Читайте также:
|
Алмазоносные отложения из долины нижнего течения реки Лены
Яковлев В.Г. (451059@mail.ru)
Аннотация
Изучена морфология семи кристаллов алмаза извлеченных из речного аллювия долины реки Лены. Проведено их минералогическое описание, исследован дефектно-примесный состав. Предложена схема типизации алмазов.
Введение
Вынесенные из коренных источников – пород кимберлитового и лампроитового состава алмазы несут в себе важную генетическую информацию об условиях среды, в которой начиналось их зарождение, и проходил последующий рост. Если большинство алмазов на территории Сибирской платформы имеют мантийный генезис [Гаранин, 1989; Соболев., 1989], то генетический тип алмазов распространенных на ее северо-восточной окраине в районе Верхоянских гор остается неустановленным [Афанасьев и др., 2010].
Источником-коллектором для алмазов неизвестного типа служат вулканогенно-терригенные формации триаса, образующие протяженный пласт горизонтального залегания. Пласт сложен преимущественно из эффузивных магматических пород и их туфов, а также из гравелитов. Среди первичных минералов были выделены [Граханов и др., 2010] оливин, пироп, хромшпинелиды, ильменит. Несмотря на наличие комплекса признаков указывающих на наличие источника кимберлитовой магмы в районе долины до сих пор не было установлено трубок, даек, силлов и других тел, через которые могло бы изливаться вещество из мантии.
В аллювии террасы протока р. Булкур уровень алмазоносности достигает ураганных значений (10-11 кар/м3). По минералогическим характеристикам алмазы соответствуют I, II, V и VII минералогическим разновидностям условно принятым Ю.Л. Орловым и изложенным в его классификации [Ю.Л. Орлов, 1973]. Общим морфологическим признаком алмазов является отсутствие следов механического износа граней. В нескольких алмазах извлеченных из аллювия в ничтожных количествах (менее 1 %) идентифицированы сингенетичные включения граната, омфацита, оливина и санидина [Граханов, 2007]. Ранее проводимые исследования [Павлушин и др., 2010] минеральных фаз с алмазов, извлеченных из речного аллювия реки Булкур подтвердили присутствие на поверхности одного из них эклогитовой ассоциации кварца, омфацита и рутила. Согласно данным по ИК-спектроскопии структурная примесь азота в алмазах из долины находится в средне (%NB1≈28) или высокоагрегированном (%NB1 38-50%) состоянии [Хачатрян, 2005].
Целью исследования поставлено провести типизацию алмазов из триасовых отложений района долины нижнего течения р. Лены, основываясь на данных о морфологии, внутреннем строении и дефектно-примесном составе.
Методика исследования
ИК-спектроскопия позволяет с высокой степенью точности проводить качественный анализ элементов-примесей в структуре алмаза. Сведения о дефектно-примесном составе, в совокупности с данными о внутреннем строении и морфологии алмазов могут быть использованы при выявлении его типоморфных признаков.
Методика расчета концентрации азотных агрегатов.
По формулам (1), (2) рассчитана концентрация азотных А и В1 - агрегатов [Хачатрян, 2005]:
СN(А) = μA∙16,05 at.ppm (1); СN(В1) = μВ∙21,55 at.ppm (2)
При расчете коэффициентов поглощения использовали соотношение [Кононов и др]:
μA=1,2∙μ1282-0,49∙μ1175 (3); μВ=1,2∙μ1175-0,51∙μ1282 (4);
Методика расчета времени пребывания алмазов в “мантийных” условиях. Природный процесс алмазообразования моделируется на практике в многопуансонных прессах, в которых создаются условия по термобарохимическим параметрам, отвечающим условиям мантии. В этих условиях, в частности, изучается влияние элементов-примесей на механизм кристаллизации алмаза, в том числе и азота – главного примесного элемента в структуре алмаза [Kayser, Bond, 1959, Марфунин]. в последующем оцениваются физико-оптические свойства алмаза[Винс, 2010],. В ходе эксперимента рассчитывается величина энергии активации и температуры для алмазов разной степени деформированности.
Процесс агрегирования азота в алмазе подчиняется химическому закону и описывается уравнением Аррениуса:
к=A*e^(-EA/RT), (5)
где к – константа скорости реакции второго порядка, ppm-1∙сек-1; А – коэффициент пропорциональности, ppm-1∙сек-1; ЕА – энергия активации, Дж/моль; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль∙К); T – температура, К.
С точки зрения У. Тэйлора [Taylor, 1990] процесс термодиффузии азота в алмазе может быть описан уравнением:
dc/dt=-k2c2, (6)
где c – концентрация азота; t – время; k – константа скорости реакции второго порядка
Формирование азотного четырехатомного агрегата может быть представлено схематически:
А(2N)+A(2N)→В1(4N+V) (7)
Путем интегрирования по времени уравнения (6) получается выражение:
[A]0-[A] /[A]t[A]0 = k2t, (8)
где [A]0-[A] – концентрация атомов азота в растворе-расплаве перед началом реакции; [A]t - концентрация атомов азота затраченных на формирование агрегата.
Отсюда время отжига алмаза в указанной точке в алмазе может быть рассчитано по уравнению:
t=1/2*Ntot*K2 (9)
или с учетом вклада вакансии:
t=1/2*N[A+B]*K2
где [A] – концентрация двухатомного азотного агрегата, at.ppm; [A+B1] – концентрация шестиатомного азотного агрегата, at.ppm.
Поскольку в реакции участвуют два азотных агрегата, конечный результат был разделен на два.
Важно отметить, что в стабильных условиях мантии кристаллизация алмаза протекает равномерно и рост граней происходит послойно. Т.е. агрегирование азота в алмазе протекает в равновесном состоянии открытой однокомпонентной системы. При определении длительности термодиффузионного процесса агрегации учитывают ряд параметров характеризующих равновесность системы: температура закалки, начальная и конечная концентрации компоненты. Нередко температуру закалки отождествляют с равновесной температурой образования отдельных зон роста кристалла, а время пребывания алмаза в равновесных условиях, в которых собственно и происходит формирование агрегирование азотной смеси – с его возрастом. Последнее предположение остаются правомерными в тех случаях, когда алмаз имеет однородное зональное строение [Khachatryan, Kaminsky, 2003]. В таких случаях рассчитывается концентрация азота для каждой зоны и делается вывод о диапазоне температур кристаллизации той или иной грани. Затем производится сопоставление с обликом кристалла и делается окончательный вывод об условиях среды кристаллизации индивида. Датировка же алмаза проводится, как правило, по сингенетичным включениям.
В нашем случае температура закалки принята за 1200 ○С, что соответствует условию сосуществования эклогитовой парагенетической ассоциации омфацита и кварца обнаруженной на округлом кристалле №9.
Дата добавления: 2015-11-30; просмотров: 26 | Нарушение авторских прав