Модель образования природного алмаза: генетический, экспериментальный и поисковый аспекты

Дигонский, Сергей Викторович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Модель образования природного алмаза: генетический, экспериментальный и поисковый аспекты
ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Модель образования природного алмаза: генетический, экспериментальный и поисковый аспекты"

На правах рукописи

Дигонский Сергей Викторович

МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО АЛМАЗА: ГЕНЕТИЧЕСКИЙ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ И ПОИСКОВЫЙ АСПЕКТЫ

Специальность 25.00.11 - геология, поиски и разведка твердых

полезных ископаемых, минерагения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА - 2005

Работа выполнена на Геологическом факультете M0CK0BCK0Г0 государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Кудрявцева Галина Петровна

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Пирогов Борис Иванович

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Бобров Андрей Викторович

Ведущая организация:

Институт Геологии Коми филиала Уральского научного центра РАН, г. Сыктывкар

Защита состоится «4» марта 2005 г в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 501.001.62 в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва. Ленинские юры, МГУ, геологический факультет, ауд. 415.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета Московского государственного университета им М.В. Ломоносова

Автореферат разослан «1» февраля 2005 г.

Отзывы на автореферат (два экземпляра, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, ученому секретарю диссертационного совета Д 501.001.62

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

Доктор геолото-минералогических наук

Р.Н. Соболев

Введение

Актуальность работы. При прогнозной оценке алмазоносности регионов учитываются, как правило, только традиционные источники - кимберлиты и лампроиты, где формирование алмаза связано с мантийными породами. Возможности образования алмаза в альтернативных условиях обычно не рассматриваются.

Однако известные находки алмаза в принципиально иных геологических условиях уже давно представляют не только научный, но и практический интерес. В качестве примера можно привести Кумдыкольское алма-зопроявление в метаморфических породах Кокчетавского массива. Хотя Кумдыкольское месторождение алмазов отличается очень высоким содержанием и значительными запасами, невыясненное окончательно происхождение алмазов является существенным препятствием для выявления подобных алмазоносных объектов из-за отсутствия критериев прогноза и поиска алмазов, определяемых, естественно, условиями генезиса.

В то же время существующие гипотезы о генезисе алмаза неразрывно связаны с успехами в области его синтеза, так как трудно представить, что в алмазной лаборатории природы существует еще какой-то особый механизм образования алмаза, отличный от тех, которые реализованы в исследовательских центрах.

Удачные эксперименты по превращению графита в алмаз при высоких давлениях надолго создали представление об алмазе как о барофильном минерале глубинного происхождения.

Успешный синтез алмаза из газовой фазы при нормальном давлении хотя и позволил говорить о возможности реализации газофазных процессов в природе, но не изменил представлений о барофильности подавляющей части природного алмаза. Причину этого следует искать в отсутствии конкретных параметров газофазного образования алмаза, которое многим специалистам до сих пор представляется как «эпитаксиальный синтез в метастабильных условиях».

Отсюда следует, что определение закономерностей газофазной кристаллизации алмаза позволит уточнить условия его природного образования, что, в свою очередь, позволит наметить критерии для прогноза и поиска новых природных источников алмаза.

Цель работы:

1) определить основные закономерности кристаллизации алмаза из газовой фазы и, исходя из этого, построить модель газофазного образования природного алмаза;

2) наметить некоторые критерии прогноза и поиска природных исюч-ников алмаза.

Вклад автора в решение задачи определяется длительной экспериментаторской деятельностью в цехе синтеза на заводе синтетических алмазов

и многолетним теоретическим и практическим изучением строения алмазоносных объектов и распределения в них углеродистого вещества:

1) изучены электрические параметры синтеза алмаза в устройстве типа «наковальни с лункой», а также связь между подводимой электрической мощностью и скоростью нагрева исходного графита;

2) исследована связь скорости нагрева графита с его превращением в алмаз в устройстве высокого давления, а также связь между скоростью нагрева газообразных углеводородов и образованием из них графита и алмаза;

3) проведен сравнительный анализ электрических параметров синтеза алмаза в устройстве типа «наковальни с лункой» и устройстве типа «belt» по данным зарубежных исследователей;

4) проведены теоретические и практические исследования углеродистого вещества некоторых кимберлитовых трубок, а также алмазоносных пород Кумдыкольского месторождения и алмазосодержащих метеоритов.

Достоверность вычисленных значений скорости нагрева графита, обеспечивающей его превращение в алмаз в устройствах высокого давления, основывается на повторяемости результатов исследования электрических параметров синтеза алмаза в устройстве типа «наковальни с лункой», в том числе в промышленном масштабе. Полученные результаты также подтверждаются анализом электрических параметров синтеза алмаза в устройстве типа «belt» по данным зарубежных источников (прежде всего, патентов США). Достоверность модели газофазного образования природного алмаза подтверждается сходством в распределении алмаза, графита и углеводородов в метеоритах и метаморфических породах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) рассчитана минимальная скорость нагрева графита, обеспечивающая его превращение в алмаз, и показана определяющая роль скорости нагрева вещества при газофазном синтезе алмаза;

2) создана модель газофазного образования природного алмаза и обоснована генетическая связь алмаза и графита в метеоритах с абиогенными углеводородами;

3) определены некоторые критерии прогноза и поиска алмазов в метаморфических породах и прогноза алмазоносное™ кимберлитовых трубок.

Практическая значимость. Применение на практике основных выводов диссертации позволяет:

1) внедрить в практику геологоразведочных работ дополнительные критерии прогноза и поиска алмазопроявлений в метаморфических породах;

2) установить новые критерии прогноза алмазоносности кимберлито-вых трубок;

3) обосновать находки алмазов в породах, не имеющих связи с глубинными давлениями;

4) расширить концепцию образования природного алмаза, в частности, гипотезу корового генезиса алмаза.

Основные защищаемые положения.

1. При искусственном получении алмаза определяющую роль играют не только параметры, отраженные на фазовой диаграмме состояния углерода, но также высокая скорость нагрева исходного вещества.

2. Парагенезис алмаза и графита в метеоритах объясняется мгновенным нагревом и пиролизом абиогенных углеводородов при входе метеорита в плотные слои атмосферы.

3. Коровый генезис алмаза определяется «шоковым» нагревом природных углеводородов. Находки алмазов можно прогнозировать в зоне контакта метаморфизованных осадочных пород с интрузивами.

4. Образование кимберлитовых алмазов возможно при мгновенном нагреве как коровых, так и ювенильных углеводородов. Сингенетичными включениями в алмазе являются, прежде всего, газы и самородные металлы, наличие которых в ореоле трубок может указывать на их алмазонос-ность.

Апробация работы. Основные положения диссертации содержатся в шести опубликованных работах, в том числе в монографии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения. Общий объем работы 110 страниц. Работа содержит 28 рисунков и 8 таблиц. Список литературы включает 116 наименований.

Содержание работы. В первом разделе рассмотрены основные закономерности синтеза алмаза из графита и газообразных соединений углерода. На основании исследования электрических параметров синтеза алмаза в устройствах высокого давления рассчитана минимальная скорость нагрева графита, обеспечивающая его превращение в алмаз. Рассмотрены процессы синтеза алмаза и пиролитического графита из газообразных углеводородов, показана определяющая роль мгновенного нагрева углеводородов в газофазном алмазообразовании.

Во втором разделе рассмотрены алмазосодержащие метеориты и дано объяснение парагенезиса алмаза и графита параллельно идущими процессами мгновенного нагрева и пиролиза абиогенных углеводородов.

В третьем разделе рассмотрено геологическое строение рудной зоны Кумдыкольского месторождения и распределение углеродистою вещества в слагающих ее породах. Обоснована возможность корового образования кумдыкольских алмазов при «шоковом» нагреве пород рудной зоны в условиях контактного метаморфизма и намечены некоторые критерии прогноза и поиска алмазов в метаморфических породах.

так и ювенильных углеводородов. Сделано заключение о сингенетичности включений в алмазе газов и самородных металлов и возможной связи ал-мазоносности трубок с наличием газов и самородных металлов в околотрубочном пространстве.

Работа выполнена на геологическом факультете МГУ под научным руководством д.г.-м.н. Г.П. Кудрявцевой. Неоценимую помощь автору в подготовке диссертационной работы оказал к.г.-м.н. В.К. Гаранин. Автор с благодарностью вспоминает д.г.-м.н. В.В. Ковальского и д.г.-м.н. К.Н. Ни-кишова, открывших ему мир алмаза. Автор благодарен учителям и коллегам, в разное время помогавшим диссертанту ценными советами: д.г.-м.н. В.И. Старостину, д.г.-м.н. A.M. Портнову, д.т.н. А.В. Манухину, д.т.н. Н.А Колчеманову, к.г.-м.н. Н.В. Прониной, к.г.-м.н. Н.Ш. Яндарбиеву, к.г.-м.н. Н.Н. Шатагину. Автор особо благодарен генеральному директору ФГУП «Урангеологоразведка» В.В. Тену за всемерную поддержку при выполнении данной работы.

Обоснование защищаемых положений.

Превращение графита в алмаз, осуществлен иное в устройствах высокого давления, позволило определить параметры процесса и построить фазовую диаграмму состояния углерода (рис.1). Но одновременно с успешным синтезом алмаза из графита был осуществлен способ получения алмаза из метана в условиях, исключающих применение сверхвысоких давлений [F.yersole, 1962]. Сущность этого изобретения заключалась в газофазном наращивании затравочных кристаллов алмаза, нагретых до температуры свыше 600°С, поэтому новый метод получил название «эпитаксиальный синтез алмаза».

Дальнейшие исследования в области газофазного синтеза алмаза значительно расширили диапазон применяемых соединений за счет предельных, непредельных и циклических углеводородов, их галоген- и кислородсодержащих производных, карбонилов металлов, соединений углерода с кислородом, галогенами, серой, селеном и т.п. [Hibsman, 1964; Пат.Англ. №1008618, 1964; Пат. Франц. №1367368. 1964; Angus et al., 1968; Дерягин, Федосеев, 1970; Сыркин и др., 1971].

