8.6.3.1 巴西金刚石/钻石的微量杂质元素特征
巴西大部分矿区金刚石/钻石的N的质量分数较高、聚合程度中等,地幔寄居温度大多位于1100~1150℃之间(Hunt et al.,2009;Bulanova et al.,2008a;Kaminsky et al.,2001a)。
Minas Gerais州Coromandel地区砂矿金刚石/钻石平均N的质量分数较高,约550μg/g,聚合程度中等,(Khachatryan,2001a)。Rondonia州Carolina金伯利岩管金刚石/钻石整体N含量高,平均N的质量分数约600μg/g,无Ⅱ型金刚石/钻石,N的聚合状态中等,93%的Carolina金刚石/钻石为IaAB型,6%为IaA型,仅0.5%的金刚石/钻石为IaB型,片晶氮峰多退化,表明在地幔寄居过程中经历一次或者多次短暂的热事件(Hunt et al.,2009)。Machado河砂矿按来源分为超深橄榄岩型和榴辉岩型金刚石/钻石,E型金刚石/钻石N的质量分数范围为39~860μg/g,P型金刚石/钻石N的质量分数较高,为200~1500μg/g,具有低、中等和高三组聚合程度,形成于1000~1200℃上地幔岩石圈;但绝大多数超深来源金刚石属于Ⅱ型,形成温度超过1300℃,指示亚岩石圈生长环境(Bulanova et al.,2008a),见表8.10。
表8.10 巴西各矿区金刚石/钻石N、H杂质含量特征Table 8.10 N content and H content of diamonds from different mines of Brazil
据 Kaminsky & Khachatryan,2001a;Kaminsky et al.,2001b;Tappert et al.,2006;Hunt et al.,2009;Bulanova et al.,2008a文献整理。
巴西Juina地区金刚石/钻石的N杂质特征则与其他地区明显不同,前者以Ⅱ型为主,具有质量分数低且高度聚合的特征,“小片晶”氮低(Kaminsky & Khachatryan,2001a;Kaminsky et al.,2001b),指示金刚石/钻石可能的超深来源,几乎所有金刚石/钻石都含有中等至显著的氢杂质元素(Kaminsky et al.,2008;Bulanova et al.,2010)。Rio Soriso砂矿金刚石/钻石N和红外活性H具有明显的正相关性(Hayman et al.,2005)。假设寄居地幔年龄为3Ga,该区金刚石/钻石形成温度可能超过1240℃(Hayman et al.,2003)。
世界范围内,绝大多数金刚石矿区仅含1%的Ⅱ型金刚石,只有少量产地包括加拿大Slave克拉通Ekati和DO-27、Superior省、Buffalo Hills地区,加纳Birim,巴西Juina,几内亚Kankan,南非Premier和Jagersfontein矿区、乌克兰晚第三纪砂矿具有高丰度的Ⅱ型金刚石,因此,Juina地区高Ⅱ型金刚石比例具有产地来源指示意义。
8.6.3.2 巴西金刚石/钻石的C同位素组成
Arenapolis、Canastra、Boa Vista砂矿P型金刚石中C同位素的比值分布范围为-8.9‰~-2.0‰,与世界范围橄榄岩型的组成一致(Tappert et al.,2006)。Carolina金伯利岩管金刚石δ13C值-22.4‰~-3.7‰,与地幔C同位素比值(接近-5.5‰)类似的样品比例较高,部分负值较低的样品显示金刚石和榴辉岩来源有关(Hunt et al.,2009)。Machado河超深金刚石δ13C为-3‰~-1‰,与碳酸盐的特征相同;P型金刚石具有标准的地幔δ13C值(-4‰~-6‰);E型金刚石δ13C从重的地幔δ13C值(-3‰)到轻的俯冲型δ13C值(-12‰),直至极轻值(-18‰),暗示可能存在有机质碳源(Bulanova et al.,2008a),见图8.42。
Juina地区金刚石δ13C组成范围为-26.3‰~-3‰(Kaminsky et al.,2001b,2008),主要集中在-5‰,-13‰,-18‰,-25‰附近,轻C同位素比值低至26.3‰,表明Amazon克拉通西南部的过渡地带受循环碳影响,可能与克拉通西南部边界1.5~1.0Ga间源于Rondoniana Santo Ignacio和Sunsas地形的俯冲一致。Juina地区下地幔金刚石碳同位素组成均一,紧密集中在-5‰附近(Kaminsky & Khachatryan,2001a;Hutchison et al.,1999),与其他地区下地幔金刚石的典型C同位素比值一致(Deines et al.,1991);过渡地带金刚石δ13C值主要集中在-5‰附近和-11‰~-13‰(Kaminsky & Khachatryan,2001a;Hutchison et al.,1999),具有不同的物质来源,贫13C为过渡地带存在地壳循环成分提供了证据(图8.42)。
图8.42 巴西部分矿区金刚石/钻石的C同位素组成特征
( 据 Tappert et al.,2006;Kaminsky et al.,2001b,2008 文献整理)
Figure 8.42 Carbon isotope composition of diamonds from several mines in Brazil
(after Tappert et al.,2006; Kaminsky et al.,2001b,2008)