Результаты изучения кристаллических включений в алмазах [1] свидетельствуют об образовании большинства из них на глубинах 150-200 км. в диапазоне температур от 900 до 1300^oС. Однако в последнее время в алмазах были также установлены включения мэйджоритового граната, CaSiO3 и MgSiO3 со структурами перовскита, магнезиовюстита и других уникальных фаз, образование которых предположительно имело место в пределах переходной зоны [2]. К специфическим признакам кристаллизации при высоких давлениях также относят повышенные концентрации Na в гранатах и K в клинопироксенах глубинных парагенезисов. Нами проведено экспериментальное изучение условий образования Na-содержащих мэйджоритовых гранатов и K-содержащих клинопироксенов в сопоставлении с данными по включениям в природных алмазах.

При систематическом исследовании модельных систем Mg₃Al₂Si₃O₁₂ (пироп) - Na₂MgSi₅O₁₂, пироп - NaAlSi₂O₆ (жадеит) и пироп - Na₂CO₃ при P = 7,0 и 8,5 ГПа и T = 1400-1930^oС были синтезированы гранаты, содержащие более 3 ф.е. Si и 0,3-0,6 мас.% Na₂O. Такие гранаты сосуществуют с богатыми натрием алюмосиликатными или карбонатными расплавами. Четкая зависимость между содержанием Na и Si указывает на то, что для синтезированных гранатов имеет место гетеровалентый изоморфизм Mg+Al → Na+Si, а Na входит в состав граната в виде компонента Na₂MgSi₅O₁₂. Установлены зависимости концентрации Na с давлением, температурой и валовым составом (общей щелочностью) системы. Концентрации более 1,5 мас.% Na₂O (~15 мол.% Na₂MgSi₅O₁₂) были получены в гранатах из экспериментов при P = 8,5 ГПа. Эти данные свидетельствуют о том, что подавляющее большинство природных алмазов с включениями Na-содержащих гранатов, содержащих обычно менее 0,4 мас.% Na₂O, могло образоваться в щелочных силикатных или карбонатно-силикатных расплавах при давлениях, не превышающих 7 ГПа. Лишь небольшая часть мэйджоритовых гранатов с концентрациями Na₂O >1 мас. % могла кристаллизоваться при давлениях свыше 8,5 ГПа.

Исследования систем CaMgSi₂O₆ (диопсид) - KAlSi₂O₆ и CaMgSi₂O₆ - NaAlSi₂O₆ - KAlSi₂O₆ показали, что при P = 7,0 ГПа клинопироксен способен содержать до 5,0-5,5 мас. % K₂O в равновесии с богатыми калием алюмосиликатными расплавами. Эти результаты согласуются с полученными ранее данными по синтезу клинопироксена с ультравысокими концентрациями калия в щелочных карбонатно-силикатных системах [3, 4]. С кристаллохимической точки зрения, вхождение K в клинопироксен осуществляется в виде минала KAlSi₂O₆ благодаря гетеровалентному изоморфизму Ca + Mg → K + Al. Экспериментально показаны зависимости концентрации этого минала в клинопироксене от Р и Т, а также влияние на нее карбонатной составляющей в сосуществующих расплавах и содержания дополнительных компонентов (жадеита, Ca-молекулы Чермака) в самом клинопироксене. В частности, экспериментально подтверждено сильное негативное влияние жадеита на растворимость KAlSi₂O₆ в клинопироксенах, известное из анализов клинопироксенов из включений в алмазах. Полученные данных позволяют заключить, что концентрации 0,5-1,4 мас. % K₂O, установленные для клинопироксеновых включений в алмазах, могут быть достигнуты уже при 5,0-6,5 ГПа при равновесии клинопироксенов с калиевыми алюмосиликатными или карбонатно-силикатными расплавами.

Результаты проведенных исследований могут быть протестированы в рамках карбонатитовой модели формирования алмаза [5], согласно которой в составе материнских алмазообразующих сред выделяются главные (карбонаты, силикаты) и примесные (хлориды, сульфиды, фосфаты, оксиды и др.) компоненты. Серии специальных опытов по изучению перидотит-эклогитовых систем с участием многокомпонентного K-Na-Ca-Mg-Fe карбоната, аналогичного по составу сингенетическим флюидным включениям в алмазах [6], показали их эффективность для алмазообразования и выявили возможность сингенезиса алмаза и его силикатных включений (оливина, орто- и клинопироксенов, граната). Полученная экспериментально силикатная минерализация обладает признаками, характерными для включений в природных алмазах (повышенная примесь K в клинопироксене и Na в гранате).

Литература
1. Meyer H.O.A. Inclusions in diamond / In: Nixon P.H. (ed.), Mantle Xenoliths. Wileys, England, 1987. P. 501-523.
2. Stachel T. Diamonds from the asthenosphere and the transition zone // Eur. J. Miner. 2001. V. 13. P. 883-892.
3. Harlow G.E. K in clinopyroxene at high pressure and temperature: an experimental study // Am. Mineral. 1997. V. 82. P. 259-269.
4. Чудиновских Л.Т., Жариков В.А., Ишбулатов Р.А., Матвеев Ю.А. О механизме вхождения ультравысоких количеств калия в клинопироксены высокого давления // Доклады РАН. 2001. Т. 380. N 6. С. 1-4.
5. Litvin Yu.A. High-pressure mineralogy of diamond genesis // In: E. Ohtani (ed.), Advances in High-Pressure Mineralogy. Geological Society of America Special Paper 421. 2007. P. 83-103.
6. Schrauder M., Navon O. Hydrous and carbonatitic mantle fluids in fibrous diamonds from Jwaneng, Botswana // Geochim. Cosmochim. Acta. 1994. V. 58. N 2. P. 761-771.