Лаборатория минералогии алмаза

Программы, темы НИР, гранты

Результаты:

Грант РФФИ № 17-05-00516

"Минералогия апоуголных алмазов и сопутствующих углеродных фаз"(2017-2019 гг.)

    На побережье Карского моря около 70 миллионов лет назад произошло падение крупного астероида, в результате которого возник огромный кратер диаметром около 65 км, осадочные породы мишени претерпели воздействие гигантских давлений и температур, большие объемы вещества были раздроблены, расплавлены, претерпели испарение и частично были выброшены за пределы кратера. В ходе формирования кратера образовались своеобразные породы – зювиты и тагамиты, содержащие разное количество застывшего импактного расплава. В 70-х годах XX века ученые ВСЕГЕИ под руководством д.г.-м.н. В.Л.Масайтиса доказали импактную природу Карского кратера и стали называть его Карской астроблемой. В этом гигантском природном объекте в 80-х годах В.А.Езерским были обнаружены необычные алмазы, которые возникли при преобразовании углистого вещества осадочных пород мишени. Поэтому эти алмазы назвали апоугольными. Загадка их образования с тех пор не была полностью решена, механизм их формирования не был раскрыт, да и детального исследования этих странных алмазов с конца 80-х годов не проводилось. Некоторые предпринятые попытки повторных исследований часто заканчивались неудачей, в одной из современных публикаций даже указывалось на то, что никаких апоугольных алмазов нет, что описанные ранее алмазы были результатом заражения проб апографитовыми алмазами. Проведенные в начале XXI века экспериментальные исследования с использованием углистого вещества Карской астроблемы с целью моделирования процесса импактного образования алмазов из битумов не позволили получить искусственно апоугольные алмазы.

 В результате возник вопрос, а существуют ли вообще апоугольные алмазы? Если существуют, то каков же механизм и условия их образования? Чем особенны эти алмазы и сколько их? Одним словом, за длительный перерыв в детальном исследовании уникальной Карской астроблемы накопилось огромное множество вопросов, которые в связи с повышенным интересом к импактным алмазам Попигайской астробемы стали еще более актуальными. 

  В ходе проведенных нами исследований импактитов Карской астроблемы нами не только были выделены апоугольные алмазы, но установлено их достаточно широкое распространение и высокие концентрации в разных типах зювитов и тагамитах, образующих огромные скальные выходы. Выделенные алмазы были нами детально исследованы с применением обширного комплекса самых современных методов исследований, включая высокое разрешение до атомарного уровня. Среди апоугольных алмазов нами  установлены разновидности, существенно отличающиеся по своим внешним признакам, структурным характеристикам и свойствам. Нами впервые в мире обнаружена новая разновидность - параморфозы алмаза по органическим остаткам.

Новая разновидность импактных алмазов. Последовательно по стрелкам:

- место находки на географической карте,

- обнажение алмазоносных зювитов,

- линза импактного раскристаллизованного расплава,

- оптическое изображение зювита в шлифе,

- алмазный концентрат,

- параморфоза алмаза по органическим остаткам,

- данные атомно-силовой микроскопии,

- рамановской спектроскопии и

- электронной дифракции новой разновидности импактного алмаза. 

 

 

  Данные алмазы великолепно сохраняют первичную морфологию реликтов органики, представляют собой агрегаты с супернанокристаллической структурой, где кристаллиты имеют размеры порядка первых нанометров, а связующая масса представлена аморфным алмазоподобным углеродом.  При этом, наиболее распространенным углеродным веществом в карских импактитах является стеклоподобный углерод, который часто прячет в себе нанокристаллический алмаз, покрывая его плотными рубашками.

  Среди других углеродных фаз, образовавшихся вследствие импактного процесса, нами были обнаружены графит и карбин. Многообразие углеродных фаз и тесных срастаний между ними связано с быстро меняющимися условиями давления и температуры, создающими сильно неравновесные кинетические условия процессов фазовых преобразований.

