大别山南部蛇纹岩碳硅石研究

吴维平, 孙先如, 吴峥, 陆益群, 汪德华, 朱德升. 大别山南部蛇纹岩碳硅石研究[J]. 地质通报, 2017, 36(2-3): 418-428.
引用本文: 吴维平, 孙先如, 吴峥, 陆益群, 汪德华, 朱德升. 大别山南部蛇纹岩碳硅石研究[J]. 地质通报, 2017, 36(2-3): 418-428.
WU Weiping, SUN Xianru, WU Zheng, LU Yiqun, WANG Dehua, ZHU Desheng. A study of moissanites in the serpentinite from south Dabie Mountain[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(2-3): 418-428.
Citation: WU Weiping, SUN Xianru, WU Zheng, LU Yiqun, WANG Dehua, ZHU Desheng. A study of moissanites in the serpentinite from south Dabie Mountain[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(2-3): 418-428.

大别山南部蛇纹岩碳硅石研究

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目《大别山南部DJS蛇纹岩体中的天然碳硅石及其大地构造意义》(批准号:40672145)
详细信息
    作者简介: 吴维平 (1957-), 男, 教授级高级工程师, 从事大别山区域地质、岩石学及大地构造研究。E-mail:962745352@qq.com
  • 中图分类号: P588.32+3

A study of moissanites in the serpentinite from south Dabie Mountain

  • 在大别山南部亭子岭、古山、虎形等蛇纹岩中发现碳硅石,粒径0.02~0.08mm,少数可达0.1~0.17mm,晶体有一轴晶(+)和二轴晶(+)(2V=37°),后者较发育,有较明显的二轴晶化。拉幔光谱峰值稳定,主峰788~789cm-1次峰968~972cm-1,弱峰767~784cm-1,个别样品产生较大偏移,主峰776.85cm-1,次峰964.82cm-1,可能为因其他微量元素的加入,结构发生改变所致。能谱分析显示,碳硅石混入较多杂质,其中最明显的O、Fe、Ca、K、Ni、Ti、S、Cl、Na等元素可能对结构产生一定的影响。从而也揭示了早期结晶的温度较高,杂质也较多。此外,碳硅石中见有流体包裹体,成分为CH4、C2H6、C3H8、C6H6、H2O等,产生碳硅石的蛇纹岩为大陆幔源岩石在上侵过程中,高温下差异性应变形成二轴晶化。根据实验资料,SiC形成温度为1600℃以上,压力大于等于6.0Gpa,应为在下地壳上地幔软流圈极端还原条件下产生的。

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  • 图 1  大别山地质略图[3]

    Figure 1. 

    图 图版Ⅰ  a~i.亭子岭、古山、虎形蛇纹岩薄片中碳硅石及磷灰石;a.一轴晶(+);b.一轴晶(+);c.二轴晶(+);d.二轴晶(+);e.二轴晶(+);f.二轴晶(+);g.一轴晶(+);h.一轴晶(+);i.一轴晶(+)

    图 2  碳硅石二轴晶消光曲线图

    Figure 2. 

    图 3  碳硅石能谱分析显微图像

    Figure 3. 

    图 4  亭子岭、古山、虎形蛇纹岩薄片中碳硅石及磷灰石(g) 拉曼光谱图

    Figure 4. 

    图 图版Ⅱ  PlateⅡ a.碳硅石,板状,0.12mm×0.4mm, 具二相包裹体,浑圆状、圆状、三角状、板状,孤立,负晶形,大者5~10μm, 长柱状为碳硅石包体,40×单偏光;b.碳硅石,三方单锥,0.2mm×0.22mm, 20×单偏光;c.碳硅石,具环带构造,0.15mm×0.12mm, 中心为绿色,边缘为暗绿色-黑色,包裹体沿环带分布,40×单偏光;d.碳硅石,板状,0.15mm×0.3mm, 淡绿色,具二相包裹体及自然硅包体(边部黑色板状体),包裹体大者达2.5~5μm, 40×单偏光;e.碳硅石,环带构造,0.1mm×0.12mm, 复三方单锥,中心暗绿色、边缘黑色,40×单偏光;f.碳硅石,无色,六边形,0.2mm×0.23mm, 六方单锥?40×单偏光

    图 图版Ⅲ  PlateⅢ a.S-01,气相;b.S-02液相;c.S-03,气相;d.S-04,液相;e.S-05,气相;f.S-4-2,液相;g.Sp-1液相;h.S-08-1气相,S-08-2,液相;i.S-09-1,气相,S-09-2液相,其中a、b, c、d, e、f, h、i分别为同一包裹体

    图 5  碳硅石流体包裹体拉曼图谱及自然硅图谱(S-10)

    Figure 5. 

