Алмазы метаморфических пород

Самая цитируемая статья по геологии, написанная российскими учеными, посвящена необычным алмазам, обнаруженным в метаморфических породах [1]. За неполные 19 лет эта статья была процитирована более 400 раз. Об алмазах и этой статье рассказывает Андрей Корсаков.

Проблема происхождения алмаза традиционно привлекает внимание широкого круга специалистов. Уже к середине XX в. на основе анализа доступных экспериментальных данных и термодинамических расчетов был сделан вывод о необходимости высоких давлений для образования природных алмазов. Алмаз термодинамически стабилен лишь в условиях мантии, на глубинах свыше 140 км. Его образование из графита путем прямого фазового перехода затруднено вследствие существенного различия кристаллических структур. Современные представления и модели генезиса алмаза допускают различные точки зрения на процесс алмазообразования, которые охватывают широкий диапазон условий в верхней и нижней мантии, а также в земной коре. Доминирует точка зрения, что алмазы образовываются преимущественно при РТ-параметрах верхней мантии в диапазоне глубин 140180 км. В качестве потенциальных сред кристаллизации алмаза рассматриваются силикатные, сульфидные, металлические и карбонатные расплавы. Многие модели предполагают активное участие флюида в процессах генезиса алмаза. Существование столь различных точек зрения свидетельствует о значительной сложности этого вопроса.

Официально моментом открытия метаморфических алмазов можно считать выход в свет статьи О.М.Розена с соавторами [4], опубликованной в 1972 г., поскольку именно в ней впервые указывается на то, что алмазы были найдены в метаморфических породах. Первой работой, в которой упоминаются алмазы из Кокчетавского региона, является статья И.Ф.Какшарова и Ю.А.Полканова [5], опубликованная в том же году. Однако самые первые упоминания об этих алмазах относятся к 19371939 гг. (согласно устному сообщению А.А.Заячковского), когда на месте Кокчетавской области располагался один из лагерей для политзаключенных.

123
Рис. 2. фотография включений коэсита (Coe) и алмаза (Dia) в гранате. Ширина снимка примерно равна 400 микронам.

В те годы был найден кристалл алмаза с голубиное яйцо, дальнейшая судьба которого неизвестна. Находки кристаллов алмаза размером до 1-3 мм в россыпях, располагающихся к северу от г. Кокчетава, свидетельствуют о том, что подобная история вполне реалистична. Правда, несмотря на детальную шлиховую съемку, проводимую Кокчетавской геологоразведочной экспедицией в 70-х годах прошлого столетия, столь крупных кристаллов больше не было найдено.

Кимберлитовый и лампроитовый, а также метеоритный (импактный) источники алмаза известны с XIX в., тогда как метаморфогенный тип
алмаза является относительно новым, открытие которого произошло во второй половине XX в. С момента открытия Кокчетавских алмазов споры и дискуссии об их генезисе не утихают. Долгое время считалось, что формирование этого необычного типа месторождений алмаза связано с метаста-бильной кристаллизацией алмаза при умеренных температурах и давлениях. Идея метастабильно-го образования метаморфических алмазов впервые была предложена Ф.А.Летниковым [2] из Института земной коры СО РАН (Иркутск) и базировалась на находке включений микроалмазов в низкобарических минералах. Согласно такой модели, образование алмазов возможно при деформации пород и одновременном взаимодействии с восстановленными флюидами, так как при наличии сдвиговых, а тем более скалывающих усилий происходит резкое ускорение реакции и, самое главное, — снижение давления и температуры фазовых переходов. Впоследствии эти идеи нашли свое отражение в работах московских геологов ЦНИГРИ, проводивших разведку месторождения метаморфогенных алмазов Кумды-Коль в Казахстане (Лаврова и др. [3] и ссылки в этой монографии).

Однако доминирующей точкой зрения, начиная с работы Н.В.Соболева и В.С.Шацкого [1], является кристаллизация Казахстанских алмазов в собственном поле стабильности (т.е. при Т=950-1000оС и Р=4-6 ГПа, условиях, получивших название метаморфизма сверхвысокого давления). Столь высокие температура и давление могут достигаться при субдукции корового материала на глубины
более 100 км. Последующие открытия новых проявлений алмазсодержащих метаморфических коровых пород в различных регионах мира (Германия, Греция) указывают на то, что они не являются минералогическим курьезом и их появление на дневной поверхности есть результат глобальных геологических процессов (рис. 1).

