Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
В соответствии с целями и задачами комплексного проекта модернизации на территории Рыбинского района, программы развития ОУ, образовательной программы...полностью>>
'Программа'
Информационные сети на современном этапе: многопользовательские системы, коммуникации и технические средства коммуникаций, базовая модель OSI. Структ...полностью>>
'Публичный отчет'
Традиционное подведение итогов социально-экономического развития является методологической основой планирования работы, анализом упущенных возможносте...полностью>>
'Документ'
1.1. Методика формирования резерва управленческих кадров Ямало-Ненецкого автономного округа (далее – методика и автономный округ соответственно) опре...полностью>>

Главная > Закон

Сохрани ссылку в одной из сетей:

5. Оливин-шпинелевая ассоциация из включений в кристаллах алмаза

Вероятно, наиболее глубинной (3-7 ГПа), соответствующей «законсервированным» условиям верхней мантии, можно считать эту ассоциацию, встречающуюся среди включений в кристаллах алмаза. По данным (Илупин и др., 1990), в алмазах из 4-х трубок Якутской кимберлитовой провинции эта ассоциация встречается в 4-10% кристаллов, тогда как самостоятельные оливин и шпинель встречены в 40-60% и 26-44% кристаллов, соответственно. Мы сделали попытку оценить равновесность этой ассоциации с расплавом. Для этого использовались уравнения (17) и (18) в двух вариантах: в первом случае, поправка на влияние давления (Takahashi, Kushiro, 1983; Ulmer, 1989) учитывалась только для оливина, во втором - вводилась поправка и для шпинели, равная поправке для оливина, т.к. подобные данные для Sp отсутствуют. В качестве первичных данных были использованы составы шпинелей и оливинов из алмазов Якутской кимберлитовой провинции. Мы нашли в литературе 100 опубликованных анализов шпинелей из алмазов этой провинции. Обычно это хромиты, содержащие в среднем ~ 11-15 % вес. MgO. Расчеты были выполнены для двух выбранных пар анализов Sp-Ol: для срастания наиболее магнезиальной шпинели (14.9% вес. MgO) с оливином (MgO 52.2% вес.) (Соболев, Ефимов, 1998); а также для взятых порознь самой магнезиальной шпинели (16.4% вес. MgO) (Соболев и др., 1975) и самого магнезиального оливина (52.8% вес. MgO) (Соболев, Ефимов, 1998). Оба варианта расчетов показали, что эти пары не являются равновесными с расплавом, причем с увеличением давления расхождение расчетного и реального Fe2+/Mg отношения для оливина увеличивается. Эти расчеты до некоторой степени условны (неизвестна реальная поправка для Sp), но позволяют, с определенной осторожностью, присоединиться к точке зрения (Доусон, 1983), что алмаз не кристаллизуется в магматическом расплаве. В пользу этой гипотезы свидетельствуют данные о находках в образцах алмазоносных эклогитов линзовидных поликристаллических сростков алмазов, напоминающих друзы (Пономаренко и др., 1973). По мнению (Уханов и др., 1988), это свидетельствует о флюидном переносе углерода в мантии и его переотложении в форме алмаза, что укладывается в рамки представлений о немагматическом генезисе алмазов.

Наиболее магнезиальными (MgO – 26.8% вес.) шпинелями из кимберлитов, вероятно, можно считать собственно шпинели (Al2O3 – 66.8% вес.) из алькремитов трубки «Удачная» (Пономаренко, Лесков 1980). Судя по данным обзора (Мацюк и др., 1989), для шпинелей мантийных пород типичные содержания MgO в высокоглиноземистых разностях более высокие, чем в хромистых. Это согласуется с выявленной нами тенденцией более охотного вхождения магния (относительно хромистых разностей) в состав высокоглиноземистой шпинели при росте ее в равновесии с расплавом, но не исключает образования подобного рода шпинелей в солидусных условиях.

Возможность твердофазного роста кристаллов алмаза представляется крайне интересной, т.к. позволяет включить в объекты прогнозных исследований и некимберлитовые породы.

Забегая вперед, обратим внимание на одно условие, возможно, необходимое для роста кимберлитовых алмазов в твердой среде. Ниже приводятся данные по некимберлитовым алмазам, которые позволяют предположить, что, при определенных условиях, причиной твердофазного перехода графит – алмаз могут быть сдвиговые деформации. Геологическая история площадей развития кимберлитового вулканизма на Сибирской платформе свидетельствует о его генетической связи с конвективными течениями в верхней мантии (Милашев, 1994). Можно допустить, что собственно перемещения происходят вдоль ограниченных (10-100 км) латеральных и вертикальных зон, для которых характерны максимальные градиенты скоростей движения и наибольшие сдвиговые деформации. Многие глубинные (мантийные) ксенолиты перидотитовой и эклогитовой серий в кимберлитах как в целом по миру, так и на Сибирской платформе несут отчетливые следы твердофазных деформаций. Они запечатлены не только в минералах, включая алмазы, но и выражены в структурных особенностях пород, слагающих ксенолиты (Доусон, 1989; Соловьева и др., 1985). Можно предположить, оставляя в стороне происхождение графита, что преобразование его в алмаз происходит под действием движений в таких локальных зонах, можно допустить и то, что до определенной величины сдвиговых деформаций рост кристаллов алмаза угнетен, поэтому не все ксенолиты и кимберлиты алмазоносны. Кроме того, следы сдвиговых деформаций могут затушевываться последующими преобразованиями породы в мантийных условиях.

Возможность роста кристаллов алмаза в твердофазной среде и P - T условия такого роста представляют значительный интерес в связи с находками алмазов в некимберлитовых породах (Каминский, 1980). Для алмазов из кимберлитов их высокобарический генезис (>3 ГПа) практически не вызывает споров, и разногласия в большинстве своем относятся к вопросу о среде роста алмаза (расплав, твердофазная среда или их смесь) и к среде питания для роста кристаллов алмаза (расплав, флюид). Для алмазов из некимберлитовых пород (альпинотипные гипербазиты, высокобарические ультрамафиты и метаморфиды) нет единого мнения о величине давления при образовании алмазов в этих породах. Для ряда массивов альпинотипных гипербазитов (Каминский, Ваганов, 1976; Каминский, 1980) приводятся значения давления их образования ~6,5 ГПа, оцененные по составам ортопироксенов. Накопилось достаточное количество данных, свидетельствующих о том, что составы породообразующих минералов претерпели существенные изменения в процессе становления гипербазитовых массивов. Поэтому условия, оцениваемые по составам этих минералов, могут быть не идентичными условиям раннего генезиса этих пород. Кроме того, коэсит, магнезиальный гранат (показатели высокобарического генезиса) не типичны для альпинотипных гипербазитов. Для высокобарических ультрамафитов, характерных для «корневых зон» складчатых поясов со сложной тектоникой и интенсивным метаморфизмом (Лазько, 1988), вариации значений давления в процессе формирования массивов могут соответствовать как условиям для роста кристаллов алмаза, так и их графитизации. В гранатовых клинопироксенитах плутона Бени-Бушера (Марокко) найдены параморфозы графита по алмазу, составляющие местами до 15% объема породы (Слодкевич, 1982). Причем внутри подобных высокобарических массивов, на примере массива Ronda (Испания) (Obata, 1980), можно на расстоянии 1.5 км наблюдать смену шпинель-гранатовых перидотитов на плагиоклазовые. Это дает основание считать перспективными на глубинную алмазоносность и районы выходов на дневную поверхность плагиоклазовых разностей перидотитов корневых зон складчатых областей.

