Тезисы научной конференции
ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ,

апрель 2007 года
СЕКЦИЯ ГЕОЛОГИИ

содержание

Синтез алмаза и его сингенетических включений в системе перидотит-карбонат при давлениях 7,0-8,5 ГПа и температурах 1200-1800°С

А.В.Бобров, Ю.А.Литвин (ИЭМ РАН)

Важную роль в решении проблемы генезиса алмаза в условиях мантии Земли играет установление состава материнских сред его кристаллизации. Обнаружение в алмазах флюидных карбонатитовых включений, обогащенных H₂O, CO₂, SiO₂, K₂O и имеющих высокое внутреннее давление (4-7 ГПа) [1, 2], находится в основе представлений о сильно сжатых материнских многокомпонентных карбонатно-силикатных расплавах с растворенным углеродом и переменными содержаниями примесных (оксиды, фосфаты, хлориды, сульфиды, металлы, карбиды и др.) компонентов [3]. Модель природных карбонатно-силикатно-углеродных расплавов отвечает экспериментальному критерию сингенезиса алмаза и его ростовых включений, в соответствии с которым материнские среды должны обеспечить образование как самих алмазов, так и минерального вещества первичных включений в них.

В настоящей работе изучена кристаллизация алмаза в расплавах переменного состава модельного перидотита [60 мас.% оливина (Ol), 16 мас.% ортопироксена (Opx), 12 мас.% клинопироксена (Cpx), 12 мас.% граната (Grt)] с карбонатом доломитового состава (CaCO3·MgCO3), K₂CO₃, а также многокомпонентными K-Na-Ca-Mg-Fe-карбонатитами. В настоящих экспериментах, выполненных при PT-условиях стабильности алмаза, карбонатно-силикатные расплавы ведут себя как полностью смесимые жидкие фазы. При давлении 8,5 ГПа для переменных отношений силикатных и карбонатных компонентов в ростовых расплавах определены концентрационные барьеры нуклеации (КБН) алмазной фазы, которые отвечают соответственно для CaCO₃·MgCO3, K₂CO₃ и карбонатита 75, 70 и 70 мас.% силикатных компонентов (рис. 1). При более высоких содержаниях силикатов в силикатно-карбонатных расплавах происходит рост алмаза на затравке, сопровождаемый кристаллизацией термодинамически нестабильной графитовой фазы. Полученные результаты отличаются от КБН, установленных в расплавах модельных эклогитов с аналогичными карбонатными фазами [3], для которых соответствующие отношения составляют 35, 65 и 40 мас.% силикатных компонентов (рис. 2).

Появление в рассматриваемых алмазообразующих перидотит-карбонатных системах сингенетических алмазу силикатных минералов было определено в специальных сериях экспериментов при P=7,0 ГПа и T=1200-1800°С для составов перидотит30-карбонат70 (мас.%). В системе с участием (CaCO₃·MgCO₃) ликвидусной фазой является Ol, ниже 1700°С устойчива ассоциация Cpx+Ol+карбонатно-силикатный расплав (L), к которой при 1600°С появляется Grt. Для этой системы устанавливается преобладание Cpx среди силикатов, а Opx не был обнаружен ни в одном из опытов. В системе перидотит-щелочной карбонат (K₂CO₃) устанавливаются следующие ассоциации: Opx(Ol)+L (1800°), Opx+K₂Mg₂Si₂O7(?)+L (1500°), Opx+Ol+карбонат+L (1300°), Opx+Ol+вадеит+карбонат (1200°С).

Кристаллизация расплавов с участием модельного многокомпонентного (K-Na-Ca-Mg-Fe карбонатита) при снижении температуры приводит к следующей смене парагенезисов: Ol+L > Ol+Opx+L > Ol+Opx+Cpx(Grt)+L > Ol+Opx+Cpx(Grt)+карбонат. Полученные результаты подтверждают карбонатитовую (карбонатно-силикатную) модель генезиса алмаза и указывают на принципиальную возможность кристаллизации сингенетических алмазу силикатных минералов перидотитового парагенезиса в силикатно-карбонатных расплавах при PT-параметрах стабильности алмаза.

• 1. Shrauder M., Navon O. Hydrous and carbonatitic mantle fluids in fibrous diamonds from Jwaneng, Botswana // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1994. V. 58. No. 2. P. 761-771.
• 2. Navon O. High internal pressures in diamond fluid inclusions determined by infrared absorption // Nature. 1991. V. 335. P. 746-748.
• 3. Litvin Yu. A. High pressure mineralogy of diamond genesis. In: Advances in High-Pressure Mineralogy (edited by E. Ohtani). Geol. Soc. America Spec. Pap. 2006. V. 421.

Рис. 1. Массовая кристаллизация алмаза в закаленном расплаве состава перидотит25-K₂CO3 (мас.%). Обр. 1544. P = 8,5 ГПа.

Рис. 2. Положение КБН алмазной фазы в зависимости от химического состава ростового перидотит-карбонатного расплава при 8,5 ГПа в сопоставлении с данными по системе эклогит-карбонат, по [3].