Процесс кристаллизации: российские учёные определили темпы роста алмазов в природе

Российские учёные выяснили, с какой скоростью растут алмазы в недрах земли. Они провели эксперимент по алмазообразованию на специальной установке, позволяющей достигать давления и температур, которые возникают на глубинах около 200 км. Оказалось, что процесс роста кристалла драгоценного минерала массой один карат при температуре от 1150 °C до 1550 °C занял бы от 4,5 месяца до 17,5 года. По словам учёных, их исследование позволяет лучше понять природные условия, в которых формируются алмазы.

• Кристаллы алмаза
• Gettyimages.ru
• © NoSystem images

Учёные из Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН (Новосибирск) экспериментально установили, с какой скоростью растут алмазы в недрах земли. Об этом RT сообщила пресс-служба РНФ. Исследование поддержано грантом фонда. Результаты опубликованы в журналах Lithos и «Геология и геофизика».

По словам учёных, в алмазообразовании важную роль играют расплавы и флюиды — жидкие компоненты земной мантии, — содержащие углекислоту. Они могут служить источниками углерода, из которого состоит алмаз.

В последнее десятилетие уделяется особое внимание исследованиям кристаллизации алмаза в условиях, приближенных к природным. Однако образование этого драгоценного минерала из углекислого и водно-углекислого флюида в присутствии граната — постоянного спутника алмаза в природе — не было изучено экспериментально, отметили специалисты.

• Гранат — минерал
• Gettyimages.ru
• © Paul Starosta

В новом исследовании для получения алмазов авторы работы использовали аппарат высокого давления типа «разрезная сфера». Установка позволила создать давление, которое в природе возникает на глубинах около 200 км, и достичь температур в диапазоне 950—1550 °C.

В установку учёные поместили гранат — минерал, который используется как поисковый признак алмазных месторождений, кристаллы алмаза размером 0,5 мм, графит и оксалат серебра (щавелевую кислоту) — соединения, которые в лабораторных условиях служат источниками углекислого и водно-углекислого флюидов соответственно.

Спустя четыре дня эксперимента исследователи проанализировали структуру и химический состав полученных минералов.

Выяснилось, что под действием высокого давления и температуры атомы углерода, находящиеся во флюидных веществах, формировали наросший слой алмаза — новую «оболочку» на кристаллах, помещённых в установку. При этом под воздействием флюидов менялся также и состав граната — в его поверхностных слоях снизилось содержание оксидов магния и кальция и появились включения углекислоты.

• «Куллинан», или «Звезда Африки» — самый большой и дорогой алмаз в мире
• Legion-Media
• © Zoonar/Frauke Scholz

Так, алмазы росли в лабораторных условиях со скоростью от 0,013 до 0,8 микрометра в час в зависимости от температуры. По словам учёных, это означает, что в природе процесс роста кристалла алмаза массой один карат (0,2 г) занял бы от 4,5 месяца при температуре 1550 °С до 17,5 года при 1150 °С.

На кристаллизацию самого большого в мире алмаза «Звезда Африки» весом около 621 г потребовалось бы от 56 до 3 тыс. лет.

«Полученные результаты позволяют лучше понять условия, в которых формируются алмазосодержащие породы, и возможную роль граната в процессах кристаллизации алмаза. Также наши данные могут использоваться при построении современных моделей природного алмазообразования», — отметил в беседе с RT руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН Юрий Пальянов.

В будущем учёные планируют провести дополнительные исследования и выявить закономерности между условиями роста алмаза и его свойствами.

Источник