Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Сингенетические включения в алмазах разного габитуса из кимберлитовых трубок Якутии

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Сингенетические включения в алмазах разного габитуса из кимберлитовых трубок Якутии"

РГ6 од

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ МИНЕРАЛОГИИ И ПЕТРОГРАФИИ

На правах рукописи

ТАЛЬНИКОВА Светлана Борисовна

СИНГЕНЕТИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В АЛМАЗАХ РАЗНОГО ГАБИТУСА ИЗ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК ЯКУТИИ

04.00.20 - минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Новосибирск 1993

Работа выполнена в Якутском институте геологических наук СО РАН

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, академик РАН Н.В.Соболев, кандидат геолого-минералогических наук Ю.П.Барашков

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук,В.С.Шацкий

кандидат геолого-минералогических наук А.Ф.Сафронов

Оппонирующая организация: ЦНИГРИ (г.Москва)

Защита состоится " 9 " июня 1993 г. в Ю час, на заседании специализированного совета К.200.16.01 при Институте минералогии и петрографии СО РАН, в конференц-зале. Адрес: 630090, Новосибирск-90, Университетский пр., 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГЕМ СОРАН Г /f,í

Автореферат разослан "Г -vl>\_1993 г.

Ученый секретарь специализированного cz^S^/-совета к.г.-м.н. ' Ю.В.Дублянский

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Несмотря на значительные успехи,достигнутые в изучении твердых и газовых включений в алмазах можно констатировать, что исследование по этой теме далеко еще не исчерпало себя. Наряду с тем, что в октаэдрических кристаллах алмаза сингенетические включения в целом являются наиболее изученными, другие морфологические типы алмаза в этом плане остается практически не исследованными. Во-первых, только началось изучение микровключений в алмазах кубического габитуса.Во-вторых, исследование твердых и газовых включений проводилось без взаимосвязи мезвду собой и без учета парагенезиса и по этой причине содержание и состав газов в алмазах с ультраосновным и эк-логитовым типом включений остались вне поля зрения исследователей.

Таким образом, исследование истинных сингенетических включений в природных алмазах не утратило своей актуальности на сегодняшний день.

Цель и -задачи работы. Цель диссертационной работы состояла в получении дополнительных данных по проблеме генезиса алмаза на основе комплексного исследования сингенетических включений в различных морфологических типах алмаза ультраосновного и эклогитового парагенезисов. В соответствии с этим решались следующие основные задачи:

1. Исследование сингенетических включений в алмазах разного габитуса,с уделением главного внимания включениям, установленным в кубических кристаллах алмаза.

2. Изучение состава и содержания газовых примесей в алмазах с ультраосновным и эклогитовнм парагенезисами кристаллических включений. Оценка состава и количества газовой фазы в зависимости от наличия и типа твердых включений в алмазах.

3. Оценка термодинамических параметров кристаллизации па-рагенетических ассоциаций алмаза.

Объект и методы исследования. Объектом изучения явилась представительная коллекция алмазов Якутского института геологических наук, систематически подобранная сотрудниками лаборатории кристаллографии и минералогии алмаза на алмазодобывающих предприятиях Объединения "Якуталмаз" в течении 1966 - 1991 гг. Основное внимание уделялось исследованию кристаллов алмаза из

кимберлитовой трубки Удачная (Далдыно-Алакитский район).Основной метод подготовки алмазов для изучения заключался в шлифовании подобранных кристаллов, в<случае необходимости из них вырезались плоскопараллельные пластинки. Визуальное наблюдение с целью статистического подочета распространенности кристаллических- включений и их изучение в объеме алмазов проводилось с

использованием оптических микроскопов. Химический состав вклю-„ на

чений .определялся рентгеноспектральным микрозондовым анализом

микроаналитическом комплексе щСсипёЬах-т£сго* . Состав и содержание газовых примесей в алмазах исследовались на масс-спектрометре марки МХ-1300 (ИДТИ, г.Львов). Для анализа Р-Т условий глубинного равновесия привлекались методы минералогической тер-мобарометрии.

Научная новизна и практическая значимость. Получены новые данные о кристаллических включениях в октаэдрических кристаллах алмаза на примере конкретного кимберлитового тела (трубка Удачная). Впервые изучены включения в алмазах переходной формы и кубических кристаллах алмаза. Установлено, что в. желтых кубических алмазах П минералогической разновидности (по Ю.Л.Орлову) инородная фаза представлена микровключениями сложного К-Ре-А1-переменного состава, тогда как типичные для октаэдрических кристаллов кристаллические включения в них отсутствуют. В одном кубическом алмазе Ш разновидности впервые обнаружены включения хромита.

