ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАНТИЙНО-КОРОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМЕ МЕТАЛЛ-КАРБОНАТ, УСЛОВИЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ИНДИКАТОРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛМАЗА
Ю.Н. Пальянов1,2, Ю.В. Баталева1, Ю.М. Борздов1, И.Н. Куприянов1, Д.В. Нечаев1
1Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
palyanov@igm.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: Высокобарический высокотемпературный эксперимент, экспериментальное моделирование, алмаз, графит, карбонатный расплав, металл-углеродный расплав, редокс-взаимодействие, редокс-фронт
Страницы: 1073-1094
Аннотация
Экспериментальные исследования, направленные на определение условий образования алмаза и графита в результате редокс-взаимодействия восстановленных пород мантии и окисленных пород слэба в широком диапазоне температур, включающем условия как «холодной», так и «горячей» субдукции, проведены на многопуансонном аппарате высокого давления «разрезная сфера» (БАРС) в системе (Fe,Ni)-(Mg,Ca)CO3 при 6.3 ГПа, в интервале 800-1550 °С, длительностью 35-105 ч, с применением «сэндвич»-методики. Установлено, что взаимодействие Fe,Ni-металла и карбоната происходит за счет возникновения и продвижения редокс-фронта со скоростями от 1.3 (800 °С) до 118 мкм/ч (1550 °С). При T < 1200 °С данное взаимодействие приводит к формированию чередующихся реакционных зон (от восстановленного центра к окисленной периферии): металл → металл + вюстит/магнезиовюстит → магнезиовюстит + графит ± Mg,Fe,Ca-карбонаты → магнезит + арагонит. При этом в восстановленной части образцов зафиксировано формирование Ni,Fe-металлической фазы, резко обогащенной Ni (до 65-70 мас. %, относительно исходных 10 мас. %). В условиях более высоких температур установлено образование Fe,Ni-металл-углеродного (≥ 1200 °С) и карбонатного (≥ 1330 °С) расплавов. Присутствие никеля исключает образование карбида в восстановленной части образца и обеспечивает стабильную кристаллизацию алмаза в интервале температур 1400-1550 °С как в металл-углеродном, так и в карбонатном расплавах. Экспериментально продемонстрировано, что для алмазов из металл-углеродного расплава типичны включения тэнита и магнезиовюстита, морфология этих алмазов определяется послойно растущими гранями октаэдра, а их индикаторными характеристиками являются азот-вакансионные и никелевые (884 нм) центры при 1400 °С или никель-азотные центры (S3, 598 нм, 727 нм, 746 нм и др.) при 1550 °С. При этом для алмазов, образовавшихся в карбонатном расплаве, морфология определяется гранями куба и октаэдра (вицинальный рост), в качестве включений установлены карбонаты, а в спектрах фотолюминесценции таких алмазов зафиксированы азот-вакансионные центры H3, NV0 и NV-. Экспериментально показано, что индикатором температуры металл-карбонатного взаимодействия является степень структурного совершенства графита, которая возрастает в интервале 800-1550 °С.
DOI: 10.15372/GiG2023110
EDN: TUMJRZ
|