Газофазный синтез алмаза осуществлялся в широком интервале температур (600-2500°С) и давлений (10''-2500 атм). По этой причине параметры процесса в каждом случае зависили только от применяемого углеродсо-держащего газа. В итоге сложилось мнение, что процесс в целом представляет собой «эпитаксиальный синтез алмаза в мегастабильных условиях».

В дальнейшем накопившиеся экспериментальные и теоретические данные поставили под сомнение не только ведущую роль эпитаксии в газо-

фазном образовании алмаза, но и его метастабильность при нормальном давлении.

Во-первых, специалисты-практики в области газофазного синтеза алмаза отказались от применения затравочных кристаллов алмаза, следовательно синтез алмаза из газовой фазы перестал быть «эпитаксиальным».

Во-вторых, был освоен промышленный процесс получения пиролити-ческого графита из газообразных углеводородов, осуществляемый при тех же параметрах, что и газофазный синтез алмаза - при нормальном давлении и температурах 1000-2500°С [В.В. Дигонский и др., 1961,1964].

Дальнейшие исследования роста алмаза и графита из газовой фазы позволили установить кинетические особенности этих процессов [Дерягин, Федосеев, 1977], но параметры, определяющие механизм газофазного синтеза алмаза и графита и позволяющие целенаправленно смещать процесс в сторону образования алмаза, не были установлены.

В-третьих, была теоретически обоснована возможность химического синтеза алмаза путем последовательного «синтеза» С-С связей алмазной решетки из легкоподвижных углеродсодержащих соединений. Было показано, что этот процесс не требует жестких Р-Т - условий, поскольку контролируется не термодинамической устойчивостью алмаза по отношению к графиту, а кинетикой накопления алмазного вещества в неравновесной открытой каталитической системе, например, по одной из реакций:

С02+СН4 <-> 2С\+2Н,0,

то есть не существует термодинамических препятствий для газофазною синтеза алмаза при нормальном давлении [Руденко и др, 1989,1993].

В действительности фазовая диаграмма состояния углерода определяет только параметры превращения графита в алмаз, поскольку все термодинамические расчеты были построены на калориметрических измерениях теплот сгорания алмаза и графита и на вычисленном значении теплоты превращения графита в алмаз [Лейпунский, 1939; Berman, Simon, 1955].

Когда стало очевидно, чю газофазный синтез алмаза, осуществляемый в широком диапазоне температур и давлений, не имеет отношения к явлению эпитаксии, возникла необходимость установить параметры, определяющие рост алмаза из газовой фазы.

Основные закономерности образования алмаза были установлены при его синтезе из графита, поэтому логично еще раз рассмотреть синтез алмаза в устройствах высокого давления.

При исследовании электрических параметров синтеза алмаза из графита в устройстве типа «наковальни с лункой» с объемом реакционной камеры опытным путем был установлен нижний предел электрической мощности (W), обеспечивающей образование алмаза, равный 3,3 кВт.

Такая электрическая мощность не кажется большой. Однако, если ее отнести к объему реакционной камеры, то получится значение минимально допустимой удельной электрической мощности, обеспечивающей синтез алмаза в этом устройстве: W)д=3,ЗкBт/0,88cм3=3,75 кВт/см3 (объем реакционной камеры ограничивается внешними размерами нагревателя при косвенном нагреве реакционной смеси или объемом последней при ее непосредственном электронагреве).

Значение \\\ ,=3,75 кВт/см'1 очень велико и не свойственно ни одному другому электротермическому процессу. Так например, при получении

-3 1

искусственных графитов, не превышает (в две тысячи

раз меньше), хотя температура в графитировочной печи достигает 3000°С.

Рассмотрим, куда же расходуется электрическая мощность при синтезе алмаза?

Количество теплоты (3, поглощенное веществом при нагреве, равно:

где: m - масса вещества, г; С - теплоемкость вещества, .1/(г*град); Аг - разность его конечной и начальной температур, - плотность вещества. г/см3; V - объем вещества, см3.

Количество теплоты Q, сообщаемое веществу при электрическом нагреве, равно:

0 = Я1Лс08фТ,

где: q - тепловой эквивалент электрической энергии, равный и на 1 Вт*с; U - напряжение (В); I - значение электрического тока (А); сояф - коэффициент мощности (при синтезе алмаза значение - время в секундах.

Приравнивая правые части этих уравнений, можно отнести разность температур ко времени и получить скорость нагрева вещества, обозначаемую J и измеряемую в градусах в секунду (°С/с):

где К - коэффициент пропорциональности, объединяющий величины ц, у, - удельная электрическая мощность нагрева вещества,

Из уравнения следует, что удельная электрическая мощность определяет скорость нагрева вещества, а в синтезе алмаза обеспечивает, прежде всего, скорость нагрева графита.

Исходя из того, что при синтезе алмаза электрическому нагреву подвергается в основном графит, имеющий плотность у = 1,65 г/см3 и теплоемкость при температурах а также принимая, что процесс нагрева является адиабатическим, что допустимо при высокой скорости нафева, можно рассчитать значение минимальной скорости на-фева графита, обеспечивающей синтез алмаза в реакционной камере объемом 0,88 см3:

Это означает, что минимально допустимая скорость нагрева графита, обеспечивающая его превращение в алмаз, составляет 1088°С7с (рис 2).

Дальнейшие расчеты, проведенные для устройства типа «belt» по данным американских источников [Hall et al., 1960; Bundy, 1960,1973], показали, что синтез алмаза, описанный в этих работах, осуществлялся при значениях удельной электрической мощности 29,2, 25,6 и 17,7 кВт/см .

Минимальная скорость нагрева графита, обеспечивающей синтез алмаза в устройстве типа «belt» и соответствующая удельной электрической мощности 7,7 кВг/см [Bund>, 1973], составляет 5149°С/с (рис.2).

Температура,

Рис I Фаадвая шаграмма состояния Рис 2 Скорое п> нагрена фафим при син гс >.с >| лерода |Bund\. алмам в \стройсгва\ высокою давления

Расчетные данные, показывающие необходимость мгновенного нагрева графита согласуются с наблюдениями, в которых отмечается, что алмаз вообще не образуется, если сжатый до необходимых давлений образец графита нагревается до температуры синтеза медленно [Wilson, 1973]

Расчетные данные согласуются также и с точкой зрения на полиморфном превращении графита с образованием фуллеренов в результате «теплового шока» [Новгородова, Рассказов, 1992].

С изложенной позиции отказ от применения затравочных кристаллов при газофазном синтезе алмаза выглядит весьма логично. Практики пришли к заключению, что определяющую роль в процессе играет не алмазная структура затравочного кристалла, а его высокая температура, обеспечивающая мгновенный нафев газообразных соединений углерода. Исходя из этого, затравочный кристалл алмаза заменили раскаленной металлической подложкой [Пат.Франц. №1366544, 1964]. На рис.3 приведена схема такого устройства (1 - кварцевый сосуд, 2,6 - патрубки ввода и вывода газа, 3 - подложка из Nb-Ta сплава, 4 - нагреватель, 5 - поверхность нагрева)

Дальнейшее развитие технологии газофазного синтеза привело к отказу и от использования подложки - газообразные соединения углерода стали нагревать электрическим разрядом [Пат. Франц. №1367368, 1964]. На рис.4 приведена схема такого устройства (1,4 - патрубки ввода и вывода газа, 2 -кварцевый сосуд, 3 - индуктор, 5 - накопитель).

Рис.3. Устройство для сим reía алмаза. Рис.4. Устройство для синтеза алмаза

оборудованное подложкой в условиях электрического разряда

[Пат"франц. Xsl 366544. 1%4J [ilai.Франц. №1367368, 1%4|

В современные способах газофазного синтеза алмаза используется высокочастотный плазменный нагрев [Yamell, 2004].

Таким образом, проведенные исследования приводят к заключению о том, что синтез алмаза и графита из газообразных углеводородов осуществляется без применения давления и практически при одних и тех же температурах, но мгновенный нагрев углеводородов приводит к росту алмаза, а медленный нагрев - к пиролизу с образованием графита.

Интерпретация полученных результатов применительно к естественным условиям позволяет создать модель газофазного образования природного алмаза и объяснить возникновение парагенезиса алмаза и графита.

Любые гипотезы образования алмазов в метеоритах из графита при высоком давлении никак не объясняют космическое происхождение самого графита. В то же время, метеориты, моментально раскаляющиеся до свечения при входе в плотные слои атмосферы, дают весьма наглядное представление о мгновенном нагреве вещества.

Из описания алмазосодержащих каменных метеоритов-уреилитов следует, что алмаз образует парагенетические сростки с графитом, равномерно распределенные по объему метеоритов и расположенные между зернами силикатов. Отмечается, что алмаз и графит составляют 95-98%, а органическое вещество уреилитов, представленное углеводородами парафино-

вого ряда, составляет 2-5% от общего содержания углеродистого вещества. [Вдовыкин, 1967,1970].

Кроме того, уреилиты, в отличие от других типов ахондритов характеризуются повышенными содержаниями водорода и метана, образующих включения в минералах и между их зернами [Маракушев и др., 1980].

Можно допустить, что первоначально углеродистое вещество уреили-тов было представлено абиогенными предельными углеводородами. При повышении температуры метеорита, как и в искусственных условиях, часть парафиновых углеводородов нагревается мгновенно с образованием алмаза, а другая часть - нагревается медленно, подвергаясь пиролиз) с образованием графита.

Сходные условия алмазообразования можно обнар>жить в нодуле железного метеорита Каньон-Дьябло, также содержащей алмазы, графит и предельные углеводороды (рис.5).

