等[20 ] 对12颗来自巴西Saõ‐Luiz地区和1颗俄罗斯西伯利亚雅库特地区的超深金刚石分析中发现,这些不含氮或含氮量极低的超深金刚石在地幔转换带或下地幔条件下均拥有超出常规的塑形变形能力,电子背散射衍射显示这些金刚石内部结构位错可达到5°(一般不超过2°).此外,Anzolini[51 ] 通过原位单晶X射线衍射、高压显微拉曼光谱等测试方法对硅钙钡石单相包裹体测试后,经过单包裹体弹性压力测试法计算得到的最小封闭压力(9 GPa),但该结果因裂隙对残余压力准确度有影响而受到争议[60 ] ,需要进一步完善测试和计算方法,考虑多因素对结果的影响. ...
Slab melting as a barrier to deep carbon subduction
1
2016
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
Lower mantle mineral associations in diamonds from Sao Luiz, Brazil
1
1999
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
Evidence for H2O-bearing fluids in the lower mantle from diamond inclusion
3
2016
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
... ,
54 ]修改)
Raman / FTIR spectra of phase Egg/ ringwoodite/ ferropericlase inclusion (modified after references [4 ,38 ,54 ])Fig.2 ![]()
5 金刚石包裹体指示超深地幔富金属相且具有强还原性特征 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
Lower mantle diamonds from Rio Soriso (Juina area, Mato Grosso, Brazil)
1
2005
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
Diamond formation—Where, when and how?
1
2015
... 碳酸盐熔体与橄榄岩反应形成铁方镁石和金刚石的实验表明,含铁量变化的铁方镁石包裹体可以在上地幔底部到地幔转换带深处形成[52 ] ,也有学者认为[13 ,53 ,54 ] ,铁方镁石可来源于下地幔(>660 km),Hayman等[55 ] 认为铁方镁石富铁的特性可能与1 700~2 900 km下地幔深处硅酸盐的平衡有关.但Anzolini 等[29 ] 利用同步X射线层析显微技术、有限元分析、三维模型重建等弹性地质压力测定方法[32 ,33 ,34 ] ,计算了产自Sao Luiz的金刚石中单独存在的铁方镁石包裹体,确认其最小封闭压力仅为(15.7±2.5) GPa,指示最小埋藏深度为(450±70) km.其余2个铁方镁石包裹体的研究也显示:在1 000~1 500 ℃的温度范围内,一个包裹体的压力为9.9~12.3 GPa (325~410 km),另一个包裹体的压力为10.7~13.2 GPa (350~ 440 km).这些结果均强调了孤立的铁方镁石包裹体并不是一个可靠的下地幔起源标记[24 ] ,只有当铁方镁石与镁硅钙钛矿等矿物组合时,才能有效地指示下地幔的环境[39 ,56 ] . ...
Tetragonal almandine pyrope phase (TAPP): Retrograde Mg-perovskite from subducted oceanic crust?
1
2012
... 四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP)是超深金刚石指示矿物之一.其中,富钛的TAPP在不超过13 GPa的条件下稳定[57 ,58 ] ,而不含钛的TAPP指示下地幔来源[13 ,58 ] .Anzolini[51 ] 利用不含钛的合成TAPP进行了新的实验,以确定TiO2 在其稳定性场中所起的作用,结果表明不含钛的TAPP可稳定存在于1 300 ℃,23 GPa (约660 km)的条件下,说明不含钛的TAPP可能才是金刚石超深起源的可靠标记之一.2019年,Smyth等[59 ] 进行了Fe-Mg TAPP合成实验,证明了与超深金刚石中晶形相同的Fe-Mg TAPP在1 200 ℃、15 GPa(约410 km)的温度—压力条件下稳定存在.研究发现,TAPP的稳定温压条件受其微量元素的含量影响和约束,具有不同微量元素的TAPP矿物包裹体,指示了不同的深度范围. ...
Tetragonal Almandine-Pyrope Phase, TAPP: Finally a name for it, the new mineral jeffbenite
2
2016
... 四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP)是超深金刚石指示矿物之一.其中,富钛的TAPP在不超过13 GPa的条件下稳定[57 ,58 ] ,而不含钛的TAPP指示下地幔来源[13 ,58 ] .Anzolini[51 ] 利用不含钛的合成TAPP进行了新的实验,以确定TiO2 在其稳定性场中所起的作用,结果表明不含钛的TAPP可稳定存在于1 300 ℃,23 GPa (约660 km)的条件下,说明不含钛的TAPP可能才是金刚石超深起源的可靠标记之一.2019年,Smyth等[59 ] 进行了Fe-Mg TAPP合成实验,证明了与超深金刚石中晶形相同的Fe-Mg TAPP在1 200 ℃、15 GPa(约410 km)的温度—压力条件下稳定存在.研究发现,TAPP的稳定温压条件受其微量元素的含量影响和约束,具有不同微量元素的TAPP矿物包裹体,指示了不同的深度范围. ...