122
Рис. 1. Механизм субдуцирования (погружения) коровых пород на мантийную глубину в поле стабильности алмаза (вверху) с последующим выведением этих пород на поверхность в результате отрыва слэба (середина) и коллизии двух континентальных блоков (внизу).

 

Несмотря на то, что такие породы были известны геологам нашей страны достаточно давно (см. вставку), международная научная общественность впервые узнала о таких породах только в 1990 г. из статьи Н.В.Соболева и В.С.Шац-кого [1]. Ключевым моментом в статье является компактная сводка об алмазоносных метаморфических породах. В ней приведены особенности состава минералов, которые могут быть использованы в качестве минералов-индикаторов высоких давлений. Находки коэ-сита и алмаза в метаморфических породах земной коры существенно расширили наши представления о диапазоне условий метаморфизма (рис. 2). В работе [1] основное внимание уделено генезису алмаза в метаморфических породах. Убедительно показано, что образование алмаза происходило непосредственно в метаморфических породах и не связано с размывом кимберлитовых тел. Долгое время мелкий размер кристаллов алмаза оставался непреодолимым препятствием для изучения их генезиса. Значительный успех в исследованиях метаморфогенных кристаллов алмаза связан с привлечением современных прецизионных методов (просвечивающей электронной микроскопии с FIP, нано SIMS, IR synchrotron). Благодаря этим методам были получены уникальные данные о субмикронных включениях, составе и агрегатном состоянии вещества. Наличие флюидных и рас-плавных включений в метаморфо-генных кристаллах алмаза свидетельствует о том, что присутствие флюида и/или расплава является определяющим фактором кристаллизации алмазов. Сопоставление морфологических особенностей метаморфогенных и кимберлитовых микрокристаллов алмаза также позволяют предполагать сходные механизмы кристаллизации. Необычный изотопный состав метаморфогенных кристаллов алмаза указывает на то, что наиболее вероятным источником углерода является субдуцированный коровый материал. Вместе с тем вопрос о роли флюидной фазы и ее источнике остается дискуссионным. Большинство исследователей полагают, что высвобождение самородного углерода происходит по реакции CH4+O2=C+2H2O. Современные экспериментальные исследования по синтезу алмаза в неметаллических системах, напротив, свидетельствуют о том, что из восстановленного флюида даже в поле стабильности алмаза преимущественно происходит кристаллизация мета-стабильного графита, а наибольшая алмазогенерация наблюдается в системах с более окисленными водно-углекислотными флюидами. Разумеется, что с момента публикации статьи Н.В.Соболева и В.С.Шацкого [1] появилось много новых сведений об алмазоносных метаморфических породах. В различных лабораториях мира широко ведутся экспериментальные исследования поведения корового материала в экстремальных условиях. Круг проблем связанных с процессами высокобарического минералообразования (и алма-зообразования, в частности), постоянно расширяется, но работа

Н.В.Соболева и В.С.Шацкого [1] по-прежнему остается актуальной и цитируемой. 

[1] Sobolev N.V., Shatsky V.S. Diamond inclusions in garnets from met-amorphic rocks: a new environment for diamond formation, Nature, 1990, v. 343, p. 742-746.

[2] Летников Ф.А. Образование алмазов в глубинных тектонических зонах. Доклады Академии Наук СССР, 1983, т. 271, № 2, с. 433-435.

[3] Лаврова Л.Д., Печников В.А., Плешаков А.М. и др. «Новый генетический тип алмазных месторождений». Москва, Научный мир, 1999. 228 стр.

[4] Розен О.М., Зорин Ю.М. Заяч-ковский А.А. Обнаружение алмаза в связи с эклогитами в докембрии Кокчетавского массива. Доклады Академии Наук СССР, 1972, т. 203, №3, с. 674-676.

[5] Какшаров И.Ф., Полканов Ю.А. О некоторых особенностях алмазов из титаноносных россыпей Северного Казахстана. Труды минералогического музея им. А. Е. Ферсмана, 1972, вып. 21, с. 183-185.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: