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.
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).
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.
Загрузка...