... ,58 ].Anzolini[51 ] 利用不含钛的合成TAPP进行了新的实验,以确定TiO2 在其稳定性场中所起的作用,结果表明不含钛的TAPP可稳定存在于1 300 ℃,23 GPa (约660 km)的条件下,说明不含钛的TAPP可能才是金刚石超深起源的可靠标记之一.2019年,Smyth等[59 ] 进行了Fe-Mg TAPP合成实验,证明了与超深金刚石中晶形相同的Fe-Mg TAPP在1 200 ℃、15 GPa(约410 km)的温度—压力条件下稳定存在.研究发现,TAPP的稳定温压条件受其微量元素的含量影响和约束,具有不同微量元素的TAPP矿物包裹体,指示了不同的深度范围. ...
Crystal structure and compressibility of Fe-Mg jeffbenite synthesized at 15GPa and 1200°C
1
2019
... 四面体的铁铝—镁铝榴石混合物相(Tetragonal Almandine-Pyrope Phase,TAPP)是超深金刚石指示矿物之一.其中,富钛的TAPP在不超过13 GPa的条件下稳定[57 ,58 ] ,而不含钛的TAPP指示下地幔来源[13 ,58 ] .Anzolini[51 ] 利用不含钛的合成TAPP进行了新的实验,以确定TiO2 在其稳定性场中所起的作用,结果表明不含钛的TAPP可稳定存在于1 300 ℃,23 GPa (约660 km)的条件下,说明不含钛的TAPP可能才是金刚石超深起源的可靠标记之一.2019年,Smyth等[59 ] 进行了Fe-Mg TAPP合成实验,证明了与超深金刚石中晶形相同的Fe-Mg TAPP在1 200 ℃、15 GPa(约410 km)的温度—压力条件下稳定存在.研究发现,TAPP的稳定温压条件受其微量元素的含量影响和约束,具有不同微量元素的TAPP矿物包裹体,指示了不同的深度范围. ...
Inclusions in super-deep diamonds: windows on the very deep Earth
3
2017
... 硅钙钡石是超深金刚石中最常见的包裹体之一,但它的起源目前并未真正确定[60 ] .有观点认为它与斜硅钙石(β-Ca2 SiO4 -larnite)、榍石(CaSi2 O5 -titanite)及不太常见的硅灰石(CaSiO3 -wollastonite)均是钙硅钙钛矿的退变质产物[39 ] .Anzolini等[23 ] 报道了在巴西Juina地区的超深金刚石中硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合及硅钙钡石的单相包裹体.硅钙钡石+斜硅钙石+榍石的包裹体组合指示该超深金刚石形成于300 km附近.该团队经过热力学计算认为在金刚石中无法发生钙硅钙钛矿向硅钙钡石退变质的过程,因为该过程要求金刚石产生30%的体积变化,但Nestola[60 ] 认为,该计算未考虑深部地幔环境下金刚石强大的塑性变形能力.在Ragozin等[20 ] 对12颗来自巴西Saõ‐Luiz地区和1颗俄罗斯西伯利亚雅库特地区的超深金刚石分析中发现,这些不含氮或含氮量极低的超深金刚石在地幔转换带或下地幔条件下均拥有超出常规的塑形变形能力,电子背散射衍射显示这些金刚石内部结构位错可达到5°(一般不超过2°).此外,Anzolini[51 ] 通过原位单晶X射线衍射、高压显微拉曼光谱等测试方法对硅钙钡石单相包裹体测试后,经过单包裹体弹性压力测试法计算得到的最小封闭压力(9 GPa),但该结果因裂隙对残余压力准确度有影响而受到争议[60 ] ,需要进一步完善测试和计算方法,考虑多因素对结果的影响. ...
... [60 ]认为,该计算未考虑深部地幔环境下金刚石强大的塑性变形能力.在Ragozin等[20 ] 对12颗来自巴西Saõ‐Luiz地区和1颗俄罗斯西伯利亚雅库特地区的超深金刚石分析中发现,这些不含氮或含氮量极低的超深金刚石在地幔转换带或下地幔条件下均拥有超出常规的塑形变形能力,电子背散射衍射显示这些金刚石内部结构位错可达到5°(一般不超过2°).此外,Anzolini[51 ] 通过原位单晶X射线衍射、高压显微拉曼光谱等测试方法对硅钙钡石单相包裹体测试后,经过单包裹体弹性压力测试法计算得到的最小封闭压力(9 GPa),但该结果因裂隙对残余压力准确度有影响而受到争议[60 ] ,需要进一步完善测试和计算方法,考虑多因素对结果的影响. ...
