Экспериментальные исследования сульфид-силикат-карбонат-углеродных систем в связи с проблемой генезиса алмаза

Часть 1. Природные минеральные ассоциации алмаза.

Поиски ответа на вопрос, из какого типа мантийных магм кристаллизуются алмазы, происходят при изучении алмазоносных ксенолитов мантийных пород, а также первичных (сингенетических) включений минералов, расплавов и флюидов в алмазах. Все эти вещества мантийного происхождения наиболее тесно ассоциированы с алмазами и, следовательно, в значительной степени являются свидетелями физических и химических условий алмазообразования в мантии Земли.

1.1. Сингенетические включения в алмазах. Сингенетические включения в алмазах и минералах, слагающих такие мантийные породы как перидотиты, пироксениты, эклогиты, кимберлиты, лампроиты, карбонатиты, алмазоносные карбонатно-силикатные породы отличаются большим разнообразием (Sharp, 1966; Соболев, Вахрушев, 1967; Соболев, 1974, Буланова и др., 1979, 1982; Боткунов и др., 1983; Ефимова и др., 1983; Гаранин и др., 1988; Sobolev, Shatsky, 1990; Schrauder, Navon, 1994; Перчук и др., 1995; Bulanova, 1995; Spetsius, 1998; Klein-BenDavid, 2003; Logvinova et al., 2003; Hwang et al, 2003; Шарыгин и др., 2003; Гаранин, 2006). Это оксиды и силикаты, сульфиды, карбонаты и фосфаты, карбиды и самородные металлы, вода (лед) и углекислота, сам алмаз и графит. Флюид-содержащие многофазовые включения в алмазах из кимберлитов представлены силикатами, карбонатами, сульфидами, фосфатами, углекислотными и водными фазами (производными флюидных компонентов) при комнатной температуре и давлениях 1.5-2.1 ГПа (Navon, 1991). Включения силикатных, карбонатных и сульфидных минералов (Navon et al. 1988; Schrauder, Navon, 1994; Izraeli et al, 2001; Mitchel and Crocket, 1971; Navon et al, 2003; Logvinova et al, 2003; Klein-BenDavid et al, 2006), а также карбонатитовых расплавов (Navon, 1991) относятся к числу самых распространенных. Имеются данные о совместном обнаружении их в одном и том же включении (Navon et al, 1988; Schrauder, Navon, 1994; Izraeli et al, 1998).

1.2. Мантийные ксенолиты. Чаще всего в ассоциациях с алмазами встречаются перидотиты и эклогиты. В действительности, составы алмазоносных ксенолитов колеблются от дунит-гарцбургитов до корундовых эклогитов. Включения указывают на минералогию непосредственно в момент образования алмаза, в то время как ксенолиты - образцы пород, вмещающих алмазы непосредственно перед кимберлитовым извержением. Если два этих события разобщены по времени, то составы включений и ксенолитов могут различаться. Выяснено, что в перидотитовых и эклогитовых сериях, ассоциирующих с алмазами в виде включений, встречаются шесть типов минералов: оливин, ортопироксен, клинопироксен, гранат, хромит, сульфид (Kirkley et al, 1991).

1.3. Сульфиды в мантии и их ассоциация с алмазами. Сульфиды также являются широко распространенными минералами мантии (Боткунов и др., 1983; Ефимова и др., 1983; Гаранин и др., 1988; Kogarko et al, 1995; Специус, 1998; Шарыгин и др., 2003). Они ассоциированы с перидотитовыми и эклогитовыми парагенезисами, как алмазоносными, так и без алмазов. Среди сульфидов установлены, главным образом, халькопирит CuFeS₂, пентландит (Fe,Ni)₉S₈, пирротин FeS, моносульфидные твердые растворы (составы близки к CuFe_10.1Ni_2.5S_14.2), а также пирит FeS₂, виоларит Ni₂FeS₄, хизлевудит Ni₃S₂, борнит Cu₅FeS₄ и минерал с двойной анионной группой джерфишерит K₆(Cu,Fe,Ni)₂₃S₂₆Cl. Сульфидные расплавы, несмесимые с силикатными и карбонатными магмами, обнаружены в образцах карбонатитов из верхних горизонтов мантии (Kogarko et al, 1995). В парагенезисе с алмазами сульфидные минералы находятся не только в виде первичных герметически закрытых включений (Ефимова и др., 1983; Bulanova et al, 1998), но и как тесно сцепленные контактные покрытия (<пленки>) (Специус, 1998). Таким образом, имеющиеся минералогические и петрографические данные показывают, что экспериментальные исследования мантийных минеральных систем с участием сульфидов представляет существенный интерес не только для понимания условий природного алмазообразования, но и в более общем плане - для минералогии, петрологии и геохимии мантии Земли.