金刚石中的石墨包裹体研究及其意义
石墨作为金刚石中最常见的包裹体,常呈板状、过度生长的树枝状、盘状及玫瑰花折叠状等.现有研究结果表明,不同生长形态的石墨不但具有反映其生长环境差异的特质,也具有指示金刚石成因、来源及地球深部过程的意义.然而,较长时期以来,在石墨的金刚石成因、来源及地球深部过程的指示意义方面,人们似乎只关注石墨向金刚石转变的温度、压力及氧逸度条件,在较大程度上忽略了石墨包裹体对金刚石的生长期次、形成机制等方面的价值. 研究表明，金刚石中的石墨包裹体包括有原生石墨、同生石墨和后生石墨等三大类。同时，这三种类型石墨除了在化学成分、颜色等方面具有一些共同特征外，还分别具有各自的成因、来源等方面的标型特征（表1）。 原生石墨包裹体早于寄主金刚石的形成，其形态主要呈圆形、群状分布的石墨小球或不同形状的颗粒。其形成过程必须有石墨与金刚石的直接接触，颗粒状石墨包裹体形成于石墨颗粒大量分布、碳过饱和的金刚石成矿媒介中。金刚石的高温高压合成实验研究结果表明，籽晶具有促进金刚石结晶生长的作用。而位于核部的原生石墨有可能成为金刚石晶体的籽晶，进而促进金刚石的生长。 同生石墨包裹体形成于石墨与金刚石共同结晶的过程中。由于受到金刚石的生长层形态制约，石墨往往沿金刚石生长层（”111”面）的方向呈不规则多边形或规则的六边形片状（层状）生长。同生石墨包裹体的研究可以更好地揭示金刚石成核、结晶过程及形成环境。 后生石墨包裹往往形成于寄主金刚石晶体停止生长之后，不参与金刚石晶体生长过程，往往比较容易辨识。它们常常发育在金刚石的裂隙中，当其他包裹体结晶的温度大于900℃时，它们也可能由金刚石退火而成，围绕在其他包裹体周围。石墨在这种高温低压环境中形成，常呈六边形、圆盘形或者玫瑰花折叠形，其晶体有序度常因金刚石受到高温作用时间的长短不同而呈现一定的差异，但往往有序都不高。此外，含后生石墨的金刚石常出现因压力作用产生的裂隙。 相对于金刚石中的后生石墨而言，区分原生和同生石墨包裹体往往有一定难度。这是因为，二者均位于金刚石的核部或者不均匀分布于整个晶体中，石墨周围没有裂隙和压力填充物出现，且晶体有序度较高。 石墨作为金刚石的同素异形体，其碳质来源与金刚石的碳质来源有着紧密的联系。原生石墨可作为金刚石形成的主要碳质来源；同生石墨的出现表明金刚石与石墨的碳来源一致；后生石墨的碳质源自于金刚石的石墨化过程。总之，对金刚石中不同期次的石墨包裹体的鉴别及深入研究，将为揭示金刚石的成核、结晶过程和生长环境提供重要的科学信息。
金刚石 石墨包裹体 成核机制 结晶过程 生长环境
周文秀 杨志军 傅海福 曾亮亮 刘思微 曾璇 李晓潇 黄姗姗
中山大学地球科学与地质工程学院,广州510275
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2015-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）