  Начатые нами исследования продолжаются, проведенные в 2015, 2017 годах на территории Карской астроблемы экспедиционные исследования позволяют получить более полную информацию о характере и масштабах распространения апоугольных алмазов, особенностях их образования и типоморфных особенностях в сравнении с импактными алмазами и высокобарными углеродными фазами других импактных объектов. Планирующиеся в 2019 году полевые работы позволят получить информацию о продуктивности Усть-Карской аcтроблемы на импактные алмазы неграфитового типа.

  Выполненные в рамках проекта экспериментальные работы позволили реализовать сопоставимые термодинамические условия природного импактного процесса, позволяют провести сравнительный анализ с природными продуктами ударного метаморфизма, что дает возможность изучить механизм импактных преобразований слабоупорядоченных углеродных веществ.

   Результаты описаны в публикациях:

  1. Shumilova T.G., Isaenko S.I., Ulyashev V.V., Kazakov V.A., Makeev B.A. Aftercoal diamonds: enigmatic type of impact diamonds. European Journal of Mineralogy. 2018. V. 30. № 1. P. 61-76 (16) https://doi.org/10.1127/ejm/2018/0030-2715.​

  2. Shumilova T. G.,  Isaenko S. I.,Ulyashev V. V., Makeev B. A., Rappenglück M. A., Veligzhanin A. A. , Ernstson K. Enigmatic glass-like carbon from the Alpine Foreland (Southeast Germany): Formation by a natural carbonization process. Acta Geologica Sinica. 2018.  Vol. 92 No. 6 pp.2179–2200.

  3. Уляшев В.В., Шумилова Т.Г., Кульницкий Б.А., Пережогин И.А. Исследование полифазных апоугольных импактных агрегатов методом просвечивающей электронной микроскопии // Одиннадцатая Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология». Москва, Троицк. 2018. С. 481–483.

  4. Уляшев В.В. Структурные параметры углистого вещества Карской астроблемы по данным малоуглового рассеяния синхротронного излучения // Современные проблемы теоретической, экспериментальной и прикладной минералогии (Юшкинские чтения – 2018): Материалы минералогического семинара с международным участием. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2018. С. 123–124.

  5. Шумилова Т.Г. Разновидности импактных алмазов и механизмы их образования // XIII Международная научная конференция "Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология". Москва, Троицк, 20 Shumilova T.G. Variety of impact diamonds and mechanisms of their formation // Abstracts of International Conference dedicated to the 110th anniversary of Academician Vladimir Stepanovich Sobolev. The problems of magmatic and metamorphic petrology, geodynamics and genesis of diamonds. Novosibirsk, 9-14 June 2018.  – С.548-549.

  6. Shumilova T.G., Ulyashev V.V., Isaenko S.I. A new type of impact diamonds: diamond paramorphs after wood relics // 81st Annual Meeting of The Meteoritical Society. 2018 (LPI Contrib. No. 2067) 6090.

  7. Шумилова Т.Г., Исаенко С.И., Уляшев В.В., Макеев Б.А. Типоморфизм разновидностей апоугольных алмазов, параморфозы алмаза по органическим остаткам // Материалы Юбилейного съезда Российского минералогического общества «200 лет РМО». СПб. 2017. Т.1. С. 153-154.

  8. Шумилова Т.Г. Карская астроблема - алмазная кладовая // Природное геологическое наследие Европейского Севера России: Материалы Всероссийской научной конференции. Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, 17-18 октября 2017. Сыктывкар: Геопринт, 2017. С. 106-107.

  9. Уляшев В.В., Исаенко С.И., Шумилова Т.Г. Полифазные агрегаты углеродного вещества Карской импактной структуры // Геодинамика, вещество, рудогенез Восточно-Европейской платформы и ее складчатого обрамления: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Сыктывкар: Геопринт, 2017. С. 220-221.

  10. Уляшев В.В., Исаенко С.И. Образование упорядоченной структуры в шунгите при высокоэнергетическом лазерном воздействии // Сборник тезисов докладов Международной конференции молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. Москва, Троицк: Тровант, 2017 – С. 139-140.

©2015 Лаборатория минералогии алмаза (Laboratory of diamond mineralogy)  www.diamondlab.info