ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАРБОНАТ-СОДЕРЖАЩИХ РАСПЛАВОВ С C-O-H-ФЛЮИДОМ В УСЛОВИЯХ АККУМУЛЯТИВНОГО КОРОВОГО ЦЕНТРА-ОЧАГА, ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ 0.15 ГПа

Савин, В.Д.; Кузюра, А.В.; Литвин, Ю.А.; Криулина, Г.Ю.; Спивак, А.В.; Некрасов, А.Н.; Вирюс, А.А.; Захарченко, Е.С.

Авторы: Савин В.Д., Кузюра А.В., Литвин Ю.А., Криулина Г.Ю., Спивак А.В., Некрасов А.Н., Вирюс А.А., Захарченко Е.С.
Сборник: Сборник материалов XIII ВСЕРОССИЙСКОЙ ШКОЛЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ»
Тезисы
Год издания: 2022
Место издания: ИЭМ РАН, Черноголовка
Первая страница: 102
Последняя страница: 104
Аннотация: Формы растворения природных алмазов свидетельствуют о взаимодействии кимберлитовых расплавов и алмазов. Контактируют алмазы и кимберлиты, когда в консолидированные мантийные очаги проникают восходящие разрушительные потоки силикат-карбонатных кимберлитовых магм с растворенными летучими (Brey et al., 1991). Здесь расплавы захватывают алмазы вместе с затвердевшим материнским веществом и другими его продуктами, а также вмещающие породы очагов как ксенолиты верхней мантии и выносят их выше. На этом этапе в кимберлитовых потоках сконцентрирован максимальный потенциал алмазоносности месторождений, формирующихся в итоге как трубки взрыва у поверхности Земли. За относительно короткое время подъема (часы) мантийные алмазы частично теряют свою массу, растворяясь в транспортирующих карбонат-содержащих кимберлитовых расплавах. Кимберлитовые расплавы приносят алмазы и мантийные обломки в толщу земной коры, где, вероятно, утыкаются в твердую кровлю, и создаются стационарные кумулятивные центры кимберлитовых магм (Литвин и др., 2017, 2018). Время остывания и затвердевания кимберлитовых расплавов в кумулятивных центрах-очагах достаточно продолжительно (до нескольких суток). Можно ожидать, что такой длительный контакт алмазов в метастабильном состоянии с флюид-содержащими расплавами приведет к существенным потерям алмазной массы в этих центрах. При их консолидации из кимберлитовых магм выделяется флюидизированная фаза летучих в сильно сжатом состоянии в основном системы С–О–Н.Известно (Bundy, 1996), что Р–Т области термодинамической стабильности алмаза и графита перекрываются полями их метастабильных, но кинетически устойчивых фаз. Обратимые полиморфные переходы графит ↔ алмаз в однокомпонентной системе углерод на границе равновесия графит–алмаз кинетически нереализуемы. Но необратимые прямые превращения метастабильных форм твердого углерода в стабильные фазы экспериментально установлены для фиксированных псевдо-равновесных Р–Т границ (Bundy et al., 1996). Стабильное или метастабильноефазовое состояние алмаза влияет на величину его растворимости и кинетику растворения в расплавах-растворителях разных веществ (Литвин, Спивак, 2004), к которым принадлежат и многокомпонентные кимберлитовые расплавы.Масштабы потерь алмазоносности при растворении могут быть определены экспериментально. Кинетика растворения алмазов в кимберлитовых расплавах зависит от изменения Р–Т параметров, контролирующих фазовые состояния твердого углерода и растворимость его стабильных и метастабильных фаз. Необходимость экспериментальных исследований по растворимости метастабильного, но кинетически устойчивого алмаза связано с тем, что такого рода процессы реалистичны в природных условиях и могут проявляться как факторы снижения алмазоносности кимберлитовых месторождений.Целью работы является определение кинетических особенностей растворения алмаза карбонат-содержащими расплавами в условиях затвердевающих коровых кумулятивных кимберлитовых центров при 0.15 ГПа.