Наиболее противоречат друг другу генетические построения, объясняющие находки алмазов в метаморфических комплексах. Примерами объектов одновременного приложения альтернативных гипотез о мантийном или о коровом происхождении алмазов могут служить месторождение Кумды-Коль и участок Барчинский, находящиеся на северном склоне Зерендинского гранитогнейсового купола в Кокчетавском срединном массиве (Казахстан) (Воробьев, 2000; Лаврова и др., 1999; Летников и др., 1999; Добрецов и др., 1988; Корсаков и др., 1998; Перчук и др., 1995; Маракушев и др., 1995; Екимова и др., 1994). Не вдаваясь во всю аргументацию в пользу возможности твердофазного роста кристаллов алмаза в земной коре, мы хотим обратить внимание на некоторые факты, позволяющие предположить, что образование кристаллов алмаза могло происходить в моменты тектонических событий – палеоземлетрясений, в их гипоцентральной части (очаговой области). На этом месторождении алмазоносность приурочена к узкой, шириной от 45 до 250 м линейной зоне, внутри которой наибольшие концентрации алмазов наблюдаются в тектонических зонах мощностью от 5 до 20 м, представленных графитизированными высокотемпературными метасоматитами с бластокластическими структурами, образовавшимися по гнейсам, кальцифирам и эклогитам (Печников и др., 1993; Екимова и др., 1994; Лаврова и др., 1999). Алмазы мелкие, представлены как отдельными кристаллами, так и их сростками, размером 1-400 мк. Мелкие кристаллы (1-30 мк) в большинстве своем включены в кристаллы граната и, в меньшей степени, в зерна пироксена, амфибола, биотита, полевого шпата и в явно вторичные минералы (Екимова и др., 1994). Описаны находки алмазов (15-100 мкм) в гранатах из разгнейсованной оболочки гранитного блока размером ~1.5м в двуслюдяных гнейсах (Гаранин и др., 1988). К числу особенностей кристаллов алмаза можно отнести их неоднородность, наличие или отсутствие графитовой рубашки вокруг кристаллов алмаза в одном образце или в одном кристалле граната (Шацкий и др., 1998). Р-Т условия многоэтапного формирования и существования породообразующей пироксен-гранат-плагиоклаз-кварцевой ассоциации высокотемпературных метасоматитов определены как ограниченные следующими интервалами: давление ~ 0.8 – 2.1 ГПа, температура ~ 600 -1060оС (Перчук и др., 1995). Условия формирования минералов-включений (алмаз, коэсит, сфен, кианит, рутил и т.д.) в гранатах и цирконах из этих высокотемпературных метасоматитов оцениваются как превышающие 4 ГПА и 850оС (Перчук и др., 1995).

Находки коэсита (Соболев и др., 1991) не являются бесспорным аргументом в пользу мантийного генезиса минералов-включений. В экспериментах (Green, 1972) в условиях одномерного сжатия при давлениях 0.5-2 ГПа, температурах 450-900оС и скоростях деформаций 10-4сек-1 происходил метастабильный рост коэсита. Подобные скорости присущи очень быстрым геологическим деформациям (Кукал, 1987) и характерны для локальных движений (участки < 10 км) непосредственно перед землетрясением в его эпицентральной зоне (Моги, 1988). Такие локальные подвижки – обычное явление в таких высокоподвижных областях, как Камчатка, Япония, Американские Кордильеры, относимых к зонам с 8-10-балльными землетрясениями (Гзовский, 1985). Разрывы сплошности для большинства пород земной коры происходят при деформациях, имеющих численную величину n·(10-4 - 10-5) (Рикитаке, 1979). Предельное значение напряжения, вызывающего различные виды разрушений в горных породах (скалывание, отрыв и. т.д.), <0,3 Гпа при нормальных условиях; оно численно увеличивается с ростом всестороннего сжатия и уменьшается, приобретая характер пластично-хрупких деформаций, с увеличением длительности действия разрушающих напряжений и увеличением температуры (Гзовский, 1985). К настоящему времени аналитическое выражение для зависимости, связывающей воедино эти параметры, еще не получено. В работе (Касахара, 1985) графически оценена зависимость хрупко-пластичного перехода породы при одноосном сжатии от давления обжима. Там же показано, что такой переход происходит в том случае, когда напряжение сжатия в 2-3 раза превосходит давление обжима. Допуская понижающее влияние длительности воздействия тектонических напряжений и температуры в условиях нижних горизонтов земной коры при становлении гранито-гнейсовых формаций, можно предположить, что это отношение < 2. Минералогическими барометрами это влияние предположительно фиксируется. Например, в работе (Беляев и др., 2000), в которой приводятся результаты исследований особенностей составов гранатов и оцениваются Р-Т условия формирования гранат – биотит-плагиоклазовой ассоциации из деформированных, в различной степени, слюдистых гнейсов, приуроченных к области сочленения Кольского и Беломорского геоблоков. «Зона главного разлома», имеющая мощность 100-150 м и прослеженная на расстоянии ~ 2 км, состоит из участков со слабо деформированными породами и зон с неоднократными, интенсивными деформациями, сложенными бластомилонитами. Авторами (Беляев и др., 2000) выявлена прямая корреляционная зависимость между содержаниями кальция в гранатах и степенью дислоцированности вмещающих пород при отсутствии зависимости кальциевости гранатов от валового химического состава пород. В пластически слабо деформированных породах содержание гроссулярового минала 9-12%, и рассчитанные значения давления лежат в интервале 0.6-0.8 ГПа, что соответствует (Беляев и др., 2000) литостатическому давлению (давлению обжима). Наиболее кальциевые гранаты (30-34% гроссуляра) и аномально высокие оцениваемые значения давления ~0.9-1.2 Гпа (при температурах до 670оС) приурочены к зонам интенсивных деформаций пластического сдвига и обязаны (Беляев и др., 2000) тектонически избыточному давлению 0.3-0.4 ГПа, что соответствует отношению < 1. Имеющиеся на сегодняшний день минералогические геобарометры отградуированы для условий литостатического давления (давления обжима), поэтому неизвестно, как влияет на распределение элементов между сосуществующими минеральными фазами одноосное сжатие, сдвиг. Исходя из этого, несомненный интерес представляет изучение (на природных объектах и в экспериментах) влияние длительных сдвиговых напряжений и одноосного сжатия при различных значениях давления обжима на набор, количество, составы и скорости роста метасоматических минералов, формирующихся в условиях амфиболитовой и более высоких фаций метаморфизма.

