三个产地金刚石钻石碳同位素组成及差异

三个产地金刚石钻石碳同位素组成及差异,第1张

对上述三个产地钻石碳同位素的测试显示,测定的11颗钻石122个测试点碳同位素δ13C值的变化范围-86‰~-20‰ (表76),平均值-46‰。与国际测定地幔原始碳同位素组成范围-9‰~-2‰、平均值-5‰或-46‰一致(Stachel等,2009;Craig,1953;Galimov,1991;Cartigny,2005),表明本次测定三个主要钻石产地钻石碳同位素的主要来源可能还是以地幔来源的碳为主。

表76 中国三个金刚石/钻石产地碳同位素变化 Table 76 Variation of carbon isotope values of diamonds from the three origins

刘观亮等(1989)最早采用真空氧化法,测得山东辽宁、湖南地区的87颗金刚石的δ13C值为–2606‰~–072‰,并认为华北克拉通金刚石的δ13C值范围较窄,呈单峰式分布,而扬子克拉通金刚石δ13C值范围较宽,且呈双峰或三峰式分布;朱源等(1991)采用剥层燃烧法对山东蒙阴地区金伯利岩原生矿金刚石进行的碳同位素测试结果获得δ13C值为-1117‰~-281‰(绝大多数集中在-8‰~-4‰);刘观亮等(1994)通过对华北克拉通辽宁复县、山东蒙阴金伯利岩区和扬子克拉通的贵州镇远钾镁煌斑岩区以及丁桃金刚石砂矿区较多数量金刚石样品(共230颗)进行碳同位素组成测定,得出δ13C值绝大部分集中在–9‰~–2‰之间、主峰位置在-5‰~-4‰。本次测试结果落在前人对这三个地区测定的金刚石δ13C值范围内,且变化范围窄得多,接近大量样品测试结果的密集区。测试数据和张宏福等( 2009) 通过激光质谱对山东蒙阴和辽宁复县14颗含固态矿物包裹体、49颗无包裹体金刚石碳同位素的测定结果-637‰~-021‰最为接近。

整体上看,本项目测定的数据比前人测试结果更为集中,三个产地钻石的原位生长13C值变化模式存在一定的差异,其中来自华北克拉通的辽宁及山东钻石样品的13C值变化范围较为一致,大小变化不大(最大和最小值相差40‰),呈现双峰式分布(图716),两个δ13C值峰值分别在-55‰±和-30‰±;两者和扬子克拉通湖南钻石δ13C值的分布模式有所不同。湖南钻石δ13C值则表现的更为分散,虽然也近似显示双峰式分布,但峰位中值分别在-70‰±和-35‰±,最大值和最小值之间相差最大达到56‰±,其变化幅度范围明显较辽宁和山东样品更大(图716)。显然,如果考虑到本次测试样品非常有限,如此少量的样品已体现出这样的变化范围,可以认为扬子克拉通钻石形成时碳同位素的变化范围可能明显较华北克拉通大。这个结果和前人根据大量单颗样品测试的结论是一致的。

图716 中国三个钻石产地碳同位素数值分布

Figure 716 Distribution of carbon isotope values of diamonds from the three origins

从三个产地不同颗粒钻石碳同位素的变化趋势可以看出,辽宁钻石有升高–降低(L2和QL1)两阶段变化,升高–降低–不规则波动(L3)和升高–降低–升高–降低多阶段变化(L1)三种不同的变化趋势,而山东钻石有升高–降低(S1),降低–升高–降低(S2),升高–降低–升高(S3),升高–降低–升高–降低(QS1)四种类型;而湖南3颗钻石形成过程中碳同位素变化的趋势是缓慢降低–升高(H1 QH2)两阶段变化及缓慢升高–降低–升高–降低(QH1)两种较为简单的变化类型,而后者QH1是含有榴辉岩型包裹体的钻石。

简单的统计比较显示(图76,711,715),三个产地中,辽宁和山东钻石不同环带碳同位素的变化模式显然比湖南复杂;山东和辽宁地区钻石单颗粒中碳同位素值波动较大,而湖南钻石中单颗样品变化较为平缓。特别是湖南钻石后期碳同位素多数呈现变重趋势(67%),而辽宁(75%)和山东(83%)钻石大部分均在晚期呈现变轻趋势(S3例外)的特征差别明显,这和山东及辽宁钻石中均发现有“玛瑙状”阴极发光图案的多期生长特征(陈美华等,1999;2006)以及钻石存在多期溶蚀结构现象一致,显示出华北克拉通钻石和扬子克拉通钻石形成过程流体的变化特征存在明显差异,前者较后者变化复杂。这个特征是否可以成为区分两个不同区域钻石产地来源的标型特征需要得到更多测试样品的证实。

