Хохряков А.Ф.   Пальянов Ю.Н.  

Экспериментальное моделирование природного растворения алмаза

Докладчик: Хохряков А.Ф.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИРОДНОГО РАСТВОРЕНИЯ АЛМАЗА

А.Ф. Хохряков, Ю.Н. Пальянов
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск

Накопленный за последние десятилетия объём экспериментальных данных позволяет выявить основные факторы и закономерности природного растворения алмаза. Эксперимен-ты по растворению алмаза проведены в модельных карбонатных, карбонатно-силикатных и силикатных средах, в расплавах кимберлита, лампроита, щелочного базальта и карбонатито-вых расплавах как в без флюидных системах, так в присутствии Н2О и/или СО2. Растворе-ние реализовано при давлениях от 3,0 ГПа до 7,5 ГПа, температурах от 1100 °С до 1750 °С и в широком интервале редокс условий, от глубоко восстановительных условий при буфере Ti-TiO до резко окислительных значений, соответствующих буферу гематит-магнетит. Рас-творение алмаза прослежено от начальных стадий растворения до полного растворения кри-сталлов, что позволило построить схему эволюции форм растворения от плоскогранных кристаллов до округлых тетрагексаэдроидов «уральского типа».
Экспериментально выявлены основные факторы, которые могли определять скорость растворения алмаза в природных условиях. Показано, что скорость растворения алмаза воз-растает с увеличением степени карбонатизации расплава, содержания флюида и, в частно-сти, воды в системе, температуры и фугитивности кислорода. Однако установлено, что ско-рость растворения алмаза существенно уменьшается с ростом давления. В присутствии воды в системе в интервале фугитивности кислорода от буфера железо-вюстит до буфера магне-тит-рутил-ильменит растворение алмаза протекает по единой схеме независимо от прочих параметров экспериментов. В результате образуются округлые тетрагексаэдроиды алмаза, аналогичные природным округлым алмазам. Небольшие различия в микрорельефе форм рас-творения алмаза определяются степенью карбонатизации расплава, соотношением Н2О/СО2 во флюиде, температурой, фугитивностью кислорода, а также индивидуальными особенно-стями кристаллов алмаза. Сопоставление морфологии и скоростей растворения алмаза с ве-роятной продолжительностью природных процессов показало, что растворение алмаза в природе могло происходить во всём интервале истории формирования кристаллов алмаза.
В мантийных условиях кристаллизация алмаза могла периодически сменятся частичным растворением в результате мантийного окислительного метасоматоза, происходящего при изменении fO2 и состава флюидов. Однако в отдельных случаях процесс растворения алмаза был весьма значительным и мог приводить к образованию округлых алмазов. В мантийных условиях этот процесс формирования округлых тетрагексаэдроидов происходил длительное время в связи с низкими скоростями растворения. После формирования протокимберлито-вых карбонатно-силикатных расплавов и при подъёме кимберлитовой магмы растворение алмаза продолжалась всё с более нарастающей скоростью до глубин около 150 км (давление около 3ГПа). При меньших давлениях, после декарбонатизации кимберлитовой магмы и её дегазации основным агентом резорбции алмаза являлся свободный флюид, который обеспе-чивал наиболее высокие скорости растворения алмаза. В связи с высокой скоростью подъ-ёма кимберлитовой магмы после её дегазации и кратковременностью этого этапа маловеро-ятно ожидать существенных изменений морфологии алмаза на заключительной стадии фор-мирования кимберлитов. Таким образом, наиболее значительный вклад в растворение алма-зов и формирование их тетрагексаэдрической формы обеспечивали процессы, происходя-щие в мантии и на начальных этапах подъёма кимберлитовой магмы.

Работа выполнена по государственному заданию ИГМ СО РАН