Выполненные по пироксен-гранат-плагиоклаз-кварцевой ассоциации (Перчук и др., 1995) оценки значений давлений существования и метаморфизма для гнейсов, сланцев и гранатовых амфиболитов месторождения Кумды-Коль и сопряженных с ним участков лежат в интервале 0.8-2.1 ГПа, что объясняется авторами многоэтапностью метаморфической эволюции. Сравнение составов породообразующих гранатов, приведенных в работах (Екимова и др., 1994; Перчук и др., 1995), выявило очень интересный факт приуроченности наиболее кальциевых гранатов (СаО 10-28 % вес.) к алмазоносным высокотемпературным метасоматитам (бластомилонитам). Для низкокальциевых метасоматитов (до 3 % вес. СаО) корреляция с содержанием гроссулярового минала не наблюдается, тогда как в высококальциевых метасоматитах (12-28 % вес. СаО) встречаются и наиболее кальциевые гранаты, но этот вывод требует уточнений, так как приводимых данных мало, и они не систематичны. Поэтому, исходя из данных (Беляев и др., 2000), можно предположить, что давление формирования алмазоносных метасоматитов > 2.1 ГПа.

Эти результаты и предположения говорят о подобии и чертах сходства месторождения Кумды-Коль и «Зоны главного разлома» по условиям образования и о соответствии этих условий рамкам метастабильного роста коэсита. Крупные разломы, фрагментами которых, вероятно, являются месторождение Кумды-Коль и «Зона главного разлома», были сейсмическими зонами, генерировавшими в свое время землетрясения (Касахара, 1985). Это позволяет предположить возможность образования коэсита при формировании гранитогнейсовых комплексов - в приуроченных к ним очаговым областям коровых палеоземлетрясений (в низах коры, на глубинах 20 - 30 км) при деформациях > 10-5 как непосредственно перед палеоземлетрясением, так и в его период. Все эти данные позволяют ожидать находок микрокристаллов коэсита в области сочленения Кольского и Беломорского геоблоков, а также в аналогичных геологических ситуациях в других регионах. Примером могут служить находки коэсита (Smith, 1984) в западном гнейсовом регионе Норвегии.

Условия образования коэсита требуют уточнения. Если допустить, что при землетрясениях в очаговых зонах могут возникать такие явления, как плавление и сверхдавление (Касахара, 1985; Летников, Балышев, 1991), то не исключены находки коэсита и в эпицентральных частях современных сильных землетрясений. Наибольшие содержания алмазов и графита на месторождении Кумды-Коль приурочены к узким линейным зонам развития бластомилонитов (метасоматитов), разделяемых участками слабодислоцированных гнейсов, гранитов и т.д., в которых содержания графита в десятки раз меньше, а алмазы не обнаружены, либо их содержания незначительны (Печников и др., 1993; Летников и др., 1999; Лаврова и др., 1999). С наиболее богатыми алмазами (до 2000 карат на тонну) карбонатносиликатными метасоматитами ассоциируются и наиболее богатые кальцием гранаты (Grs60Prp7Alm33) (Перчук и др., 1995). Это позволяет предполагать, что алмазообразование в тектонической зоне приурочено к областям максимальных деформаций, в которых фиксируются и максимальные значения давления по минералогическим геобарометрам. Отсутствие приуроченности алмазов к эклогитам и еще ряд косвенных данных (морфология и строение микроалмазов) (Екимова и др., 1994; Летников и др., 1999; Лаврова и др., 1999) также свидетельствуют об образовании алмазов in situ, в коровых условиях. Тесную пространственную связь графита и алмаза на месторождении, с привлечением дополнительных условий – быстрого остывания, способствующего сохранению кристаллов алмаза (Екимова и др., 1994; Летников и др., 1999), и различия в изотопных составах алмаза и графита (Печников и др., 1998; Лаврова и др., 1999) объясняют образованием графита и алмаза путем их одновременного осаждения из восстановленного флюида. Изотопные отношения углерода и азота (δC13/δN15) и δС13 к суммарному содержанию азота позволяют однозначно отличать метаморфогенные микроалмазы от алмазов из кимберлитов и лампроитов (Соболев, Шацкий, 2002). Это важно для выявления новых проявлений метаморфогенных алмазов, но оставляет открытым вопрос о механизме роста этих алмазов. Механизм образования кристаллов алмаза, предложенный (Лаврова и др., 1999), для месторождения Кумды-Коль маловероятен, так как подобным способом можно получить только поликристаллические агрегаты на неалмазных подложках или доращивать монокристаллы алмаза, причем эпитаксиально наращенные пленки могут быть как поликристаллическими, так и монокристаллическими. Более чем полувековые экспериментальные работы в разных странах по выращиванию монокристальных алмазных пленок на неалмазных подложках, именуемые CVD-технологиями (химическое газофазное осаждение) пока закончились безуспешно. По данным (Шацкий и др., 1998), изучившим структуры микроалмазов из пород Кокчетавского массива поликристаллические агрегаты среди них отсутствуют, хотя волокнистые разности встречаются. Если допустить, что алмазы на месторождении образовались из графита, то благоприятные условия для роста кристаллов алмаза могли возникнуть при одновременном воздействии давления обжима и деформаций сдвига. В работах (Верещегин и др., 1960; Верещагин и др., 1965) было продемонстрировано, что при высоких давлениях (до 10 ГПа) и сдвиговых деформациях происходит трансформация решетки графита в решетку алмаза в твердом состоянии. Такая трансформация может происходить при давлениях 1 ГПа, причем переход электронных оболочек из sp2 в sp3 - гибридизированное состояние корректнее рассматривать не как фазовый переход, а как химическую реакцию; размер образующихся областей с новой структурой – несколько сотен ангстрем (Жорин и др., 1981). При сдвиговых напряжениях ~1 ГПа возможны также и локальные повышения температуры в наиболее напряженных частях графитовых зерен с размерами областей ~1мкм, приводящие к тепловым взрывам, порождающим микрокристаллы алмаза (Новгородова, Рассказов, 1992). Численное моделирование (Тен, 1993) показало, что при сдвиговых деформациях в земной коре возможно возникновение неоднородных полей давлений до 3-5 ГПа, причем рост и падение давления в таких областях могут происходить за короткое время.