Рис 5 Расположение зерен алмаза в т роилп-графи ювои нод> 1е метеорита Каш.он-Дьяоло [Вдовыкин. 1970] 1 - (Ыма?, 2 - смесь троилит + !рафит + алмаз. Ч - кхменш.

4 - шрейбермгт, 5 - камаент. 6 - пусго1ки

Однако состав и распределение углеродистого вещества в железном метеорите, в отличие от уреилитов, имеет две характерные особенности:

1- ничтожное (сотые доли процента), по сравнению с уреилитами, содержание остаточных предельных углеводородов.

2 - специфическое расположение в нодуле кристаллов алмаза, основная масса которых сосредоточена в периферийной части непосредственно на границе с металлической фазой.

Эти факты, как и парагенезис алмаза и графита, легко объяснить с позиций газофазного образования алмаза и графита при мгновенном нагреве и параллельно протекающем пиролизе предельных углеводородов.

Во-первых, более высокая теплопроводность железного метеорита, по сравнению с уреилитами, может обусловить интенсивный нагрев и полное превращение абиогенных углеводородов, содержащихся в нодуле, в алмаз и графит.

Во-вторых, на границе с металлической фазой нагрев углеводородов осуществляется интенсивнее с более высокой скоростью, чем в центральной части нодули, поэтому на периферии нодули преобладает алмаз.

Таким образом, парагенезис алмаза и графита в метеоритах определяется параллельно идущими процессами мгновенного нагрева и пиролиза абиогенных углеводородов.

Существующие концепции образования алмаза в метаморфических породах имеют принципиальные различия по физико-химическим условиям кристаллизации алмаза.

Сторонники концепции, предполагающей кристаллизацию алмаза в условиях мантии, разделяются по взглядам на геологические условия формирования алмазоносных пород. В одном случае предполагается кристаллизация алмаза в условиях мантии и последующий вынос мантийных масс в верхние горизонты литосферы [Маракушев и др., 1995]. В другом случае происхождение алмазов объясняется погружением метаморфических толщ в зоне субдукции на мантийные глубины, где достигаются необходимые сверхвысокие давления [Соболев и др., 1985, Шацкий и др., 1991].

Другая концепция предполагает коровое образование алмаза в метаморфических породах из углеродсодержащего флюида при относительно низких температурах и давлениях [Лаврова и др., 1999].

Обоснование защищаемой модели генезиса алмаза применительно к Кумдыкольскому месторождению базируется на сопоставлении геологического строения рудной зоны (рис.6) с распределением и особенностями углеродистого вещества в рудах разных типов [Лаврова и др., 1999].

Под рудной зоной Кумдыкольского месторождения понимается полоса развития алмазоносных пород с достаточно выдержанными содержаниями как по простиранию, так и в глубину. Рудная зона месторождения имеет протяженность 1300 м, мощность ее с юго-запада на северо-восток увеличивается с 40-60 до 180-200 м. Характерные особенности рудной зоны -наличие разломов и сильная трещиноватость пород.

Южная граница рудной зоны (рис.6) проводится по появлению в разрезе мигматитов (3), а северная часть рудной зоны граничит с зоной гранитных инъекций (2). Полоса развития инъекционных гранитов изменяется по

простиранию от 30 до 50 м. Количество и мощность инъекций увеличивается по мере приближения к телу лейкократовых гранитов (1). Граница между инъекционной зоной и гранитным телом проводится условно по преобладанию в разрезе гранитного материала.

В породах рудной зоны Кумдыкольского месторождения, содержащих промышленные концентрации алмазов, по минеральному и химическому составу условно выделяются пять типов руд, но при этом особый интерес представляет распределение в рудах алмазов, графита и углеводородов.

ш* а ш* оШг Шв п ИюИиНЗ:

Рис.6. Геологическое строение рудной зоны Кумдыкольского месторождения [Лаврова и др.. 1999J 1 - гранаг-мусковиювые ¡ейкокраговые граниты; 2 - породы инъекционной зоны и гранитные инъекции в рудной зоне; 3 - мигматиты; 4 - гранат-биогитовые гнейсы и их метасоматически переработанные разности (I тип руд); 5 - биогш. пироксен и амфибол-кварцевые породы (11 второй тип руд); 6 - флогопит-пироксен-карбона!ные и дру-!ие карбонатные породы (III третий тип руд): 7 - пироксеновые и гранаг- пироксеновые породы (IV тип руд); 8 - породы сложною минерального состава (V тип руд); 9 - экло-гиты; 10 - разрывные нарушения; 11 - |раиицы рудной зоны: 12 - линии разрезов.

I. Гранат-биотитовые руды. Как правило, породы графитизированы.

II. Кварцевые руды с биотитом, амфиболом или пироксеном. Графитом обогащены отдельные полосы в породе, много рассеянного графита.

III. Флогопит-пироксен-карбонатные и другие карбонатные руды. Графит неравномерно концентрируется на отдельных участках.

IV. Пироксеновые и гранат-пироксеновые руды. Графит не характерен.

V. Руды сложного минерального состава. Породы, как правило, содержат графит.

Кроме того, отмечается ряд закономерностей, связанных с алмазонос-ностью пород.

1. В пределах рудной зоны «алмазное» оруденение не имеет четких границ и наложено на все типы пород субстрата.

2. Алмазоносные породы с промышленными содержаниями всегда представлены метасоматически переработанными разностями, исходный состав которых иногда не поддается определению.

3. Алмазы обнаружены не только в межзерновом пространстве, но и внутри практически всех породообразующих минералов - в пироксене, флогопите и биотите, кварце, полевых шпатах, амфиболе, цирконе, хлорите, сериците, карбонате. Подавляющая доля алмаза тяготеет к зернам граната. В свою очередь, фанаты и другие минералы, содержащие алмазные включения, по составу не отличаются от аналогичных породообразующих минералов без алмазов, распространенных за пределами рудной зоны.

4. В алмазоносных породах рудной зоны отмечается повышенное содержание углекислоты, метана и других углеводородов по сравнению с неалмазоносными гнейсами, эклогитами и сланцами периферической части месторождения.

5. Алмазоносные метасоматиты отличаются повышенным содержанием графита (0,65-0,12%) и воды (2,32-1,90%). Напротив, характерной особенностью неалмазоносных гнейсов является полное отсутствие графита.

6. Алмаз и графит находятся в тесной парагенетической связи (сростки графита и алмаза, микронные включения графита в алмазе, графитовая рубашка на кристаллах алмаза), распределение их в пределах месторождения контролируется одними и теми же структурами.

7. Кумдыкольские алмазы являются изотопно-легкими по углероду: среднее значение 51 'С для них составляет - 17,27ш„ а среди алмазов из других источников (в частности, из кимберлитов) преобладают кристаллы со значениями -6,23°/00.

8. Изотопные составы углерода алмаза и графита различаются внутри каждой группы пород. При этом алмаз по отношению к графиту обогащен изотопом б1 В гнейсах это различие составляет в среднем 5.4'700, а в пироксен-карбонатных породах - 4,4'7оо.

Перечисленные особенности строения рудной зоны, а также состав и распределение в ней углеродистого вещества указывают на общие закономерности образования кумдыкольских и метеоритных алмазов.

1. Как и в метеоритах, в алмазоносных породах Кумдыкольского месторождения алмаз находится в тесной парагенетической связи с графитом. В неалмазоносных гнейсах графит отсутствует.

2. Как и в метеоритах, в алмазоносных метасоматитах отмечается наличие метана и других углеводородов.

3. Если в нодуле железного метеорита Каньон-Дьябло преобладающее развитие алмаза по отношению к графиту наблюдается в периферийной

части нодули, непосредственно примыкающей к металлической фазе, то из всех алмазоносных типов руд Кумдыкольского месторождения преобладающее развитие алмаза при полном отсутствии графита наблюдается в рудной зоне IV типа, непосредственно примыкающей к зоне развития лей-кократовых гранитов (рис.6).

Это означает, что в обоих случаях преимущественное образование алмаза происходит там, где обеспечивается интенсивный нагрев с более высокой скоростью роста температуры.

В пользу газофазного происхождения алмаза и графита в метаморфических породах свидетельствуют находки алмазов в графитовых рубашках, так как установлено, что образование графита и алмаза происходит по одним и тем же химическим реакциям высвобождения самородного углерода и при прочих равных условиях преимущественно контролируется составом флюидной фазы. Источником вещества для формирования обоих полиморфов может являться флюид и/или расплав. Кристаллизация графита за счет вещества ранее образованного алмаза имеет подчиненное значение или не реализуется вообще [Корсаков, Шацкий, 2004].

Свидетельством газофазного образования алмаза и графита является также различие в изотопном составе углерода алмаза и графита и обога-щенность алмаза по отношению к графиту тяжелым изотопом |3С. Эксперименты по газофазному синтезу алмаза и графита из метана показали возможность фракционирования стабильных изотопов углерода При одновременном росте графита и алмаза последний обогащается тяжелым изотопом углерода ВС, тогда как графит обогащается легким изотопом 12С [Федосеев и др., 1971; Галимов и др., 1973].

В целом, обогащенность алмаза и графита легким изотопом углерода

несомненно указывает на биогенную природу углеводородов, служивших источником углерода.

Присутствие алмаза не только в межзерновом пространстве, но и внутри породообразующих минералов рудной зоны, можно объяснить изначальным наличием микровключений углеводородов в этих минералах. Так как в идентичных по составу минералах без алмазов, распространенных за пределами рудной зоны, как и в неалмазоносных гнейсах в целом, углеводородные включения отсутствуют, там не встречаются ни алмазы, ни графит.

Таким образом, алмазоносность метаморфических пород Кумдыколь-ского месторождения можно обосновать, если допустить изначальное наличие в них микроскоплений углеводородов, испытавших тепловой шок при внедрении гранитов и метасоматической переработке пород. При этом скорость нагрева в зоне контакта с гранитными интрузивами была выше и углеводородные включения в руде IV типа полностью превратились в алмаз, тогда как уменьшение скорости нагрева по мере удаления от зоны эк-зоконтакта определяло образование и алмаза, и графита.