... [60 ],需要进一步完善测试和计算方法,考虑多因素对结果的影响. ...
Olivine hydration in the deep upper mantle: Effects of temperature and silica activity
1
2006
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
Water, melting, and the deep Earth H2 O cycle
1
2006
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
Geology: Earth's deep water reservoir
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2014
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
Dehydration melting in the top of the lower mantle
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2014
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
Evidence for the stability of ultrahydrous stishovite in Earth’s lower mantle
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2020
... 地幔中的水主要储存在所谓的无水矿物(Nominally Anhydrous Minerals,NAMs)中,许多研究表明,这些矿物实际上含有少量的结构水,在特定区域稳定存在[61 ,62 ] .超深金刚石中水合林伍德石、Egg相、冰-Ⅶ等包裹体的发现和研究为限定深部地幔含水程度及其形式提供了新的依据.Wirth等[38 ] 报道了在超深金刚石中含有7.5%水的矿物包裹体Egg相(图2 a).Pearson等[4 ] 在巴西Juina地区约520 km深度的超深金刚石中发现了水合林伍德石包裹体(图2 b),通过红外光谱检测到水峰,含水量为1.4%.Keppler[63 ] 指出,Pearson等所揭示的地幔转换带高含水量可能只是局部水富集而形成的现象,但Schmand等[64 ] 指出,水合林伍德石在660 km向镁硅钙钛矿及铁方镁石转变的过程中会产生晶间熔体,这符合大部分地幔转换带发生的水合作用.水合林伍德石很可能是地幔转换带水的重要赋存矿物,这意味着地幔转换带相较于上地幔具有明显的富水特征[4 ,33 ] .Palot等[54 ] 在产自巴西Juina下地幔来源的低氮超深金刚石含有的富镁低Fe3+ 不规则形态铁方镁石包裹体中,通过红外光谱检测到了铁方镁石上纳米级水镁石的沉淀(图2 c),显示金刚石中含水流体的滞留形成于下地幔约660 km的边界处,其后在上升过程进一步冷却,水慢慢扩散到包裹体近表面导致水镁石沉淀.Tschauner等[45 ] 在超深金刚石中发现了天然形成的冰-Ⅶ包裹体,经过温度压力的推算,该样品指示的深度可到达地幔转换带与下地幔的边界,是迄今为止在地幔最深处发现含水的直接证据.2019年,Nestola等[24 ] 根据水合林伍德石、瓦兹利石(含水1.5%~1.6%)及超硅石榴石(含水约0.035%)等矿物对地幔转换带的含水量进行估算,认为地幔转换带的含水量约为3.46×1024 g,是地表海洋水量总和的2.5倍.Lin等[65 ] 在美国PNAS 上最新发表的实验数据显示,采用非晶SiO2 和针铁矿(α-FeOOH)混合物,在超高温高压(27~58 GPa 和960~1 500 ℃)条件下外推地幔转换带至下地幔斯石英的含水量可达4%~10%,进一步确认了由超深大金刚石(Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed,CLIPPIR)矿物包裹体研究获得的认知,也证实了残留的俯冲洋壳可能是超深地幔水的重要储库[41 ,65 ] . ...
... ,65 ]. ...
Some key problems onthe petrogenesis of seafloor basalts, abyssal peridotites and geodynamics—A non-traditional isotope approach
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2017
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
用非传统稳定同位素探索全球大洋玄武岩、深海橄榄岩成因和地球动力学的几个重要问题
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2017
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
Cohenite, native iron and troilite inclusions in garnets from polycrystalline diamond aggregates
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2004
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
Iron carbide and metallic inclusions in diamond from Jagersfontein
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2008
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
Rong He. Deep minerals in ophiolitic mantle peridotites: Discovery and progress
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2013
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
蛇绿岩地幔橄榄岩中的深部矿物:发现与研究进展
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2013
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物 [36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe3 C和Fe7 C3 包裹体[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe2 C、碳镍铁矿Fe23 C6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在[7 ,8 ] .Smith等[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH4 +H2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH4 ,部分发现H2 (图3 a).2018年,该团队[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH4 +H2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH4 +H2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征. ...
Fluid CH4 and H2 trapped around metallic inclusions in HPHT synthetic diamond
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2016
... 高温高压实验研究表明地幔橄榄岩在大于20 GPa的高压条件下,其中的Fe
2+ 会发生歧化反应产生一定的Fe
0 从而产生还原环境,相应的产生铁的碳化物或其他金属碳化物
[36 ,66 ] .自20世纪60年代起,研究人员先后在南非Venetia金伯利岩管和Jagersfontein地区,俄罗斯西伯利亚地区的金刚石中发现了Fe
3 C和Fe
7 C
3 包裹体
[47 ,67 ,68 ,69 ] .此外,巴西Juina地区指示深度为2 700~2 900 km的超深金刚石中首次发现了碳铁陨矿Fe
2 C、碳镍铁矿Fe
23 C
6 包裹体,这是它们第一次被证实在自然界中存在
[7 ,8 ] .Smith等
[46 ] 在研究的Ⅱa型CLIPPIR金刚石中发现了主要成分为Fe-Ni-C-S的包裹体(
图3 a).该包裹体具有金属光泽,不平滑呈阶梯状,形态不规则,链状成组出现,有强磁性,指示深度为410~660 km.在该包裹体的周围通过拉曼光谱检测到挥发份CH
4 +H
2 ,证明了深部地幔的高还原环境.其他的铁镍合金包裹体附近也发现了CH
4 ,部分发现H
2 (
图3 a).2018年,该团队
[41 ] 又在13粒Ⅱb型蓝色金刚石中测到了甲烷和氢(CH
4 +H
2 ).超深金刚石中铁镍合金、自然镍、自然铁、铁的碳化物等金属相包裹体及金属包裹体周围CH
4 +H
2 挥发份的发现证明了深部地幔富含金属相,且具有强还原性特征.
图3 超深金刚石及HPHT 合成金刚石中CH4 +H2 拉曼光谱(据参考文献[5 ,46 ,70 ]修改) (a)CLIPPIR 金刚石中CH4 +H2 拉曼光谱;(b)HPHT合成金刚石中CH4 +H2 拉曼光谱 ...
... 在HPHT合成金刚石实验中,在4~7 GPa, 1 300~1 700 ℃的条件下,通过“BARS”与六面顶压机装置,在Fe-Co-S-C、Fe-Ni-S-C、Fe-Co、Fe-Ni-Co-C等环境中合成的Ⅱa型金刚石可含有Fe3 C、Fe7 C3 、(FeNi)23 C6 及CH4 +H2 等类型的包裹体[70 ,71 ,72 ,73 ] .在没有加入氢的HPHT合成金刚石中金属包裹体附近夹杂有CH4 +H2 (图3 b),这为研究金刚石生长过程金属包裹体附近氢的行为方式提供了重要依据[70 ] .研究表明CH4 +H2 是从氢饱和的矿物包裹体中逸出积聚于包裹体周围,当氢(H2 )被金刚石捕获时,会与金刚石中的碳在高还原环境中反应形成甲烷(CH4 )[5 ] .而Fe-C系统较为复杂,根据实验模拟和计算,有学者认为Fe3 C可稳定于5~6 GPa的压力下,随着压力升高会转变为Fe7 C3 ,但是在50~120 GPa两者可稳定共存,在120~130 GPa Fe3 C转变为Fe7 C3 ,当碳的质量百分含量为9%~12%时,可与金刚石共生[8 ,47 ] .在HPHT合成金刚石实验中人为提供了足够的碳,铁元素等条件以及对自然界金刚石的研究均表明Fe-C系统在不同温压条件下的共晶范围可能受到氧逸度,碳、铁、镍、硫、氮等元素含量等条件的影响,Fe-C系统与深部地幔环境关系还需进一步研究. ...
... [70 ].研究表明CH4 +H2 是从氢饱和的矿物包裹体中逸出积聚于包裹体周围,当氢(H2 )被金刚石捕获时,会与金刚石中的碳在高还原环境中反应形成甲烷(CH4 )[5 ] .而Fe-C系统较为复杂,根据实验模拟和计算,有学者认为Fe3 C可稳定于5~6 GPa的压力下,随着压力升高会转变为Fe7 C3 ,但是在50~120 GPa两者可稳定共存,在120~130 GPa Fe3 C转变为Fe7 C3 ,当碳的质量百分含量为9%~12%时,可与金刚石共生[8 ,47 ] .在HPHT合成金刚石实验中人为提供了足够的碳,铁元素等条件以及对自然界金刚石的研究均表明Fe-C系统在不同温压条件下的共晶范围可能受到氧逸度,碳、铁、镍、硫、氮等元素含量等条件的影响,Fe-C系统与深部地幔环境关系还需进一步研究. ...