Области с алмазной структурой, возникшие в графите при сдвиговой деформации, имеют величину n·10 нм (Жорин и др., 1981) и сравнимы по размерам с мелкодисперсными алмазами (4-5 нм), образующимися при динамических методах синтеза – детонации взрывчатых веществ (Лямкин и др., 1988). Процесс их образования заканчивается за 2-5*10-7 сек. Кристаллы микроалмазов месторождения Кумды-Коль и участка Барчинский имеют размеры 1-400 мк, крупнее образовавшихся посредством детонации в 103-105 раз и имеют разнообразный габитус. Существуют различия в габитусе кристаллов месторождения и участка, многие кристаллы имеют сложное внутреннее строение – однородную(?) ядерную часть, слоистость, волокнистость, секториальность; наряду с алмазом найдены чаоит, карбин, лонсдейлит (Екимова и др., 1994; Шацкий и др., 1998; Летников и др., 1999). Эти факты позволяют предположить, что, несмотря на неизвестный механизм роста этих кристаллов, продолжительность их образования, вероятно, была не менее 1 сек., а возможно и значительно больше, условия роста были неоднородны пространственно и менялись во времени.

Все эти геологические и экспериментальные данные позволяют предположить, что рост этих микроалмазов может происходить в тектонической зоне из графита в период землетрясения. Длительность главного максимума землетрясения в источнике может составлять 4-5 мин., а остаточные явления могут продолжаться около 1 часа; сильные землетрясения обычно сопровождаются роем более мелких событий (до 1000 и более), которые могут продолжаться до года (Пучков, 1974; Иванов, Гардер, 1985). В результате отдельного землетрясения в очаге возникает ряд перемен давления, число которых от 100 до 1000 с периодом 0.2-0.3 сек. (Пучков, 1974). Частицы пород в очаге сильного землетрясения описывают сложные траектории со скоростями ~ 10-15 см/сек и ускорениями (0.01-0.5) 9.8 м/сек2. И, что очень важно с нашей точки зрения, эти движения, в отличие от экспериментальных, - знакопеременные, что может приводить к очень значительным кратковременным сдвиговым усилиям в среде (графит с алмазными фрагментами), повторяющимся до 1000 и более раз. Вероятно, влияние на твердофазный переход графит-алмаз подобных статических (1-2 ГПа) и динамических характеристик деформаций графита в интервале температур 700-1000оС, с учетом влияния структуры графита и различных катализаторов, может быть изучено экспериментально.

Размеры коровых очагов, если их представлять в виде субвертикальной тонкой пластины, колеблются в длину от 100 м до 100 км и более, высота такой пластины примерно в два раза меньше ее длины (Ризниченко, 1985). Мощность подобной пластины, судя по строению месторождения Кумды-Коль и «зоны главного разлома», - 100-500 м, и она состоит из сильно и слабо дислоцированных участков. Поэтому месторождения типа Кумды-Коль можно предположительно назвать сейсмогенными, они могут быть значительной протяженности, о чем, с нашей точки зрения, свидетельствует участок Барчинский, удаленный от месторождения на 17 км. Эти месторождения могут быть перспективными и на значительную глубину. В створе месторождения, в Кокчетавском массиве, с учетом кулисообразных смещений разломных зон и последующих тектонических смещений, возможны еще находки алмазоносных метасоматитов. Являются ли обязательными для подобных сейсмогенных алмазоносных метасоматитов условия, существующие при становлении гранитогнейсовых куполов, пока не ясно. На возможность такой связи указывают находки микроалмазов в западном гнейсовом регионе Норвегии (Dobrzhinetskaya et al., 1995), который, вероятно, можно считать перспективным на поиск технических алмазов. Прояснить эту связь может помочь изучение современных эпицентральных зон сильных землетрясений на предмет находок микроалмазов в графитсодержащих тектонитах. В литературе приводятся описания тектонических зон, отчасти подобных месторождению Кумды-Коль; примером такой зоны может служить Чернорудско-Баракчинская тектоническая зона (Западное Прибайкалье) с графитовой минерализацией, но алмазы не установлены (Летников и др., 1997). Возможно, что перечисленные выше факторы являются не единственными, способствующими твердофазному переходу графита в алмаз. По данным (Касаточкин и др., 1970), существует зависимость синтеза алмаза от природы исходного углерода. Если учитывать вывод (Жорин и др., 1981) о том, что перестройку электронной орбитали sp2 в sp3 гибридизированное состояние корректнее описывать как химическую реакцию, в которой реальную роль могут играть и металлы – катализаторы (Касаточкин и др., 1970), то следует допустить, что эти факторы также могут оказывать влияние на переход из графита в алмаз. В связи с этим полезными могут быть данные по химическим составам и структурным особенностям графитов на месторождении Кумды-Коль – из рубашек на алмазах и собственно зерен графита, в сравнении с кимберлитовыми.

Интересным фактом является несоответствие отношения массы графита к массе алмазов и отношения максимально возможной запасенной энергии деформаций к энергозатратам по перестройке графита в алмаз. Максимальные содержания графита в высокоалмазных зонах ~1% (Печников и др., 1993). Максимальные содержания алмазов ~2000 карат на тонну (Перчук и др., 1995), отношение массы алмазов к массе графита ~10-2. Максимально возможная плотность энергии деформаций в породах земной коры ~3* 103 эрг/см3 (Касахара, 1985), разность энергии атомов углерода в алмазе и графите ~0.5 ккал/моль, т.е. для перевода 1 см3 графита в алмаз необходимо ~3,5*109 эрг; энергией деформации может быть переведено <10-6 массы графита. Несоответствие в 104 раз, вероятно, свидетельствует о многократности роста, неполноте разрывов связей, а также о значительной роли каталитических процессов при твердофазном переходе графита в алмаз в коровых условиях амфиболитовой и более высоких фаций метаморфизма. Неоднократность сейсмических событий, их приуроченность к одним и тем же участкам хорошо подтверждается существованием в алмазоносных породах зон катаклаза вдоль маломощных (0.5-1.5 м) разрывных нарушений, наследующих простирание алмазоносных зон (Лаврова и др., 1999). Унаследованность системы трещин в течение длительного времени развития разномасштабных структур в земной коре имеет большое значение в геологии (Пейве, 1984). Для рудных месторождений характерны повторяемость, обновление, приоткрывание трещин – это выражается в стадийности минералообразования в одной жиле, одинаковой направленности разновозрастных жил (Лукин и др., 1955). Наложение друг на друга зон скоплений алмазов, зон метасоматической переработки алмазоносных пород и последующих разрывных нарушений с глинкой трения свидетельствует о постоянстве мест выделения сейсмической энергии в очаговой зоне. Это позволяет представить очаговую зону либо как одиночную стоячую волну или волновой пакет, либо как солитон с осцилляциями.

Исходя из особенностей, кратко охарактеризованных выше алмазных проявлений, можно указать ряд поисковых признаков сейсмогенных микроалмазов. Перспективными можно считать протяженные палеотектонические зоны, существовавшие в земной коре в период становления пород гранитогнейсовых формаций. Внутри этих зон наибольший интерес представляют участки развития бластомилонитов, содержащих графит и метасоматический(?) гранат с содержаниями СаО 10-28% вес. Размеры подобных месторождений могут быть 10-100 км, а содержания алмазов до 2000 карат на тонну.

Например, потенциально алмазоносными можно рассматривать Ларбинский блок Алданского щита и Каларский массив, приуроченный к шовной зоне Джугджуро – Станового глубинного разлома. По данным (Бирюков и др., 1991; Бирюков и др., 1993), и в блоке, и в массиве выделяются зоны максимальных динамических напряжений, в которых высокобарический метаморфизм проявлен гранатовым и эклогитовым парагенезисами. Участки, содержащие графит и максимально кальциевый гранат (>40 Grs), вероятно, могут содержать и микрокристаллы алмаза.

