Отправить статью по E-mail ВЛИЯНИЕ МЕТАНОВО-ВОДОРОДНОГО ФЛЮИДА НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ АЛМАЗА В ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ МАНТИИ
- Авторы: Пальянов Ю.Н.1, Борздов Ю.М.1, Куприянов И.Н.1, Нечаев Д.В.1
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук
- Раздел: ГЕОХИМИЯ
- Статья получена: 25.03.2025
- Статья одобрена: 14.04.2025
- Статья опубликована: 11.06.2025
- URL: https://bakhtiniada.ru/2686-7397/article/view/284928
- ID: 284928
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Одним из нерешенных вопросов генезиса алмаза в восстановительных условиях мантии является роль метаново-водородного флюида. В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния добавок антрацена (С14Н10) на кристаллизацию, свойства и характеристики алмаза в металл-углеродных расплавах при Р-Т параметрах литосферной мантии. Установлено, что увеличение содержания антрацена в системе Ni7Fe3-С от 0 до 2.69 мас % при давлении 5.5 ГПа и температуре 1400°С приводит к снижению степени трансформации графита в алмаз от 100% до нуля, что свидетельствует об ингибирующей роли добавленной примеси. В синтезированных алмазах в качестве основных фаз включений выявлены металл, графит, метан и водород. Обосновано, что состав флюида в изученной системе является метаново-водородным, а в качестве основной ингибирующей примеси рассматривается метан. Установлено, что с увеличением содержания антрацена в системе рост алмаза на затравках сменяется спонтанной кристаллизацией, затем образуются метастабильный графит и алмазы с элементами антискелетного роста, далее кристаллизуется только метастабильный графит.
Полный текст
Об авторах
Юрий Николаевич Пальянов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: palyanov@igm.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6973-4243
SPIN-код: 8429-1832
Scopus Author ID: 7003277629
ResearcherId: C-6864-2011
Член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса
Россия, 630090, Россия, Новосибирск, пр-кт академика Коптюга 3Юрий Михайлович Борздов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук
Email: borzdov@igm.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-7307-2174
SPIN-код: 1499-2997
Scopus Author ID: 6701591229
ResearcherId: A-5284-2014
кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса
Россия, 630090, Россия, Новосибирск, пр-кт академика Коптюга 3Игорь Николаевич Куприянов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук
Email: spectra@igm.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-3326-0939
SPIN-код: 9012-4148
Scopus Author ID: 7003913807
ResearcherId: O-2399-2013
старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса
Россия, 630090, Россия, Новосибирск, пр-кт академика Коптюга 3Денис Валерьевич Нечаев
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук
Email: nechaev@igm.nsc.ru
ORCID iD: 0009-0003-4333-3024
SPIN-код: 2880-4176
Scopus Author ID: 49261192900
ResearcherId: A-3219-2014
научный сотрудник лаборатории экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса
Россия, 630090, Россия, Новосибирск, пр-кт академика Коптюга 3Список литературы
- Shirey S.B., Cartigny P., Frost D.J., Keshav S., Nestola F., Nimis P., Pearson G.D., Sobolev N.V., Walte M.J. Diamonds and the geology of mantle carbon. // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2013. V. 75. P. 355–421.
- Luth R.W., Palyanov Y.N., Bureau H. Experimental Petrology Applied to Natural Diamond Growth // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2022. V. 88 (1). P.755–808.
- Smith E.M., Shirey S.B., Nestola F., Bullock E.S., Wang J., Richardson S.H., Wang W. Large gem diamonds from metallic liquid in Earth’s deep mantle // Science. 2016. V. 354. 1403.
- Smith E.M., Kopylova M.G. Implications of metallic iron for diamonds and nitrogen in the sublithospheric mantle // Canadian Journal of Earth Science. 2014. V. 51. P. 510–516.
- Shatsky V.S., Ragozin A.L., Logvinova A.M., Wirth R., Kalinina V.V., Sobolev N.V. Diamond-rich placer deposits from iron-saturated mantle beneath the northeastern margin of the Siberian Craton // Lithos. 2020. V. 364. 105514.
- Palyanov Y., Kupriyanov I., Khokhryakov A., Ralchenko V. Crystal growth of diamond, in: P. Rudolph (Ed.), Handbook of Crystal Growth, Second edition 2a, Elsevier, 2015, p. 671–713.
- Frost D.J., Liebske C., Langenhorst F., McCammon C.A., Trønnes R.G., Rubie D.C. Experimental evidence for the existence of iron-rich metal in the Earth’s lower mantle // Nature. 2004. V. 428. P. 409–412.
- Rohrbach A., Ballhaus C., Golla-Schindler U., Ulmer P., Kamenetsky V.S., Kuzmin D.V. Metal saturation in the upper mantle // Nature. 2007. V. 449. P. 456–458.
- Frost D.J., McCammon C.A. The redox state of Earth’s mantle // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2008. V. 36. P. 389–420.
- Rohrbach A., Schmidt M.W. Redox freezing and melting in the Earth’s deep mantle resulting from carbon–iron redox coupling // Nature. 2011. V. 472 (7342). P. 209–212
- Kaminsky F.V., Wirth R. Iron carbide inclusions in lower-mantle diamond from Juina, Brazil // The Canadian Mineralogist. 2011. V. 49. P. 555-572.
- Woodland A.B., Koch M. Variation in oxygen fugacity with depth in the upper mantle beneath the Kaapvaal craton, Southern Africa // Earth and Planetary Science Letters. 2003. V. 214. P. 295−310.
- Sokol A.G., Palyanova G.A., Palyanov Yu.N., Tomilenko A.A., Melenevsky V.N. Fluid regime and diamond formation in the reduced mantle: experimental constraints // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2009. V. 73. Iss. 19. P. 5820-5834.
- Sokol A.G., Palyanov Y.N., Tomilenko A.A., Bul'bak T.A., Palyanova G.A. Carbon and nitrogen speciation in nitrogen-rich C–O–H–N fluids at 5.5–7.8 GPa // Earth and Planetary Science Letters. 2017. V. 460. P. 234-243.
- Томиленко А.А., Рагозин А.Л., Шацкий В.С., Шебанин А.П. Вариации состава флюидной фазы в процессе кристаллизации природных алмазов // Доклады Академии Наук. 2001. Т. 378. № 6. С. 802-805.
- Пальянов Ю.Н., Хохряков А.Ф., Борздов Ю.М., Дорошев А.М., Томиленко А.А., Соболев Н.В. Включения в синтетическом алмазе // Доклады РАН. 1994. Т. 338. N1. C.78-80.
- Tomilenko A.A., Chepurov A.I., Pal’yanov Yu.N., Shebanin A.P., Sobolev N.V. Hydrocarbon Inclusions in Synthetic Diamonds // Eur. J. Mineral. 1998. №10. P.1135-1141.
- Smith E.M., Wang W. Fluid CH4 and H2 trapped around metallic inclusions in HPHT synthetic diamond // Diamond and Related Materials. 2016. V. 68. P.10–12.
- Sonin V.M., Zhimulev E.I., Chepurov A.I., Goryainov S.V., Gromilov S.A., Gryaznov I.A., Chepurov A.A., Tomilenko A.A. Synthesis of diamond from polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene) in the presence of an Fe,Ni-melt at 5.5 GPa and 1450°C // CrystEngComm. 2024. V. 26. P.1583-1589.
- Palyanov Yu.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Yu.M., Kupriyanov I.N. Diamond growth and morphology under the influence of impurity adsorption // Cryst. Growth Des. 2013. V. 13. Iss. 12. P. 5411-5419.
Дополнительные файлы
