巴西Gilbués砂矿金刚石形态形貌学特征及其指示

【作者】 战雨仟； 梁伟章； 丘志力； 丁永康；

【机构】 中山大学地球科学与工程学院； 浙江大学地球科学学院；

【摘要】 巴西钻石的研究历史可追溯至18世纪初期,近年来,巴西钻石的研究取得了重要突破,尤其是超深钻石的发现（Svisero等,1995、2017）。这些钻石含有来自地球深部（如下地幔）的矿物包裹体,为研究地球深部过程提供了直接的证据（Walter等,2011;Pearson等,2014）。而金刚石表面微形貌作为一种记录地质信息的天然"档案",为揭示其形成演化及搬运沉积过程所经历的地质事件、熔流体性质及环境变化等提供了重要依据。本文对从巴西皮奥伊州（PiauíState）南部的Gilbués矿区收集的27.4 ct,共86颗金刚石进行形态形貌特征的观察分析,结合前人在熔/溶蚀实验等方面的研究成果,探讨巴西Gilbués砂矿金刚石对其经历的地幔形成、岩浆流体溶蚀和搬运沉积等形成过程的指示。通过对样品的深入观察,我们发现:1、研究样本以"十二面体+深蚀坑、深蚀沟"等严重熔蚀的地幔熔蚀特征组合为主,"八面体+三角形/锯齿状薄层+三角状台阶面/多阶地+深蚀坑"次之,反映了巴西Gilbués砂矿金刚石在地幔中遭受了高程度的熔蚀作用（Fedortchouk等,2017;薄昊楠等,2019;丁永康等,2024）。此外,具有多阶地或三角状台阶面的八面体金刚石表明其可能曾经历过温度小于1450℃的含水碳酸盐熔体的熔蚀作用（Fedortchouk等,2019）;2、Gilbués砂矿金刚石表面呈现尖底/弧底三角形凹坑、拉长形滴状丘和六边形凹坑组合,具有富CO₂溶蚀的特征,指示其可能经历过X_CO2>0.9的流体环境;平底浅三角凹坑、圆形蚀坑等的存在则和富H₂O流体溶蚀环境有关,指示了X_CO2<0.5的流体环境（Fedortchouk等,2017;丁永康等,2024）。Gilbués砂矿上述金刚石表面的次生形貌特征记录了携带金刚石金伯利岩岩浆流体环境的变化或者显示金刚石来源不同。此外,四六面体兼具富CO₂和H₂O流体的表面微形貌特征的出现可能表明岩浆流体在上升过程中存在富CO₂和富H₂O的转变,在较高压阶段可能为富CO₂流体,在近地表为富H₂O流体。这些形貌特征为理解金伯利岩浆的演化或砂矿金刚石的来源提供了重要线索（Spark等,2009;Fedortchouk等,2010、2019）;3、金刚石表面的色斑和蚀象特征揭示了其在沉积过程中的经历。绿色色斑是α粒子辐射损伤的结果,而黄褐色色斑则是绿色色斑在加热条件下转化而来,表明这批金刚石部分曾经历局部加热的地质环境（Vance等,1972、1973;Eaton-maga?a和Moe,2016）。绿色和褐色色斑共存的金刚石可能经历了多次辐照和加热过程,且绿色色斑清晰、呈现圆形等特征反映Gilbués砂矿金刚石在冲积矿床中与放射性矿物共同沉积后的稳定辐射作用（杨明星等,2002;Nasdala等,2013）。上述研究显示,巴西Gilbués砂矿金刚石的来源可能较为复杂,晶体表面形态形貌学特征反映其在地幔赋存期间所经历过地幔和岩浆流体的溶蚀作用,熔流体的性质与特征可能还发生过转换。此外,Gilbués砂矿金刚石在后期的沉积搬运过程中遭受地层的辐射损伤和机械磨蚀过程。更多还原