Ученые из Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН (Новосибирск) экспериментально установили, с какой скоростью растут алмазы в недрах земли. По словам ученых, в алмазообразовании важную роль играют расплавы и флюиды — жидкие компоненты земной мантии, — содержащие углекислоту. Они могут служить источниками углерода, из которого состоит алмаз.
В последнее десятилетие уделяется особое внимание исследованиям кристаллизации алмаза в условиях, приближенных к природным. Однако образование этого драгоценного минерала из углекислого и водно-углекислого флюида в присутствии граната — постоянного спутника алмаза в природе — не было изучено экспериментально, отметили специалисты.
В новом исследовании для получения алмазов авторы работы использовали аппарат высокого давления типа «разрезная сфера». Установка позволила создать давление, которое в природе возникает на глубинах около 200 км, и достичь температур в диапазоне 950—1550 °C.
В установку ученые поместили гранат — минерал, который используется как поисковый признак алмазных месторождений, кристаллы алмаза размером 0,5 мм, графит и оксалат серебра (щавелевую кислоту) — соединения, которые в лабораторных условиях служат источниками углекислого и водно-углекислого флюидов соответственно. Спустя четыре дня эксперимента исследователи проанализировали структуру и химический состав полученных минералов.
Карты распределения кальция, магния и титана в зональных гранатах, структура полученных образцов и элементы роста алмаза на гранях кристаллов. Источник: Юрий Пальянов
Выяснилось, что под действием высокого давления и температуры атомы углерода, находящиеся во флюидных веществах, формировали наросший слой алмаза — новую «оболочку» на кристаллах, помещенных в установку. При этом под воздействием флюидов менялся также и состав граната — в его поверхностных слоях снизилось содержание оксидов магния и кальция и появились включения углекислоты.
Так, алмазы росли в лабораторных условиях со скоростью от 0,013 до 0,8 микрометра в час в зависимости от температуры. По словам ученых, это означает, что в природе процесс роста кристалла алмаза массой один карат (0,2 г) занял бы от 4,5 месяца при температуре 1550 °С до 17,5 года при 1150 °С.
На кристаллизацию самого большого в мире алмаза «Звезда Африки» весом около 621 г потребовалось бы от 56 до 3 тыс. лет.
«Полученные результаты позволяют лучше понять условия, в которых формируются алмазосодержащие породы, и возможную роль граната в процессах кристаллизации алмаза. Также наши данные могут использоваться при построении современных моделей природного алмазообразования», — отметил в беседе с RT руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН Юрий Пальянов.В будущем ученые планируют провести дополнительные исследования и выявить закономерности между условиями роста алмаза и его свойствами.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ
