Nguyên nhân của sự biến đổi trong hình thái và tạp chất của kim cương từ eclogite ống Udachnaya
Tóm tắt
Một mẫu xenolith độc đáo của eclogite, có kích thước 23×17×11 cm và trọng lượng 8 kg, đã được tìm thấy trong ống kimberlite Udachnaya. Một trăm hai mươi bốn tinh thể kim cương được thu hồi từ mẫu này đã được phân tích bằng một số phương pháp. Các viên kim cương khác nhau về hình thái, cấu trúc bên trong, màu sắc, kích thước, cũng như thành phần của các khuyết tật và tạp chất. Xenolith chứa các viên kim cương có hình thức octahedral và cubooctahedral. Trong ánh sáng cathodoluminescence, các tinh thể hình khối octahedral có một lõi phát sáng sáng với các vùng tăng trưởng có hình khối octahedral và một vành mờ sáng. Trong lõi của các tinh thể này, tạp chất N chủ yếu xuất hiện dưới dạng B1 (30 đến 60%). Trong khi đó, N ở vành ngoài chủ yếu xuất hiện ở dạng A. Các tinh thể cubooctahedral cho thấy sự phát sáng yếu. Hàm lượng nitơ và mức độ tổng hợp của nó gần giống như ở vành ngoài của các tinh thể octahedral. Sự khác biệt về hình thái và thành phần tạp chất của kim cương từ xenolith có thể được giải thích bằng việc chúng hình thành qua hai giai đoạn. Ở giai đoạn đầu tiên, các viên kim cương hình thành với cấu trúc lõi hình khối. Sau một thời gian lâu gián đoạn, ở giai đoạn thứ hai của quá trình hình thành kim cương, các tinh thể có hình thức cubooctahedral xuất hiện và các tinh thể hình khối octahedral đã được phát triển thêm. Sự biến động rộng về hàm lượng nitơ trong các tinh thể xenolith cho phép ước tính động học của nitơ tổng hợp. Dữ liệu thu được cho thấy rằng việc tổng hợp các trung tâm A thành các trung tâm B1 trong các viên kim cương được mô tả bởi một phản ứng động học có bậc 1.5.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Anand, 2004, Nature of diamonds in Yakutian eclogites: Views from eclogite tomography and mineral inclusions in diamond, Lithos, 77, 333, 10.1016/j.lithos.2004.03.026
Appleyard, 2004, A study of eclogitic diamonds and their inclusions from the Finsch kimberlite pipe, South Africa, Lithos, 77, 317, 10.1016/j.lithos.2004.04.023
Beskrovanov, 2000, Ontogeny of Diamond [in Russian]
Bezborodov, 1991, Discovery of eclogite with two generations of diamond in kimberlite pipe Udachnaya, Dokl. Akad Nauk SSSR, 317, 714
Bogush, 2004, A Manual on Study of IR Absorption of Diamonds Applied to Forecast and Search for Primary Deposits [in Russian]
Bokii, 1986, Natural and Synthetic Diamonds [in Russian]
Boyd, 1994, The relationship between infrared absorption and the A defect concentration in diamond, Philos. Mag., B69, 1149, 10.1080/01418639408240185
Boyd, 1995, Infrared absorption by the B nitrogen aggregation in diamond, Philos. Mag., B72, 351, 10.1080/13642819508239089
Boyd, 1987, Multiple growth events during diamond genesis: an integrated study of carbon and nitrogen isotopes and nitrogen aggregation state in coated stones, Earth Planet. Sci. Lett., 86, 341, 10.1016/0012-821X(87)90231-7
Charette, 1961, Essai de classification des bandes d’absorption infrarouge du diamant, Physica, 27, 1061, 10.1016/0031-8914(61)90034-9
Chrenko, 1977, Transformation of the state of nitrogen in diamond, Nature, 270, 141, 10.1038/270141a0
Clark, 1984, One-phonon infrared absorption in diamond, J. Physics: C. Solid state physics, 17, 1127
