金剛石是怎么形成的?
發(fā)布時(shí)間:2017-08-23
金剛石成因目前爭(zhēng)論較大。除傳統(tǒng)地幔巖漿成因說外,又先后提出了隕石沖擊說,動(dòng)力變質(zhì)成因說,油儲(chǔ)隱爆成因說,大洋板塊俯沖成因說等。
其中油儲(chǔ)穩(wěn)爆說和大洋板塊俯沖成因說都有待進(jìn)一步證實(shí),隕石沖擊成因金剛石目前僅見于俄羅斯西北利亞,其特征和遠(yuǎn)景也有待進(jìn)一步研究,動(dòng)力變質(zhì)成因金剛石雖然在西澳大利亞、烏克蘭和哈薩克斯坦等都有發(fā)現(xiàn),但其粒度很少,尚末發(fā)現(xiàn)達(dá)到寶石級(jí)者。
最值得注意的是深部巖漿成因的概念。這種概念認(rèn)為金剛石是早期巖漿礦物,因金伯利巖漿中壓力不斷增高而結(jié)晶出來的。至今為止,寶石級(jí)金剛石主要來源于地幔成因的金伯利巖型礦床和鉀鎂煌斑巖型礦床。
各國(guó)金剛石地質(zhì)學(xué)家對(duì)金剛石的成因巳進(jìn)行了廣泛深入的研究。目前認(rèn)為金剛石是在大陸巖石圈的某些塊段特定的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中才能形成。雖然含有金剛石的寄主巖石有多種,
例如在一些橄欖巖體和榴輝巖體中含有金剛石,在西伯利亞的堿性-超基性雜巖、西澳的超基性和堿性煌斑巖、敘利亞的碧玄巖爆發(fā)巖筒、摩洛哥的石榴石輝石巖、哈薩克斯坦的片麻巖、中國(guó)西藏的方輝橄欖巖等巖石中都發(fā)現(xiàn)過金剛石,但具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的含金剛石的寄主母巖只有金伯利巖和鉀鎂煌斑巖。因此,金剛石的原生礦床也只有金伯利巖型和鉀鎂煌斑巖型兩種,且以金伯利巖型為主。大陸巖石圈上有一些剛性的地塊,在地質(zhì)構(gòu)造上具有雙層結(jié)構(gòu),即由基底巖系和蓋層巖系組成地殼。
目前比較成熟的觀點(diǎn):金剛石是在地質(zhì)構(gòu)造上處于長(zhǎng)期穩(wěn)定狀態(tài)的地臺(tái)區(qū)巖石圈底部形成的。這種地區(qū)巖石圈加厚而且相對(duì)較冷,具備金剛石結(jié)晶所需要的特定的溫、壓條件。同時(shí)巖石圈底部的上地幔深部的正常熱結(jié)構(gòu)必須有一個(gè)“小的擾亂”(即偏離正常地溫程度不大的溫度升高),才能使地幔橄欖巖層發(fā)生低程度的局部熔融產(chǎn)生金伯利巖巖漿。這種“小的擾亂”不會(huì)破壞較冷巖石圈的熱結(jié)構(gòu),不會(huì)將結(jié)晶出的金剛石相轉(zhuǎn)變成石墨,可使金剛石在金伯利巖漿中保存下來并被巖漿帶到地殼上部或近地表形成金伯利巖型金剛石礦床。
金剛石形成可能有3種途徑:
(1)太古宙的粗大鉆石是長(zhǎng)期地質(zhì)作用的產(chǎn)物;
(2)太古宙下沉的大洋地殼轉(zhuǎn)變成榴輝巖在伴隨的升溫中形成與硫化物礦物共生的粗粒金剛石;
(3)金伯利巖巖漿噴發(fā)前在巖石圈底部上升的C、H、O 等流體的作用下形成微粒金剛石。
多數(shù)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的金剛石都是在上地幔形成的,所以這些金剛石是寄主金伯利巖巖漿上升過程中的捕虜晶。
那早已形成的金剛石在地幔中如何保持穩(wěn)定?又如何被穩(wěn)定地帶出?是金剛石成因中另兩個(gè)必須考慮的問題。
地質(zhì)學(xué)研究表明,克拉通是從較小的和分散的陸核開始,然后逐步發(fā)展增生的,總的趨勢(shì)是從活動(dòng)到穩(wěn)定。因此,克拉通將隨地質(zhì)構(gòu)造演化的進(jìn)行將變得越來越穩(wěn)定,因而其下地幔中金剛石的穩(wěn)定較易保持。但在金剛石隨巖漿從地幔向地表遷移的過程中,溫度和壓力將會(huì)發(fā)生突變。從金剛石-石墨的形成相圖可知,這種突變會(huì)使金剛石發(fā)生相變而使之全部或部分轉(zhuǎn)變成石墨。因此金剛石的遷移機(jī)制是金剛石能否保存下來的關(guān)鍵(廖宗廷等,1996)。一種途徑是要求巖漿從地幔到地表的整個(gè)過程在瞬時(shí)間內(nèi)完成,即要求上升速度極快,其速度要在70公里/小時(shí)以上。但從地質(zhì)構(gòu)造分析,要造成這種條件是比較困難的?;谠S多金剛石礦床的形成,不但是產(chǎn)于穩(wěn)定克拉通內(nèi),而且是在克拉通有較厚的沉積蓋層并其下隱伏規(guī)模較大深斷裂的部位。世界許多金剛石礦床以及我國(guó)遼寧瓦房店金剛石礦就產(chǎn)于這樣的背景之下。因此,克拉通有較厚沉積蓋層下隱伏深斷裂的條件可以形成金剛石新的帶出機(jī)制,即由于深斷裂深達(dá)地幔,構(gòu)成巖漿上升的通道,含金剛石的巖漿就沿著這種斷裂發(fā)生底辟;上覆的沉積蓋層造成的封閉條件使巖漿在上升過程中的溫度和壓力保持不變而使金剛石捕虜晶繼續(xù)保持穩(wěn)定。底辟的高溫高壓巖漿若受如斷裂走滑等形式構(gòu)造作用的影響,就可爆發(fā)形成漏斗狀或蘑茹狀含金剛石巖筒,從而形成含寶石級(jí)金剛石的金剛石原生礦床。
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