Abstract

A linear model of internal pressure for the host–inclusion system has been developed for diamond and a test selection of thirty minerals (excluding sulfides). Central to this model, for each diamond–inclusion pair, is the isovolume locus in P–T space, along which the relative volumes of the two phases change identically. The key ratioΘ, equal to slope of the isovolume locus divided by the slope of the graphite–diamond transition, permits unconditional assignment of a mineral to one of four universal topological groups of inclusions, namely 1) a heritage-T group, 2) a heritage-P group, 3) a group with mixed response (complete decompression inside high temperature diamond), and 4) a group that decompresses completely. About half of the test minerals may be used to determine the P–T conditions of formation through measurements of internal pressures on inclusions in natural diamond. All minerals that are typically used to age-date diamond belong to the mixed group: high-temperature inclusions in diamond will tend to reset to the emplacement age. Diamond from Argyle, Australia, only fits this model if diamond forms and adjusts through prolonged secular cooling (500°C over 500 M.y.). Most inclusions in superdeep diamond should fracture the host diamond, with published examples indicating some resealing near the conditions of formation of cratonic diamond (? temporary storage). The model topology for the converse setting (diamond as the inclusion) is critically different. The converse setting is mostly hostile to survival of diamond during delivery to the Earth’s surface. Only seven of the tested host minerals (including spinel) are predicted to protect included diamond against conversion to graphite, but most minerals actually reported to carry microcrystals of diamond are excluded. However, the model predicts that the copresence of supercritical fluids (H2O–CO2) in the inclusion chamber would protect diamond included in almost any host mineral (glass also protects, but at a critically lower level). Minerals in graphite-bearing and coesite-bearing eclogites should be examined as potential hosts for microcrystals of diamond protected by this mechanism.

Abstract

Un modèle linéaire de la pression interne pour un système impliquant un minéral-hôte et un minéral inclus a été développé pour le diamant et une sélection de trente minéraux (les sulfures sont exclus). C’est un point central dans ce modèle que pour chaque paire diamant–inclusion, le lieu géométrique isovolumique en termes des coordonnées P–T, le long duquel les volumes relatifs des deux phases changent de façon identique. Le rapport clé Θ, égal à la pente du locus isovolumique divisé par la pente de la transition graphite–diamant, permet une attribution immédiate d’un minéral à un de quatre groupes topologiques universels d’inclusions: 1) minéral conservant l’héritage thermique, 2) minéral conservant l’héritage barique, 3) un groupe de minéraux à réponse mixte (décompression complète à l’intérieur d’un diamant de haute température, et 4) un groupe sujet à une décompression complète. Environ la moitié des minéraux pris en considération pourrait être utilisés pour déterminer les conditions P–T de formation par mesures des pressions internes sur les inclusions dans le diamant naturel. Tous les minéraux qui sont utilisés typiquement pour déterminer l’âge du diamant font partie du groupe mixte; les inclusions de haute température dans le diamant auront tendance à se ré-équilibrer à l’âge de mise en place. Le diamant à Argyle, en Australie, ne concorde avec ce modèle que si le diamant se forme et se réajuste au cours d’un refroidissement séculaire prolongé (500°C sur 500 million d’années). La plupart des inclusions dans les cristaux de diamant venant de grandes profondeurs devraient causer des fractures dans le diamant hôte, les inclusions dans la littérature indiquant un certain degré de cicatrisation près des conditions de formation du diamant cratonique (? entreposage temporaire). La topologie prédite pour la situation réciproque (diamant comme minéral inclus) diffère de façon marquée. Cette situation s’avère hostile en général à la survie du diamant pendant son transfert à la surface. Seulement sept des minéraux considérés (y inclus le spinelle) seraient aptes à protéger le diamant inclus d’une conversion au graphite, mais la plupart des minéraux cités en exemple comme porteurs de microcristaux de diamant sont exclus. Toutefois, d’après le modèle, la coprésence d’une phase fluide supercritique à H2O + CO2 dans la chambre de l’inclusion protégerait le diamant dans presque tout minéral hôte (le verre pourrait aussi protéger, mais à un niveau beaucoup plus faible). Les minéraux des éclogites à graphite et à coesite devraient être étudiés comme porteurs potentiels de microcristaux de diamant par ce mécanisme.

(Traduit par la Rédaction)

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