Coleman, 1965, Eclogites and eclogites: their differences and similarities, Bull. Geol. Soc. Amer., 76, 483, 10.1130/0016-7606(1965)76[483:EAETDA]2.0.CO;2
de Weerdt, 2003, Absorption spectra of hydrogen in 13C diamond produced by high-pressure, high-temperature synthesis, J. Phys.: Condens. Matter, 3163
Davies, 1994, Properties and Growth of Diamond
Deines, 2002, The carbon isotope geochemistry of mantle xenoliths, Earth Sci. Rev., 58, 247, 10.1016/S0012-8252(02)00064-8
Ellis, 1979, En experimental study of the effect of Ca upon garnet-clinopyroxene Fe-Mg exchange equilibria, Contr. Miner. Petrol., 71, 13, 10.1007/BF00371878
Evans, 1992, Aggregation of nitrogen in diamond, The Properties of Natural and Synthetic Diamond., 259
Evans, 1982, The kinetics of aggregation of nitrogen atoms in diamonds, Proc. Roy. Soc. London, A381, 238
Fallon, 1995, Nitrogen determination and characterization in natural diamond platelets, Philosophical Magazine, 72, 21, 10.1080/01418619508239580
Fersman, 1955, Selected works., 385
Galimov, 1991, Isotope fractionation related to kimberlite magmatism and diamond formation, Geochim. Cosmochim. Acta, 55, 1697, 10.1016/0016-7037(91)90140-Z
Harte, 1999, Carbon isotope ratios and nitrogen abundances in relation to cathodoluminescence characteristics for some diamonds from Kaapvaal Province S. Africa, Miner. Mag., 63, 829, 10.1180/002646199548961
Jacob, 1999, Evidence for Archean ocean crust with low high field strength element signature from diamondiferous eclogite xenoliths, Lithos, 48, 317, 10.1016/S0024-4937(99)00034-1
Khokhryakov, 2002, Crystal morphology as an indicator of redox conditions of natural diamond dissolution at the mantle PT parameters, Dokl. Earth Sci., 385, 534
Kiflawi, 2000, The nitrogen aggregation sequence and the formation of voidites in diamond, Diamond and Related Materials, 9, 87, 10.1016/S0925-9635(99)00265-4
Krogh, 1988, The garnet-clinopyroxene Fe-Mg geothermometer — a reinterpretation of existing experimental data, Contr. Miner. Petrol., 99, 44, 10.1007/BF00399364
Lang, 1974, Space-filling by branching columnar single-crystal growth: an example from crystallization of diamond, J. Crystal growth, 151, 10.1016/0022-0248(74)90117-1
Orlov, 1984, Mineralogy of diamond [in Russian]
Pearson, 1995, Archean Re-Os age for Siberian eclogites constraints on Archean tectonics, Nature, 374, 711, 10.1038/374711a0
Pokhilenko, 1982, Xenolith of sheared diamondiferous disthene eclogite from Udachnaya Pipe (Yakutia), Dokl. Akad Nauk SSSR, 266, 212
Schulze, 2004, Evidence for subduction and crust-mantle mixing from a single diamond, Lithos, 77, 349, 10.1016/j.lithos.2004.04.022
Shatsky, 1998, Morphology and real structure of microdiamonds from metamorphic rocks (Kokchetav Massif), kimberlites, and alluvial placers, Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics), 39, 942
Shatsky, V.S., Zedgenizov, D.A., Yefimova, E.S., Rylov, G.M., De Corte, K., Sobolev, N.V., 1999. A comparison of morphology and physical properties of microdiamonds from the mantle and crustal environments, in: Gurney. J.J., Gurney, J.L., Pascoe, V.D., Richardson, S.H. (Eds.), Proceedings of 7 IKC, Vol. 2. Cape Town, South Africa, pp. 757–763.
