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金刚石是怎么形成的?

发布时间:2017-08-23

金刚石成因目前争论较大。除传统地幔岩浆成因说外,又先后提出了陨石冲击说,动力变质成因说,油储隐爆成因说,大洋板块俯冲成因说等。
   其中油储稳爆说和大洋板块俯冲成因说都有待进一步证实,陨石冲击成因金刚石目前仅见于俄罗斯西北利亚,其特征和远景也有待进一步研究,动力变质成因金刚石虽然在西澳大利亚、乌克兰和哈萨克斯坦等都有发现,但其粒度很少,尚末发现达到宝石级者。
最值得注意的是深部岩浆成因的概念。这种概念认为金刚石是早期岩浆矿物,因金伯利岩浆中压力不断增高而结晶出来的。至今为止,宝石级金刚石主要来源于地幔成因的金伯利岩型矿床和钾镁煌斑岩型矿床。
   各国金刚石地质学家对金刚石的成因巳进行了广泛深入的研究。目前认为金刚石是在大陆岩石圈的某些块段特定的地质构造环境中才能形成。虽然含有金刚石的寄主岩石有多种,
例如在一些橄榄岩体和榴辉岩体中含有金刚石,在西伯利亚的碱性-超基性杂岩、西澳的超基性和碱性煌斑岩、叙利亚的碧玄岩爆发岩筒、摩洛哥的石榴石辉石岩、哈萨克斯坦的片麻岩、中国西藏的方辉橄榄岩等岩石中都发现过金刚石,但具有经济价值的含金刚石的寄主母岩只有金伯利岩和钾镁煌斑岩。因此,金刚石的原生矿床也只有金伯利岩型和钾镁煌斑岩型两种,且以金伯利岩型为主。大陆岩石圈上有一些刚性的地块,在地质构造上具有双层结构,即由基底岩系和盖层岩系组成地壳。
   目前比较成熟的观点:金刚石是在地质构造上处于长期稳定状态的地台区岩石圈底部形成的。这种地区岩石圈加厚而且相对较冷,具备金刚石结晶所需要的特定的温、压条件。同时岩石圈底部的上地幔深部的正常热结构必须有一个“小的扰乱”(即偏离正常地温程度不大的温度升高),才能使地幔橄榄岩层发生低程度的局部熔融产生金伯利岩岩浆。这种“小的扰乱”不会破坏较冷岩石圈的热结构,不会将结晶出的金刚石相转变成石墨,可使金刚石在金伯利岩浆中保存下来并被岩浆带到地壳上部或近地表形成金伯利岩型金刚石矿床。
金刚石形成可能有3种途径:
(1)太古宙的粗大钻石是长期地质作用的产物;
(2)太古宙下沉的大洋地壳转变成榴辉岩在伴随的升温中形成与硫化物矿物共生的粗粒金刚石;
(3)金伯利岩岩浆喷发前在岩石圈底部上升的C、H、O 等流体的作用下形成微粒金刚石。
    多数具有经济价值的金刚石都是在上地幔形成的,所以这些金刚石是寄主金伯利岩岩浆上升过程中的捕虏晶。

   那早已形成的金刚石在地幔中如何保持稳定?又如何被稳定地带出?是金刚石成因中另两个必须考虑的问题。
   地质学研究表明,克拉通是从较小的和分散的陆核开始,然后逐步发展增生的,总的趋势是从活动到稳定。因此,克拉通将随地质构造演化的进行将变得越来越稳定,因而其下地幔中金刚石的稳定较易保持。但在金刚石随岩浆从地幔向地表迁移的过程中,温度和压力将会发生突变。从金刚石-石墨的形成相图可知,这种突变会使金刚石发生相变而使之全部或部分转变成石墨。因此金刚石的迁移机制是金刚石能否保存下来的关键(廖宗廷等,1996)。一种途径是要求岩浆从地幔到地表的整个过程在瞬时间内完成,即要求上升速度极快,其速度要在70公里/小时以上。但从地质构造分析,要造成这种条件是比较困难的。基于许多金刚石矿床的形成,不但是产于稳定克拉通内,而且是在克拉通有较厚的沉积盖层并其下隐伏规模较大深断裂的部位。世界许多金刚石矿床以及我国辽宁瓦房店金刚石矿就产于这样的背景之下。因此,克拉通有较厚沉积盖层下隐伏深断裂的条件可以形成金刚石新的带出机制,即由于深断裂深达地幔,构成岩浆上升的通道,含金刚石的岩浆就沿着这种断裂发生底辟;上覆的沉积盖层造成的封闭条件使岩浆在上升过程中的温度和压力保持不变而使金刚石捕虏晶继续保持稳定。底辟的高温高压岩浆若受如断裂走滑等形式构造作用的影响,就可爆发形成漏斗状或蘑茹状含金刚石岩筒,从而形成含宝石级金刚石的金刚石原生矿床。

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