Current status of Chinese synthetic diamonds
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2019
... 在HPHT合成金刚石实验中,在4~7 GPa, 1 300~1 700 ℃的条件下,通过“BARS”与六面顶压机装置,在Fe-Co-S-C、Fe-Ni-S-C、Fe-Co、Fe-Ni-Co-C等环境中合成的Ⅱa型金刚石可含有Fe3 C、Fe7 C3 、(FeNi)23 C6 及CH4 +H2 等类型的包裹体[70 ,71 ,72 ,73 ] .在没有加入氢的HPHT合成金刚石中金属包裹体附近夹杂有CH4 +H2 (图3 b),这为研究金刚石生长过程金属包裹体附近氢的行为方式提供了重要依据[70 ] .研究表明CH4 +H2 是从氢饱和的矿物包裹体中逸出积聚于包裹体周围,当氢(H2 )被金刚石捕获时,会与金刚石中的碳在高还原环境中反应形成甲烷(CH4 )[5 ] .而Fe-C系统较为复杂,根据实验模拟和计算,有学者认为Fe3 C可稳定于5~6 GPa的压力下,随着压力升高会转变为Fe7 C3 ,但是在50~120 GPa两者可稳定共存,在120~130 GPa Fe3 C转变为Fe7 C3 ,当碳的质量百分含量为9%~12%时,可与金刚石共生[8 ,47 ] .在HPHT合成金刚石实验中人为提供了足够的碳,铁元素等条件以及对自然界金刚石的研究均表明Fe-C系统在不同温压条件下的共晶范围可能受到氧逸度,碳、铁、镍、硫、氮等元素含量等条件的影响,Fe-C系统与深部地幔环境关系还需进一步研究. ...
Diamond crystallization in the Fe-Co-S-C and Fe-Ni-S-C systems and the role of sulfide-metal melts in the genesis of diamond
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2012
... 在HPHT合成金刚石实验中,在4~7 GPa, 1 300~1 700 ℃的条件下,通过“BARS”与六面顶压机装置,在Fe-Co-S-C、Fe-Ni-S-C、Fe-Co、Fe-Ni-Co-C等环境中合成的Ⅱa型金刚石可含有Fe3 C、Fe7 C3 、(FeNi)23 C6 及CH4 +H2 等类型的包裹体[70 ,71 ,72 ,73 ] .在没有加入氢的HPHT合成金刚石中金属包裹体附近夹杂有CH4 +H2 (图3 b),这为研究金刚石生长过程金属包裹体附近氢的行为方式提供了重要依据[70 ] .研究表明CH4 +H2 是从氢饱和的矿物包裹体中逸出积聚于包裹体周围,当氢(H2 )被金刚石捕获时,会与金刚石中的碳在高还原环境中反应形成甲烷(CH4 )[5 ] .而Fe-C系统较为复杂,根据实验模拟和计算,有学者认为Fe3 C可稳定于5~6 GPa的压力下,随着压力升高会转变为Fe7 C3 ,但是在50~120 GPa两者可稳定共存,在120~130 GPa Fe3 C转变为Fe7 C3 ,当碳的质量百分含量为9%~12%时,可与金刚石共生[8 ,47 ] .在HPHT合成金刚石实验中人为提供了足够的碳,铁元素等条件以及对自然界金刚石的研究均表明Fe-C系统在不同温压条件下的共晶范围可能受到氧逸度,碳、铁、镍、硫、氮等元素含量等条件的影响,Fe-C系统与深部地幔环境关系还需进一步研究. ...
Effect of sulfur concentration on diamond crystallization in the Fe-C-S system at 5.3-5.5 GPa and 1300-1370 °C
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2016
... 在HPHT合成金刚石实验中,在4~7 GPa, 1 300~1 700 ℃的条件下,通过“BARS”与六面顶压机装置,在Fe-Co-S-C、Fe-Ni-S-C、Fe-Co、Fe-Ni-Co-C等环境中合成的Ⅱa型金刚石可含有Fe3 C、Fe7 C3 、(FeNi)23 C6 及CH4 +H2 等类型的包裹体[70 ,71 ,72 ,73 ] .在没有加入氢的HPHT合成金刚石中金属包裹体附近夹杂有CH4 +H2 (图3 b),这为研究金刚石生长过程金属包裹体附近氢的行为方式提供了重要依据[70 ] .研究表明CH4 +H2 是从氢饱和的矿物包裹体中逸出积聚于包裹体周围,当氢(H2 )被金刚石捕获时,会与金刚石中的碳在高还原环境中反应形成甲烷(CH4 )[5 ] .而Fe-C系统较为复杂,根据实验模拟和计算,有学者认为Fe3 C可稳定于5~6 GPa的压力下,随着压力升高会转变为Fe7 C3 ,但是在50~120 GPa两者可稳定共存,在120~130 GPa Fe3 C转变为Fe7 C3 ,当碳的质量百分含量为9%~12%时,可与金刚石共生[8 ,47 ] .在HPHT合成金刚石实验中人为提供了足够的碳,铁元素等条件以及对自然界金刚石的研究均表明Fe-C系统在不同温压条件下的共晶范围可能受到氧逸度,碳、铁、镍、硫、氮等元素含量等条件的影响,Fe-C系统与深部地幔环境关系还需进一步研究. ...