Shcherbakova, 1975, Defects in plastic-deformed diamonds according to optical and ESR spectra, Dokl. Akad Nauk SSSR, 225, 566
Snyder, 1995, Archean mantle heterogeneity and the origin of diamondiferous eclogites, Siberia: Evidence from stable isotopes and hydroxyl in garnet, Amer. Miner., 80, 799, 10.2138/am-1995-7-816
Sobolev, 1978, Ia and Iia types among the eclogitic specimens microcrystals and in the growth zones of natural diamonds, XI General meeting of international mineralogical association, 17
Sobolev, 1969, Sov. Phys. Solid State, 11, 938
Sobolev, 1966, Some physical properties of diamonds from Yakutian eclogite, Dokl. Akad. Nauk SSSR, 168, 1151
Sobolev, 1972, Nature of properties of intermediate-type diamonds, Dokl. Akad. Nauk SSSR, 204, 88
Sobolev, 1974, Mantle-Derived Inclusions in Kimberlites and Problem of Upper-Mantle Composition [in Russian]
Sobolev, 1991, Features of microdiamonds morphology, content of sodium admixture in garnets and potassium in pyroxenes of two xenoliths of eclogites from kimberlite pipe Udachnaya (Yakutia), Dokl. Akad. Nauk SSSR, 321, 585
Sobolev, 1984, Diamond-bearing peridotite xenoliths in kimberlites and the problem of the origin of diamonds, Geologiya i Geofizika (Soviet Geology and Geophysics), 25, 63
Sobolev, 1998, Extreme chemical diversity in the mantle during eclogitic diamond formation: Evidence from 35 garnet and 5 pyroxene inclusions in a single diamond, Int. Geol. Rev., 40, 567, 10.1080/00206819809465225
Sobolev, 1998, The specific features of eclogitic paragenesis of diamonds from Mir and Udachnaya kimberlite pipes (Yakutia), Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics), 39, 1667
Sobolev, 1994, Diamondiferous eclogites from the Udachnaya kimberlite pipe, Yakutia, Int. Geol. Rev., 36, 42, 10.1080/00206819409465448
Sobolev, 1960, Conditions of formation of diamond deposits, Geologiya i Geofizika, 1, 3
Spetsius, 1995, Occurrence of diamond in the mantle: a case study from the Siberian Platform, J. Geochem. Explor., 3, 25, 10.1016/0375-6742(94)00022-4
Stepanov, A.S. , 2005. A chemically heterogeneous diamond-bearing xenolith of eclogite from the Udachnaya pipe, in: 21st All-Russia Conference of Young Scientists on Lithosphere Structure and Geodynamics [in Russian]. Irkutsk, pp. 64–66.
Stroitelev, 1976, Crystallochemical Aspect of Semiconductor Technology [in Russian]
Sunagawa, 1984, Morphology of natural and synthetic diamond crystals, Material Science of the Earth. Interior, 303
Taylor, 2004, Diamonds: time capsules from Siberian Mantle, Chemie der Erde, 64, 1, 10.1016/j.chemer.2003.11.006
Taylor, 1989, Eclogites with oceanic crustal and mantle signatures from the Bellsbank kimberlite, South Africa, Part I: Mineralogy, petrography, and whole rock chemistry, J. Geol., 97, 551, 10.1086/629334
Taylor, 1996, Kinetics of Ib-IaA nitrogen aggregation in diamond, Geochim. Cosmochim. Acta, 60, 18, 10.1016/S0016-7037(96)00302-X
Taylor, 1990, Nitrogen-defect aggregation characteristics of some Australasian diamonds: Time-temperature constraints on the source regions of pipe and alluvial diamonds, Amer. Miner., 75, 1290
Woods, 1986, Platelets and the infrared absorption of Type Ia diamonds, Proc. Roy. Soc. London, 407, 219
Zaitsev, 2001, Optical Properties of Diamond: A Data Handbook, 502
Zedgenizov, 2004, Microscale variations of 13C and N content in diamonds with mixed-habit growth, Chem. Geol., 205, 169, 10.1016/j.chemgeo.2003.12.016