Ученые подтвердили, что наноалмазы внутри офиолитов имеют естественное, а не антропогенное происхождение. Это идет вразрез с классическими представлениями, согласно которым алмазы в природе формируются на глубинах в сотни километров при больших давлении и температуре. Авторы предполагают, что обнаруженный ими метан, который окружает кристалл, говорит в пользу ранее высказанной гипотезы о низкотемпературном синтезе алмазов в восстанавливающих условиях. Статья опубликована в журнале Geochemical Perspectives Letters.
Алмаз — это аллотропная модификация углерода, которая, согласно традиционным представлениям, образуется при высоких температуре и давлении. Считается, что природные алмазы формируются в недрах Земли на глубинах в сотни километров, и иногда в результате геологических процессов алмазосодержащие породы переносятся ближе к поверхности, где их находят люди. Этот минерал весьма редок, поэтому в XX веке люди научились выращивать синтетические алмазы. Это делают либо при помощи мощных прессов, либо методом химического осаждения из газовой фазы.
ГДЕ РОЖДАЮТСЯ АЛМАЗЫ?
В конце XX века алмазы обнаружили в офиолитах. Это настолько противоречит имеющимся научным данным, что первоначально находку посчитали ошибкой, случившейся из-за загрязнения образца.
Дело в том, что офиолиты — это остатки древней океанической коры, которые обычно залегают на глубине нескольких километров и не должны спускаться в места, достаточные глубокие для образования алмазов. Таким образом, если обнаружение в них алмазов не объяснить, то придется коренным образом пересмотреть современные геологические модели. В прошлом году российские ученые проанализировали химический состав находок и пришли к выводу, что по составу примесей они идентичны синтетическим алмазам, которые промышленно выращиваются в Китае. Точного механизма загрязнения этими алмазами офиолитов исследователи предложить не смогли, но, в любом случае, загрязнением можно объяснить лишь те вкрапления, которые находятся на поверхности минералов.
Нюриа Пуйоль-Сола (Núria Pujol-Solà) из Барселонского университета и ее коллеги доказали естественное происхождение алмазных вкраплений в офиолиты. Они исследовали оливин, найденный в офиолитовом массиве Моа-Баракоа на Кубе. Образец поместили под микроскоп, и обнаружили ряд крошечных включений, размером около пяти микрон. Эти включения в минерал оказались жидкими, а микроскопия отраженного света подтвердила, что они полностью утоплены под поверхность кристалла.
Чтобы определить состав этих включений, ученые прибегли к рамановской спектроскопии. Анализ показал, что пузырь жидкости состоит из метана, а в нем присутствует кусочек алмаза размером всего 300 нанометров. Изучение под просвечивающим электронным микроскопом помогло обнаружить, что нанокристалл окружен тонким слоем минерала серпентина.
Исследователи предлагают следующую модель формирования таких алмазов. Первоначально океанская вода попадает в породу через трещины. Далее при сравнительно невысокой температуре (меньше 350 градусов) и давлении (меньше 200 мегапаскалей) вода вступает в реакцию с серпентином и бруситом, отчего образуется водород.
Водород реагирует с углекислым газом и в результате получается абиогенный метан — один из вариантов сырья для синтетических алмазов. Компьютерная симуляция 2013 года показала, что из смеси углекислого газа, метана и воды алмазы могут образовываться в крайне восстановительной среде при температуре 350-400 градусов и давлении меньше 0,2 гигапаскаля. Это гораздо меньше чем 950 градусов и 4,5 гигапаскалей, при которых растут обычные алмазы в недрах Земли, но зато укладывается в границы, характерные для метаморфоз офиолитов.
В происхождении земных алмазов остается много темных пятен. Недавно ученые выяснили, что исходным материалом для их формирования скорее всего являются морские отложения, которые опустились вглубь на сотни километров. В любом случае, на Земле этого минерала не очень много, а вот в галактике могут быть целые планеты, наполненные алмазами.
Источник: nplus1.ru
Как на Земле появились алмазы?
Алмаз — самый прочный кристалл на планете. Как же на Земле появились алмазы?
Алмаз «Шах» на советской марке 1971 г. Фото: Общественное достояние, ru.wikipedia.org
Источником алмазов на поверхности Земли служили мощнейшие взрывы.
- Чудовищные по силе мантийные взрывы, когда магма с огромной силой прорывалась через многие десятки километров земной коры, выбрасывая в воздух тысячи кубических километров земных пород. При этом в земле образовывались киберлитовые или лампроитовые трубки, внутри которых в наше время находят алмазы
- Чудовищные удары о поверхность Земли огромных метеоритов. На поверхности Земли при этом появлялись огромные метеоритные кратеры, в которых сегодня находят мелкие алмазы — это остатки какой-то органики: растений, животных, попавших под страшный удар, мгновенно испепеленных, распавшихся на атомы, которые под действием сверхвысоких температур и давления превратились в мелкие блестящие кристаллики алмазов — самого прочного кристалла на Земле.