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Progresses and perspectives of research of the evolution of Kimberliteand evaluation for diamond potential
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2016
... 超深金刚石作为来源于深部地幔的单质碳,它及其包裹体的生长机制对追踪深部地幔碳流动的路径和历史具有重要意义[20 ,74 ] .在超深金刚石生长机制研究中的一个关键问题是确定碳是来自原始地幔还是洋壳俯冲.超深金刚石中部分包裹体及其稀土配分模式、同位素的研究及寄主金刚石碳同位素均是示踪超深金刚石碳来源的有效手段. ...
金伯利岩演化过程及金刚石含矿性评价的研究进展
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2016
... 超深金刚石作为来源于深部地幔的单质碳,它及其包裹体的生长机制对追踪深部地幔碳流动的路径和历史具有重要意义[20 ,74 ] .在超深金刚石生长机制研究中的一个关键问题是确定碳是来自原始地幔还是洋壳俯冲.超深金刚石中部分包裹体及其稀土配分模式、同位素的研究及寄主金刚石碳同位素均是示踪超深金刚石碳来源的有效手段. ...
The deep carbon cycle and melting in Earth’s interior
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2010
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Chen Chunfei. The deep mantle recycling of sedimentary carbonate during subduction process: Evidence and effect
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2017
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
俯冲作用过程中沉积碳酸盐岩的深部地幔再循环:证据和作用
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2017
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Primary carbonatite melt from deeply subducted oceanic crust
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2008
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Stability of iron-bearing carbonates in the deep Earth’s interior
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2017
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Carbon cycle and deep carbon storage during subduction and magamatic processes
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2019
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
板块俯冲和岩浆过程中碳循环及深部碳储库
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2019
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
The stability of carbonate and the origin of diamond during subduction of oceanic crust
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2015
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
洋壳深俯冲过程中碳酸盐的稳定性与金刚石成因初探
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2015
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Super-deep diamond genesis at redox conditions of slab-mantle boundary
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2017
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
No melting, no reducing agent: Natural diamond formation "self-sustaining"
2
2019
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
... 原始地幔中含有丰富的来源于星云物质或球粒陨石类物质的二价铁成分,陈鸣等[82 ] 认为铁方镁石与碳酸盐或CO2 在下地幔温压条件下可在固态/亚固体物质形态下形成金刚石.2019年,Agrosìet等[49 ] 在产自巴西Juina地区的Ⅰ型超深金刚石中发现了具有600 cm-1 拉曼峰的疑似毛河光矿(MgFe2 O4 )/谢氏超晶石(FeCr2 O4 )的烧瓶状包裹体(图4 ),提供了在地幔转换带深度富铁碳酸盐环境中铁方镁石分阶段反应的认识. ...
无熔融、无还原剂:天然金刚石形成“自食其力”
2
2019
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
... 原始地幔中含有丰富的来源于星云物质或球粒陨石类物质的二价铁成分,陈鸣等[82 ] 认为铁方镁石与碳酸盐或CO2 在下地幔温压条件下可在固态/亚固体物质形态下形成金刚石.2019年,Agrosìet等[49 ] 在产自巴西Juina地区的Ⅰ型超深金刚石中发现了具有600 cm-1 拉曼峰的疑似毛河光矿(MgFe2 O4 )/谢氏超晶石(FeCr2 O4 )的烧瓶状包裹体(图4 ),提供了在地幔转换带深度富铁碳酸盐环境中铁方镁石分阶段反应的认识. ...