Впервые исследованы состав и содержание летучих компонентов в алмазах с различным типом парагенезиса и установлено,что содержание примесей газов в эклогитовых алмазах на порядок выше, чем в алмазах ультраосновного типа парагенезиса. Кроме того, выявлена прямая зависимость содержания газов в алмазах от количества в них твердых включений. Концентрация летучих в алмазах, содержащих.включения на порядок выше по сравнению с алмазами, лишенными видимых включений.

Результаты исследования могут быть использованы при решении вопросов образования природных алмазов, при совершенствовании научных основ прогнозирования коренной и россыпной алмазоносное ти, а также при размерной обработке сырья в бриллиантовой промышленности. Практическое значение детального изучения микровключений в кубических алмазах определяется возможностью

использования полученных данных при разработке минералого-пет-рологических поисковых 1фитериев в районах россыпной алмазонос-ности с неизвестным типом коренного источника.В частности, при поисках и оценке коренных источников алмазов на севере Сибирской платформы, где в россыпях преобладают кристаллы переходной и кубической формы.

Основные-защищаемые положения:

1. Впервые в алмазах кубического габитуса П минералогической разновидности установлены микровключения сложного К-Ре-А1-

состава с широкими вариациями компонентов. Они представлены тонкой смесью разных минералов или частично раскристаллизованным расплавом.

2. На основании сравнительного анализа результатов проведенного исследования установлено, что кристаллизация алмазов кубического габитуса и октаэдрических кристаллов происходила в различных условиях.

3. Установленная прямая зависимость содержания газовых примесей в алмазах от количества твердых включений свидетельствует об участии летучих компонентов в кристаллизации алмазов. При этом алмазы эклогитового парагенезиса существенно обогащены газовой составляющей по сравнению с алмазами ультраосновного парагенезиса.

Апробация работы. Основные, положения диссертации докладывались на научной конференции ШО (ЯИГН СО РАН, 1990); на Международном полевом семинаре "Глубинный магматизм и эволюция литосферы Сибирской платформы" (Новосибирск, 1990); представлены на 5 международной кимберлитовой конференции (Бразилия, 1991); совещании по термобарогеохимии (г.Москва, 1992). Результаты исследований опубликованы в £ статьях, в 4 тезисах докладов, в коллективной монографии "Природный алмаз - генетические аспект^.

Объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, общим объемом 174 страницы машинописного текста,включает 54 рисунка, 16 таблиц, список литературы из 127 наименований.

Диссертационная работа выполнена в лаборатории кристаллографии и минералогии алмаза ЯИП1 СО РАН под научным руководством академика Н.В.Соболева и старшего научного сотрудника к.г.-м.н. Ю.П.Барашкова, которым автор выражает искреннюю признательность

В процессе написания работы автор неоднократно обсуждал ее результаты и пользовался советами А.В.Варшавекого, В.Ю.Панкова, Г.П.Булановой, В.С.Шкодзинского, Л.А.Павловой, И.Г.Бакуменко, В.Н.Шацкого, Н.П.Похиленко, Э.С.Ефимовой. Всей перечисленным лицам.автор выражает глубокую благодарность. Выполнение работы было бы невозможно без помощи сотрудников лаборатории В.А. Ко-тегова, И.В.ЧуринОй, А.Е.Молоткова, которым автор не менее признателен.

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ВКЛЮЧЕНИЙ В АЛМАЗАХ РАЗНОГО ГАШГУСА И СВЯЗЬ ИХ МОРФОЛОГИИ С ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРОЙ АЛМАЗА

Алмазы октаэдрического габитуса» Статистический подсчет распространенности кристаллических включений в алмазах из тру-5ок Юбилейная (390 кристаллов класса -2+1.7) и Интернациональная (4392 кристалла классов -8+4 и -4+2 с привлечением данных З.В.Специуса) позволил установить доминирующую роль сульфидных минералов. В алмазах из трубки Юбилейная включения сульфидов определены в 107 кристаллах, тогда как силикатов и окислов было обнаружено всего 12, среди алмазов из трубки Интернациональная 340 кристаллов включали сульфидные минералы, а 30 содержали включения силикатов и оксидов.

Иная картина распространенности включений наблюдается в алмазах из кимберлитовой трубки Удачная. Всего было отобрано 56 кристаллов алмаза октаэдрического габитуса с включениями минералов ультраосновного и эклогитового парагенезисов. Среди минералов ультраосновной ассоциации установлены включения хромитов (47 шт.), оливинов (43 шт.), сульфидов (16 шт.), гранатов' (13 шт.), энстатитов (3 шт.), клинопироксенов (I шт.) и флогопита (I шт.). Минералы эклогитового парагенезиса представлены включениями пироп-альмандинов (2 шт.), омфацитов (3 шт.).Диагностика включений осуществлялась аналитическими методами.

Полученные предварительные данные показывают, что распространенность включений в алмазах из кимберлитовой трубки Удачная отличается от других месторождений. Этот факт, возможно, является подтверждением тезиса о специфичности алмазов конкретного отдельно взятого месторождения.

