Копчиков Михаил Борисович
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
4.1 Поисково-прогнозные и оценочные аспекты исследований.
Положительным критерием наиболее высокоалмозоносных тел типа В. Гриба в ААП является повышенное содержание кристаллов первой популяции, преимущественно октаэдров с тригональными гранями, характеризующиеся наилучшими качественными показателями.
Высокое количество алмазов четвертой популяции, а также кристаллов кубического габитуса - тетрагексаэдроидов характерно для кимберлитовых трубок, подобных диатремам месторождения им. М.В. Ломоносова с различной степенью алмазоносности и качеством сырья.
В месторождении им. В. Гриба и диатреме им. Ломоносова месторождения им. М.В. Ломоносова по массе преобладают кристаллы первой популяции с высокими качественными показателями (табл. 4). В трубках Кольцовская, Первомайская и Степная эта популяция алмаза представлена преимущественно мелкими кристаллами, что может свидетельствовать о непродолжительном (кратковременном) нахождении алмазов этих трубок в благоприятных (равновесных) условиях. В то же время крупные > 1мм кристаллы трубки Снегурочка представлены в большинстве своем индивидами первой популяции (табл. 3, 4). Это сближает трубку Снегурочка с дитремами им. Ломоносова и им. В. Гриба и дает основание предполагать о её высоком алмазоносном потенциале.
Согласно работе В.В. Третяченко (2008), посвященной минерагеническому районированию кимберлитовой области Юго-Восточного Беломорья, трубка-месторождение им. В. Гриба образует единое рудное поле, которое получило название - Черноозёрское. Резкое отличие типоморфных свойств алмаза кимберлитовой трубки им. В. Гриба по сравнению с алмазами из тел оливиновых мелилититов Верхотинского поля, подтверждает справедливость отнесения её территории в отдельное поле.
Пространственная близость тел оливиновых мелилититов и высокоалмазоносных кимберлитов (месторождение им. В. Гриба) позволяет использовать оливиновые мелилититы в качестве типоморфного индикатора при поиске и прогнозе алмазоносных тел, как в провинции, так и за ее пределами. Установленное сходство свойств алмаза двух полей локализации оливиновых мелилититов и нахождение высокоалмазоносной трубки им. В. Гриба вблизи одного из них (Верхотинское поле) не исключает возможность обнаружения продуктивной кимберлитовой трубки к югу от месторождения им. М.В. Ломоносова вблизи Ижмозерского поля оливиновых мелилититов. На это косвенно указывают данные о находках пикроильменита, характерного спутника алмаза в первом типе кимберлитов ААП (трубка им. В. Гриба) [Третяченко, 2008].
Сходство установленных впервые в коренных телах ААП кристаллов алмаза второй популяции с россыпными алмазами севера-востока Якутии позволяет охарактеризовать источник этих россыпей, как кимберлитовый или оливин-мелилилититовый.
Преобладание округлых форм алмазов, особенно в мелком классе крупности, в большинстве трубок и тел ААП, позволяет подтвердить заключение Н.Н. Зинчука и В.И. Коптиля (2003) о том, что степень округлости, кривогранности и характера растворения кристаллов можно использовать, как признак достаточно невысокой перспективности алмазоносных тел.
Большой процент индивидов коричнево-дымчатого цвета (~ 15-20%), может быть связан с высоким внутренним напряжением алмазов ААП, что отражается в их низких прочностных характеристиках. Известно [Налетов и др., 1979], что индивиды с повышенной долей азота в В-форме и высокой степенью его агрегированности (%NB) обладают наиболее высокими прочностными свойствами. Исходя из этого, трубки месторождения им. М.В. Ломоносова - Архангельская, Карпинского-1 и Поморская преимущественно содержат высокоазотные кристаллы, с пониженной долей азота в В-форме (%NB) [Захарченко и др., 2002], что вероятно, свидетельствует об их невысоких прочностных свойствах.
4.2 Изучение алмазов из россыпей Северного Тимана в связи с проблемой их первоисточников.
Проведено исследование кристалломорфологии и распределения структурных дефектов азота и водорода для 24-х кристаллов алмаза Северного Тимана из четырех поисковых участков рек Травянка, Белая, Великая и Лямчина.
