地幔超高压条件下镍黄铁矿的一种新结构相——菱面体相: 辽宁金刚石包体的镍黄铁矿晶体结构

刘惠芳; 李国武; 陆琦; 施倪承; 汤中道; 肖平

doi:10.3799/dqkx.2012.056

地幔超高压条件下镍黄铁矿的一种新结构相——菱面体相: 辽宁金刚石包体的镍黄铁矿晶体结构

doi: 10.3799/dqkx.2012.056

1.
中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北武汉 430074
2.
中国地质大学晶体结构实验室, 矿物岩石材料开发应用国家专业实验室, 北京 100083
3.
中国地质大学材料与化学学院, 湖北武汉 430074

基金项目:

国家自然科学基金项目 40872043

国家自然科学基金项目 49772095

详细信息

作者简介:
刘惠芳(1957-), 女, 主要从事矿物岩石检测与研究.E-mail: liuhuifang@cug.edu.cn

中图分类号: P585
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出版历程
- 收稿日期: 2011-03-25
- 网络出版日期: 2021-11-09
- 刊出日期: 2012-05-01

Rhombohedral Structure: A New Phase of Pentlandite in Diamond Inclusion from Liaoning, China

1.
State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
2.
Crystal Structure Laboratory and National Laboratory of Mineral Materials, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
3.
Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

摘要

摘要: 从金刚石中获取的包体矿物经电子探针分析其成分与镍黄铁矿相同, 该包体矿物晶体形态完好, 外形为三(六)方对称.用CCD单晶衍射仪对该矿物进行了单晶德拜衍射, 得到的39个衍射峰, 经粉末法指标化程序判别和计算, 这些衍射峰分别属于两种结构的镍黄铁矿的衍射峰: 一套为菱面体结构(六方定向)镍黄铁矿的衍射; 另一套属于立方结构的镍黄铁矿结构的衍射.菱面体结构镍黄铁矿的晶胞参数: a＝0.690 62 nm, c＝1.720 95 nm, V＝0.710 85 nm³(六方定向); a_R＝0.698 61 nm, α＝59.244 5°, V＝0.236 95 nm³(菱面体定向).菱面体结构的衍射表明该镍黄铁矿在地幔超高压环境中形成, 出现立方结构的衍射, 反映了金刚石破碎后, 该镍黄铁矿包体在常压下相变的结果.
- 菱形结构 /
- 镍黄铁矿 /
- 地幔矿物 /
- 超高压 /
- 金刚石包体
Abstract: Pentlandite inclusion presenting perfect crystal form with hexagonal symmetry in a diamond from Liaoning of China was confirmed based on electron microprobe analysis data.X-ray diffraction peaks obtained from single crystal diffractometer with CCD area detector demonstrate that pentlandite has rhombohedral and cubic structures by the powder method indexing procedure distinction and computation. Unit cell parameters of rhombohedral structure are as follows: a＝0.690 62 nm, c＝1.720 95 nm, V＝0.710 85 nm³ (hexagonal); a_R＝0.698 61 nm, α＝59.244 5°, and V＝0.236 95 nm³ (rhombohedral). The presence of rhombohedral phase in diamond inclusions reveals that the formation condition of the pentlandite in the mantle at ultrahigh-pressure and cubic phase is the results of phase transformation of the pentlandite inclusions in the atmospheric pressure since the diamond breaks.
- rhombohedral structure /
- pentlandite /
- mantle mineral /
- ultra-high pressure /
- diamond inclusion

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图 1 金刚石中镍黄铁矿包体的形态(电子显微镜照片)

a.镍黄铁矿呈三(六)方对称自形粒状；b.镍黄铁矿产出于金刚石原生孔隙中，尚附着在金刚石上；c.附着在金刚石碎片上的镍黄铁矿产出形态

Fig. 1. Micrograph (SEM) of pentlandite in diamond inclusion

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图 2 镍黄铁矿立方结构和菱面体结构的衍射特征

a.立方结构镍黄铁矿(111) 衍射和菱面体结构(003)、(101)衍射；b.立方结构镍黄铁矿(220) 衍射和菱面体结构(104)、(110)、(111)衍射；c.立方结构镍黄铁矿(331) 衍射和菱面体结构(210)、(205)衍射；d.立方结构镍黄铁矿(511) 衍射和菱面体结构(009)、(303)衍射