Известно, что внешняя форма включения определяется взаимодействием элементов симметрии минерала-узника и минерала-хозяина, а направление совместного роста - направлением вытянутости

включения. Строгая топографическая привязка включений к элементам роста целых кристаллов алмаза при визуальном наблюдении представляет значительную трудность. Этого можно избежать,если включения изучать в пластинках, приготовленных из октаэдрических алмазов. В результате просмотра имеющихся пластинок наметилась тенденция зависимости внешней морфологии включений от элементов симметрии кристаллов алмаза. Например, включения октаэд-рического габитуса ("отрицательного" кристалла алмаза) находятся на линии передвижения одной из вершин октаэдра. Если включения имеют псевдопризматический габитус, то, как правило, они располагаются на плоскостях перемещения.ребер. И наконец,плоские включения таблитчатого (пластинчатого) облика обычно приурочены к пирамидам нарастания граней.

Алмазы переходного типа. Оценить распространенность включений в алмазах этого типа на большом статистическом матёриале не представляется возможным, так' как поверхность кристаллов матовая, непрозрачная. Те данные, которые мы получили в результате просмотра и анализа выведенных включений в нескольких доде-каэдроидах свидетельствуют о том, что набор минералов и их морфологические особенности аналогичны таковым из октаэдрических алмазов. Оптическое изучение внутреннего строения додекаэдрои-дов показывает ростовую октаэдрическую зональность, что с привлечением данных по морфологии включений позволяет предположить образование изученных разновидностей в результате растворения или антискелетного роста октаэдрических алмазов.

Кубические алмазы. Были исследованы алмазы П и Ш минералогической разновидности (по Ю.Л.Орлову, 1974). Как показали исследования, крупные сингенетические включения не характерны для таких кристаллов. Как. правило, кубические кристаллы содержат многочисленные включения необычного состава микроскопических размеров. В желтых зональных алмазах кубического габитуса П минералогической разновидности микровключения обычно приурочены к интенсивно окрашенньм зонам, располагаясь в трех взаимноперпен-дикулярных кубических секторах роста и отсутствуют на границах между ними. В желтых и светло-серых кубах не имеющих зональной окраски, микрочастицы располагаются хаотично. Микровклгочения в желтых алмазах образуют вццеления неправильных удлиненных очертаний, имеющих сложную огранку. Наблюдение под микроскопом при больших увеличениях показывает, что сложная огранка обусловле-

5

на тонкой ступенчатость*), являющейся результатом совместного роста алмаза и включения (рис.).

Таким образом, характер расположения макро- и микровключений в алмазах разного габитуса и связь морфологии включений с внутренним строением кристалла свидетельствуют об их совместной кристаллизации.

ВКЛЮЧЕНИЯ В АЛМАЗАХ РАЗНОГО МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ТИПА Морфология, минеральный и химический состав включений в алмазах октаэдрического габитуса и кристаллах алмаза переходной формы Большая часть алмазов с включениями была представлена плоскогранными октаэдрами. Незначительную долю в изученной коллекции составляли кривогранные кристаллы додекаэдрического габитуса, единичные образцы представляли собой кристаллы комбинационной формы и шпинелевый двойник алмаза. Все алмазы бесцветные, размером от 3-4 до 6-7 мм в поперечнике. Исследование морфологии и минерального состава включений в октаэдрических алмазах и в кристаллах переходной формы показало сопоставимые результаты и поэтому описание их приводится совместно.

Ультраосновной парагенезис Среди включений ультраосновного парагенезиса в октаэдрических алмазах были обнаружены следующие минералы:хромит, оливин, гранат, пироксены, сульфиды и флогопит. Все эти минералы, за исключением пироксенов и флогопита были также установлены в

б

додекаэдроидах. Большинство изученных минералов образуют одиночные мономинеральные включения, которые могут встречаться грушами от 2-3 до нескольких десятков зерен. Иногда в одном ■ кристалле алмаза встречаются несколько включений, представленных разными минералами и значительно реже отмечаются бимине-ральные сростки (оливин+гранат, хромит+оливйн, редко хромит+ энстатит) и лишь в одном случае нами был обнаружен полиминеральный сросток, представленный оливином, флогопитом и сульфидом.

Хромит является одним из самых распространенных минералов. Мономинеральные включения хромита часто имеют неправильные очертания или представлены кристаллами искаженного октаэдра.Ш-ло обнаружено включение хромита в виде сросшихся взаимнопарал-лельных пластинок гексагональной форта, смещенных относительно друг друга. На статистически представительном количестве образцов, подтверждается типохимизм включений, установленный ранее Н.В.Соболевым (1974) по повышенному содержанию хромового компонента. Содержание С^Од в составе хромитов из алмазов трубки Удачная варьирует от 59,3 до 66,25?.

Оливин относится также к числу наиболее распространенных включений в алмазе. Кроме индивидуализированных.зерен, оливин установлен в срастании с гранатом и с хромитом. Все кристаллы оливина,как правило,хорошо огранены и часто имеют форму призмы, иногда с закругленными вершинами и ребрами. Отмечаются включения оливина с четко выраженной октаэдрической огранкой.Мик-розондовый анализ показал узкие пределы колебания состава изученных включений оливина. Распределение магнезиальности оливинов бимодальное с двумя максимумами форстеритового минала (93,0-93,5 и 91,5-92$).

Сульфиды-включения представлены обособленными включениями, за исключением одного образца, в котором моносульфидный твердый раствор находился в сростке с флогопитом и оливином. Форта вк-. лючений сульфидов в сечении (НО) алмаза гексагональная или ко-роткопризматическая, иногда с округлыми очертаниями. Микрозон-довый анализ сульфидов показал, что они в большинстве случаев сложены какой-либо одной фазой. Из 23 включений сульфидов в 4 случаях включения представлены тонкодисперсной смесью, по-видимому, двух минералов. Остальные включения отвечают по составу железо-никелевому моносульфидному твердому раствору или пирро-

тину, в одном случае установлен пентландит. В составе пирроти-нов обнаружены примеси Ш(2,9-4,19%), Со (0,3-0,41%) и Си (0,33-4,9%). Железо-никелевый моносульфадный твердый раствор (М55) - по оптическим характеристикам практически не отличается от пирротиновой фазы. М55 имеют однородный состав в пределах одного включения, но содержание элементов варьирует от включения к включению.

Гранаты-включения в алмазах не пользуются такой распространенностью как хромиты и оливины. В основном включения представлены изометричными или несколько искаженными кристаллами ромбододекаэдрического или октаэдрического габитуса с индукционной штриховкой на гранях. Рентгеноспектральный анализ включений граната в алмазах свидетельствует о резком преобладании среди них дунит-гарцбургитового парагенезиса над лерцолитовым и верлитовым типами.

Энстатит редкий минерал в алмазах. Из трех обнаруженных включений этого минерала, одно находилось в срастании с хромитом, а остальные вростки были представлены одиночными кристаллами гексагональной формы. Состав изученных включений ортопи-рокеена типичен для этого минерала из алмазов. Характеризуется низкими содержаниями окислов алюминия (0,26%) и хрома (0,39%).

Клинопироксены также являются большой .редкостью среди включений и установлены нами только в двух образцах алмаза в виде кристаллов диопсида призматического габитуса. Они характеризуются низким содержанием глинозема от 0,37 до 2,66% А^Од и примесью //а^О от 0,44 до 1,76%.

Флогопит встречается исключительно редко среди включений. В центральной части алмаза с включением слюды наблюдалась ок-таэдрическая зона, декорированная многочисленными мельчайшими включениями черного цвета и незначительным количеством мелких включений оливина. Полиминеральный сросток, размером 0,01 мм сложенный флогопитом, оливином и сульфидом был выведен на поверхность плоскопараллельной пластинки. Флогопит в сростке имеет форму искаженного октаэдра. Составы изученных включений флогопитов из сростка и отдельного зерна сходны и соответствуют гарцбургит-дунитовому парагенезису (Соболев'и др., 1988), но отличаются более высоким содержанием Сг^Од (5,37%).

Присутствие в центральной части алмаза октаэдрической области, декорированной другими минеральными фазами указывает на

8

перерыв в росте кристалла и на смену внешних условий кристаллизации и, по-видимому, свидетельствует о двух генерациях алмаза в данном образце.

Эклогитовый парагенезис Среди'включений этого типа парагенезиса в исследованных образцах установлены гранат и омфацит.

Гранат по морфологии не отличается от магнезиальных гранатов из алмазов ультраосновного парагенезиса. Кристаллы имеют октаэдрическую или призматическую огранку. Составы проанализированных включений гранатов показывают, что они полностью соответствуют пироп-альмандиновым гранатам эклогитового парагенезиса. Гранаты-включения из додекаэдроида кимберлитовой трубки Юбилейная характеризуются низкими содержаниями СаО и более высокими содержаниями CrgOg по сравнению с включениями этого минерала из алмазов трубки Удачная. Возможно это еще раз свидетельствует о специфике условий образования алмазов из разных кимберлитовых тел.

Омфацит. встречается в виде включений короткопризматической или кубооктаэдрической формы. Включения омфацитов в исследованных образцах характеризуются железистостью в пределах 23,3-27,9% и близкими концентрациями A/agO (5,5-6,18%). Примесь хрома также незначительна и составляет не более 0,2% CttjOg.

Сульфид эклогитового типа парагенезиса установлен в образце алмаза комбинационной формы. Включение призматической формы, по составу отвечает пирротину с незначительной примесью Ni (0,74%).