Эксперименты выполнены методом закалки в газовом аппарате с аргоновой сжимаемой средой (с рабочей полостью диаметром 10 мм и высотой 50 мм) в герметических платиновых ампулах диаметром 7 мм и высотой 8 мм. Предварительно производилось прецизионное взвешивание алмазных кристаллов после кислотной очистки с точностью ±0.00001 мг. Растворителями метастабильного алмаза в опытах служили Ca-Na- и Ca-карбонатные расплавы, а также порфировый кимберлит из высокоалмазоносной трубки Нюрбинская (Якутия) и лапроит. Навеска карбонат-флюид-содержащего образца-растворителя - 200 мг, 5 % по массе из которых составляет щавелевая кислота, источник C-O-H-флюида. Использованы платина-родиевые термопары и автоматический регулятор температуры с погрешностью ±2°С. Закалочное охлаждение образца от 1200-1250°С до 800°С происходит за 1.5-2.5 мин. Образцы кимберлитовых расплавов после закалки изучались при углеродном напылении на полированных поверхностях, а также разломах без полировки. Алмазы после опытов (с очисткой смесью серной и азотной кислот) взвешивались с точностью ±0.01 мг. Вещество растворителя и алмазы после опытов исследовались методом сканирующей электронной микроскопии на электронном микроскопе CamScan-MV2300 (VEGATS 5130MM) с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energy 250 в Институте экспериментальной минералогии РАН., а также методом Раман-спектроскопии. Первая серия опытов посвящена тестированию растворителей с флюидом. Время выдержки составило 1 сутки. В условиях всех четырех опытов растворитель плавился.По результатам первой серии опытов можно констатировать, что карбонат-флюидные расплавы в опытах при закалке образовали мелкокристаллические образцы. Образец 2 (Ca,Na-карбонат + флюид) представлен пластинкой с отверстиями, оставшимися от отделившихся сфер, которые также удалось проанализировать. Сама пластинка и сферы покрыты мелкими кристаллами преимущественно Na,Ca-карбоната, присутствуют отдельно Ca-карбонат и Na-карбонат. Ca-карбонатный образец (№4) образовал кристаллиты неправильной формы. Раман-спектроскопия позволила с уверенность определить фазовое состояние CaCO3 в образце. Плотные «языки», включающие более темные включения, как и мелкозернистая масса между ними не являются стеклом, это кристаллическая фаза, дают четкие пики CaCO3.Образцы кимберлит-флюидного (обр. 3) и лампроит-флюидного (обр. 1) состава после закалки представлены однородными сплавами мелких зерен оливинового составов и силикатного либо карбонат-силикатного стекла. От образцов отделились сферы до 250 мкм в поперечнике, которые сложены карбонатно-силикатным стеклом различного состава. И образец, и сферы из опыта 3 (кимберлит + флюид) состоят из силикатного стекла и оливиновых кристаллов, либо расплавных областей состава оливина, которые имеют четкие очертания. Соотношение силикатное стекло/оливин в шариках больше. Состав стекол различный – от близкого к оливину до близкого к гранату. Прозрачность сфер позволила выявить включения внутри них и проанализировать их с помощью Раман-спектроскопии. В составе включений присутствует CO2. В основной массе встречаются отпечатки пузырей летучих фаз, CO2-содержащие, а также сами включения. На отпечатках пузырей обнаруживаются Са,Mg-карбонатные кристаллы-«снежинки» их растекшихся оболочек. Источником СО2 для пузырей был С-O-H-флюид, диссоциирующий на CO2 и H2O в процессе опыта. Образование и разрушение пузырей можно связать со стадией закалки кимберлитового и лампроитового расплавов при понижении температуры, когда первичное выделение оливиновой фазы в кимберлитовом расплаве повышало концентрацию СО2 в остаточных Са-карбонат-силикатных и карбонатных расплавах. Естественно, что при выделении растворенной углекислоты СО2 именно содержащие ее Са-карбонат-силикатные остаточные расплавы образовали оболочки пузырей. Оболочки в дальнейшем разрушались, не выдерживая внутреннее флюидное давление, которое возрастало с затвердеванием кимберлитовой системы при закалке. По-видимому, подобный механизм мог осуществляться и в коровых кумулятивных кимберлитовых центрах при их затвердевании. Можно предположить, что при постоянстве объема таких очагов давление во флюидной фазе значительно возрастало по мере затвердевания кимберлитового расплава. Следующая серия экспериментов будет посвящена непосредственно растворению алмазных кристаллов в этих растворителях, характеристик их травления и потере алмазной массы за разное время выдержки.
Добавил в систему: Кузюра Анастасия Витальевна

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ЦЭМИ РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ЦЭМИ РАН

Прикрепленные файлы