    表 1  董家山蛇纹岩天然碳硅石X光衍射分析结果

    Table 1.  XRD results of moissanite from Dongjiashan serpentinito

    样品号N16N17N19N56N21
    空间群P6(3) mcP6(3) mcP6(3) mcP6(3) mcR (3) mc
    晶胞参数A=3.12(5)Åα=3.049(11)Åα=3.08(5)Åα=3.08(4)Åα=3.054(5)Å
    DimensionsC=15.36(5)ÅC=14.99(11)ÅC=15.13(5)ÅC=15.09(4)ÅC=37.46(13)Å
    晶系hexagonalhexagonalhexagonalhexagonalrhombohedral
    Z(分子数/单位)666615
    多型(体)α-6Hα-6Hα-6Hα-6Hα-15R
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    表 2  碳硅石能谱分析结果

    Table 2.  Energy spectra analytical results of moissanite

    序号样号重量/百分比COSiMgAlKCaFeCrNiSClTiNa总量
    11-1含量%31.1568.75100
    原子系数112
    21-3含量%26.3161.9111.190.390.19100
    原子系数0.910.090.0030.0012
    31-2含量%33.5266.48100
    原子系数0.9912
    41-4含量%27.9252.4319.320.33100
    原子系数10.840.150.0022
    54-1含量%34.4865.52100
    原子系数10.992
    65-1含量%34.1365.87100
    原子系数11.012
    75-5含量%43.829.2945.120.300.140.190.600.54
    原子系数10.1590.770.0020.0010.0020.0050.063
    87-1含量%34.281.0664.66100
    原子系数10.0020.982
    90608-1含量%3720.3237.973.510.120.760.32100
    原子系数10.4120.5330.0470.0010.0050.0022
    100608-2含量%35.2321.5335.294.450.121.372.0100
    原子系数10.4580.520.0620.0010.0080.0132
    110608-3含量%39.4638.6119.771.540.240.39100
    原子系数10.7340.240.0190.0030.0022
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    表 3  碳硅石颜色与元素含量对比

    Table 3.  Relation between color and element content of moissanite

    样号位置颜色百分含量/%
    26~680.1~190.1~10.01~0.1<0.01微量
    1-1边缘淡绿色-淡蓝色C, Si
    1-2中心淡绿色-淡蓝色C, Si
    1-3包体淡绿带灰C, SiFeNi, Ti
    1-4包体淡绿色C, SiFeNi
    4-1边缘暗绿色-黑色C, Si
    5-1边缘淡绿色C, SiOK, Ca, S, Cl
    5-5包体淡绿色C, SiO
    7-1边缘黑色C, SiOAl,Mg
    0608-1-2-3C, SiAl, Fe
    8蓝色C, SiAl
    9青绿色Si, CNa, CaFe, Mg, Cr
    α-SiC**无色Si, Al-Na, CaFe, Mg, CrMn, Sn, PbTi, Ni, Be
    α-SiC**蓝绿色Si, AlCa-TiMn
    α-SiC**黄绿色Si, AlFe, Mg, CrMn, Pb, Cu
    人造SiC**绿色Si, AlNiCu, V, Ag, Be, Sn, Pb
    黑色Si, AlFe, CaVMn, Cu, Sn
    蓝色Si, AlCa, NaMg, Fe, Cr-
     注:8、9为人造SiC;α-SiC资料据参考文献[11]
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    表 4  碳硅石流体包裹体成分

    Table 4.  Compositions of fluid inclusion in moissanites

    相成分气相液相碳硅石
    序号编号CH4C2H6C3H8C6H6H2OCH4C2H6C3H8C6H6H2O
    1S-01a
    S-02
    2S-03a
    S-04
    3S-05d
    S-4-2
    4SP-1d
    5S-08-1a
    S-08-2
    6S-09-1a
    S-09-2
     注:a、d为图版Ⅱ中的代号
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  • [1]

