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:
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.