加拿大金刚石/钻石的宝石矿物学特征
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发布时间：2022-04-22 05:31
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时间：2023-09-08 18:04
8.4.4.1 加拿大金刚石/钻石的晶体形态和表面微形貌
加拿大金刚石矿区虽然数量庞大，但某些矿区金伯利岩岩管产的金刚石具有显著的区域及岩管特征。以Alberta岩管北部的Buffalo Head Hills矿区的第K11、K91及K252金伯利岩岩管为例。Banas等（2007）对这3个岩管产的700多颗金刚石样品进行了系统的矿物学和宝石学研究，样品大小为0.4～3.3mm（图8.26，图版Ⅶ.2）。内部矿物包裹体普遍较少，透明度高。表8.6列出了所研究样品的形态、颜色、金刚石类型、N含量、B含量、主要包裹体及碳同位素13C特征。
表8.6 加拿大 Buffalo Head Hills 宝石级金刚石晶体样品的主要特征（据 Banas et al.，2007） Table 8.6 The features of gem-quality diamonds proced in Buffalo Head Hills， Canada （Banas et al.， 2007）
thh = tetrahexahedroida，frag = fragment，octa = octahedra，irr = irregular，agg = aggregate，part res = partially resorbed； Col. = color： c = colorless，b = brown，lb = light brown，y = yellow，ly = light yellow，lg = light grey；P.D. = plastic deformation，H = hydrogen，Para. = paragenesis： p = peridotitic，e=eclogitic，wh =wehrlitic； Assem.=mineralassemblage： grt =garnet，cpx =clinopyroxene，ol =olivine，serp =serpentine，calc =calcite，biot =biotite，dol =dolomite，calc = calcite； ns = no suitable samples.
（据 Banas et al.，2007）
图8.26 加拿大不同矿区的金刚石晶体
a.Ekati 矿区 Panda 岩管金刚石 ； b.Ekati 矿区 Misery 岩管金刚石 ； c.Buffalo Head Hills 宝石级金刚石晶体（Banas et al.，2007）
（ 据 Gurney et al.，2010）
Figure 8.26 Diamonds crystals proced in different mining area in Canada
a. Diamonds proced in Panda pipe of Ekati mine; b. Diamonds proced in Misery pipe of Ekati mine;c. Gem-quality diamond in Buffalo Head Hills （Banas et al.，2007）
（Gurney et al.，2010）
颜色从无色到*、褐色，其中无色透明的占60%，褐色范围从浅褐色到深褐色且通常与塑性变形有关。各个岩管间并无明显的颜色分布差异。金刚石/钻石的形态包括八面体、四六面体、立方体以及双晶，其中约45%为四六面体。这些四六面体为八面体演变而来。各岩管间的金刚石/钻石没有明显的形态学差异。但K252岩管金刚石/钻石中双晶较为常见。立方体只见于K252岩管中。在八面体金刚石中约30%的晶面上见倒三角腐蚀坑，2%见到六边形腐蚀坑，约10%的八面体晶面上能见到条带状结构。在八面体面及四六面体晶面上可见生长丘，其形态多为不规则。双晶多为接触双晶，穿插双晶也可见到。约35%的金刚石/钻石能见到塑性变形所形成的滑移线和滑移面，有时可见数组平行{111}晶面的滑移线（图8.27）。
8.4.4.2 加拿大金刚石/钻石的包裹体及其他内部特征