Отсюда следует, что находки алмазов можно прогнозировать в мета-морфизованных осадочных толщах, содержащих включения графита, причем в зоне контакта с интрузивами, где мог иметь место шоковый нагрев, сопровождавшийся метасоматической переработкой пород.

Очевидная невозможность принять единый механизм процесса природного алмазообразования позволяет допускать, что в кимберлитах реализуется множество предлагаемых гипотез образования алмаза. На это указывают находки алмазов не только в самих кимберлитах, но также в глубинных (мантийных) ксенолитах и во вмещающих породах, широкий спектр колебаний изотопного состава углерода, азота и благородных газов, своеобразие алмазов в каждой кимберлитовой трубке и ряд других факторов.

Тем не менее, образование кимберлитовых алмазов из углеводородов и оксидов углерода допускается сторонниками всех существующих концепций алмазообразования: на мантийных глубинах, в промежуточных очагах и в приповерхностных условиях.

Допускается образование алмаза в мантийных условиях по реакциям 2СО+СН4 - ЗС+2Н:0 и СО2+СН4 = 202Н:0. протекающим при кристаллизации перидотитовых и эклогитовых магм [Маракушев, 1981].

Рассматривается возможность образования алмаза в результате пиролиза углеводородов осадочных пород при внедрении в них кимберлитовой магмы по схеме: СпНт—►хСН4+(п-х)С+(т/2-2х)Н2 [Ковальский и др., 1968].

Рассматривается кристаллизация алмаза из диоксида углерода, образующегося при диссоциации карбонатов при их контакте с кимберлитовой магмой по реакции МеСОз—»МеО+СОп [Петров, 1959].

Существует также концепция метастабильного образования алмаза из мантийного водородно-метанового флюида в системе Н-О-С при относительно низких температурах [Портнов, 1982,1999; Никольский, 1987].

И, наконец, возможность образования кимберлитовых алмазов из газообразных соединений углерода подтверждается исследованиями в области химического синтеза алмаза [Руденко и др., 1989,1993].

Защищаемая модель парагенезиса природного алмаза и графита, определяемого параллельно идущими процессами мгновенного нагрева и пиролиза естественных углеводородов, позволяет дополнительно аргументировать гипотезы газофазного образования алмаза, как из углерода осадочных пород, так и с участием мантийного флюида.

Можно полагать, что при прорыве кимберлитовой магмой осадочного чехла происходит шоковое повышение температуры вмещающих пород. В

результате такого воздействия происходит диссоциация карбонатов и пиролиз битуминозного вещества, сопровождающиеся мгновенным нагревом газообразных соединений углерода

Возможность мгновенного нагрева естественных углеводородов и карбонатов кимберлитовой магмой определяется самой природой кимберли-товых трубок, называемых «трубками взрыва» (рис 7)

ЧВПсл я ЯЛ

ЩЗ* Ог ЕЗ*

Рис 7 Схема юны контакта трубки «Мир» [ковальский и др 1 кичберлитовая брекчия 2 - кимбер1итовые породы приконтамовои зоны кар бонатные породы 4 - перетер! ый карбонатный материал

Вероятно, основное теплофизическое отличие кимберлитовои магмы заключается в ее способности обеспечить, с одной стороны, достаточно интенсивный, а с другой стороны, весьма кратковременный (в геологическом смысле) нагрев вещества осадочных пород, приводящий к образованию алмаза, но не несущий видимых изменений в зоне экзоконтакта.

Однако дискретность алмазообразования, свойственная кимберлито-вым трубкам [Гаранин и др , 1989], объясняется, скорее всего, участием в процессе мантийного водородно-метанового флюида. В этом случае кристаллизация кимберлитовых алмазов осуществляется в несколько стадий

На стадии формирования кимберлитовой трубки кимберлитовая магма, насыщенная водородом воздействует на осадочные породы, содержащие битуминозное вещество В том случае, если скорость нагрева газообразных углеводородов и оксидов углерода будет достаточно высокой, то уже при температуре свыше 600°С будут кристаллизоваться алмазы самой первой генерации

При снижении скорости нагрева пиролиз газообразных углеводородов приведет к образованию графита, который может осаждаться на кристаллах алмаза, а пиролиз углеводородов в присутствии оксидов углерода при-

ведет к образованию вторичного битуминозного вещества [Бескровный и др., 1971,Дигонский, 1993].

В целом, газофазное алмазообразование в кимберлитах представляет собой сложный процесс, в котором ювенильный и коровый углерод одновременно принимают участие в образовании алмаза, графита и вторичного битуминозного вещества. Поэтому алмаз, графит и битуминозное вещество генетически связаны - они образуются непосредственно в кимберлито-вых трубках с участием как углеводородов осадочных пород, так и углеводородов мантийного флюида.

Данные по изотопному составу углерода битумных и газовых проявлений в кимберлитах [Кравцов и др., 1978] свидетельствуют о весьма беспорядочном характере распределения изотопов углерода, указывающем на цикличность образования не только алмаза, но и углеводородов.

Изотопный состав кристаллов алмаза зависит от природы углерода газовой фазы: при участии в процессе мантийного флюида возрастает доля изотопа а при обогащении газовой фазы биогенным углеродом - изотопа Концентрация легких изотопов углерода в центре кристалла и тяжелых изотопов во внешних зонах показывает, что рост алмаза начинался из углеводородов осадочного происхождения, а заканчивался в газовой фазе с преобладанием мантийного флюида.

Следует отметить, что представления о ведущей роли мантийного во-дородно-метанового флюида в формировании кимберлитовых трубок и образовании алмаза активно развиваются рядом исследователей [Портнов, 1979,1982; Никольский 1987].

На современную связь кимберлитов с мантийным флюидом указывают данные о связи водородной дегазации кимберлитов с локальным истощением озонового слоя [Сывороткин, 2002].

Уникальным свидетельством связи кимберлитовых трубок с мантийным флюидом служит описанное газопроявление в трубке Удачная более, чем на 80% состоящее из водорода и метана [Ковальский и др., 1968].

Свидетельством участия водородно-метанового флюида в формировании кимберлитовых трубок и его влияния на вмещающие осадочные породы служат также находки самородных металлов в ореолах кимберлитовых трубок Архангельской алмазоносной провинции. Эти находки, наряду с металлическими пленками на алмазах, позволяют сделать заключение, что самородные металлы являются истинными генетическими спутниками алмаза и одновременно спутниками самих кимберлитовых тел в околотрубочном пространстве вмещающего комплекса [Макеев и др., 2002].

Исследователи, установившие наличие металлических покрытий на алмазах [Макеев и др., 1999] и наличие в алмазе включений самородных металлов [Гаранин и др., 1983; Буланова, 1985; Горшков и др., 1996], справедливо считают их сингенетичными, отражающими восстановительную обстановку образования алмаза.

Наличие в алмазе включений самородных металлов, а также их широкое распространение в ореолах кимберлитовых трубок объясняется тем, что высокотемпературный водородно-метановый флюид способен не только восстановить тяжелые металлы из их оксидов по схеме:

МеО(1)+ Han Ме(1)+ НгО(гЬ

но и осуществить транспорт металлов сквозь кимберлитовые и вмещающие породы.

Экспериментальным доказательством такой возможности служит тот факт, что в процессе металлизации измельченной (-1мм) железной руды водородно-метановой смесью в течение 1,5 час наблюдается не только восстановление гематита до магнетита и металлического железа. За счет газофазного транспорта железа происходит сегрегация металлизованной и нерудной фракции, причем металлизованная фаза концентрируется в верхней части исследуемого образца (рис.8) [Дигонский, 1998].

Рис. 8. Сегрегация металлизованной фазы при восстановлении железной руды в водородно-метановой атмосфере.

На поверхности металлизованной фазы для наглядности помещен магнит.

Результаты эксперимента позволяют считать, что наличие самородных металлов в ореолах кимберлитовых трубок определяется воздействием на вещество кимберлитов водородно-метанового флюида, осуществляющего восстановление оксидов и газофазный транспорт полученных металлов как в кристаллы алмаза, так и в толщу вмещающих пород.

В предлагаемой модели газофазного алмазообразования к сингенетич-ным включениям в алмазе относятся не только самородные металлы, но, прежде всего, газообразные вещества, отражающие обстановку кристаллизации алмаза. Действительно, среди газовых включений в алмазах присутствуют НзО, Н2, СО2, СО, N2, СН4, предельные углеводороды [Никольский, 1987; Братусь и др., 1997], то есть исходные для синтеза алмаза газообразные соединения.

В то же время, все рассмотренные алмазопроявления: в метеоритах, в метаморфических породах и в кимберлитах имеют устойчивую связь с предельными углеводородами - метаном и его гомологами.

При этом, включениям таких минералов, как оливин, хромшпинелид, гранат, энстатит, клинопироксены, коэсит, магнетит, ильменит, рутил отводится роль затравочных кристаллов для роста алмаза из газовой фазы.

Таким образом, согласно защищаемой модели, образование природного алмаза возможно при мгновенном нагреве как ювенильных, так и коро-вых углеводородов, при этом сингенетичными включениями в алмазе являются газообразные вещества, отражающие обстановку кристаллизации алмаза, и самородные металлы, наличие которых в ореоле кимберлитовых трубок может указывать на их алмазоносность.

Основные выводы, отражающие научную новизну и практическую значимость работы.

1. Образование алмаза из графита определяется не только параметрами, отраженными на фазовой диаграмме состояния углерода, но также высокой скоростью нагрева - свыше 1000°С в секунду.