    Nassau K, 陈钟惠.莫依桑石:一种新的合成宝石材料[J].宝石和宝石学杂志, 1999, 1(4): 47-55. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB199904012.htm

    [2]

    Kaminskiy F V, Bukin V I, Potapov S V, et al. Discovery of sil-icon cabide under natural conditions and their genetic importance[J]. International Geology Review, 1969, 11(5): 561-569. doi: 10.1080/00206816909475090

    [3]

    徐树桐, 吴维平, 肖万生, 等.大别山南部天然碳硅石[J].岩石矿物学杂志, 2006, 25(4): 314-322. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSKW200604006.htm

    [4]

    Xu S T, Wu W P, Xiao W S, et al. Moissanite in serpentinite from the Dabie Mountains in China[J].Mineralogical Magazine, 2008, 72(4):899-908. doi: 10.1180/minmag.2008.072.4.899

    [5]

    靳永斌, 支霞臣, 孟庆, 等.大别山北部饶拔寨超镁铁岩体的形成时代:Re-Os同位素法定年[J].科学通报, 2003, 48(24): 2560-2565. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB200324015.htm

    [6]

    李曙光, S, R, Hart, 郑双根等.中国华北、华南陆块碰撞时代的钐、钕同位素年龄证据[J].中国科学 (B辑化学生命科学地学), 1989, 3: 312-319. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JBXK198903011.htm

    [7]

    张旗, 马宝林, 刘若新, 等.一个消减带之上的大陆岩石圈地幔残片——安徽饶拔寨超镁铁岩的地球化学特征[J].中国科学 (B辑), 1995, 25(8): 867-873. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JBXK199508012.htm

    [8]

    刘雅琴, 胡克.中国中部高铝质超高压变质岩[J].岩石学报, 1999, 15(4): 548-556. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB199904006.htm

    [9]

    斯利蒙斯等著; 苏树春, 张绍宗译.旋转台鉴定法译文集旋转台新技术[M].北京:地质出版社, 1997:43-52.

    [10]

    孙先如.应用消光数据测定晶体2V[J].矿物学报, 1983, 2: 112-117. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWXB198302004.htm

    [11]

    Bauer J, Fiala J, Hrichová R. Natural α-silicon carbide[J]. America Mineralogist, 1963, 48(5): 620-634.

    [12]

    Leung I S, Taylor L A, Tsao C S, et al. SiC in Diamond and Kimberlites: Implications for Nucleation and Growth of Diamond[J]. International Geology Review, 1996, (7): 595-606. https://www.researchgate.net/publication/233063657_SiC_in_Diamond_and_Kimberlites_Implications_for_Nucleation_and_Growth_of_Diamond

    [13]

    徐培苍, 李如璧, 王永强, 等.地学中的拉曼光谱[M].西安:陕西科学技术出版社, 1996.

    [14]

    路凤香.深部地幔及深部流体[J].地学前缘, 1996, 3(3/4): 181-186. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXQY604.002.htm

    [15]

    Filimonova L G, Trubkin N V. Moissanite nanoparticles in disseminated mineralization of the Dukat ore district, northeastern Russia[J]. Doklady Earth Sciences, 2004, 394(1): 137-140. https://www.researchgate.net/publication/297988528_Moissanite_nanoparticles_in_disseminated_mineralization_of_the_Dukat_ore_district_northeastern_Russia

    [16]

    Leung W, Guo I, Friedman J G. Natural occurrence of silicon carbide in a diamondiferous kimberlite from Fuxian[J]. Nature, 1990, 346: 352-354. doi: 10.1038/346352a0

    [17]

    Whitney E D, Shafler P T B. Investigation of the phase transformation between α-and β-silicon carbide at high pressures[J]. High Temperatures-High Pressures, 1969, 1(1): 107-110.

    [18]

    Lane, CHC Jr, Davis R F. Kinelics and mechanisms of high-temperature creep in silicon carbide[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1988, 71(4): 281-295. doi: 10.1111/jace.1988.71.issue-4

    [19]

    董云鹏, 周鼎武, 张国伟. 蛇纹岩中地幔橄榄岩的显微构造特征及其地球动力学意义[C]//张旗. 蛇绿岩与地球动力学研讨会论文集. 北京: 地质出版社, 1996: 150-153.

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出版历程
收稿日期:  2016-10-27
修回日期:  2017-01-25
刊出日期:  2017-03-25

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