Natural diamond formation by self-redox of ferromagnesian carbonate
1
2018
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Xieite, a new mineral of high-pressure FeCr2 O4 polymorph
1
2008
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
谢氏超晶石:一种FeCr2 O4 高压多形新矿物
1
2008
... 目前,关于超深金刚石成因的主要观点为:洋壳俯冲引入的碳酸盐流体/熔体被深部地幔的铁单质等还原剂还原形成金刚石[20 ] .这种观点认为含碳流体/熔体在深部碳储库中起到了重要作用,即相似于HPHT合成金刚石中的溶剂—催化理论[73 ] .结合高温高压实验、地震学、地球化学研究以及超深金刚石包裹体观察,玄武岩洋壳中的碳酸盐至少可俯冲至地幔转换带深度[75 ,76 ,77 ] .但关于碳酸盐的稳定范围及分解条件了解依然薄弱,Cerantola等[78 ] 通过金刚石压腔装置推演了铁碳酸盐FeCO3 在超深地幔中的稳定性:在50 GPa、1 500 ℃时铁碳酸盐会分解为Fe3 O4 、金刚石及CO2 ,但在74 GPa及更高温度下会生成具有CO4 稳定结构的Fe4 C3 O12 和金刚石.此外,在较高的压力下俯冲板块的碳酸钙可与硅酸盐反应转换为更加稳定的菱镁矿(MgCO3 ),而菱镁矿会随板块俯冲至更大的深度,甚至可能到达下地幔或地核[20 ,79 ] .高静等[80 ,81 ] 在25 GPa、1 500 ℃的金刚石压腔装置中,通过激光加温技术模拟了下地幔菱镁矿MgCO3 和铁单质Fe0 的反应,证明了在下地幔温压条件下碳酸盐与含铁金属在还原环境中形成超深金刚石的可能性.此外,我国学者陈鸣等[82 ] 提出了超深金刚石新的成因学说:在固态/亚固态状态下,深部地幔铁方镁石与碳酸盐/二氧化碳反应生成金刚石.陈鸣等[83 ,84 ] 的研究表明,在25~45 GPa的撞击压力和800~900 °C的温度条件下,铁白云石Ca(Fe2+ ,Mg)(CO3 )2 发生自还原形成天然金刚石,其中二价铁被氧化为三价铁并形成一种新的MgFe3+ 2 O4 高压相(毛河光矿-maohokite),自还原反应如下: ...
Extreme 18 O-enrichment in majorite constrains a crustal origin of transition zone diamonds
1
2015
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
Mineral inclusions in microdiamonds and macrodiamonds from kimberlites of Yakutia: A comparative study
1
2004
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
Carbonates from the lower part of transition zone or even the lower mantle
1
2007
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
Origin of sub-lithospheric diamonds from the Juina-5 kimberlite (Brazil): Constraints from carbon isotopes and inclusion compositions
2
2014
... 此外,超深金刚石中大部分包裹体的研究为洋壳俯冲理论提供了直接证据.如指示地幔转换带深度的超硅石榴石包裹体,产自巴西Juina地区超深金刚石中超硅石榴石的稀土配分模式出现Eu负异常,俄罗斯西伯利亚地区产出的超深微金刚石中超硅石榴石的Eu正异常,南非Jagersfontein地区金刚石中超硅石榴石的+8.6‰~+10‰的氧同位素远高于地幔的+5.5‰,指示洋壳俯冲来源[85 ,86 ] .在下地幔来源的超深金刚石中发现了碳酸盐包裹体证明了冷的板块俯冲有助于将碳酸盐携带至下地幔甚至更深处[39 ,87 ,88 ] .Nestola等[6 ] 在南非Cullinan矿指示下地幔深度的超深金刚石中首次发现钙钛矿结构的CaSiO3 为俯冲洋壳进入下地幔提供了有力证据.该钙钛矿结构的CaSiO3 与26 GPa条件下以接近洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt, MORB)为初始物质的实验结晶形成的CaSiO3 一致.且寄主金刚石的中心区域碳同位素δ 13 C值为-2.3‰±0.5‰,明显不同于正常地幔值(-5.5‰),类似的重碳同位素组成在巴西Juina地区和几内亚kankan地区的超深金刚石核部均有发现,被认为形成于与俯冲碳酸盐有关的流体.Navon等[48 ] 在金刚石中发现同生的纳米级/微米级高浓度的全聚集固态氮δ -N2 包裹体,根据电子能量损失谱的测试和计算,全聚集固态氮δ -N2 包裹体内部压力大于10 GPa,根据状态方程计算该金刚石的形成环境为约22 GPa (630 km),1 640 ℃,他们认为氮可能是板块俯冲进入地幔转换带过程中金刚石结晶时捕获的.包含TAPP,钙钛矿,Fe-Ni-C-S等指示下地幔来源包裹体的Ⅱb型超深金刚石的生长机制研究也为下地幔超深金刚石与洋壳俯冲关系提供了证据.地幔中的硼含量极少,约为地表的百分之一.Smith团队[41 ] 的研究认为,海底热循环导致海底橄榄岩蛇纹石化,产生硼元素富集于洋壳.在洋壳俯冲至地幔转换带甚至下地幔深度的过程中,发生变质作用形成含水硅酸镁(Dense Hydrous Magnesium Silicates,DHMS),在地幔深部DHMS的分解为地幔深部提供了硼的局部富集,这直接导致富硼环境中形成了Ⅱb型金刚石(图5 ). ...
... ,
88 ]修改)
Schematic diagram of subduction of oceanic crust with boron element and light carbon isotope (modified after references [41,88]) Fig.5 ![]()
寄主金刚石的碳同位素也是示踪碳来源的有效手段.虽然在产自巴西Juina,南非Cullinan和Jagersfontein,及加拿大Wawa等地的超深金刚石均具有支持洋壳俯冲的轻碳同位素[3 ,6 ,89 ] ,但在地幔深部温压条件下发生的同位素分馏也能出现轻碳同位素现象.同时,根据俯冲过程碳酸盐和有机质混合产生的模型推断榴辉岩型金刚石中碳同位素应为-5‰~0,但事实上大多数榴辉岩型金刚石碳同位素分布于-25‰~-5‰,这说明俯冲模式仍值得推敲.而其他学者提出的原始地幔碳同位素不均一模式和同位素分馏模式也均有无法解释的现象,如南非Jagersfontein地区碳同位素的双峰式分布等[36 ] . ...
Diamonds from the deep: How do diamonds form in the deep Earth?
1
2018
... 寄主金刚石的碳同位素也是示踪碳来源的有效手段.虽然在产自巴西Juina,南非Cullinan和Jagersfontein,及加拿大Wawa等地的超深金刚石均具有支持洋壳俯冲的轻碳同位素[3 ,6 ,89 ] ,但在地幔深部温压条件下发生的同位素分馏也能出现轻碳同位素现象.同时,根据俯冲过程碳酸盐和有机质混合产生的模型推断榴辉岩型金刚石中碳同位素应为-5‰~0,但事实上大多数榴辉岩型金刚石碳同位素分布于-25‰~-5‰,这说明俯冲模式仍值得推敲.而其他学者提出的原始地幔碳同位素不均一模式和同位素分馏模式也均有无法解释的现象,如南非Jagersfontein地区碳同位素的双峰式分布等[36 ] . ...
Sulfur isotopes in diamonds reveal differences in continent construction
1
2019
... 近年来,金刚石包裹体同位素研究为洋壳俯冲与深部碳循环的关系提供了部分依据.金刚石中硫化物包裹体硫同位素研究对于指示特定时间的板块俯冲具有重要意义.在冥古宙和太古宙沉积型硫化物中硫同位素的非质量分馏非常明显,而到2.5 Ga后由于大气氧水平增加形成臭氧层防止太阳紫外线对硫的影响,非质量分馏现象消失.2019年,Smit等[90 ] 对来自西非和斯拉夫克拉通的大于120 km的金刚石中的硫化物包裹体进行硫同位素研究,根据硫同位素的非质量分馏反映2.9~3.0 Ga洋壳俯冲使表生硫循环进入西非岩石圈地幔中,而斯拉夫克拉通3.5 Ga的金刚石包裹体中没有呈现非质量分馏,表明此前没有表生硫加入.2017年,Kemppinen等[91 ] 在巴西Juina地区大于410 km的超深金刚石中发现了CuFeS2 及(Fe, Ni)9 S8 等硫化物包裹体.硫同位素分析为洋壳俯冲与深部碳循环,硫循环的研究提供了新方法. ...
Sulphide inclusions in sub-lithospheric diamonds
1
2017
... 近年来,金刚石包裹体同位素研究为洋壳俯冲与深部碳循环的关系提供了部分依据.金刚石中硫化物包裹体硫同位素研究对于指示特定时间的板块俯冲具有重要意义.在冥古宙和太古宙沉积型硫化物中硫同位素的非质量分馏非常明显,而到2.5 Ga后由于大气氧水平增加形成臭氧层防止太阳紫外线对硫的影响,非质量分馏现象消失.2019年,Smit等[90 ] 对来自西非和斯拉夫克拉通的大于120 km的金刚石中的硫化物包裹体进行硫同位素研究,根据硫同位素的非质量分馏反映2.9~3.0 Ga洋壳俯冲使表生硫循环进入西非岩石圈地幔中,而斯拉夫克拉通3.5 Ga的金刚石包裹体中没有呈现非质量分馏,表明此前没有表生硫加入.2017年,Kemppinen等[91 ] 在巴西Juina地区大于410 km的超深金刚石中发现了CuFeS2 及(Fe, Ni)9 S8 等硫化物包裹体.硫同位素分析为洋壳俯冲与深部碳循环,硫循环的研究提供了新方法. ...
Diamonds in ophiolites
1
2014
... 上述成果,提示了中国的华北及扬子克拉通两个主要的金刚石源区均可能存在超深来源的金刚石,与金刚石形成有关的板块俯冲的深度超过400 km,而西藏等地新发现的蛇绿岩套的金刚石的来源深度最深可达到地幔转换带.但是,由于扬子和华北克拉通目前发现的均为个案,有关的研究仍未完全获得国际同行的认可[22 ,33 ,92 ] ,很多问题尚需进一步深入. ...
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