Криулина Галина Юрьевна
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
Визуально однородные желто-окрашенные кристаллы алмаза кубического габитуса из месторождения им. М.В. Ломоносова характеризуются различным внутренним строением, составом и распределением структурно-примесных дефектов, что обуславливает их подразделение на три морфогенетические группы: 1) кубы c однородным строением содержат дефекты в виде одиночных атомов азота и деформационные центры; 2) кристаллы с однородным внутренним строением азотными дефектами в А- и С- форме и дополнительными пиками в диапазонах 1374-1354 и 3310-2945 см-1; 3) кубы с центральной зоной, образованной по тангенциальному или нормальному механизму роста, с различным распределением азота в С-, А-, В- формах.
Широкое распространение алмазов кубического габитуса является типоморфной особенностью кимберлитовых трубок месторождения им. М.В. Ломоносова (Кудрявцева и др, 2005), локализованного в пределах Золотицкого поля ААП, представленного кимберлитами низкотитанистого типа (Гаранин и др., 2008). Несмотря на то, что трубки Ботуобинская, Нюрбинская и Интернациональная относятся к НТТ кимберлитов, подобные алмазы кубического габитуса в них отсутствуют. Из промышленной пробы алмазов из трубки Архангельская были отобраны кристаллы, визуально диагностированные как кубы II разновидности по минералогической классификации Ю.Л. Орлова (1984), массой 0,04 - 0,40 кар. Это прозрачные визуально однородные желтые, оранжево-коричневые различной интенсивности окраски кубы с ровными или седловидными гранями с комбинационными поверхностями тетрагексаэдроида или додекаэдроида. Ранее нами были изучены алмазы с близкими характеристиками из трубки им. Карпинского-1.
В первую группу алмазов выделены кубы с ровными поверхностями граней или с комбинацией граней тетрагексаэдроида и куба. Окраска от желтой до оранжево-коричневой. В этих кристаллах высокое содержание азота в форме С-центра (до 275 at.ppm), А- и В- центры отсутствуют (рис. 1, табл. 1). По преобладанию С-дефекта эти алмазы относятся ко II разновидности по классификации Ю.Л. Орлова, но ФЛ голубая слабая, спектр содержит систему полос излучения N3 и полосы 350, 396, 570 нм.
В картинах ЦКЛ для кристаллов 1-ой группы характерны полосы, ориентированные параллельно (111) и красное свечение, связанное с наличием следов пластической деформации, регистрируемых в спектрах ЭПР по центрам N2, М2 (Макеев и др., 2011). Кристаллы имеют однородное волокнистое строение или являются оболочкой большой толщины для первичного зародыша кубической или октаэдрической формы. Изотопный состав углерода -4,9 , т.е. в этих кубах значительна доля глубинного мантийного углерода (Галимов и др., 1994).
 |
| Рис. 1. Спектры оптической плотности алмазов с С дефектами (А94, разрешение 4 см-1), с дефектами А и С (1786-26-1, разрешение 1 см-1), с дефектами А, В и Р (А26, разрешение 1 см-1). На вставке увеличен диапазон 1300-1440 см-1. Расположение полос поглощения дефектов азота: С -1135, А - 1282, В -1175, Р - 1364-1370 см-1. |
Ко второй группе относятся прозрачные желтые различной интенсивности окраски кубы с седловидными гранями (с крупными глубокими отрицательными тетрагональными ступенчатыми пирамидами), реже с дополнительными поверхностями тетрагексаэдроида. Кристаллы обладают синим свечением в лучах ЦКЛ, характеризуются волокнистым однородным внутренним строением (табл. 1). ФЛ-свечение яркое голубое, обусловленное наличием N3-дефекта (415 нм), и слабым проявлением Н3-дефекта в области 503-570 нм. Для них характерны азотные дефекты в А- и С- формах (300-1 (полоса 1363 см-1 иногда встречается индивидуально). Полоса 1363 см-1 не идентична полосе Р, т. к. имеет меньшую ширину (Васильев и др., 2011), а система Р при низких коэффициентах поглощения располагается в диапазоне 1380-1370 см-1. В спектрах некоторых кубических кристаллов желтого цвета регистрируется набор узких полос на частотах 3310, 3188, 3144, 2945 см-1 (рис. 2), вероятно, эти полосы относятся к иной структурной модификации СН - связи. В большинстве кристаллов примесь водорода проявляется системой поглощения с полосой 3107 см-1, коэффициент поглощения не превышает 2,5 см-1. Наличие этих полос не только делает типоморфным спектр ИК-поглощения данных алмазов, но и позволяет идентифицировать кристаллы месторождения им. М.В. Ломоносова. В литературе (Орлов, 1984; Клюев и др., 1986; ред. Квасков, 1997; Бескрованов, 2000) имеется информация о дополнительных пиках, выделяемых исследователями, в алмазах кубического габитуса из трубок Якутии. При этом
выявленные в данной работе пики остаются уникальными. Вторая группа характеризуется самым тяжелым изотопным составом углерода в алмазе (δ13С центр/край = -4,1/-4,4 ).
 |
| Таблица 1. Характеристики алмаза кубического габитуса из трубки Архангельская. |
 |
| Рис. 2. Спектры оптической плотности алмаза 1786-26-1 с набором узких полос в диапазоне колебаний группы СН, и обычный спектр поглощения в этом диапазоне, кристалл А26, разрешение 1 см-1. |
Третья группа - это кубические кристаллы с желтой, оранжево-коричневой окраской, прозрачные или полупрозрачные. Характерно сложное зональное строение. В центральной зоне имеется ядро октаэдрической или кубической формы, наличие которого определяется только с помощью ЦКЛ по разной интенсивности синего свечения (табл. 1). Внешняя зона этих кристаллов сформирована при нормальном или смешанном механизме роста. По данным ИКС все кристаллы 3-й группы высокоазотные: 900-1. На картинах ЦКЛ видно, что эти кристаллы сложены зонами различной геометрии и имеют затравку. В некоторых алмазах зоны с нормальным, тангенциальным и смешанным механизмом роста повторяются 2-3 раза. Сложность строения отражена и в ФЛ- спектрах, содержащих помимо основных (N3, S3, Н3) полосы с максимумами 313, 347, 396, 411, 482, 500, 649, 671 нм. В спектре одного кристалла зафиксирован центр Н3 (503 нм), возникающий при радиационном облучении. Кристаллы 3-й группы, выделенной в данной работе, по спектрам ФЛ и ИК можно отнести к разновидности III по классификации Ю.Л. Орлова, а некоторые, по наличию октаэдрического ядра, к IV. Такие алмазы характеризуется, по-видимому, наиболее длительной мантийной эволюцией.
Наиболее легкий состав углерода (δ13С -9,8 ) наблюдается в кубах с нормальным механизмом роста и прямолинейной зональностью по кубу в лучах ЦКЛ. В зональных кристаллах отмечена закономерность незначительного утяжеления изотопного состава углерода по направлению к краю (δ13С центр/край -7,1 / -5,4 и -9,8 / -8,4 ).
По результатам исследования спектроскопии и внутреннего строения алмазов кубического габитуса можно сделать следующие выводы:
Окраска оранжево-коричневых комбинационных кристаллов с гранями куба и тетрагескаэдроида обусловлена дефектами структуры: высокими концентрациями одиночных атомов азота и центрами пластической деформации.
Доминирование смешанного механизма роста свидетельствует о высоких пересыщениях углеродом и углеводородами в среде алмазообразования, при температуре, достаточной для образования секторов роста октаэдра. Тенденция кристалломорфологической эволюции (выклинивание последних и смена октаэдрических форм на кубические) свидетельствует о понижении температуры в процессе роста алмазов из месторождения им. М.В. Ломоносова, при этом установлено воздействие давления, которое приводит к пластической деформации кристаллов.
Формирование внешне однотипных кубических кристаллов в трубке Архангельская свидетельствует о высоком пересыщении углеродом на последней стадии кристаллизации алмазного вещества и, исходя из данных по изотопному составу углерода, о едином мантийном источнике с изотопным составом углерода (-4,9 <δ13С< -9,8 ). Наблюдается незначительное утяжеление изотопного состава углерода в алмазе от центральной зоны к периферии.
Визуально однотипные (по морфологии и окраске) кубические кристаллы имеют различное внутреннее строение, что не позволяет использовать для их разделения общепринятую минералогическую классификацию Ю.Л. Орлова (1984), составленную по данным изучения кристаллов алмаза Якутии.
Важной особенностью некоторых зональных кристаллов кубического габитуса является наличие не только монокристального ядра, но и промежуточной поликристаллической пористой зоны, наличие которой выявлено при изучении их внутренней морфологии методами СЭМ, ЦКЛ, ЭПР. Это свидетельствует о резкой смене физико-химических условий и, возможно, перерывах в алмазообразовании.
Результаты нашего исследования подтверждают, что сложно-зональные и пластически деформированные кубы месторождения им. М.В. Ломоносова являются уникальными образцами среди алмазов из кимберлитовых тел, такие индивиды не описаны среди алмазов из разрабатываемых трубок Якутии.
|