Fig. 2. Diffraction peaks of cubic structure and diffraction peaks of rhombohedral structure for pentlandite

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图 3 氯化钠型结构向菱形结构转变示意

a.常压下氯化钠型结构；b.高压条件下菱形结构；大球.表示硫原子；小球.表示金属原子

Fig. 3. Diagram of NaCl-type structure changed to rhombohedral structur

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表 1 金刚石包体镍黄铁矿的电子探针分析结果(%)

Table 1. Electron microprobe analysis results of pentlandite in diamond inclusion

	Fe	Ni	Co	S	合计	计算分子式	Ni/Fe	Me/S
1	31.06	34.18	0.44	33.17	98.85	(Ni_4.50Fe_4.30Co_0.06)_8.86S₈	1.05	8.86/8
2	30.94	34.13	0.49	34.02	99.58	(Ni_4.38Fe_4.18Co_0.06)_8.62S₈	1.04	8.62/8
3	30.09	34.64	0.48	32.91	99.12	(Ni_4.60Fe_4.34Co_0.06)_9.00S₈	1.04	9/8
4	30.66	34.84	0.50	33.36	98.24	(Ni_4.56Fe_4.22Co_0.06)_8.84S₈	1.08	8.84/8
5	30.94	34.11	0.50	32.84	98.40	(Ni_4.50Fe_4.30Co_0.06)_8.86S₈	1.05	8.86/8
6	32.04	33.52	0.51	33.31	99.38	(Ni_4.54Fe_4.33Co_0.07)_8.94S₈	1.00	8.94/8
7	31.19	34.45	0.51	32.87	99.01	(Ni_4.40Fe_4.42Co_0.07)_8.89S₈	1.05	8.89/8

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表 2 金刚石包体Ni、Fe硫化物矿物的X射线衍射数据

Table 2. X-ray diffraction data of Ni, Fe sulfide minerals in diamond inclusion

菱面体结构镍黄铁矿衍射峰(本次)				立方结构镍黄铁矿衍射峰(本次)			镍黄铁矿立方PDF 30-657
hkl	计算d(nm)	实验d(nm)	Int*	hkl	d(nm)	Int	hkl	d(nm)	Int
				111	0.5675	30	111	0.5794	29
003	0.573 65	0.561 30	s
101	0.564 94	0.543 30	m
				200	0.510 7	16	200	0.501 8	6
102	0.491 11	0.493 00	s
				220	0.354 7	8	220	0.354 8	6
104	0.349 26	0.349 20	m
110	0.345 31	0.341 70	m
111	0.338 56	0.339 40	m
				311	0.300 1	91	311	0.302 6	98
				222	0.289 9	8	222	0.289 7	29
006	0.286 83	0.286 29	w
202	0.282 47	0.282 74	w
203	0.265 18	0.266 30	w
106	0.258 62	0.259 60	w
				400	0.250 97	7	400	0.250 89	5
				331	0.227 66	8	331	0.230 31	16
210	0.226 06	0.224 93	w
205	0.225 74	0.223 22	m	420	0.223 22	4	420	0.224 47	3
				422	0.205 40	5	422	0.204 92	2
				511	0.192 10	30	511	0.193 18	34
009	0.191 22	0.191 39	s
303	0.188 32	0.188 80	m
				440	0.175 83	100	440	0.177 43	100
220	0.172 65	0.173 19	w
305	0.172 51	0.171 76	w
221	0.171 79	0.171 33	w
				531	0.169 80	15	531	0.169 67	4
				600	0.166 80	5	600	0.167 27	1
312	0.162 88	0.163 28	w
209	0.161 10	0.161 14	m
313	0.159 35	0.158 69	w
				620	0.157 14	3	620	0.158 69	1
218	0.155 84	0.155 85	w
				533	0.153 11	22	533	0.153 09	8
				622	0.150 58	20	622	0.151 32	8
				444	0.143 96	5	444	0.144 88	1
0012	0.143 41	0.142 60	m
404	0.141 24	0.141 54	m
注：Int*：衍射峰相对强度；s.强；m.中；w.弱.

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参考文献(13)

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