Совокупность новых данных позволяет считать целесообразными дальнейшие поиски некимберлитовых алмазов и в Камчатском регионе. К настоящему времени накопилось уже достаточное количество находок алмазов и карбонадо в камчатских базальтах и ультрабазитах (Байков и др., 2000; Каминский и др., 1979; Кутыев, Кутыева, 1975; Селиверстов и др., 1994; Шило и др., 1978); найдены лампроитоподобные породы на Западной и Восточной Камчатке (Волынец и др., 1987; Селиверстов и др., 1994), что позволяет рассматривать регион перспективным на алмазоносность. Вызывает удивление сохранность алмазов в базальтовых лавах «нормального ряда» вулканов Алмазный, Белоголовский из Ичинской вулканической структуры, т.к. даже остаточные кимберлитовые расплавы, внедрившиеся по трещинам в уже застывший кимберлит, на примере трубки Премьер, алмазов уже не содержат (Зубарев, 1989), вероятно, из-за их растворения. Территориально перспективными можно считать Срединный Камчатский массив, Ганальский выступ и Хавывенскую возвышенность, которые можно рассматривать как корневую зону складчатой области с высокобарическими ультрамафитами и палеотектоническими зонами. Хотя по данным (Виноградов и др., 2000) толща пород Камчатского массива и ее метаморфизм имеют раннемеловой возраст, габброиды, гранулиты, плагиограниты и изменения вмещающих их пород в Ганальском выступе моложе 30 млн. лет. В качестве первоочередных в Срединном массиве можно рассматривать ультрабазитовый массив Филиппа, в котором уже имеются находки алмазов (Шило и др., 1978), выходы ультрабазитов по р.Андриановка (Велинский, 1979; Флеров, Колосков, 1976) и возможные тектонические зоны в Хангарском гранито-гнейсовом куполе, выделенном (Кутыев и др., 1976). Этот купол может являться не единственным в Срединном массиве (Шульдинер, 1987), и палеотектонические зоны могут развиваться не только в рамках куполов, но и между отдельными геоблоками Срединного массива. По аналогии с Каларским массивом, зоны интенсивных дислокаций с развитием эклогитизации и гранатизации могут быть и в ультрабазитовом массиве Филиппа. Кроме того, в результате размыва Срединного массива в целом, а он является приподнятым участком с палеогена и испытал тектонические поднятия также и в четвертичное время (Огородов и др., 1972), возможно образование алмазоносных россыпей, которые могут содержать и микроалмазы. Подобные россыпи имеются на Урале, о. Каллимантан, Аляске и т.д. (Каминский, 1980).

Переход графита в алмаз при знакопеременных сдвиговых деформациях в коровых условиях, по-видимому, может быть исследован экспериментально. Строение кристаллов алмаза, вероятно, обусловлено характером сдвиговых деформаций, и знание их структурных особенностей может быть использовано для оценки этих деформаций в очаговых зонах палеоземлетрясений. Для поисков микрообразований алмаза и коэсита перспективно изучение глинок трения и зеркал скольжения в разломных зонах, выходящих на дневную поверхность. На особенности перехода графита в алмаз могут пролить свет структурные и иные исследования зоны их срастания, аллотропного перехода. По аналогии с гетеропереходами, для всех типов алмазов, в первую очередь для полупроводниковых разностей, можно ожидать, что эта зона обладает рядом интерсных и полезных свойств. Благодаря соответствию плоскости (111) алмаза и (001) графита (Титова, Фугерлендер, 1962; Верещагин и др., 1965; Дерягин и др., 1976) и возможности модулированного легирования с обеих сторон различными химическими элементами в зоне перехода эпитаксиальных алмазно-графитовых пленок, можно регулировать эффективные массы носителей и другие характеристики этой зоны. Термостойкость, химическая однородность, эффект фракционирования стабильных изотопов углерода (Федосеев и др., 1970) при синтезе этих пленок позволяет рассматривать их как перспективный материал для электроники и оптоэлектроники из-за оптической прозрачности и избирательности к электромагнитному излучению.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. В. И. Ульянова-ленина региональная геология учебное пособие (1)

    Учебное пособие
    РЕГИОНАЛЬНАЯ ГЕОЛОГИЯ: Учебное пособие по курсу «Региональная геология» («Геология России»). Часть 1. Древние платформы / Сост. В.С.Полянин. Казань: Казанский государственный университет, 2009.

Другие похожие документы..