近20年来，前人对加拿大不同产地的金刚石的内部包裹体及生长特征进行了工作（Banas et al.，2007；Stachel et al.，2004，2008，2009；Promprated et al.，2004）。研究发现，金刚石内的矿物包裹体通常为15～60μm，偶尔也可见到0.5～1mm左右的黑色矿物包裹体（图8.28），有橄榄岩型的、榴辉岩型的，还有次生包裹体。原生矿物包裹体主要有石榴子石、橄榄石、单斜辉石、金红石，次生矿物包裹体主要有蛇纹石、方解石、白云母和黑云母。根据对5个石榴子石的化学成分分析，其中有3个的化学成分落在榴辉岩成因的范围内，Cr2O3含量小于2%，CaO含量较高（7.48%～7.93%），镁铝榴石含6.2% Cr2O3，在Cr2O3与CaO关系图上位于二辉橄榄岩区域。二辉橄榄岩质石榴子石含适度的镁铁榴石组成和较高的Si含量，说明该金伯利岩可能形成于约400km深度。K252岩管中有一颗石榴子石包裹体显示其剥异橄榄岩成因，CaO含量为7.2%，Cr2O3含量为5.8%，在Cr2O3与CaO关系图上位于二辉橄榄岩区域上方（图8.28）。
图8.27 加拿大Buffalo Head Hills宝石级金刚石晶体样品上观察到的生长和熔蚀特征，以及塑性变形特征
（据 Banas et al.，2007）
Figure 8.27 Growth features，etched figures and plastic deformation observed in gem-quality diamond crystals from Buffalo Head Hills，Canada
（Banas et al.，2007）
橄榄石包裹体中镁橄榄石（Fo）含量为90.7～91.80mol%，CaO含量为小于0.04%～0.14%。单斜辉石中Cr2O3含量低（<0.03%），Mg值（100×Mg/（Mg+Fe））位于62～72，Ca值（100×Ca/（Ca+Mg+Fe））为39～47，显示了榴辉岩型单斜辉石的特征。金红石微量元素主要为FeO和Al2O3具榴辉岩成因。
Banas et al.，（2007）对77个不同碳含量的金刚石的碳同位素进行了分析。结果显示，碳同位素的组成范围较大，从-22.8‰到-2.5‰，但主要峰值分布与-5‰和-17‰两处（图8.29）。
碳同位素值与晶体的形态和颜色无关。世界范围内金伯利岩金刚石碳同位素分布范围广，从-30‰到+3‰，-5‰为正常分布峰值。橄榄岩型金刚石的碳同位素范围多为-10‰到-2‰。榴辉岩型金刚石碳同位素组成结果显示金伯利岩具橄榄岩型和榴辉岩型的双重特征，不能判定为哪一型。
微量元素分布特征。氮是金刚石中最主要的微量元素，其含量从小于10μg/g（不可测试）到5500μg/g不等。Buffal head Hills 金伯利岩产金刚石中的氮含量范围从不可测试到3300μg/g不等。在同一颗金刚石/钻石中氮含量的变化范围为数百μg/g。约77%的样品的红外光谱上可见3107cm-1的氢元素有关的吸收峰，IIa型金刚石的比例达到20%，其大小覆盖了该矿金刚石的整个变化范围。相对于世界范围内II型金刚石/钻石仅占2%而言，该矿区可谓是II型金刚石/钻石的富集矿床。I型金刚石/钻石中约80%为Ia型，氮含量约为（8～2500）×10-6。IaAB型金刚石/钻石中约67%在红外光谱中显示1370cm-1吸收峰（即氮片晶）。Woods于1986年曾建立了氮片晶密度与氮集合体线性关系图，认为大多数样品中氮片晶曾经经过分解作用，75%的IaAB型金刚石/钻石具有氮片晶分解特征。
图8.28 加拿大 Buffalo Head Hills 宝石级金刚石晶体内部的黑色矿物包裹体，尺寸约为0.5mm
（据Banas等，2007）
Figure 8.28 Black mineral inclusion in gem-quality diamond crystal from Buffalo Head Hills，Canada，about 0.5mm in size
（Banas et al.，2007）
图8.29 K11，K91和K252 岩管的金刚石/钻石中的碳同位素分布
（据Banas等，2007）
Figure 8.29 Carbon isotope distribution of diamonds from K11 pipe，K91 pipe and K252 pipe
（Banas et al.，2007）
