Authors:	Satitkune, Somruedee
Title:	Mineral chemistry and structural relationships of inclusions in diamond samples
Online publication date:	19-Nov-2009
Year of first publication:	2009
Language:	english
Abstract:	Diamant ist das härteste Mineral – und dazu ein Edelstein -, das unter höchstem Druck und hohen Temperaturen in tiefen kontinentalen Regionen der Erde kristallisiert. Die Mineraleinschlüsse in Diamanten werden durch die physikalische Stabilität und chemische Beständigkeit der umgebenden – eigentlich metastabilen -Diamant-Phase geschützt. Aufgrund der koexistierenden Phasenkombination ermöglichen sie, die Mineral-Entwicklung zu studieren, während deren der Einschlüssen und die Diamanten kristallisierten. \r\nDie Phasenkombinationen von Diamant und Chrom-Pyrop, Chrom-Diopsid, Chromit, Olivin, Graphit und Enstatit nebeneinander (teilweise in Berührungsexistenz) mit Chrom-Pyrop Einschlüssen wurden von neunundzwanzig Diamant-Proben von sechs Standorten in Südafrika (Premier, Koffiefontein, De Beers Pool, Finsch, Venetia und Koingnaas Minen) und Udachnaya (Sibirien/Russland) identifiziert und charakterisiert. Die Mineraleinschlüsse weisen z.T. kubo-oktaedrische Form auf, die unabhängig von ihren eigenen Kristallsystemen ausgebildet werden können. Das bedeutet, dass sie syngenetische Einschlüsse sind, die durch die sehr hohe Formenergie des umgebenden Diamanten morphologisch unter Zwang stehen. Aus zweidiemnsionalen Messungen der ersten Ordnung von charakteristischen Raman-Banden lassen sich relative Restdrucke in Diamanten zwischen Diamant und Einschlussmineral gewinnen; sie haben charakteristische Werte von ca. 0,4 bis 0,9 GPa um Chrom-Pyrop-Einschlüsse, 0,6 bis 2,0 GPa um Chrom-Diopsid-Einschlüsse, 0,3 bis 1,2 GPa um Olivin-Einschlüsse, 0,2 bis 1,0 GPa um Chromit-Einschlüsse, beziehungsweise 0,5 GPa um Graphit Einschlüsse.\r\nDie kristallstrukturellen Beziehung von Diamanten und ihren monomineralischen Einschlüssen wurden mit Hilfe der Quantifizierung der Winkelkorrelationen zwischen der [111] Richtung von Diamanten und spezifisch ausgewählten Richtungen ihrer mineralischen Einschlüsse untersucht. Die Winkelkorrelationen zwischen Diamant [111] und Chrom-Pyrop [111] oder Chromit [111] zeigen die kleinsten Verzerrungen von 2,2 bis zu 3,4. Die Chrom-Diopsid- und Olivin-Einschlüsse zeigen die Missorientierungswerte mit Diamant [111] bis zu 10,2 und 12,9 von Chrom-Diopsid [010] beziehungsweise Olivin [100].\r\nDie chemische Zusammensetzung von neun herausgearbeiteten (orientiertes Anschleifen) Einschlüssen (drei Chrom-Pyrop-Einschlüsse von Koffiefontein-, Finsch- und Venetia-Mine (zwei von drei koexistieren nebeneinander mit Enstatit), ein Chromit von Udachnaya (Sibirien/Russland), drei Chrom-Diopside von Koffiefontein, Koingnaas und Udachnaya (Sibirien/Russland) und zwei Olivin Einschlüsse von De Beers Pool und Koingnaas) wurden mit Hilfe EPMA und LA-ICP-MS analysiert. Auf der Grundlage der chemischen Zusammensetzung können die Mineraleinschlüsse in Diamanten in dieser Arbeit der peridotitischen Suite zugeordnet werden.\r\nDie Geothermobarometrie-Untersuchungen waren aufgrund der berührenden Koexistenz von Chrom-Pyrop- und Enstatit in einzelnen Diamanten möglich. Durchschnittliche Temperaturen und Drücke der Bildung sind mit ca. 1087 (± 15) C, 5,2 (± 0,1) GPa für Diamant DHK6.2 von der Koffiefontein Mine beziehungsweise ca. 1041 (± 5) C, 5,0 (± 0,1) GPa für Diamant DHF10.2 von der Finsch Mine zu interpretieren.\r\n Diamond is known as the hardest (gem) mineral, which originates in the deep continental region of the earth under very high pressures and temperatures crystallizing over long periods of time. The mineral inclusions occurring in diamonds are protected by the durability and stable chemical properties of their diamond hosts, which enable the study the evolution during which the inclusions and diamonds had formed.\r\nThe chrome-pyrope, chrome-diopside, chromite, olivine, graphite and enstatite coexisting (touching) with chrome-pyrope inclusions were identified from twenty nine diamond samples from six localities in South Africa (Premier, Koffiefontein, De Beers Pool, Finsch, Venetia mine and Koingnaas (alluvial deposit)) and Udachnaya (Russia/Siberia). Some mineral inclusions show the cubo-octahedral form, which is irrespective of their crystal systems and have no visible fractures reaching into the diamonds. This implies that they are syngenetic inclusions and the actual crystal forms of inclusions were controlled by their individual diamond hosts. The relative residual pressures in diamonds derived from the shift of first-order Raman diamond spectra derived by two dimensional mapping techniques range approximately from 0.4 to 0.9 GPa. around chrome-pyrope inclusions, from 0.6 to 2.0 GPa. around chrome-diopside inclusions, from 0.3 to 1.2 GPa. around olivine inclusions, from 0.2 to 1.0 GPa. around chromite inclusions and 0.5 GPa. around graphite inclusion, respectively. \r\nThe structural relationship of diamonds and their inclusions were studied by calculating the angle correlation between the [111] direction of diamonds and specifically selected directions of their distinct mineral inclusions. The angle correlations between diamond [111] and chrome-pyrope [111] or chromite [111] show relatively small misalignments up to 2.2 and 3.4 between the chrome-pyrope and chromite inclusions, respectively. The chrome-diopside and olivine inclusions, however, showed a degree of miss-orientation between diamond [111] and chrome- diposide [010], olivine [100] up to 10.2 and 12.9 for chrome-diopside and olivine, respectively.\r\nThe chemical compositions of nine exposed inclusions (three chrome-pyrope inclusions from Koffiefontein, Finsch and Venetia mines (two from three coexisting with enstatite), one chromite from Udachnaya (Siberia/Russia), three chrome-diopside from Koffiefontein, Koingnaas and Udachnaya (Siberia/Russia) and two olivine inclusions from De Beers Pool and Koingnaas) were analysed by EPMA and LA-ICP-MS. On the basis of chemical composition, mineral inclusions in diamonds in this study can usually be assigned to the peridotite suite. \r\nThe genetically interpretation on the base of geothermobarometry proved by inclusions was investigated by the partitioning of Fe and Mg between touching inclusions (chrome-pyrope + enstatite) in individual diamonds. Average temperatures and pressures are estimated for 1087 (±15) oC, 5.2 (±0.1) GPa for diamond DHK6.2 from Koffiefontein mine and 1041 (±5) oC, 5.0 (±0.1) GPa for diamond DHF10.2 from Finsch mine, respectively.\r\n \r\n
DDC:	550 Geowissenschaften 550 Earth sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1584
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-21215
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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