Характеристика кристаллов кубического габитуса Шли просмотрены и изучены алмазы П и Ш минералогической разновидности, размером 2-3 мм. Для алмазов кубического габитуса П разновидности отличительным признаком является желтая окраска. Кристаллы имеют плоские или вогнутые грани,как следствие растворения на них могут развиваться тетрагональные фигуры травления. Большинство этих алмазов имеет равномерную окраску по всему объему кристалла. Единичные образцы характеризуются ярко выраженной цветовой зональностью по кубу.Изучение внутренней морфологии алмазов данной разновидности показало , что они характеризуются волокнистым строением с волокнами,направленными из центра кристалла по диагонали пластины (100),т.е.

ло (ту.

К алмазам разновидности Ш относятся алмазы кубического габитуса и кристаллы комбинационной формы. Это полупрозрачные, серые или черные непрозрачные алмазы. Бесцветные алмазы встречаются исключительно редко. Среди алмазов этой разновидности отмечаются кристаллы, имеющие зональную окраску. Встречаются и "незональные?' кубические кристаллы равномерно окрашенные в серый цвет. Особенности механизма роста алмазов Ш разновидности были выявлены при исследовании их внутренней морфологии (Бокий и др., 1986). При травлении пластин, вырезанных по (100), по диагонали куба отчетливо видны волокна, свидетельствующие о нетанген-циональном механизме роста алмаза. Рост волокон осуществляется по направлению (III).

Особенности включений в алмазах П и Ш минералогической разновидности

Изучение включений в пластинках из желтых зонально окрашенных кристаллов алмаза П разновидности показало, что . они представлены микрочастицами, размеры которых не превышают 1015 мкм. Форма включений в сечении самая разнообразная,в основном, это тригональные, гексагональные, реже неправильные вццеле-ния. Оптическими методами установлено, что микрочастицы часто имеют неоднородное строение. Редко встречаются включения гомогенного состава. Оптические характеристики,, химический состав и результаты римановской спектроскопии позволили установить наличие в одном из включений фазы рутила в контакте с затвердевшим расплавом, обогащенным калием и летучими компонентами (С^, Е^). Кроме того, присутствие газовых примесей Н.р, Л^ и С0£ в данном алмазе бьщо установлено масс-спектрометрическим методом анализа.

В желтом алмазе с равномерной окраской была изучена серия микровключений. Рентгеноспектральный анализ отдельных включений выявил широкие вариации состава слагающего их вещества {%): (5,12-31,0); А1203 (0,86-1,03); РеО (4,88-29,2); МдО (1,62-9,94); СаО (3,33-21,5); Р205 (0,22-10,4). Также для них характерны высокие концентрации калия (до 7,41$ 1^0) и постоянное присутствие хлора (0,05-0,16$ ) • Некоторые микровключения отличаются постоянством состава. Они характеризуются более высокими содержаниями 2ь0<> (до 51,2$). Концентрация калия варьирует для раз-

ных микрочастиц от 2,71 до 9,26% КрО. Одно из подобных включений выделяемся, аномально высоким содержанием С^ (2,05^).Интересно отметить, что в одном очень неоднородном микровключений пересчет данных рентгеноспектрального анализа показал,возможное присутствие в его составе таких минералов как биотит, ти-тано-магнетит и салит.

Характер распределения усредненных содержаний породообразующих элементов изученных микровключений в якутских алмазах, нормированных по среднему составу хондрита показывает, что они наиболее близки по составу включениям из кубических алмазов Заира, а также лампроитам Западной Австралии и отличаются от кимберлитов трубок Удачная-западная и Удачная-восточная (Якутия).

В кубических алмазах Ш разновидности микрочастицы имеют очень незначительные размеры (не более 1-3 мкм),в'связи с этим попытки вывести их на поверхность алмаза и проанализировать оказались неудачными. Более крупные сингенетические включения в алмазах данной разновидности не были обнаружены.

Таким образом, включения в октаэдрических алмазах из ким-берлитовой трубки Удачная не отличаются набором минералов, ассоциирующих с алмазами из других месторождений. Среди минералов ультраосновного типа парагенезиса установлены хромит, оливин , железо-никелевые сульфиды, хром-пироповый Гранат, энстатит.кли-нопироксены и флогопит. Эклогитовая ассоциация включений представлена гранатом пироп-альмандинового состава и омфацитом.

• Морфология минералов-включений (отсутствие собственных кристаллографических форм, наличие индукционной штриховки)свидетельствует о совместной кристаллизации с вмещающим их алмазом. Характерной особенностью сульфидов из октаэдрических алмазов данного месторождения является их однофазовый состав.Отличия составов сульфидных включений в алмазах из разных кимбер-литовых тел свидетельствуют о специфичности условий образования алмазов из каждого конкретного месторождения.

Типичные для октаэдрических алмазов включения минералов обнаружены в алмазах переходного типа. Однотипный набор минералов, сходство их составов и морфологии в алмазах октаэдричес-кого и додекаэдрического габитуса свидетельствует о том, что часть алмазов переходных форм образуется в результате растворения или антискелетного роста октаэдрических кристаллов.

Результаты исследования включений в алмазах разного габитуса показывают существенные их отличия.1 Полученные данные позволяют констатировать, что состав среды и условия образования алмазов октаэдрического и кубического габитуса были различны.

. ГАЗОВАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ СРЕДЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ АЛМАЗА

Состав газовых компонентов в алмазах изучен в 16 кристаллах из кимберлитовых трубок Удачная и Мир. Присутствие в этих образцах изолированных газовых включений оптическими методами не установлено. Для изучения зависимости содержания газовых цримесей от наличия в алмазах твердых включений был проведен раздельный' анализ частей кристалла как с включениями, так и лишенных их. Всего было распилено и изучено три кристалла с включениями минералов. Все.они были представлены плоскогранными острореберными прозрачными октаэдрами. Один кристалл шпи-нелевого двойника в светло-желтой оболочке был раздроблен и внешняя'оболочка отделена от внутреннего прозрачного ядра.Анализ ядерной части и оболочки производился отдельно. Остальные 12 кристаллов анализировались целиком, среди них были острореберные плоскогранные октаэдры, алмазы кубического габитуса П и Ш разновидности, а также один кристалл шпинелевого двойника и один кристалл неопределенной форт с физическими характеристиками алмаза типа Па. Парагенезис алмазов был определен по составу находящихся в них включений. Основными компонентами газовой фазы являются Н£, А^, С0£, Г^О и СН^, которые установлены в алмазах обоих парагенезисов. Примеси СО, и СдНд определены в отдельных кристаллах как ультраосновной так и эклогито-вой ассоциации. Раздельный анализ кристаллов с включениями показал, что повышенные концентрации газовых компонентов отмечаются в частях алмаза с включениями минералов и в ядре алмаза в желтой оболочке (табл.).

Полученные результаты показывают прямую корреляцию выхода газовых компонентов от наличия твердых включений в исследованных алмазах.

Октаэдрические кристаллы обоих парагенезисов характеризуются сходным составом газовых примесей, за исключением гомологов С2Н6 и СдНд, которые обнаружены лишь в алмазах ультраосновной ассоциации и в кубических кристаллах эклогитового парагенезиса. Общий выход газов в октаэдрических алмазах составляет

№ обр. Включение Состав газов (я • 10-(э г/г кристалла)

н2 ы2 со2 СО сн4 н2о.

3689 оливин 0,008 0,291 2,138 0,360 -

отсутствует 0,060 0,086 1,055 0,223 - -

1164 омфацит 0,015 1,739 4,098 - 0,012 0,741

отсутствует 0,008 1,546 3,843 - 0,021 0,768

1169 пироп-

альмандин 0,035 4,356 36,104 - 0,116 -

отсутствует 0,029 1,153 2,990 3,345 0,010 0,308

3037 оболочка 0,010-0,395 5,494 2,126 0,021 0,137

ядро 0,019 4,047 13,637 7,044 0,027 0,112

(п • Ю" г/г кристалла) для ультраосновной ассоциации 0,814-

14,318, для эклогитового парагенезиса изменяется от 6,186 до 249,682; в кубических алмазах он варьирует от 9,455 до '47,699 для Ш разновидности и от 25,164 до 694,574 для П разновидности. Отмечается тенденция обратной связи между объемными долями Л^ и (Х>2 в составе газов из алмазов обоих парагенезисов.

Установлено, что максимальные концентрации Н^О в составе газов определяются не габитусом кристаллов, а зависят от принадлежности к определенной минералогической разновидности кубических алмазов. Содержание газовой составляющей зависит от наличия твердых включений, захваченных во время роста алмаза. Повышенные концентрации газов в частях алмазов,содержащих включения минералов, вероятно, объясняются сорбцией летучих на поверхности раздела алмаза и включения. Концентрация газовой фазы в алмазах эклогитового парагенезиса на порядок вше количества газов в алмазах ультраосновной ассоциации.

Вышеизложенное свидетельствует, по нашему мнению, что состав газовых компонентов алмаза характеризует флюидный режим среды алмазообразования.

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АЛМАЗОВ ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСНОГО

ИЗУЧЕНИЯ 'ВКЛЮЧЕНИЙ Вопрос о фазовом состоянии среды кристаллизации алмаза остается практически вне поля зрения исследователей, занимающих проблемой происхождения алмазов. На основе накопленного фактического материала и обобщения полученных нами данных можно в

определенной степени приблизиться к решению вопроса о фазовом состоянии среды кристаллизации природного алмаза. За отправную точку рассуждений можно взять два наиболее реальных способа образования алмаза в природе - это свободная кристаллизация и-твердофазовый (метакристаллический) рост.

Анализ основных признаков метакристаллов в приложении к росту природных алмазов показывает, что в последних они не отмечаются. Например, псевдограни захваченных алмазом включений не имеют поверхностей растворения, им,как правило, присущи индукционные поверхности, свидетельствующие об одновременном росте включений с алмазом-хозяином. Кроме того, очень часто .минералы-включения имеют одинаковую'ориентировку с вмещающим их алмазом; Находки в виде включений ориентированных взаимных прорастаний некоторых минералов (хромит, гранат) указывают на их рост в случае одностороннего притока питающего раствора. Отсутствие признаков метакристаллов в принципе отвергает твердофазовый рост алмазом при помощи окружающих их тонких пленок питающего раствора или путем диффузии атомов через кристаллические решетки замещаемых минералов.

Дополнительным фактором, который поможет ответить на вопрос о способе кристаллизации алмаза, является относительный возраст алмаза и парагенетичных ему минералов. Сведения из литературных источников и наши наблюдения показывают,что морфология включений в большинстве случаев индуцирована алмазом, а сами монокристаллы алмаза, характеризуясь четко выраженным идиоморфизмом, не имеют индукционных поверхностей.'Нахождение включений одного минерального вида в разных зонах кристалла алмаза свидетельствует о их захвате в течение всего периода кристаллизации алмаза. Эти факты указывают..на то, что алмаз и включенные в него минералы образовались из одной и той же среды.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно предположить наиболее реальный механизм зарождения и роста природных алмазов в условиях свободной кристаллизации. Известно, что наиболее совершенными вырастают кристаллы растущие в одиночку , медленно, с равномерным питанием со всех сторон, то есть в свободном пространстве. В условиях верхней мантии это может быть сульфидно-силикатный расплав с растворенными в нем летучими ком-лонентами. О наличии летучих свидетельствует состав исследован-

нкх газовых примесей в алмазах ультраосноёного и эклогитового парагенезисов.

Изучение газовой составляющей среда алмазообразования показало, что основными компонентами летучих в алмазах является Н^, Л/^» и ^ами установлено, что в алмазах с крис-

таллическими включениями выход газовых компонентов выше по сравнению с кристаллами-не содержапрсс видимых включений. Эта зависимость свидетельствует о захвате газовой фазы совместно с включениями сингенетических минералов, что дае!1 нам основание считать ее первичной. При постоянстве компонентного состава газовых примесей содержание ее в алмазах ультраосновного и эклогитового типов'"парагенезиса неодинаково. Если в первдотитовнх алмазах содержание ее составляет 6,814-14,318"' 10"® г/г кристалла, то в эклогитовых - широко варьирует, возрастая на порядок.

Как показано, в данной работе, включения в алмазах являются сингенетическими, что позволяет использовать сосуществующие в одном кристалле пары минералов в целях геотермометрии.Наиболее корректным является определение температуры равновесия по включениям из одной ростовой зоны алмаза. Минералы, находящиеся в тесном срастании друг с другом являются идеальным примером истинных равновесных;'пар включений. Температуры равновесия рассчитывались по оливин-гранатовому геотермометру О'Нейла-Вуда для ультраосновных включений, а для эклогитового типа парагенезиса. расчет производился по геотермометру Эллиса-Грина.

Температурный интервал образования равновесных пар гранат-оливин в алмазах из трубки Удачная лежит в пределах от 940 до 1015° С. Область температур равновесия оливина и граната в ультраосновных породах трубки Удачная составляет 850-1010° С.Обобщение Литературных данных по температурам образования алмазов эклогитового парагенезиса показывает, что их кристаллизация происходила в интервале 1050-1500° С. В целом, установленные температуры равновесия для эклогитовых алмазов находятся вблизи линии равновесия графит-алмаз в поле устойчивости алмаза.

Типичные для октаэдрических кристаллов сингенетические включения силикатных минералов (гранат, оливин, клинопироксен, ортопироксен), по которым можно было бы расчитать-температуры равновесных минеральных пар, в алмазах кубического габитуса П разновидности пока не обнаружены. Тем не менее мы попытались

оценить температурные условия кубических алмазов по составу породообразующих минералов алмазоносных ксенолитов. Алмазы кубической формы обнаружены преимущественно в высокоглиноземистой группе эклогитовых пород - ксенолитах кианитовых эклогитов и гроспедитов. Кианитовые эклогиты, содержащие алмазы кубического габитуса имеют величины К^ магния и железа между гранатом и клинопироксеном, сопоставимые с таковыми из включений в алмазах. . Значения К<э изменяются, от 2,48 до 4,99, что соответствует интервалу температур равновееия в пределах 1102-1525° С.

Состав микровключений в кубических алмазах не согласуется с известными минералами или их ассоциацией, установленных в виде включений в алмазах I разновидности. Эпигенетическое про-исхозздение этих микровключений- исключается. Следовательно, они в какой-то мере отражают состав среды, в котор'ой росли кубические алмазы. Необходимо отметить, что в составе микровключений не обнаружена сера, тогда как в алмазах I разновидности сульфиды входят в число наиболее распространенных минералов. Отсюда следует, что состав среды кристаллизации октаэдрических алмазов и переходных форм существенно отличался от такового для алмазов кубического габитуса.

Мы не ставим своей целью выяснение генезиса кубических алмазов, но опираясь на полученные данные можно рассмотреть один из наиболее вероятных вариантов их образования. При сравнении распределения главных окислов исследованных микровключений с таковыми из алмазов Заира, кимберлитовых пород и лампроитов было показано их сходство с включениями из заирских алмазов и лампроитов. Рост кубических алмазов П разновидности, вероятно, происходил в высококалиевом силикатном расплаве, обогащенном летучими компонентами. Расплав этот мог образоваться в результате частичного плавления эклогитовых пород.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Включения в алмазах из разных месторождений отличаются не только порядком распространенности, но и своеобразием химического состава сульфидов. Отличия составов сульфидных включений свидетельствуют о специфичности условий образования алмазов каждого конкретного месторождения.

2. Типичные для октаэдрических алмазов включения сингенетических минералов обнаружены в алмазах переходной формы.В це-

лом однотипный набор сингенетических включений, сходство их внешней формы и состава в алмазах октаэдрического и додекаэд-рического габитуса свидетельствует о том, что часть алмазов переходной формы образовалась в результате растворения или антискелетного роста октаэдрических кристаллов.

3. В желтых алмазах кубического габитуса П разновидности установлены необычные сингенетические включения, которые представлены микрочастицами сложного переменного состава с высоким содержанием калия. Значительные вариации в составе микровключений отмечаются для 0^, А12О3, РеО, МдО, Ма^О, Р2О5 и Микронеоднородность изученных включений, их необычный состав, наличие летучих компонентов, характер поведения вещества этих включений под электронным зондом, возможно, указывают на их расплавную природу.

Сравнение включений в алмазах октаэдрического и кубического габитуса выявило их существенные отличия, что указывает на различия в составе среды и условий образования этих разновидностей алмаза.

4. Прямая зависимость выхода газовых примесей от наличия твердых включений свидетельствует, что газовая фаза была захвачена растущим кристаллом алмаза совместно с включениями сингенетических минералов. Состав газов в изученных образцах довольно стабилен, но содержания их заметно отличаются в алмазах разного парагенезиса и морфологии, отражая, по-видимому, вариации флюидного режима среды алмазообразования. Эклогитовая серия алмазов отличается большей флюидонасыщенностью по сравнению с алмазами ультраосновного парагенезиса.

5. Оценка температур равновесных пар минералов из алмазов, 'особенности морфологии и состава включений, их взаимоотношение с алмазом-хозяином и существенный вклад газовой фазы позволяет сделать вывод о кристаллизации монокристаллов алмаза I разновидности в условиях верхней мантии в сульфидно-силикатном расплаве с растворенными в нем летучими компонентами.

Образование кубических алмазов П разновидности, вероятно, происходило в диффузионном режиме в высококалиевом силикатном расплаве, обогащенном летучими компонентами, .который мог образоваться в результате частичного плавления эклогитовых пород.

Список основных работ, опубликованных.по теме диссертации:

1. Буланова Г.П., Бескрованов В.В., Тальникова С.Б. Онто-генический подход к исследованию включений в алмазах // Глубинный магматизм и эволюция литосферы Сиб. платформ. Междунар.полевой сем. - Новосибирск, 1990.

2. Тальникова С.Б., Специус З.В., Павлова Л.А. Особенности фазового состава включений сульфидов в гранатах из кимберлитов трубки Удачная // Минерал, журн. - 1990. - №6.

3. Тальникова С.Б., Барашков -В.П., Сворень И.М. Состав и содержание газов в алмазах эклогитового и ультраосновного парагенезиса из кимберлитовых трубок Якутии // Докл. АН СССР.

- 1991. - Т.321. - И. •

4. Тальникова С.Б. Исследование включений в кубических кристаллах алмаза // ХШ Сов. по термобарогеохимш. Тез.докл. -M., 1992.

5. Тальникова С.Б., Барашков Ю.П., Сворень И.М. Зависимость содержания газов в природных алмазах от наличия в них минеральных включений // Там же.

6. Talnikova S.В. Barashkov Ju.P., Svoren' I.M. Study of gaseous phase in diamonds with eclogitic inclusions from Yaku-tian kim'oerlite pipes // 5th Intern. Kimberlite conf. Extend, abstr. Brazil, 1991.