ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛМАЗООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ В ВОССТАНОВЛЕННОЙ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕЙ МАНТИИ В РЕЖИМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ.
Ю.Н. Пальянов1,2, Ю.М. Борздов1, И.Н. Куприянов1, Ю.В. Баталева1, Д.В. Нечаев1
1Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: алмаз, кристаллизация, мантия, эксперимент, железо, охлаждение.
Аннотация
Экспериментальные исследования, моделирующие процессы кристаллизации алмаза в восстановленной железосодержащей мантии, проведены при давлении 5.5 ГПа в режиме охлаждения на аппаратуре БАРС. В системе Fe-C реализован один из возможных сценариев гетерогенной нуклеации и роста алмаза за счет повышения пересыщения расплава углеродом при снижении температуры. Морфология алмазов определяется относительным развитием граней октаэдра, тетрагонтриоктаэдра и куба в порядке уменьшения их значимости. Алмазы содержат примесь азота на уровне 30-60 ppm в форме С-центров. Включения в кристаллах представлены когенитом, вюститом, а также закаленными расплавами Fe-C и Fe-C-O. В режиме относительно быстрого снижения температуры (55-41 град/ч) на заключительной стадии морфология алмаза определяется только гранями {111}. При медленном охлаждении расплава (16,5-30 град/ч) стадия кристаллизации алмаза сменяется стадией растворения за счет взаимодействия алмаза и расплава с образованием когенита. Эволюция морфологии алмаза в системе Fe-C в режиме снижения температуры определяется последовательностью: {111}, {hkk}, {100} → { 111} → {111} с округлыми вершинами и ребрами → округлые кристаллы. В кристаллах алмаза с контрастно неоднородными зонами роста обнаружены трещины и псевдовторичные включения, определен механизм их образования. Установлено, что основной причиной образования трещин являются железосодержащие дисперсные включения размером 60-600 нм. Неравномерное распределение включений при максимальной плотности до 1.2×109 см-2 создает мозаичное строение алмазной матрицы и генерирует мощные напряжения. Релаксация этих напряжений приводит к хрупким деформациям и образованию трещин в режиме снижения температуры. Определены все стадии трансформации трещин в псевдовторичные включения за счет регенерации стенок трещин и перекрытия их слоями роста. Экспериментально установленные закономерности кристаллизации и последующей эволюции алмаза в системе Fe-C за счет снижения температуры обсуждены применительно к природным алмазообразующим процессам в восстановленной железосодержащей мантии.
DOI: 10.15372/GiG2026187 |
