世界不同地区金刚石碳同位素组成范围及其模式特征
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发布时间：2022-05-24 13:34
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时间：2023-10-15 15:12
图9.5 世界上不同类型金刚石 / 钻石碳同位素分布图
（据 Stachel et al.，2009）
Figure 9.5 Histogram of carbon isotopes of different diamond types around the world
（Stachel et al.，2009）
图9.6 世界不同克拉通金刚石 / 钻石碳同位素的分布及差异
（据 Stachel et al.，2009）
Figure 9.6 Histogram of carbon isotopes of diamonds from different cratons around the world
（Stachel et al.，2009）
金刚石/钻石是了解岩石圈地幔碳同位素组成及地壳和地幔碳循环最重要的幔源样品，金刚石/钻石碳同位素也是了解岩石圈地幔流体碳同位素组成、分馏以及历史上存在的壳幔作用重要的证据。如果说地幔不均一包含了碳这种轻元素地球化学特性的话，那么，金刚石/钻石的碳同位素组成理应也是区分不同矿区金刚石/钻石来源的重要指标。但是遗憾的是，目前所获得的世界不同矿区金刚石/钻石碳同位素的组成大部分是重叠的，主要是地幔来源的碳，δ13C集中在-9‰～-2‰范围内，其中橄榄岩型金刚石/钻石和榴辉岩型金刚石/钻石的碳同位素的数值往往有差异，橄榄岩型金刚石/钻石的碳同位素较为集中，较难区分，主要分布范围和幔源碳是一致的，其中方辉橄榄岩和二辉橄榄石型金刚石/钻石碳同位素的峰位有一定差异，前者突出的峰位在-5.50±0.25‰，另外一个在-4.50‰～-3.50‰，后者的3个峰位于-5.00‰～-4.75‰，-4.50‰～3.75‰和-3.00‰～-2.25‰，其中最后的含重碳同位素的峰位实际上只出现在Kalahari和西非克拉通的金刚石/钻石中；榴辉岩型金刚石/钻石的碳同位素虽然主峰也是在-5‰附近（-5.25‰～-4.75‰和-4.50‰～-3.75‰两个峰，后者-4.25±0.25‰只见于Kalahari克拉通），但其碳同位素数据较为分散，往往有较大的变化范围，并且相对较轻δ13C 比例明显较大，部分碳可能来自地壳有机碳的循环物质（最轻δ13C为-41‰，图9.5，9.6）（Peter，1980；Cartigny et al.，1998；张宏福等，2009；Stachel et al.，2009）。另外，含与不含包裹体金刚石/钻石的碳同位素也有明显的分别，和包裹体主要成分可能有关，也反映了形成时环境流体的氧化还原状态及流体性质的影响（Stachel et al.，2009）。
显然，和其金刚石/钻石类型比例相对应，不同金刚石/钻石矿区δ13C的分布范围及其集中分布区域有一定的差异（图9.6），甚至距离非常近的两个矿也可以具有明显的差异，例如俄罗斯ADP金刚石/钻石成矿省Grib 岩管和Zolotitsa岩管，两者距离不远，但碳同位素组成前者是单峰分布，主体碳同位素集中在–5.5‰，而后者是双峰分布，两个峰分别在-6.5‰和-3.5‰，并且有较大比例的金刚石/钻石是富含轻碳的，最轻的δ13C为-22‰左右（图9.7）。
图9.7 俄罗斯 ADP 金刚石 / 钻石成矿省 Grib 岩管和 Zolotitsa 岩管碳同位素分布
（据Palazhchenko，2008）
Figure 9.7 Histogram of carbon isotopes of diamonds from Grib pipe and Zolotitsa pipe of ADP，Russia
（Palazhchenko，2008）
因此，总体上可以将世界不同金刚石/钻石矿区碳同位素δ13C分为分布范围比较窄和具有独特性的几个不同类型（见附表5）：
（1）分布很窄，单峰式分布集中在重碳（大于或在-3.5‰±）的矿区：例如，加拿大Slave克拉通Snap lake/ King lake 矿，Superior省Wawa的Cristal矿；澳大利亚新南威尔士主要为重碳同位素组成的B组金刚石/钻石（-5.5‰～+2.9‰，集中在+1.0‰～+2.0‰）。
（2）分布范围较窄，单峰式分布集中在幔源碳（-5‰）的矿区：这是大多数金刚石/钻石矿的模式，包括加拿大Slave克拉通Ekati 和Diavik矿区；俄罗斯ADP成矿省V.Grip岩管；几内亚Kankan地区；南非普列米尔、Finsch、Venetia、De Beers Pool、刚果（扎伊尔） Mbuji；中国辽宁和山东。
（3）分布范围较窄，单峰式分布集中在轻碳（小于-8‰）的矿区：北澳克拉通阿盖尔（Argyle）矿区，主峰值在-11‰～-10‰，和该矿主要由榴辉岩型金刚石/钻石的特征相一致；Kalahari克拉通；新南威尔士A组金刚石/钻石。
（4）分布范围很大，单峰式分布的矿区：特别的例子包括巴西Juina地区，范围很大为–25‰～-2.67‰，众数-4.9‰，低地幔金刚石/钻石集中在-5‰；俄罗斯乌拉尔砂矿，分布范围为–18.9‰～+2.3‰，但单峰在-6‰～-5‰。
（5）分布范围很大，双峰或数据分散的矿区：包括典型的如加拿大Slave克拉通Jericho矿，分布范围大，包括世界上最轻的碳（-41‰），双峰分布，主峰约-35‰，小峰位于-5‰；Alberta省Buffalo Head Hills，众数位于-5‰、-17‰，大比例集中于轻碳同位素值（<-10‰）；俄罗斯ADP成矿省Lomonsov矿区（-4.0‰～-2.0‰和-7.0‰～-5.0‰）峰分布；俄罗斯雅库特金刚石成矿省Udachnaya和Mir原生矿；塞拉利昂；博茨瓦纳Orapa和Jwaneng，其中前者P型主要集中在-5‰～-7%，E型主要集中在-13‰～-15‰，后者双峰在-1‰～-2‰和-18‰～-20‰；纳米比亚；北澳克拉通的艾伦代尔（Ellendale），中国湖南沅水流域等。
依据上述分类要素的综合对比结果见9.3.2。