Теория «импактов» появилась в середине прошлого века. Она объяснила происхождение многих найденных на Земле кратеров или круглых котловин падением огромных метеоритов. Эта теория не сразу была признана учеными, еще в начале XX века даже Аризонский кратер пытались объяснить какими-то особенными взрывами в земной коре.
Астроблемы (звездные раны, от древнегреч. αστρον — «звезда» и βλημα — «рана») — гигантские метеоритные кратеры, имеющие многие десятки километров в диаметре, следы падений больших метеоритов. Всего на Земле в наше время найдено примерно 150 астроблем. Этот термин ввел в терминологию американский ученый Роберт Диц (Robert S. Dietz) в 1960 году.
Первый ударный кратер ученые начали изучать еще в XIX веке, все слышали про Аризонский кратер Бэрринджера.
Дэниел Бэрринджер, первым в конце XIX века исследовавший этот кратер, высказал предположение о его возникновении в результате столкновения с Землей очень крупного метеорита. Он назвал такое происхождение кратера импактным (от impact — «столкновение»), однако теория импактного происхождения кратеров в истории планеты оставалась только одной из теорий вплоть до 60-х годов, когда в кратерах обнаружили минералы, которые называют импактитами. Это вещества, которые могут появиться только в результате сверхвысоких температур и давлений, вызванных ударом метеорита.
На самом севере Сибири у Северного Ледовитого океана, в бассейне реки Попигай, есть котловина. Открыта она была в 1946 году геологом Кожевиным. Уже в 70-е годы было произведено тщательное геологическое исследование котловины и оказалось, что котловина диаметром около 110 км имеет импактное происхождение. Огромный метеорит упал в этом месте материковой плиты примерно 36 млн. лет назад, создав огромный кратер.
Геологи обнаружили в кратере два месторождения алмазов, имеющих импактное происхождение. Месторождения назвали Скальное (ориентировочный объем — 140 млрд. карат) и Ударное (7 млрд. карат). В 70-е годы это открытие было засекречено. Потом пошла перестройка и прочее, о месторождениях забыли на долгие годы.
Снова к этим месторождениям алмазов обратились после 2010 года, тут планируется разработка месторождений с добычей алмазов. Но необходимо учитывать полное отсутствие каких-либо поселений в тех местах, в данном регионе севера Сибири полностью отсутствует инфраструктура, необходимая для обеспечения существования людей в этих суровых местах, из-за чего добыча алмазов заранее нуждается в больших вложениях.
Если вспомнить, что ученые оценивают запас знаменитой лампроитовой трубки Аргайл примерно в 442 млн. карат и считается, что это обеспечит работающую там алмазодобывающую компанию делом и прибылью на многие годы, то за сотни миллиардов карат импактных алмазов, наверное, все же стоит побороться?
И ведь потенциально каждая астроблема, каждая «звездная рана» на теле Земли вполне может оказаться столь же богатой алмазами, как и Попигайский кратер. А ведь ударных кратеров диаметром свыше 20 км на Земле уже найдены многие десятки, и все они ждут своих исследователей. И все они, потенциально, алмазоносны.
Если окажется, что другие астроблемы столь же алмазоносны, как Попигай, не упадут ли в цене алмазы?
Источник: www.shkolazhizni.ru
Путь бриллианта
Все наши бриллианты родом из России. АЛРОСА добывает алмазы на 11 кимберлитовых трубках и 16 россыпных месторождениях. Две трубки из этого числа расположены в Архангельской области — на Северо-Западе России. Остальные же месторождения находятся в Якутии — на севере Сибири.
Якутия
Архангельск
Происхождение
Алмазы родились глубоко в недрах земли сотни миллионов лет назад. Они во сто раз старше человечества и даже старше динозавров. Под огромным давлением, при огромной температуре атомы углерода сформировали кристалл алмаза, а извержение древних вулканов вынесло его близко к поверхности земли, где его смогли найти люди. История АЛРОСА уходит корнями в 1954 год, когда двое женщин-геологов нашли в далекой северной Якутии первое алмазное месторождение. Оно получило название «Зарница», потому что в алмазной руде встречались маленькие красные камешки — пиропы, спутники алмазов в кимберлитовых трубках.
Сегодня, с того самого момента, как алмаз вышел из руды на дневной свет, мы присваиваем ему уникальный ID и уже точно можем сказать, когда и на каком месторождении он был добыт. Дальше информация об алмазе передается по всей цепочке производства.
Поиски алмаза
Рудники
Когда алмазный карьер становится очень глубоким, а запасов алмазов в недрах еще много, компании обычно строят подземные рудники. У АЛРОСА их три, каждый из них уникален и по своим условиям не имеет аналогов. Рудник — это целый маленький город под землей, по которому ездят специальные машины и даже поезда. В подземном руднике работают и люди, но там не бывает никакого ручного труда: люди управляют всеми этими механизмами, в том числе дистанционно.