Structure analysis of silicate inclusion in diamond using Laue method: Information from 600 km depth of the earth

Abstract

The diamond having some inclusions in it is pointed out to be an important mantle mineral derived from the earth mantle. This is because it works as an ideal capsule that perfectly defends its inclusions from possible chemical alteration caused by the environmental change, resulting in the retention of their original chemical and physical conditions. Twelve inclusions in total have been obtained from a diamond (L18) sample from the Province Liaoning, China, by burning the host diamond in air at 800 C in a furnace. Among them, a transparent colorless and inclusion, sample number L18-10, has been found and its composition was 16 mol percent of Na2MgSi5O12 (NaP(x)) composition) and 84 mol percent of Mg4Si4O12 (enstatite composition), while all the other ten inclusions in the host diamond were chromite phase. The solid solution of NaP(x) composition and enstatite composition was found to have never been reported in nature. It was suggested from the above data that the host diamond has been started growing below the transition zone and then transferred to the cratonic lithosphere by mantle plume. The L18-10 inclusion has been analyzed by EPMA (Electron Probe Microanalyzer) after mounted in epoxy resin and polished until it was exposed at the surface. Back-reflection Laue diffraction experiments have been carried out and Laue diffraction spots were obtained on the imaging plate. It was revealed from the diffraction pattern that L18-10 is a single crystal phase and P-lattice garnet with a cubic system.

包有物を持つダイヤモンドは、地球マントルに由来する重要なマントル鉱物であることを指摘した。なぜなら、ダイヤモンドは、環境変化により惹起される化学変化の可能性からその包有物を完全に保護する理想的なカプセルとして働き、その包有物の当初の化学的および物理的状態をそのまま保持する結果に成るからである。中国、遼寧省からのダイヤモンド試料(L18)を炉内800度Cの空気中で燃焼して、母ダイヤモンドから全部で12個の包有物を得た。それらの中に無色透明な包有物、試料番号L18-10、を発見した。組成はNa2MgSi5O12(NaP(x)組成)が16モル%で、Mg4Si4O12(頑火輝石組成)が84モル%であった。一方、母ダイヤモンド中の他の10個の包有物は全てクロム鉄鉱相であった。NaP(x)組成と頑火輝石組成の固溶体は自然界では報告されたことがないことが分かった。上記データは、母ダイヤモンドが遷移ゾーンより下層で成長を開始し、その後マントルプルームによりクラトン岩石圏に移動したことを示唆した。L18-10包有物をエポキシ樹脂に埋め込み、次いで表面に現れるまで研磨した後、EPMA(電子プローブ微量分析計)を用いて分析した。後方反射ラウエ回折実験を行い、画像板上にラウエ回折スポットを得た。回折パターンから、L18-10は単結晶相をもち、立方晶系のP-格子ガーネットであることが判明した。