清朝道光年间(1820-1850)湖南西部农民在沅水流域淘金时先后在桃源、常德、黔阳一带发现钻石,当时钻石主要用作补瓷器用的钻头。
湖南省于1952年成立金刚石找矿勘探队,1958年在湖南常德建立中国第一家金刚石开采企业601矿。湖南金刚石储量、产量都不大,年产量2-3万克拉,最高达5万克拉,宝石级占60-80%,发现最大钻石重62。10克拉,1992年销往国外。
9、 我国大钻石的产地山东
1936年1月在山东郯城金鸡岭发现重28125克拉黄金色大钻,命名"金鸡钻石",抗日战争时期下落不明。1977年12月在山东临沐县常林村发现重157786克拉,淡**钻石,命名"常林钻石"现存中国人民银行。1981年8月在山东郯城陈埠发现重12427克拉钻石,命名"陈埠一号"。1983年11月在山东蒙阴发现重11901克拉钻石,命名"蒙山一号"。
10、 我国最大的钻石矿,辽宁瓦房店
1971年地质工作者在辽宁南部复县瓦房店的岚崮山发现天然钻石原生矿。在我国是发现最晚,储量最大的钻石产地,该矿于1990年10月24日建成投产,钻石储量占当时全国已探明储量的50%以上。产出的金刚石有70%左右达到宝石级。
目前成立"瓦房店金刚石股份有限公司"年产量几万克拉,并开采出大颗粒金刚石。岚崮一号,重6015克拉,岚崮二号,重3826克拉,岚崮三号,重3797克拉。
湖南沅水金刚石砂矿产于湖南中西部地区,位于太古宙–元古宙扬子克拉通和华夏地块的边缘,区内岩石经历了武陵、雪峰、加里东、印支、燕山、喜马拉雅等多个构造–岩浆活动,地质构造极为复杂,岩石建造叠加明显。不同地质学家从不同的角度出发对上述区域的构造归属有不同的理解,陈国达认为属于地台活化区(陈国达,1956),任纪舜等将该区分为扬子准地台和华南褶皱系(任纪舜,1960),李春昱和马杏垣认为可划为华南板块和华南亚板块(饶家荣,1999)。湖南413地质队的研究者认为,该地大地构造上属于扬子地台南缘,是微陆块或古岛弧组成的中新元古代活动带,其下有中等程度固结的、冷的和电导率低的地幔硬块存在,到古生代时期该区仍然处于克拉通环境,基底由深变质结晶基底和浅变质的褶皱基底组成(马文运,1997)。从较新的区域构造分区来看,本区出现钾镁煌斑岩的地区位于扬子板块和华夏地块的过渡带附近,位于江南古俯冲带的南端,在区域构造上受古亚洲-特提斯构造域的控制(舒良树等,2004)。
扬子陆块古老的基底主要由元古宙岩石组成(Chen and Jahn,1998),最老的古太古代片麻岩基底仅在湖北的黄陵地区有报道,稍晚的主要是新太古代川西康定群(30~24Ga)和鄂西崆岭群(29~27Ga)的变质老地层(杨明桂等,1994;沈其韩,2005)。近些年,在湖北、江苏、安徽,湖南、贵州等地陆续发现了古老的具有太古宙年龄的碎屑锆石及幔源锆石,证实了下扬子地区新太古代陆块岩石圈的存在(Qiu et al,2000;高山等,2001;涂荫玖等,2001;张旗等,2003;Zheng et al,2006)。扬子陆块古老基底地层具有双结构模式,由变质较深的太古宙–古元古代变质结晶基底和变质较浅的中–新元古代浅变质褶皱基底组成,变质岩原岩为中–新元古代的岛弧火山沉积为主,成熟度较低,变质程度较浅(Chen & Jahn,1998)。东南部的华夏地块(南华活动带),曾经是扬子陆缘和华夏古陆壳之间的新元古代–早古生代裂谷带(南华洋),加里东运动时期闭合,与扬子陆块组成古华南大陆壳。扬子陆块古老基底之上覆盖了一套分布广、厚度大的古生界–早中生界晚泥盆世、石炭纪、二叠纪、早三叠世等经历弱变质作用或未经历变质作用的浅海相碳酸盐岩和泥砂质岩系沉积地层,它们构成了全区晚中生代花岗岩和东南部火山-沉积岩系的围岩和基底盖层。
区别于山东和辽宁金刚石,湖南金刚石产于砂矿。前人的研究显示,湖南金刚石的表面溶蚀形貌较为丰富,表面溶蚀较严重的样品约占68%之多。溶蚀蚀像有三角形凹坑、六边形凹坑、线性溶蚀丘及溶蚀孔道等。湖南金刚石晶体上的溶蚀图案形态复杂,而且成因多样。各种蚀象的分布受单形的约制,在晶面上的排列有严格的方向性(除腐蚀成因的);而Ⅱ型金刚石晶体上主要出现下凹溶蚀象和塑性滑动线,它们往往和变形的曲面十二面体联系在一起(谈逸梅等,1983)。杨明星(2004)认为,湖南金刚石表面普遍遭受了较强烈的熔蚀,主要有熔蚀线和熔蚀孔道两种。其中,熔蚀线主要出现在金刚石{111}面出露的方向上,表现为线状熔蚀丘,有时为一组平行线,有时为两组相互交叉,有时可见三组交叉,四组熔蚀线在同一晶面上同时出现则很少见。
本项目研究了377颗湖南沅水地区钻石样品的表面微形貌特征(图版Ⅲ)。结果显示,该产地晶体受溶蚀程度为轻微—中等。与前人的观察(谈逸梅等,1983) 有一定的差异,相当一部分晶体具有遭溶蚀轻微的圆滑曲面。晶面花纹和蚀像较丰富,既有生长过程导致的生长台阶等生长形态、晶体生长后期遭受熔解和熔蚀作用导致的晶面蚀像和钻石在后期搬运过程中产生的和砂矿有关的独特撞击磨蚀蚀像。概括来说,湖南沅水地区钻石晶体晶面蚀像主要有:倒三角凹坑、蛀穴状凹坑、六边形凹坑、叠瓦状蚀像、束状晕线、塑性变形滑移线、三角锥状丘、四方锥状丘、溶蚀沟、溶蚀孔道、阶梯状生长层、放射状龟裂纹,部分钻石晶体上显示强烈的磨蚀现象(毛玻璃化)和独特的“弯月状”蚀象,“弯月状”蚀象的分布特点和形态特征反映了湖南钻石后期受机械撞击的特点,是中国三个钻石产地的钻石产品比较独特的(其他2个主要是原生矿,只有少部分砂矿),显示钻石毛坯经历过后期的搬运磨蚀。
常见的晶面熔蚀图案有倒三角凹坑、四边形凹坑和六边形凹坑,其中以倒三角凹坑最为常见,且随着倒三角凹坑的发育,三角凹坑发展为六边形凹坑。在平面-曲面晶体的八面体(111)晶面上,与(111)三角形晶面构成反向平行。由于熔蚀程度不同,三角形大小不等,在湖南晶体表面较常见(图451,图452)。在立方体面{100}晶面上可见四边形蚀象如图453,图454所示。
此外,熔蚀空管、熔蚀线、阶梯状蚀象、生长台阶和生长丘结构也常见到,图455的熔蚀空管为熔蚀作用沿位错线优先腐蚀所致(Lu et al,1997)。图456为(111)面上观察到的生长台阶,生长台阶自生长中心向外扩展,三角形与(111)面的外形一致。叠瓦状蚀象为晶面台阶发育处常见的一种蚀象,呈扁平状的浑圆低凸起形状,如图457,图458所示。
值得指出的是本次研究,我们观察到一些新的或较罕见的熔蚀现象,这些现象在国外金刚石晶体上也较少或未曾报道过,如圆盘状凹坑、毛玻璃化蚀像和弯月状蚀像。
4231 “圆盘状”蚀像
湖南金刚石上“圆盘状”蚀像多呈规则的圆形凹坑状(图459~图462)。
图451 三角形凹坑,阶梯状生长纹
(9-HN,实体显微镜,500×)
Figure 451 Triangular etched pits,stepped growth lines
(sample 9-HN,Stereomicroscope,500×)
图452 熔蚀凹坑内壁显示阶梯状和由三角形凹坑演变来的六边形凹坑
(23-HN,微分干涉显微镜,100×)
Figure 452 Stepped inwall and triangular-evolving hexangular inwall of the etched pits
(sample 23-HN,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图453 与熔蚀沟相伴的三角形、四边形凹坑
(25-HN,扫描电镜,200×)
Figure 453 Triangular and quadrilateral etched pits concomitant with etched trench
(sample 25-HN,Scanning Electron Microscope,200×)
图454 四边形凹坑内的阶梯状熔蚀特征
(25-HN,扫描电镜,1500×)
Figure 454 Stepped etched features of quadrilateral etched pits
(sample 25-HN,Scanning Electron Microscope,1500×)
图455 溶蚀孔道
(02-3,微分干涉显微镜,100×)
Figure 455 Etched channel (sample 02-3,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图456 三角形生长阶梯
(128-HN,实体显微镜下,40×)
Figure 456 Triangular growth steps
(sample 9-HN,Stereomicroscope,40×)
图457 叠瓦状蚀像
(140-HN,微分干涉显微镜,200×)
Figure 457 Imbricated etched figures
(sample140-HN,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图458 叠瓦状蚀像
(116-HN,阴极发光,500×)
Figure 458 Imbricated etched figures
(sample116-HN,Cathodoluminescence,500×)
图459 盘状蚀像和环状蚀像
(3-2,实体显微镜,20×)
Figure 459 Disk-like and ring-like etched figures
(sample 3-2,Stereomicroscope,20×)
图460 圆盘状蚀像
(15-HN,微分干涉显微镜,200×)
Figure 460 Disk-like etched figures
(sample 15-HN,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图461 盘状熔蚀表面
(1-13,实体显微镜,80×)
Figure 461 Surface with disk erosion
(sample 1-13,Stereomicroscope,80×)
图462 晶面上的盘状蚀像和“弯月状”蚀象
(10-HN,微分干涉显微镜,100×)
Figure 462 Disk-like etched figures and crescent-shaped etched figures on crystal surface
(sample 10-HN,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
4232 毛玻璃化蚀像
整个晶体表面粗糙,光泽暗淡、乳白色,磨蚀产生的痕迹呈薄膜状覆盖在晶体表面(图463,图464)。
图463 毛玻璃外观
(7-HN,实体显微镜,20×)
Figure 463 Ground glass outlook
(sample 7-HN,Stereomicroscope,20×)
图464 毛玻璃化外观
(HNY3,实体显微镜,30×)
Figure 464 Ground glass outlook
(sample HNY3,Stereomicroscope,30×)
4233 “弯月状”蚀像
较多湖南钻石晶体显示浑圆外形,晶棱为圆滑弧形,晶面呈弧面状,表面出现“弯月状”细小裂纹。该“弯月状”蚀像通常周围分布有细小凹坑,蚀像内部呈阶梯层状,且偶尔与晶体内部微细裂隙连通(图465~图468);在辐照斑点周围通常也会出现“弯月状”蚀像(图469,图470)。这种“弯月状”蚀像的成因可能与金刚石晶体遭受撞击或放射性辐照有关,也可能是其他原因所致,该类蚀像的具体成因有待进一步探讨。
图465 密集的“弯月状”蚀像
(7-HN,微分干涉显微镜,50×)
Figure 465 Intensive crescent-shaped etched figures
(sample 7-HN,Differential Interference Contrast Microscope,50×)
图466 “弯月状”蚀像
(27-HN,实体显微镜,60×)
Figure 466 Crescent-shaped etched figures
(sample 27-HN,Stereomicroscope,60×)
图467 “弯月状”蚀像周围的细小凹坑
(27-HN,扫描电镜,250×)
Figure 467 Small pits around the crescent-shaped etched figures
(sample 27-HN,Scanning Electron Microscope,250×)
图468 “弯月状”蚀像内部的层状结构
(7-HN,扫描电镜,1500×)
Figure 468 Layer structure inside the crescent-shaped etched figures
(sample 7-HN,Scanning Electron Microscope,1500×)
图469 “弯月状”蚀像绿色斑共存
(72-HN,微分干涉显微镜,500×)
Figure 469 Crescent-shaped etched figures coexist with green spots
(sample 72-HN,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
图470 “弯月状”蚀像和褐色斑共存
(1-5,微分干涉显微镜,500×)
Figure 470 Crescent-shaped etched figures coexist with brown spots
(sample1-5,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
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