2. Синтез алмаза и графита из газообразных углеводородов осуществляется без применения давления и практически при одних и тех же температурах, но мгновенный нагрев углеводородов приводит к росту алмаза, а медленный нагрев - к пиролизу с образованием графита.

Интерпретация полученных результатов применительно к естественным условиям позволяет создать модель газофазного образования природного алмаза и объяснить парагенезис алмаза и графита.

3. Парагенезис алмаза и графита в метеоритах определяется параллельно идущими процессами мгновенного нагрева и пиролиза абиогенных углеводородов.

4. Коровый генезис алмаза определяется шоковым нагревом естественных углеводородов. Находки алмазов можно прогнозировать в метамор-физованных осадочных толщах, содержащих включения графита, причем в зоне контакта с интрузивами, где мог иметь место шоковый нагрев, сопровождавшийся метасоматической переработкой пород.

5. Образование кимберлитовых алмазов возможно при мгновенном нагреве как ювенильных, так и коровых углеводородов, при этом сингене-тичными включениями в алмазе являются газообразные вещества и самородные металлы, наличие которых в ореоле кимберлитовых трубок может указывать на их алмазоносность.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Кравцов А.И., Бобров В.А., Кропотова О.И., Кучер М.И. Штурман В.Л., Пушкин А.Н., Иванов В.А., Дигонский С.В. Изотопный состав битумных и газовых проявлений в кимберлитовых телах // VII Всесоюзный симпозиум по стабильным изотопам в геохимии. 23-26 октября 1978 г., Москва. Тезисы докладов, с. 252-254.

2. Бобров ВА, Дигонский С.В., Кривомазова Н.Г. Происхождение ископаемых углеродистых веществ // 2 Всесоюзное совещание "Дегазация Земли и геотектоника", 1985 г, Москва. Тезисы докл., с.88-89.

3. Дигонский В.В., Дигонский С.В. Закономерности образования алмаза// С-Пб.: Недра, 1992, 223 с.

4. Дигонский С.В. Нефть и уголь: взгляд плутониста // Химия и жизнь, 1993, №3, с. 26-30.

5. Дигонский С.В. Новые способы получения металлов из их окисленных соединений. // С-Пб.: Наука, 1998, 110 с.

6. Дигонский C.B., Шатагин H.H. О моделировании природного алма-зообразования в камерах высокого давления // Вестн. Моск. Ун-та, Геология, 2002, №. 1, с. 52-54.

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж IS0 экз. Заказ № 3

25.00

1 Ь ФЕЯ » f .

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Дигонский, Сергей Викторович

ВВЕДЕНИЕ.стр.

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛИ ГАЗОФАЗНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО АЛМАЗА.стр.

1.1. Синтез алмаза в условиях гидравлического сжатия.стр.

1.2. Синтез алмаза в условиях электрического разряда.стр.

1.3. Синтез алмаза в условиях воздействия луча лазера.стр.

1.4. Синтез алмаза в условиях индукционного нагрева.стр.

1.5. Синтез из газообразных соединений углерода.стр.

1.6. Выводы.стр.

2. ГАЗОФАЗНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ АЛМАЗА

В МЕТЕОРИТАХ.стр.

3. ГАЗОФАЗНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ АЛМАЗА В МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОДАХ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

ИХ АЛМАЗОНОСНОСТИ.стр.

4. ГАЗОФАЗНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ АЛМАЗА В КИМБЕРЛИТАХ И ВОЗМОЖНОСТИ ПОИСКА АЛМАЗОНОСНЫХ ТРУБОК.стр.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Модель образования природного алмаза: генетический, экспериментальный и поисковый аспекты"

При прогнозной оценке алмазоносности регионов учитываются, как правило, только традиционные источники - кимберлиты и лампроиты, где формирование алмаза связано с мантийными породами. Возможности образования алмаза в альтернативных условиях обычно не рассматриваются.

Хотя Кумдыкольское месторождение алмазов в метаморфическом комплексе Кокчетавского массива отличается очень высоким содержанием и значительными запасами, окончательно невыясненное происхождение алмазов является существенным препятствием для выявления подобных алмазоносных объектов из-за отсутствия поисковых критериев алмаза, определяемых, как правило, условиями генезиса.

В то же время существующие представления о генезисе алмаза неразрывно связаны с успехами в области его синтеза, так как трудно представить, что в алмазной лаборатории природы существует еще какой-то особый механизм образования алмаза, отличный от тех, которые реализованы в исследовательских центрах. Единственное условие, которое сложно обеспечить, это геологическое время, хотя и его можно смоделировать.

Естественно, что первые удачные эксперименты по синтезу алмаза, основанные на каталитическом превращении графита в устройствах высокого давления, укрепили представление об алмазе как о типично барофиль-ном минерале. По этой причине первые гипотезы, касающиеся происхождения алмазов, так или иначе, были связаны с поиском в природе условий сверхвысоких давлений при образовании этого минерала. Наибольшее распространение получила точка зрения, согласно которой кристаллизация алмазов происходила на больших глубинах, где существуют требуемые давления и температуры, а к земной поверхности алмазы были доставлены кимберлитовой магмой [74,75].

Когда гипотеза глубинной кристаллизации алмазов столкнулась с определенными трудностями при поиске источника углерода, это привело к распространению новых представлений о промежуточных очагах, где имелись углеродистые вещества, а необходимые давления возникали за счет подтока ювенильных газов, либо за счет газов высокотемпературного крекинга органического вещества осадочных пород [11,82].

При этом из поля зрения исследователей выпал тот факт, что численные измерения такого параметра, как сверхвысокое давление, были связаны с гидравлическим сжатием и электрическим нагревом графита в присутствии целого ряда металлов-катализаторов [94,103,109].

Удачные эксперименты по синтезу алмаза в условиях гидравлического сжатия графита не остановили исследовательского поиска и, по прошествии некоторого времени, синтетические алмазы были получены сравнительно простым путем из различных углеродсодержащих газов при давлениях, близких к нормальному [22,91,100].

Как ни странно, успешный синтез алмаза из газовой фазы не только не решил проблему образования алмаза, но еще больше усложнил ее. Поскольку алмазы были получены не согласно господствующим теоретическим представлениям, то сначала для объяснения процессов газофазного синтеза пришлось вводить понятие «эпитаксиального синтеза алмаза в ме-тастабильных условиях». Подобное противоречие классическим представлениям привело в дальнейшем к пониманию того факта, что параметры синтеза алмаза не отделимы от исходного вещества, используемого в качестве источника углерода.

Как следствие была теоретически обоснована возможность химического синтеза алмаза путем последовательного «синтеза» С-С связей алмазной решетки из легкоподвижных углеродсодержащих соединений. Было показано, что этот процесс не требует жестких РТ- условий среды, поскольку контролируется не термодинамической устойчивостью алмаза по отношению к графиту, а кинетикой накопления алмазного вещества в неравновесной открытой каталитической системе, то есть не существует термодинамических препятствий для газофазного синтеза алмаза при нормальном давлении [71,72].

В то же время успешный синтез алмаза при давлениях, близких к нормальному, привел к развитию представлений о возможности газофазной кристаллизации кимберлитовых алмазов в приповерхностных условиях в пневматолитовую стадию постмагматического процесса [6].

Открытие крупного месторождения алмазов в метаморфических породах привело к появлению новых концепций алмазообразования, базирующихся как на термобарических условиях кристаллизации алмаза согласно фазовой диаграмме состояния углерода [95,97], так и на теоретических работах по химическому синтезу алмаза из газообразных соединений углерода при нормальном давлении [72].

Концепции, связанные барофильностью алмаза, по-прежнему предполагали кристаллизацию алмаза в условиях мантии [88], в то время, как сторонники коровош генезиса алмаза отстаивали его образование в метаморфических породах из углеродсодержащего флюида при относительно низких температурах и нормальном давлении [41].

В итоге оказалось, что успехи в области искусственного получения алмаза не служат надежной опорой в решении вопросов, связанных с его генезисом, а принципиальные отличия способов синтеза не позволяют однозначно судить, какой именно процесс моделирует природные условия алмазообразования. По-прежнему оставалось актуальным мнение одного из пионеров синтеза алмаза: «.ни одна из существующих точек зрения не объясняет полностью всю сложность и многообразие процессов кристаллизации алмазов. По-видимому, это станет возможным лишь тогда, когда будут смоделированы, хотя бы приближенно, природные процессы» [2].

Различные особенности происхождения алмаза, в частности, существование неалмазоносных кимберлитов, уже давно приводили исследователей к мысли о наличии еще какого-то параметра роста алмаза: «. сопоставление всех известных фактов, установленных при изучении природных алмазов, их месторождений и безалмазных кимберлитовых трубок, с одной стороны, и данных, полученных в результате исследований условий и механизма образования синтетических алмазов - с другой, приводит к выводу о том, что главная причина, определяющая наличие или отсутствие алмазов в эксплозивных кимберлитовых телах, заключается не в различных термодинамических условиях зарождения, подъема и застывания магмы и • не в химических особенностях среды» [11].

Однако существование еще какого-то параметра, определяющего кристаллизацию алмаза, можно установить, только пересматривая уже известные закономерности синтеза. В действительности, экспериментальный материал, накопленный в течение десятилетий, уже давно требует критического переосмысления. Именно новым подходом к сложившимся взглядам на роль давления и температуры в образовании алмаза определяется актуальность настоящей диссертационной работы.

Выявление закономерностей кристаллизации искусственного алмаза позволит уточнить условия его природного образования, что, в свою очередь, позволит наметить критерии для прогноза и поиска источников природного алмаза.

Цели настоящей работы заключаются в следующем: т

2) наметить некоторые критерии прогноза и поиска природных источников алмаза.

