Читайте также:
|
Алмазоносные отложения из долины нижнего течения реки Лены
Яковлев В.Г. (451059@mail.ru)
Аннотация
Выполнено неполное минералогическое описание семи окатанных алмазов вымытых в аллювий речных террас долины нижнего течения р. Лены. Проведен ИК-спектральный анализ центральной зоны роста каждого из них.
Введение
Вымытые к поверхности земли 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 родоначальный источник их видовой разновидности, распространенной в районе западного Предверхоянья остается невыясненным [Афанасьев и др., 2010]. Неизвестный тип алмаза установлен в аллювиальных отложениях долины реки Лены в районе ее истоков. Алмазы пространственно сопряжены с россыпеобразующими формациями среднего и верхнего триаса, формирующими протяженный пласт субгоризонтального залегания с мощностью от 0,1 до 1 метра, сложенного из обломков осадочно-терригенных и, эффузивно-магматических пород, и, служащего их источником-коллектором. Наиболее высокая степень алмазоносности (до 11 кар/м3) определена на участках отложений речной террасы р. Булкур. В качестве породообразующих минералов могут быть выделены оливин, пироп, хромшпинелиды и ильменит.
По морфологическим особенностям алмазы соответствуют I, II, V и VII разновидностям из условно принятой минералогической классификации принятой Ю.Л. Орловым [Ю.Л. Орлов, 1973]. Характерным признаком алмазов является отсутствие следов истертости на гранях, а также экстремально низкие содержания сингенетичных включений (менее 1 %), представленных гранатом, омфацитом, оливином и санидином [Граханов 2007]. Анализ химического состава минеральной пленки с поверхности одного из кристаллов (образец №9) подтвердил наличие ассоциации кварца, омфацита и рутила характерной для эклогитовых пород [Павлушин и др., 2010]. Концентрация азотных агрегатов в центральной зоне роста варьирует в разных диапазонах значений. Азот в алмазе в основном пребывает либо в среднем (%NB1~30) либо в высоко (%NB1~40-50%) агрегированном состоянии [Хачатрян, 2005].
Таким образом, несмотря на наличие петрографических и минералогических признаков указывающих на наличие кимберлитового типа источника в районе долины до сих пор не установлено трубок, даек, силлов и других тел, через которые могла бы изливаться кимберлитовая магма на поверхность земли.
Целью исследования поставлено провести типизацию и выделить генетические виды среди алмазов извлеченных из россыпеобразующих формаций триаса в районе Нижне-Ленской области долины нижнего течения реки Лена, взяв за основу данные о морфологии, внутреннем строении и дефектно-примесном составе.
Методика исследования
Анализ дефектно-примесного состава проведенный посредством ИК-спектрального анализа дал возможность расширить набор параметров характеризующих типоморфизм исследуемых алмазов. А именно, было рассчитано состояние агрегированности азотных агрегатов и их концентрация.
Методика расчета концентрации азотных агрегатов.
Для расчетов были использованы формулы предложенные Соболевым []:
[A] = μA∙КА (1) (at.ppm); [B] = μВ∙КВ (at.ppm) (2),
где [A] – концентрация азотных агрегатов А-формы; [B] – концентрация азотных; КА – поправочный коэффициент принятый для А – агрегата; КВ – поправочный коэффициент принятый для В – агрегата; μA – коэффициент поглощения для А-центра; μВ – коэффициент поглощения для В-центра.
При этом коэффициент КА = 21,55, а КВ = 16,05
Коэффициенты поглощения рассчитаны через соотношение:
μA=1,2∙μ1282-0,49∙μ1175 (3); μВ=1,2∙μ1175-0,51∙μ1282 (4);
где μ1282 - коэффициент поглощения при волновом числе 1282 см-1; μ1175 коэффициент поглощения при волновом числе 1175 см-1.
Методика расчета времени пребывания алмазов в “мантийных” условиях. Природный процесс алмазообразования моделируется на практике в аппаратах высоких температур и давлений, в которых создаются условия соответствующие по термобарохимическим параметрам мантийным. В этих условиях изучают механизм роста алмаза и особенности поведения в нем элементов-примесей в процессе его окалки [Винс, 2010], в том числе и азота – главного примесного элемента в структуре алмаза [Kayser, Bond, 1959, Марфунин]. В последствие оцениваются его физико-оптические свойства. 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+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 проходит равномерно, вследствие он приобретает слоистое внутреннее строение. В равновесных условиях процесс диффузии азота в однокомпонентной открытой системе протекает однонаправленно. Среди параметров характеризующих равновесность системы: температура закалки, начальная и конечная концентрации компоненты. Нередко температуру закалки в отдельно взятых зонах роста отождествляют с равновесной температурой образования всего 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.
На диаграмме Тэйлора точки анализов укладываются в три области
Дата добавления: 2015-11-30; просмотров: 30 | Нарушение авторских прав