Карбонадо - микрополикристаллическая фация мантийных алмазов

‘ёеакМис, сентябрь, 2010 г., № 9

КАРБОНАДО - МИКРОПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ФАЦИЯ МАНТИЙНЫХ АЛМАЗОВ

Сотрудниками лаборатории экспериментальной минералогии проведено комплексное исследование микрополикристалличес-ких алмазных агрегатов и их синтетических аналогов, а также построены теоретические модели происхождения карбонадо.

Впервые обобщены новые результаты по минералогии и флюидогеохи-мии бразильских карбонадо. Получены данные о резкой кристалломорфологической и изотопно-углеродной неоднородности карбонадо и об аномальном обогащении их флюидных включений угарным газом. Выделены три типа фазовых примесей: 1) минералы в интерстициях и порах агрегата алмазных индивидов; 2) минералы-узники внутри алмазных индивидов; 3) флюидные включения в алмазе.

В интерстициях выявлены и изучены сингенетические и эпигенетические включения более 130 минеральных видов и разновидностей. Получено подтверждение факта существования в природе (в монокристаль-ных алмазах Среднего Урала) поли-компонентных твердых растворов — минералов на основе циркона: иоцит-рутил-цирконовой ассоциации, типо-морфной для высокобарической обстановки мантийного минералооб-разования.

В микроиндивидах алмазной фазы выявлены многочисленные флюидные и минеральные включения, размер которых варьируется от первых десятков нанометров до 1—2 мкм. Среди твердых включений установлены около 40 минеральных видов. Внутриалмазные включения встречаются в виде обособленных индивидов и колеблющихся по минеральному составу сростков. Особое значение для диагностики сингенетичных включений имеет их огранка в форме отрицательных кристаллов алмаза. Согласно расчетам, распределение упомянутых типов примесей среди индивидов внутриалмазных вклю -чений имеет следующий вид (встречаемость, %): простые вещества — 16.3; галиды — 2.3; халькогенные соединения — 11.6; оксиды — 20.9; силикаты и алюмосиликаты — 25.6; кислородные соли — 23.3. Полученные пропорции довольно близко совпадают с пропорциями, рассчитанными для интерстициальных минеральных примесей в карбонадо.

Особый интерес представляют собой находки внутри алмазной фазы карбонадо магнезиальных хромшпи-

нелидов и магнезиально-железистых гранатов. Обнаружение этих минералов внутри алмазной фазы свидетельствует в пользу их мантийного происхождения. На последнее указывает также присутствие в исследованных включениях трехвалентного железа и соответственно андрадитово-го минала, что очень характерно именно для мантийных гранатов. В некоторых алмазных индивидах установлена высокая плотность дислокаций. Здесь же выявлены сильно агрегированные азотные дефекты, зафиксированные в виде системы характерных пластинчатых форм нано-метровой размерности.

Рассмотрены экспериментальные модели природного синтеза алмазных поликристаллов в системах: углеводород—графит, металл—графит. В рамках теории протекания и симметрий-ного подхода к кристаллогенетическому процессу на основе теории потенциальной энергии объясняются структура и механизмы образования алмазных агрегатов. Наличие флюидной фазы СО-СО2 приводит к формирова-

нию искаженных двойникованных монокристаллов с наличием отрицательного рельефа. При этом рост кристаллов алмаза обеспечивается диффузией углерода к растущим граням через жидкую металлическую и флюидную фазы. По результатам данных исследований установлены возможные характеристические условия генерации природных микрополикристалли-ческих агрегатов (карбонадо).

На основе сравнительного изучения природных и синтетических скрытокристаллических разновидностей алмаза и установления их генезиса разработана технология получения композитного материала нового поколения — термостойкого «карбонадо».

Вся совокупность минералогичес -ких данных, включая и информацию о структурных дефектах алмазной фазы, образование которых мы объясняем длительным высокотемпературным отжигом, свидетельствует в пользу представлений о мантийном происхождении карбонадо. В этой связи обращают на себя внимание, во-первых, явная нетождественность составов внутриал-

Фазово-обособленные выделения лонсдейлита на поверхности октаэдрических граней алмаза в карбонадо

Дефектность алмазных кристаллитов в карбонадо, выросшем в флюидонасыщенной

среде (обр. МвС12/3):

А — результат разгерметизации вакуоли с выбросом флюида (состав его реликтов — 8І — 2.34, С1 — 3.86, Са — 26.76, ТІ — 0.66, Сг — 13.34, О — 52.93 %); Б — каверны на месте вскрывшихся

вакуолей

‘ёесшМис, сентябрь, 2010 г., № 9

quartz •

*

в 200 нм

Внутрикристальные минеральные включения в алмазной фазе карбонадо. ПЭМ-изображение ультратонкого среза-пленки, полученного ФИБ-методом

мазных минеральных включений в кар -бонадо, отобранных с разных алмазоносных площадей, и, во-вторых, значительная роль во включениях летучих компонентов. Такие минералогические особенности, вероятно, можно расценивать как указание на метасоматичес-кую преобразованность и минералогогеохимическую неоднородность мантийной среды алмазообразования.

Литература

Сухарев A. E., Петровский В. А. Минералогия карбонадо и экспериментальные модели их образования. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 196 с.

Петровский В. А, Силаев В. И., Сухарев A. E., Шанина С. H., Мартинс М., Кар-функель И. Флюидные фазы в карбонадо и их генетическая информативность // Геохимия, 2008. № 7. С. 748—765.

Petrovsky V. A., Shiryaev A. A., Lyutoev V. P., SukharevA. E., Martins M. Morphology and defects of diamond grains in carbonado: clues to carbonado genesis // European Journal of Mineralogy, 2010. Vol. 22. P. 35—47.

Д. г.-м. H. В. А. Петровский, к. г.-м. H. А. E. Сухарев