Вклад автора в решение задачи определяется длительной экспериментаторской деятельностью в цехе синтеза на заводе синтетических алмазов и многолетним теоретическим и практическим изучением строения алмазоносных объектов и распределения в них углеродистого вещества:

2) исследована связь скорости нагрева графита с его превращением в алмаз в устройстве высокого давления, а также связь между скоростью на

• грева газообразных углеводородов и образованием из них графита и алмаза;

Основные положения диссертации содержатся в материалах докладов, статей и монографий [4,31-34,37].

• т 8 тверждаются анализом электрических параметров синтеза алмаза в устройстве типа «belt» по данным зарубежных источников (прежде всего, патентов США). Достоверность модели газофазного образования природного алмаза подтверждается сходством в распределении алмаза, графита и углеводородов в метеоритах и метаморфических породах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

3) определены некоторые критерии прогноза и поиска алмазов в метаморфических породах и прогноза алмазоносности кимберлитовых трубок.

Применение на практике основных выводов диссертации позволяет:

2) установить новые критерии прогноза алмазоносности кимберлитовых трубок;

3) обосновать находки алмазов в породах, не имеющих связи с глубинными давлениями;

4) расширить концепцию образования природного алмаза, в частности, гипотезу корового генезиса алмаза.

В работе защищаются следующие положения.

В первом разделе рассмотрены основные закономерности синтеза алмаза из графита и газообразных соединений углерода. На основании исследования электрических параметров синтеза алмаза в устройствах высокого давления рассчитана минимальная скорость нагрева графита, обеспечивающая его превращение в алмаз. Рассмотрены процессы синтеза алмаза и пиролитического графита из газообразных углеводородов, показана определяющая роль мгновенного нагрева углеводородов в газофазном алмазо-образовании.

В третьем разделе рассмотрено геологическое строение рудной зоны Кумдыкольского месторождения и распределение углеродистого вещества в слагающих ее породах. Обоснована возможность корового образования кумдыкольских алмазов при «шоковом» нагреве пород рудной зоны в условиях контактного метаморфизма и намечены некоторые критерии прогноза и поиска алмазов в метаморфических породах. т

В четвертом разделе показана возможность газофазного алмазообра-зования в кимберлитовых трубках. В плане предлагаемой модели дискретность алмазообразования обоснована участием в процессе как коровых, так и ювенильных углеводородов. Сделано заключение о сингенетичности включений в алмазе газов и самородных металлов и возможной связи алмазоносности трубок с наличием газов и самородных металлов в околотрубочном пространстве.

Диссертационная работа выполнена на геологическом факультете МГУ под научным руководством д.г.-м.н. Г.П. Кудрявцевой. Неоценимую помощь автору в подготовке диссертационной работы оказал к.г.-м.н. В.К. Гаранин. Автор с благодарностью вспоминает д.г.-м.н. В.В. Ковальского и д.г.-м.н. К.Н. Никишова, открывших ему мир алмаза. Автор благодарен учителям и коллегам, в разное время помогавшим диссертанту ценными советами: д.г.-м.н. В.И. Старостину, д.г.-м.н. А.М. Портнову, д.т.н. А.В. Манухину, д.т.н. Н.А. Колчеманову, к.г.-м.н. Н.В. Прониной, к.г.-м.н. Н.Ш. Яндарбиеву, к.г.-м.н. Н.Н. Шатагину. Автор особо благодарен генеральному директору ФГУП «Урангеологоразведка» В.В. Тену за всемерную поддержку при выполнении данной работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения. Общий объем работы 110 страниц. Работа содержит 8 таблиц и иллюстрирована 28 рисунками. Список литературы включает 116 наименований российских и зарубежных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Дигонский, Сергей Викторович

Выводы о единстве газофазного происхождения углеродистого вещества кимберлитовых трубок позволили автору настоящей работы высказать предположение о единстве газофазного генезиса горючих ископаемых вообще [4,32]).

Данные по изотопному составу углерода битумных и газовых проявлений в кимберлитах свидетельствуют о весьма беспорядочном характере распределения изотопов углерода, что также может указывать на цикличность образования углеводородов с участием мантийного и корового углерода [37].

При этом изотопный состав отдельных кристаллов алмаза зависит от природы углерода исходной газовой фазы, например, при обогащении га1 зовой фазы мантийным углеродом возрастает доля изотопа § С, а при обогащении коровым углеродом - доля изотопа б12С. Для определенной части алмазов концентрация легких изотопов углерода в центре кристалла и тяжелых изотопов во внешних зонах свидетельствует, что рост алмаза начинается из углеводородов осадочного происхождения, а заканчивается в газовой фазе с преобладанием мантийного углерода.

Изложенный материал показывает, что все кристаллы алмаза в пределах одной кимберлитовой трубки нельзя считать сингенетичными - их кристаллизация могла осуществляться с временной разницей. При этом алмазы ранних генераций могли служить для алмазов более поздних генераций в качестве подложки.

Что же касается включений в алмазах, то в соответствии с представлениями автора настоящей работы, к сингенетичным включениям однозначно можно отнести газовые включения - единственные включения, реально отражающие обстановку кристаллизации алмаза, а также включения самородных металлов.

В работах [7,60,107] приводится следующий состав газовых включений в алмазах: Н2О, Н2, СО2, СО, N2, СН4 и предельные углеводороды, то есть газовые включения представлены флюидной фазой системы H-O-C-N. Нет ничего удивительного в том, что газовые включения в алмазе, за исключением нейтрального азота и примесной реакционной воды, представляют собой исходные для синтеза алмаза газообразные соединения - углеводороды, оксиды углерода и водород.

Кроме того, все описанные в настоящей работе алмазопроявл ения: в метеоритах, в метаморфических породах и в кимберлитах имеют устойчивую связь с предельными углеводородами - метаном и его гомологами.

В предлагаемой модели образования кимберлитовых алмазов включения таких минералов, как оливин, хромшпинелид, гранат, энстатит, клино-пироксены, коэсит, магнетит, ильменит, рутил следует считать протогене-тическими: твердые включения всегда старше алмаза и играют только роль подложек для алмазов, растущих из газовой фазы. Поэтому минеральные включения не могут дать никакой информации ни о составе среды, ни об условиях кристаллизации алмаза, как не может дать никакой генетической информации затравочный кристалл или металлическая подложка, на которые осаждается алмаз при искусственном синтезе.

Следует отметить, что на основании экспериментов в устройствах высокого давления были созданы представления о барофильности не только алмаза, но и других минералов. Однако вслед за газофазным синтезом алмаза, следует определить возможность газофазного получения других минералов, представляющих интерес в связи спроблемой генезиса алмаза.

Это касается, в частности, минералов, встречающихся в сростках с алмазами.

В работе Ю.Н. Пальянова с соавторами [64], посвященной росту алмаза в системе карбонат-углерод, приведена фотография сростка кристаллов алмаза и периклаза, воспроизведенная на рис. 27. Учитывая параметры процесса (Р = 7 ГПа, Т = 1700-1750°С, длительность опыта до 18,5 час), можно считать, что именно такими являются условия кристаллизации периклаза, то есть результаты эксперимента могут служить отправной точкой для дальнейших построений.

Другими словами, было получено экспериментальное доказательство барофильности периклаза.

Однако на рис.28 приведено изображение кубического кристалла периклаза, выращенного автором настоящей работы при нормальном давлении и температуре 1150°С [33]. Процесс осуществлялся в течение двух часов в метано-водородной атмосфере, в которую помещался гранулированный оксид магния. Хотя цель работы не имела отношения к процессу роста кристаллов, тем не менее, условия опыта полностью соответствовали условиям газофазной кристаллизации алмаза - водородно-метановая смесь подвергалась воздействию высокой температуры.

Вполне естественно, что с точки зрения автора настоящей работы, любая находка кристаллов периклаза в кимберлитах (в том числе и в сростках с алмазом) будет являться свидетельством протекания высокотемпературных газофазных процессов с участием водородно- метанового флюида. f

Рис.27 Сросток алмаза (2) и периклаза (4), выращенный в камере высокого давления [64]

Рис 28. Кристалл периклаза (в центре), выращенный при f ормальном давлении 2х (из коллекции автора)

Таким образом, согласно предлагаемой модели образования природного алмаза, кристаллизация кимберлитовых алмазов возможна при мгновенном нагреве как ювенильных, так и коровых углеводородов, при этом сингенетичными включениями в алмазе являются газообразные вещества, отражающие обстановку кристаллизации алмаза, и самородные металлы, наличие которых в ореоле кимберлитовых трубок может указывать на ал-мазоносность этих трубок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложенная модель образования природного алмаза является, прежде всего, результатом экспериментальных исследованиий электрических параметров синтеза алмаза из графита. Поскольку все количественные измерения давления и температуры, отраженные на фазовой диаграмме состояния углерода, всегда были связаны непосредственно с синтезом алмаза из графита, естественно было и скорость нагрева исходного углерода рассчитывать также для этого процесса.

В результате исследований было получено значение наименьшей скорости нагрева графита, обеспечивающей синтез алмаза - около 1100°С в секунду.

2. Количественные измерения скорости нагрева газообразных соединений углерода при газофазном синтезе алмаза не проводились (хотя очевидно, что она очень велика), но отсутствуют и измерения давления на графит при синтезе в условиях воздействия лазера или электрического разряда - принято считать, что давление сверхвысокое.

Газофазный синтез алмаза осуществляется без применения затравочных кристаллов и подложек, поэтому определяющим параметром образования алмаза является высокая скорость нагрева газообразных соединений углерода. При относительно невысокой скорости нагрева углеводородов происходит их пиролиз с образованием графита.

3. Алмазообразование в естественных условиях осуществляется при мгновенном нагреве углеводородов, при этом практически всегда имеет место парагенезис алмаза и графита. Наглядным примером такого процесса является алмазообразование в метеоритах.

4. Алмазоносность метаморфических пород определяется «шоковым нагревом» присутствующих в них микроскоплений углеводородов. Причиной шокового нагрева является контактный метаморфизм при внедрении интрузивных массивов, а уменьшение скорости нагрева по мере удаления от зоны экзоконтакта приводит к пиролизу углеводородов с образованием графита.

