丁永康1，梁伟章1，丘志力1,3*，邓小芹2，孙媛3，马瑛4，孙成阳5，陆太进6
（1. 中山大学 地球科学与工程学院，广东 珠海 519080；2. 广东省科学院，广东 广州 510070；3. 桂林理工大学 材料科学与工程学院，广西 桂林 541004；4. 国检中心深圳珠宝检验实验室有限公司，广东 深圳 518020；5. 中国地质大学（北京） 珠宝学院，北京 100083；6. 自然资源部珠宝玉石首饰管理中心北京研究所，北京 100013）
论文通过对华北克拉通山东蒙阴金刚石进行形态形貌学进行研究，并综述国内外相关金刚石熔/溶蚀实验的文献，初步探讨蒙阴金刚石在地幔及金伯利岩浆熔流体中受破坏的历史，以揭示相关熔流体的性质，成果可作为地幔熔体和金伯利岩浆流体性质及其活动的一种重要参考指标。
丁永康，梁伟章，丘志力，等. 蒙阴金刚石的形态形貌特征及其对深部熔流体性质和活动的指示[J]. 地球科学进展, 2024, 39(6):602-615. DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2024.041.
金刚石的晶体形态非常复杂，但如果金刚石完全不受后期含碳熔流体的影响，其所呈现的“初始晶形”应为晶面光滑平整、晶棱锐利的完美八面体或立方体，以及二者的聚形、双晶或者连生。而实际上，金刚石经常遭受熔/溶蚀作用，初始形状被改造成了次级形状，常见的有八面体向十二面体或四六面体的转变，立方体向四六面体的转变等（蒙阴金刚石极少含有立方晶形，下文主要讨论八面体的转变），所以十二面体和四六面体实际上是一种熔/溶蚀形态而非真实的晶形。通过熔/溶蚀实验模拟，研究者复现了天然样品中的十二面体、四六面体以及二者与八面体的过渡形态，证明了这种晶形的转变是金刚石在地幔留存期间或金伯利岩浆运输期间被含碳熔流体侵蚀造成的。
图3 金刚石八面体到四六面体的详细晶形演变过程
阶梯状生长和不同类型的薄层是八面体金刚石中经常出现的形貌特征。边缘锐利的三角形阶梯状生长被认为是晶体在地幔中生长的晶棱堆叠而成，而三角形圆滑厚台阶、不规则轮廓的薄层、薄三角形或锯齿状薄层则被认为是熔体熔蚀的结果。随着熔蚀程度的加深，这些薄层和台阶可以沿着八面体的边缘发展，其中三角形圆滑厚台阶可以沿着（110）面形成“肋状十二面体”，三角形薄层则可逐渐形成常见的十二面体。
图5 三角凹坑及六边形凹坑类型
(a)~(d)三角凹坑的4 种形状；(e)六边形凹坑；图中增加了箭头和注释，并使用白色虚线框指示六边形凹坑的原貌
作者对39颗来自蒙阴常马庄矿带胜利I 号岩管的金刚石原石（图7）进行了细致的晶体形态及形貌学特征分析，结合前文形态及形貌学综述内容，集中讨论了蒙阴金刚石的表观特征对熔流体熔/溶蚀作用的指示，具体的形态形貌特征如表1所列。
蒙阴金刚石中的地幔熔体熔蚀类型以低程度熔蚀的“八面体+三角/锯齿状薄层+联合凹坑/深蚀坑”组合为主，严重熔蚀的“十二面体+深蚀坑”组合次之，结合统计分析，这在一定程度上暗示了在古生代前华北克拉通的古老岩石圈地幔就已经开始经历小规模、低程度的橄榄岩—熔体反应，岩石圈地幔已存在不稳定因素，也从某种程度上解释了山东蒙阴金刚石总体质量较差的原因，可能是在形成后到被金伯利岩浆带至地表前曾受到过这种不稳定因素的影响。同时，结合前人大量模拟地幔条件的金刚石熔蚀实验，认为以上形态及形貌特征是在地幔相对富CO2贫H2O的含碳酸盐熔体中形成的。
蒙阴金刚石受岩浆流体溶蚀形成的金刚石形态及形貌以“四六面体+浅凹陷+溶蚀凹雕”组合为主，同时，其他大多数样品都表现出岩浆流体低程度溶蚀的叠加形貌，对地幔熔体熔蚀产生的形貌有所覆盖。另外，样品中所有浅的、独立的三角凹坑均为平底和具有截角的倒三角凹坑，未见特殊类型，以上特点均指示了与浅成金伯利岩所释放的富H2O贫CO2流体相关的特征，对金刚石形成了广泛但低程度的溶蚀作用。
从统计得到的蒙阴3个金伯利岩矿带金刚石的熔/溶蚀形态，以及前人研究对3个矿带金刚石的形貌描述，推断常马庄矿带比其余两个矿带具有更高的岩浆流体溶蚀形态及形貌比例，指示了同矿区不同矿带间的岩浆流体活动性具有一定差异，以常马庄带岩浆流体活动相对更强。
《地球科学进展》是由中国科学院西北生态环境资源研究院和国家自然科学基金委员会地球科学部联合主办的综合性、学术性刊物，主编傅伯杰院士。期刊多年被国家科技部评为中国精品科技期刊，2023年入选中国地学领域高质量科技分级目录T1区，被《中文核心期刊要目总览》《中国科学引文数据库核心版》（CSCD）、Scopus、GEOBASE、EBSCO、美国化学文摘（CA）等国内外重要数据库收录。发文领域涉及：地质科学、大气科学、海洋科学、地理科学、环境科学、地球化学、地球物理学和空间科学等。
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