钻石主要在辽宁瓦房店。辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山。

钻石是指经过琢磨的金刚石,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石。简单地讲,钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。钻石美丽、稀有,是爱情和忠贞的象征,代表永恒不破的爱情。

2017年5月16日,苏富比拍卖行在瑞士日内瓦举行春季珠宝拍卖会,一对彩色梨形钻石耳坠以大约5740万美元、约合395亿元人民币的总价,创下拍卖史上的新纪录。

这对梨形耳坠产自南非,除颜色不同,外形几乎一模一样,分别重约16克拉。其中,深粉色钻石名为“阿泰米斯”,拍出1550万美元(1067亿元人民币),另一颗钻石为深湖蓝色,名叫“阿波罗”,由于颜色比粉钻更罕见,价格是粉钻的两倍多。

山东和湖南矿区的宝石级金刚石颜色以无色–白色系为主(分别占4142%和292%),比例明显高于辽宁样品(24%)。湖南钻石以**和无色–白色系为主,其次为褐色系钻石,湖南钻石中彩色系的比例最高,存在一定数量的绿色系和蓝色系钻石,但这些“彩色”钻石大多是次生的,经过切磨后颜色的色度明显增高是湖南砂矿来源钻石区域性的特征之一,显示原先的钻石颜色也是以白色为主的,只是由于经历过比较复杂的搬运沉积成岩甚至变质过程,表面的颜色色系才产生变化。上述结果和前人报道的三个产地金刚石的颜色特征基本相似。

湖南钻石样品存在褐色和绿色的色斑,且数量所占比例较大(374%),色斑的成因主要与湖南钻石的成矿类型有关,即色斑可能是由于砂矿钻石在沉积过程中遭受辐射和温度变化等原因引起。山东约1%的样品存在色斑,并有绿色和褐色色斑共存的现象。本项目收集的辽宁样品中未发现色斑。

1、辽宁瓦房店,中国辽宁瓦房店钻石品质高,是亚洲最大的金刚石矿山。山东蒙阴,中国山东蒙阴出土的钻石个头大,属于大钻产区。

2、山东蒙阴,山东蒙阴地区为我国的大钻产区,曾开多次开采出上百克拉的巨型钻石,是我国第一个发现钻石原矿的产地,山东蒙阴的钻石重量大,品质逊色于辽宁产地的钻石。山东开采的最大钻石名为“常林钻石”,于1977年在山东临沐发现,重157786克拉,颜色为淡**。

3、湖南沅江,湖南沅江开采的钻石品质较高,宝石级钻石占比80%到90%,属于开采较早的脉矿,但湖南金刚钻石的储存量不大,每年平均生产2到3万克拉,最高达到5万克拉,最大钻石重量为6210克拉于1992年,销往国外。

4、我国迄今发现并保存的最大的天然钻石名叫常林钻石,重158786克拉,长173毫米,是我国继金鸡钻石之后的第二大天然钻石,被相关专家估价10亿元以上。

本项目对辽宁、山东和湖南的314颗钻石样品进行了常规傅里叶变换红外光谱测试。被测样品绝大多数为IaAB型,其次为IaB型和IaA型。山东钻石的类型相对丰富,IaA、IaB和IIa型钻石的比例均高于辽宁和湖南两地。辽宁样品中未发现Ib型钻石(图515)。

对314颗钻石的红外光谱分析发现,H在三个产地的钻石中普遍存在,这一结果说明,除氮元素外,氢也是金刚石中的主要杂质元素。被测样品除IIa型钻石外,所有样品均显示出与{111}滑移面有关的吸收峰,表明金刚石中普遍存在塑性变形,与宝石显微镜和微分干涉显微镜下观察到的样品表面形貌特征相吻合。

图514 湖南钻石类型统计(47颗)

Figure 514 Statistics of Hunan diamond types (47 diamonds)

图515 中国三产地钻石样品的类型分布

Figure 515 Diamond type distribution of the three origins in China

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