Находки алмазов можно прогнозировать в зоне контакта углеродсо-держащих метаморфизованных осадочных пород с интрузивами, где мог иметь место шоковый нагрев, сопровождавшийся метасоматической переработкой пород.

4. Углеродистые вещества кимберлитов - алмаз, графит и углеводороды (жидкие, твердые, газообразные) - парагенетически связаны, так как они образовались с участием битуминозного вещества осадочных пород и мантийного водородно-метаного флюида непосредственно в кимберлитовой трубке.

Согласно предлагаемой модели образования природного алмаза кристаллизация кимберлитовых алмазов возможна при мгновенном нагреве как ювенильных, так и коровых углеводородов, при этом сингенетичными включениями в алмазе являются газообразные вещества, отражающие обстановку кристаллизации алмаза, и самородные металлы, наличие которых в околотрубочном пространстве может указывать на алмазоносность кимберлитовых трубок.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Применение на практике основных выводов диссертации позволяет:

2) установить новые критерии прогноза алмазоносности кимберлитовых трубок;

3) обосновать находки алмазов в породах, не имеющих связи с глубинными давлениями;

4) расширить концепцию образования природного алмаза, в частности, гипотезу корового генезиса алмаза.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Дигонский, Сергей Викторович, Москва

1. Анфилогов В.Н., Кабанова Л.Я., Кораблев А.Г. Природа алмазоносных "туффизитов" Северного Урала. - Докл. РАН, 2000, т.371, № 4, с. 493495.

2. Безруков Г.Н. Генезис алмаза в свете экспериментальных данных по его получению. — Советская геология, 1974, №11.

3. Бескровный Н.С., Дигонский В.В., Кондратьева Р.И. К вопросу об абиогенном синтезе углеводородов нефти.- В сб. Происхождение нефти и газа. Киев. :Наукова думка, 1971, с 86-101.

4. Бобров В.А., Дигонский С.В., Кривомазова Н.Г. Происхождение ископаемых углеродистых веществ.- 2 Всесоюзное совещание "Дегазация Земли и геотектоника", Москва, 1985, февраль. Тезисы докладов, с.88-89.

5. Бокий Г.Б., Никитин А.В., Пепин С.В. Химический транспорт углерода азотсодержащими промежуточными соединениями, как особенность механизма синтеза природных алмазов.- Докл. АН СССР, 1982, т.266, №3, с. 711-714.

6. Боткунов А.И. Некоторые закономерности распределения алмазов в трубке «Мир». Записки ВМО, 1964, часть 93, вып. 4.

7. Братусь М.Д., Зинчук Н.Н., Сворень И.М., Аргунов К.П. Газы из поликристаллических разностей алмазов Якутии. Докл. РАН, 1997, т. 355, №1, с. 85-87.

8. Брэдли К. Применение техники высоких давлений при исследовании твердого тела. М.: Мир, 1972,372 с.

9. Буланова Г.П., Барашков Ю.П., Тальникова С.Б., Смелова Г.Б. Природный алмаз генетические аспекты,- Новосибирск. .'Наука, 1993,168 с.

10. Васильев В.Г., Ковальский В.В., Черский Н.В. Проблема происхождения алмазов. Якутск, 1961.

11. Васильев В.Г., Ковальский В.В., Черский Н.В. Происхождение алмазов. М.: Недра, 1968,261 с.

12. Вдовыкин Г.П. Углеродистое вещество метеоритов.-М.:Наука,1967, 272с.

13. Вдовыкин Г.П. Алмазы в метеоритах.- М.: Наука, 1970, 127 с.

14. Воробьев Б.И. О механизме алмазообразования в Кумдыкольском месторождении Кокчетавского массива (Северный Казахстан). Докл. РАН, 2000, т.371, № 3, с. 341-343.

15. Галактионова Н.А. Водород в металлах.- М.: Металлургия, 1967,304с.

16. Галимов Э.М. Кавитация, как механизм синтеза природных алмазов. Изв. АН СССР, серия геология, 1973, №1.

17. Галимов Э.М., Прохоров B.C., Федосеев Д.В., Варнин В.П. Гетерогенные изотопные эффекты по углероду при синтезе алмаза и графита из газа. Геохимия, 1973, №3, с. 416-425.

18. Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Михаиличенко О.А., Сапарин Г.В., Агальцева А.В. Дискретность процесса природного алмазообразования.-Минералогический журнал, 1989, т.11, №3, с. 3-19.

19. Гаранин В.К. К проблеме дискретности природного алмазообразования.- Минералогический журнал, 1990, т.12, №5, с. 28-36.

20. Горшков А.И., Титков С.В., Плешаков А.М., Бершов J1.B. Включения самородных металлов и других минеральных фаз в карбонадо из области Убанги (Центральная Африка). Геология рудных месторождений, 1996, т.38, №2, с. 35-44.

21. Гофтман М.В. Прикладная химия твердого топлива.- М.: Метал-лургиздат, 1963,374 с.

22. Дерягин Б.В., Федосеев Д.В. Эпитаксиальный синтез алмаза.- Природа, 1970, № 9.

23. Дерягин Б.В., Федосеев Д.В. Эпитаксиальный синтез алмаза в мета-стабильной области.- Успехи химии, 1970, т.39, № 9.

24. Деряпт Б.В., Федосеев Д.В., Бакуль В.Н., Рябов В.А. и др. Физико-химический синтез алмаза из газа.- Киев.: Техника, 1971,44 с.

25. Дерягин Б.В., Федосеев Д.В. Кристаллизация алмаза из газа при периодическом импульсном насыщении. Докл. АН СССР, 1973, т.213, №6.

26. Дерягин Б.В., Федосеев Д.В. Рост алмаза и графита из газовой фазы. -М.: Наука, 1977,116 с.

27. Дигонский В.В., Аварбэ Р.Г., Капралов В.К. Способ получения высокоплотного пирографита // А.С. СССР № 23914 от 01.08.61.

28. Дигонский В.В., Белик Р.В., Аварбэ Р.Г., Лясота Ф.Ф., Дукарский B.C. Способ получения изотропного пирографита. А.С. СССР № 39341 от 09.03.67.

29. Дигонский В.В., Аварбэ Р.Г., Кондратьева Р.И., Горшков В.В. Способ получения волокнистого пирографита. А.С. СССР № 43496 от 18.09.67.

30. Дигонский В.В., Сыркин В.Г., Уэльский А.А., Сохор М.И. и др. Способ выращивания искусственных алмазов при низких давлениях.- А. С. СССР № 444448 от 13.08.71.

31. Дигонский В.В., Дигонский С.В. Закономерности образования алмаза.- С-Пб.: Недра, 1992,223 с.

32. Дигонский С.В. Нефть и уголь: взгляд плутониста.- Химия и жизнь, 1993, №3, с. 26-30.

33. Дигонский С.В. Новые способы получения металлов из их окисленных соединений.: С-Пб, Наука, 1998,110 с.

34. Дигонский С.В., Шатагин Н.Н. О моделировании природного алма-зообразования в камерах высокого давления.- Вестник Московского университета, серия Геология, 2002, №.1, с. 52-54.

35. Казак А.П., Якобсон К.Э. Инъекционные туффизиты в докембрий-ском чехле Восточно-Европейской платформы. Докл. РАН, 1999, т.367, № 4, с. 522-525.

36. Корсаков А.В., Шацкий B.C. Механизм образования алмазов в графитовых "рубашках" в метаморфических породах сверхвысоких давлений. Докл. РАН, 2004, т.399, № 2, с. 232-235.

37. Красюков А.Ф. Нефтяной кокс.- М.:Химия, 1966.

38. Крылов В.Н. Производство угольных и графитированных электродов. М.-Л.: Госхимиздат, 1939,252 с.

39. Лаврова Л.Д., Печников В.А., Петрова М.А., Екимова Т.Е. Минералы спутники алмаза в метаморфических породах. - Докл. РАН, 1995, т.343, № 2, с. 220-224.

40. Лаврова Л.Д., Печников В.А., Плешаков А.М., Надеждина Е.Д., Шу-колюков Ю.А. Новый генетический тип алмазных месторождений -М.:Научный Мир, 1999. 228 с.

41. Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. МлНедра, 1980,216 с.

42. Лейпунский О.И. Об искусственных алмазах.- Успехи химии, 1939, т.8, №10, с. 1519.

43. Лейпунский О.И. Три периода истории синтеза алмазов.- М.: Знание, 1973.

44. Леонтьев Л.Н., Каденский А.А. О природе кимберлитовых трубок Якутии.- Докл. АН СССР, 1957, т.115, № 2.

45. Летников Ф.А. Образование алмазов в глубинных тектонических зонах. Докл. АН СССР, 1983, т. 271, №2, с. 433-436.

46. Литвин Ю.А. К проблеме происхождения алмазов. Записки ВМО, 1969, часть 98, вып. 1.

47. Макеев А.Б., Филиппов В.Н. Металлические пленки на природных алмазах (месторождение Ичетью, Средний Тиман). Докл. РАН, 1999, т.368, № 6, с. 808-812.

48. Макеев А.Б., Кисель СЛ., Соболев В.К. и др. Самородные металлы в ореолах кимберлитовых трубок Архангельской алмазоносной провинции. Докл. РАН, 2002, т.385, № 5, с. 677-681.

49. Маракушев А.А., Безмен Н.И., Мальков Б.А. К проблеме генезиса алмазов.- Минералогический журнал, 1980, т.2, №5, с. 3-11.

50. Маракушев А.А. К проблеме флюидного режима образования алмазоносных пород.- Геол. Рудн. Месторожд., 1981, т. 203, № 4, с.3-17.

51. Маракушев А.А. Минеральные ассоциации алмаза и проблема образования алмазоносных магм. В сб. «Очерки физико-химической петрологии». М.: Наука, 1985, с. 5-53.