Кристаллы представлены преимущественно округлыми додекаэдроидами с ламинарным и полицентрическим строением граней (60%). В подчиненном количестве присутствуют тетрагексаэдроиды, кристаллы кубического габитуса, октаэдры, комбинационные формы ряда октаэдр-додекаэдроид и обломки неопределенной формы. Окраска кристаллов алмаза разнообразная - от бесцветных до серых, желтых и темно-коричневых. На поверхности кристаллов часто развита концентрическая и занозистая штриховки, а также следы пластической деформации в виде серии параллельных полос, ориентированных, в одном или двух направлениях. Весьма типично также наличие различных каверн. Около 15% кристаллов имеют достаточно гладкую поверхность граней. Более 80% изученной выборки составляют кристаллы со следами механических повреждений, проявляющихся в виде выколов отдельных частей кристаллов, ребер со следами истирания, а также, всевозможных внутренних и поверхностных трещин.
С использованием результатов ИК-спектроскопии выявлена корреляция между размерностью, морфологическими особенностями, наличием механических повреждений и распределением структурных дефектов в изученных кристаллах. Так, для индивидов массой более 0,1 карата, в отличие от более мелких кристаллов, типично повышенное относительное содержание В-дефектов (% NB 35-98) и плейтелетс 5,6-30,4 отн. ед. Осколки и обломки кристаллов характеризуются низким абсолютным содержанием азота в В-форме: от 0 до 80 at. ppm и степенью агрегированности 0-12%. Подтверждается общая тенденция снижения прочности алмаза при уменьшении содержания азота в В-форме [Налетов и др. 1979]. Это необходимо учитывать при оценке дальности переноса алмазов в россыпях по степени их механических повреждений. Согласно полученным данным, около половины механически поврежденных кристаллов представлены спектральными типами IIa и IаA, то есть не содержат В-центры. Вместе с тем кристаллы без признаков механического повреждения (около 15% от всей выборки) характеризуются повышенным содержанием азота в А- и В- формах (NА > 500 at. ppm, NB > 280 at. ppm). Кроме того, доля азота в агрегированной форме (%NB) в них также высока и составляет от 36 до 55 %.
Сопоставление полученных данных по морфологии и распределению азота и водорода со свойствами алмазов из кимберлитовых трубок им. В. Гриба и Архангельская [Кудрявцева и др., 2005; Палажченко, 2008] показало следующее. Соотношение габитусных форм кристаллов в изученной коллекции в целом соответствует распространенности основных морфологических типов алмаза из трубок Архангельская и им. В. Гриба. Данные по содержанию структурных дефектов в кристаллах из россыпей Северного Тимана позволили выделить среди них две основных популяции, которые по азоту в А- и В- формах, а также водороду соответствуют основным популяциям алмаза из трубок им. В. Гриба и Архангельская [Хачатрян и др., 2008; Хачатрян, Каминский 2003]. На основании этого можно предположить, что коренные источники алмаза из россыпей Северного Тимана являются кимберлитовыми. Значительное сходство между алмазом из трубок ААП и из россыпей Северного Тимана, проявляется также в наличии зависимости между крупностью кристаллов и содержанием в них структурных дефектов. Мелкие алмазы (< 1мм) из россыпей рек Травянка, Белая подобны мелким алмазам из трубок Золотицкого поля ААП, - характеризуются пониженным содержанием структурной примеси азота [Хачатрян, Каминский, 2003г.], тогда как более крупные индивиды - соответственно повышенным. Таким образом, условия образования северотиманских алмазов и трубок ААП, по-видимому, достаточно близки.
Установлено, что имеющиеся четыре выборки кристаллов (поисковые участки), также отличаются по содержанию примесных дефектов. Например, мелкие кристаллы россыпи р. Травянка отличаются от мелких кристаллов россыпи р. Великая большими вариациями содержания азота и более низкой долей азота в В-форме. Это позволило предположить множественность (более одного) их коренных источников.
С другой стороны, в изученной коллекции имеется значительное количество высокоазотных индивидов с повышенной долей азота в В-форме. Они характеризуются высокими прочностными свойствами и наиболее устойчивы при транспортировке от коренного источника [Налетов и др., 1979]. Так как подавляющее большинство изученных кристаллов, включая самые прочные из них, имеют механические повреждения, можно сделать предположение об удаленности их коренных источников и сложной экзогенной истории.
Сходные свойства алмазов из трубок Архангельской алмазоносной провинции и россыпей Северного Тимана, а также близкое их географическое положение позволяет предварительно рассматривать в качестве коренных источников этих россыпей кимберлитовые трубки ААП. Сохранившееся жерловые части большинства трубок ААП хорошо сопоставляются с невысокой (убогой) продуктивностью этих россыпных проявлений (всего известно о находках на территории Северного Тимана не более 100 алмазов). При этом автор не исключает наличие локальных источников кимберлит-лампроитового типов на территориии Северного Тимана.
Выделенные по типоморфным особенностям алмаза ААП поисково-оценочные и прогнозные аспекты, а также приведенные результаты исследования кристалломорфологии и распределения стуктурных дефектов азота и водорода в алмазах Северного Тимана, являются обоснованием третьего защищаемого положения. Выявленные типоморфные особенности алмаза из тел с различной продуктивностью являются основой для разработки поисково-прогнозных и оценочных критериев на территории Русской платформы. Сходство алмазов трубки Снегурочка и трубок им. В. Гриба и им. Ломоносова позволяет предположить о её высоком алмазоносном потенциале. Близость типоморфных свойств алмаза из трубок ААП и россыпей Северного Тимана свидетельствует о кимберлитовом источнике этих россыпных алмазов. В качестве вероятных первоисточников россыпных проявлений алмазов Северного Тимана могут рассматриваться кимберлитовые трубки Архангельской алмазоносной провинции.
4.3 Изменение физических свойств алмаза ААП с целью улучшения их цветовых и прочностных характеристик.
Методами протонного облучения и нагревания (отжига) проведено исследование восьми кристаллов алмаза из трубки Архангельская, характеризующейся достаточно низкими прочностными свойствами алмазов [Кудрявцева и др., 2005]. Алмазы отнесены к -4+2 мм классу крупности, преимущественно октаэдрического и комбинационного (ОД) габитусов, с коричневой окраской различной степени насыщенности. Различие в свойствах до и после эксперимента фиксировалось визуально, а также комплексом инструментальных методов - спектроскопии в видимом и инфракрасном диапазоне, цветной и спектральной катодолюминесценции. Как было установлено, алмазы после облучения протонами, обладавшие изначально коричневым, светло-коричневым цветом, приобрели равномерную по всему объему зеленую окраску. После нагревания при высоких давлениях кристаллы изменили окраску по-разному: один приобрел фантазийную желто-зеленую окраску, а другой желто-коричневую (что можно рассматривать как отрицательный показатель опыта). Детальное изучение свойств алмазов после эксперимента показало, что зеленая окраска образцов связана с образованием <окна> пропускания в зеленой области спектра 470-600 нм, при появлении широкой полосы поглощения в красной области спектра (600-650 нм). Появление желтой компоненты в окраске алмазов после нагревания объясняется усилением линии поглощения 415 нм (дефект N3). Данные цветной катодолюминесценции показывают на преимущественно однородное внутреннее строение кристаллов с равномерным свечением до и после экспериментов. Только в одном образце после нагревания, в котором произошло ухудшение цвета, проявилось зональное и зонально-волокнистое строение.
Анализ данных ИК-спектроскопии показал, что семь кристаллов алмаза принадлежат к смешанному спектральному типу IaAB, с различным соотношением концентраций азота в А- и В-формах и один образец отнесен к <безазотным> индивидам типа II a. В кристаллах после отжига значительных (в пределах ошибки определения прибора) изменений в соотношениях концентраций азота, водорода и плейтелетс не выявлено. При этом кристалл не содержащий значительного количества примесей азота и водорода (отнесенный к <безазотным>) изменил окраску на насыщенно желто-зеленую, тогда, как второй кристалл алмаза (смешанного спектрального типа) изменил окраску на более <худшую>, то есть для достижения улучшения цвета при отжиге требуется тщательный подбор кристаллов, включая метод ИК-спектроскопии. После облучения протонами наблюдается изменение соотношений концентраций азота в А- и В-формах и водорода. Фиксируется увеличение содержания В-центров (на 80-100 at. ppm) и водорода (на 1-1,5 отн. ед.) и уменьшение А-дефектов (на 80-90 at. ppm). Известно [Zaitsev, 2001], что при облучении, а также высокотемпературном отжиге возможен частичный переход А-дефектов в В-центры, что и объясняет различное их соотношение до и после эксперимента. Увеличение содержания азота в В-форме свидетельствует о повышении прочностных свойств алмаза [Налетов и др., 1976]. Таким образом, предварительные данные показывают, что наиболее эффективным методом улучшения качественных характеристик алмаза, является протонное облучение, а нагревание алмаза при высоких давлениях и температурах требует тщательного отбора кристаллов. В дальнейшем предполагается провести детальное изучение кристаллов алмаза на более представительном материале.
Результаты протонного облучения и отжига при высоких давлениях и температурах алмаза из трубки Архангельская обосновывают четвертое защищаемое положение. Протонное облучение алмазов ААП может быть использовано в качестве метода улучшения цветовых и прочностных показателей кристаллов.
|