52. Маракушев А.А. Геодинамические режимы образования алмаза. -Бюлл. МОИП. Отд. Геол., 1993, т. 68, вып. 2, с. 3-18.

53. Маракушев А.А., Митрейкина О.Б., Зиновьева Н.Г., Грановский Л.Б. Происхождение алмазов в метеоритах. Докл. РАН, 1995, т. 341, №1, с. 106-109.

54. Маракушев А.А., Перцев И.Н., Зотов И.А., Панеях Н.А., Черенкова А.Ф. Некоторые петрологические аспекты генезиса алмаза. Геология рудных месторождений, 1995, т. 37, №2, с. 105 -121.

55. Маракушев А.А., Сан Лонкан, Панеях Н.А., Зотов И.А. Гетерогенная природа метаморфических комплексов Кокчетава (Казахстан) и Дабе-шаня (Китай). Бюлл. МОИП. Отд. Геол., 1998, т. 73, вып. 3, с. 3-9.

56. Меняйлов А.А., Иванова В.Г. Некоторые минералы в кимберлитах и вмещающих породах трубок Якутии.- Геология и геофизика, 1958, № 1.

57. Николаенко В.А., Банеева М.И. Измерение температуры в камерах высокого давления с помощью облученного алмаза.- Синтетические алмазы, 1972, №1, с.19.

58. Никольский Н.С. Роль флюидов в образовании графита, алмаза и ко-генита. Всесоюзное совещание по геохимии углерода. Изд ГЕОХИ АН СССР, 1981, с. 190-193.

60. Новгородова М.И., Рассказов А.В. Зарождение высокобарических минеральных фаз углерода как результат теплового взрыва при сдвиговом течении графита. Докл АН СССР, 1992, т. 322, №2, с. 379-381.

61. Новгородова М.И. Что же такое фуллерены и фуллериты в мире минералов. Геохимия, 1999, №9, с. 1000-1008.

62. Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. М.:Наука, 1973.224 с.

63. Петров B.C. Генетическая связь алмазов с карбонатами кимберлитов.- Вестн. МГУ, серия биологии, почвоведения, геологии, геофизики, 1959, вып. 2.

64. Портнов А.М. Флюидный диапиризм, как причина формирования кимберлитовых трубок и карбонатитовых массивов. Докл. АН СССР, 1979, т.246, №2.

65. Портнов А.М. Самоокисление мантийного флюида и генезис алмазов кимберлитов.- Докл. АН СССР, 1982, т.267, №4.

66. Портнов А.М. Алмазы сажа из труб преисподней. - Наука и жизнь, 1999, №10.

67. Посухова Т.В. Кимберлиты природные сверхглубокие скважины.-Соросовский образовательный журнал, 2000, том 6, №5, с. 57-63.

68. Рыбальченко А.Я., Колобянин В.Я., Лукьянова Л.И, Лобкова Л.П. и др. О новом типе коренных источников алмазов на Урале. Докл. РАН, 1997, т.353, № 1, с. 90-93.

69. Руденко А.П., Кулакова И.И. Условия образования кимберлитовых алмазов и проблема алмазоносности с точки зрения теории открытых каталитических систем. Геохимия, 1989, № 7, с. 961-972.

70. Руденко А.П., Кулакова И.И., Скворцова В.Л. Химический синтез алмаза. Аспекты общей теории // Успехи химии, 1993, т. 62, N 2, с. 99-117.

71. Симаков С.К. К вопросу образования алмаза в метаморфических породах земной коры. Докл. РАН, 1995, т.340, № 6, с. 809-811.

72. Соболев B.C. Условия образования месторождений алмазов.- Геология и геофизика, 1960, №1, с. 7-22.

73. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Н.: Наука, 1974,266 с.

74. Соболев Н.В., Томиленко А.А., Шацкий B.C. Условия метаморфизма пород Зерендинской серии Кокчетавского массива. Геология и геофизика, 1985, №4, с. 55-58.

75. Соловьева Л.В. Вещество верхней мантии под древними платформами // Кимберлиты и кимберлитоподобные породы. Новосибирск.: Наука, 1994, с. 221-235.

76. Солоненко В.П. Происхождение и классификация месторождений графита.- Изв. СО АН СССР, 1958, №5.

77. Сорохтин О.Г., Митрофанов Ф.П., Сорохтин Н.О. Глобальная эволюция Земли и происхождение алмазов. М.:Наука, 2004,270 с.

78. Сывороткин В.Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы.- М.: Геоинформцентр, 2002,250 с.

79. Трофимов B.C. Условия образования и закономерности распространения алмазов в кимберлитах.- Геология рудных месторождений, 1963, №2.

80. Трофимов B.C. Основные закономерности размещения и образования алмазных месторождений на древних платформах и в геосинклинальных областях.- М.: Недра, 1967, 300 с.

81. Федосеев Д.В., Галимов Э.М., Варнин В.П., Прохоров B.C., Дерягин Б.В. Фракционирование изотопов углерода в процессе физико- химического синтеза алмаза. Докл. АН СССР, 1971, т. 201, №6, с. 1149-1151.

82. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов мира. М.:Недра, 1998. 555 с.

83. Херд Ч.Д. Пиролиз соединений углерода.-ГОНТИ, M.-JL, 1938,776 с.

84. Чепуров А.И., Федоров И.И. Сонин В.М. Экспериментальное моделирование процессов алмазообразования, Новосибирск, 1997,198 с.

85. Шацкий B.C., Соболев Н.В. Некоторые аспекты генезиса алмазов в метаморфических породах. Докл. РАН, 1993, т.331, № 2, с. 217-219.

86. Шкодзинский B.C., Никишов К.Н. Условия генерации и эволюция кимберлитовых расплавов.- Труды ИГ ЯФ СО АН СССР, 1977, с. 5-17.

87. Япаскурт В.О. Сравнительная петрология алмазоносных метаморфических комплексов. Автореферат канд. дисс., Москва, МГУ, 1997.

88. Angus J.S., Will Н.А., Stanko W.S. Выращивание алмаза на затравочных кристаллах осаждением из газовой фазы.- Jour. Appl. Phys., 1968, №39.

89. Blanc M.M. Способ получения алмаза.- Патент Франции, № 1456871 от 19.09.66. Заявл. 15.09.65.

90. Berman R., Simon F. О равновесии системы графит-алмаз.- Zeitschrift fur Electrochemie, 1955, v. 59, №5, p. 333.

91. Bundy F.P. Синтез алмаза. Патент США № 2947611 от 02.08.60. За-явл. 06.01.58.

92. Bundy. F.P. Jour. Chem. Phys., 1963, v. 38, № 618.

93. Bundy F.P. Синтез алмаза с применением необычных катализаторов-растворителей. -Nature, 1973, v. 241, № 5385.

94. Bundy F.P., Strong Н.М., Wentorf R.H. Методы и механизм искусственного выращивания алмазов.- Chemistry and physics of carbon, 1973, v. 10, p. 213-265.

95. Dahlberg R. Способ получения монокристаллов алмаза.- Патент ФРГ, № 1198322 от 17.02.66. Заявл. 12.05.61.

96. Dawson J.B. Современные исследования кимберлита и геологии алмазов.- Economic Geology, 1968, v.63, №5, p. 504-511.

97. Eversole W.G. Синтез алмаза.- Патент США № 3030187 or 17.04.62. Заявл. 23.07.58.

98. Eversole W.G. Синтез алмаза.- Патент США № 3030188 от 17.04.62 Заявл. 23.07.58.

99. Fullman E.W. Способ получения синтетических алмазов.- Патент Франции № 2025100. Заявл. 02.12.69.

100. Hall Н.Т., Strong Н.М., Wentorf R.H. Способ получения алмаза. Патент США № 2947610 от 02.08.60. Заявл. 06.01.58.

101. Hibsman H.J. Способ выращивания синтетических алмазов.- Патент США № 33711996 от 05.03.1968. Заявл. 20.01.1964.

102. Kennedy G.C., Nordie В.Е. Происхождение алмазных месторождений.- Economic Geology, 1968, v.63, №5, pp. 495-503.

103. Mellor J.W. Полное собрание сведений по неорганической и теоретической химии.- Лондон, 1946, т.5, с. 765-766.

104. Melton С.Е., Salotti С.A., Giardini A.A. The observation of nitrogen, water, carbon dioxide, methan and argon as impurities in natural diamonds. -American mineralogist, 1972, v. 57, p. 1518-1523.

105. Rodewald H.I. Новое о синтезе алмазов.- Chimia, 1960, №14, р. 162.

106. Strong Н.М. Синтез алмаза Патент США № 2947609 от 02.08.60. Заявл. 06.01.58.

107. Strong Н.М., Tuft R.M. Способ и реакционная камера высокого давления для управления процессом синтеза алмаза. Патент США № 4034066 от 05.07. 77. Заявл. 05.11.73.

108. Wilson W. The Diamond Growth. Lapidary Journal. 1973. Oct. p. 1219.

109. Yarnell A. The Many Facets of Man-made Diamonds. Chemical & Engineering News, February 2,2004, Volume 82, Number 05, p. 26-31.

110. Метод и аппаратура для получения кристаллических структур.- Патент Англии № 1001308 от 11.08.65. Заявл. 30.09.63.

111. Способ получения углерода со структурой алмаза.- Патент Франции № 1366544 от 10.07.64. Заявл. 05.09.62.

112. Способ получения углерода со структурой алмаза при низком давлении.- Патент Франции № 1367368 от 17.07.1964. Заявл. 05.09.1962.

113. Установка для синтеза алмаза.- Патент Англ. №1008618 от 27.10.65. Заявл. 03.07.64.

Информация о работе

Дигонский, Сергей Викторович
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.11

Диссертация

Модель образования природного алмаза: генетический, экспериментальный и поисковый аспекты - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы