Области с алмазной структурой, возникшие в графите при сдвиговой деформации, имеют величину n.10 нм [24] и сравнимы по размерам с мелкодисперсными алмазами (4-5 нм), образующимися при динамических методах синтеза - детонации взрывчатых веществ [44]. Процесс их образования заканчивается за 2-5 x 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 [23,42,74]. 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 1часа; сильные землетрясения обычно сопровождаются роем более мелких событий (до 1000 и более), которые могут продолжаться до года [26,59]. В результате отдельного землетрясения в очаге возникает ряд перемен давления, число которых от 100 до 1000 с периодом 0,2-0,3 сек. [59]. 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 кратковременным значительным 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 [60]. Мощность же 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 [79], 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 [41]. Вероятно, вышеперечисленные факторы являются не единственными, способствующими твердофазному переходу графита в алмаз. По данным [31], существует зависимость синтеза алмаза от природы исходного углерода. Учитывая вывод [24], что перестройку электронной орбитали sp2 в sp3-гибридизированное состояние корректнее описывать как химическую реакцию, в которой реальную роль могут играть и металлы - катализаторы [31], следует допустить, что эти факторы также могут оказывать влияние на переход из графита в алмаз. В связи с этим интересными 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% [52]. Максимальные содержания алмазов ~2000 карат на тонну [51], отношение массы алмазов к массе графита ~10-2. Максимально возможная плотность энергии деформаций в породах земной коры ~3x 103 эрг/см3 [32], разность энергии атомов углерода в алмазе и графите ~0,5 ккал/моль, т.е. для перевода 1 см3 графита в алмаз необходимо ~3,5x109 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 выше фаций метаморфизма. Неоднократность сейсмических событий, их приуроченность к одним и тем же участкам хорошо подтверждается, с нашей точки зрения, существованием в алмазоносных породах маломощных (0,5-1,5 м) разрывных нарушений, наследующих простирание этих зон [38]. Наложение друг на друга зон скоплений алмазов, зон метасоматической переработки алмазоносных пород и последующих разрывных нарушений с глинкой трения, вероятно, 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 приведенных выше примеров, можно указать ряд поисковых признаков сейсмогенных микроалмазов. Это протяженные палеотектонические зоны, существовавшие в земной коре при становлении пород гранитогнейсовых формаций, а, возможно, и выше по фациальному уровню. Внутри этих зон перспективными являются 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 [7,8], и в блоке, и в массиве выделяются зоны с максимальными проявлениями динамических напряжений, в которых существует высокобарический метаморфизм, представленный гранатовым и эклогитовым парагенезисами. Участки, содержащие графит и максимально кальциевый гранат (>40 Grs), вероятно, могут содержать и микрокристаллы алмаза.

В свете данных по некимберлитовому генезису алмазов целесообразными являются поиски алмазов и в Камчатском регионе. К настоящему времени накопилось уже достаточное количество находок алмазов и карбонадо в базальтах и ультрабазитах региона [5,29,36,63,75]. Найдены лампроитоподобные породы на Западной и Восточной Камчатке [16,63], что позволяет рассматривать регион перспективным на алмазоносность. Вызывает удивление сохранность алмазов в базальтовых лавах, т.к. даже остаточные кимберлитовые расплавы, внедрившиеся по трещинам в уже застывший кимберлит, на примере трубки Премьер, алмазов уже не содержат [25], 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 [14] 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 [75] и выходы ультрабазитов по р.Андриановка [11,74], и возможные тектонические зоны в Хангарском гранито-гнейсовом куполе, выделенном [37]. Этот купол может являться не единственным в Срединном массиве, 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 [50]), возможно образование алмазоносных россыпей, которые могут содержать и микроалмазы. Подобные россыпи имеются на Урале, о.Каллимантан, Аляске и т.д. [30].

Заключение.

Начиная с 80-х годов, контроль температуры и фугитивности кислорода стал постоянным в экспериментах с расплавами и достиг приемлемой точности. Это сразу резко улучшило сопоставимость и воспроизводимость результатов. Накоплен достаточный объем данных, пригодных для установления закономерностей в распределении элементов в системе расплав - кристалл (минерал) статистическими методами. Открывающиеся возможности частично реализованы в настоящей работе. В системах основной-ультраосновной расплав - шпинель, расплав - оливин до давлений 1,5 ГПа было получено распределение Fe2+/Mg отношений. Это позволило получить ряд линейных уравнений, описывающих распределение Fe2+/Mg отношения в системе SP-OL (OL-SP), равновесной с базит-гипербазитовым расплавом до тех же значений давления. Применение этих калибровочных уравнений позволяет обойти ряд трудностей, и диагностировать по составу минералов с задаваемой точностью, происхождение сосуществующих модальных OL-SP пар. В частности, для OL-SP парагенезиса включений в кристаллах алмазов кимберлитов Сибирской платформы сделан предположительный вывод об их немагматическом, твердофазном генезисе, который, по-видимому, можно распространить и на вмещающие их алмазы. Обилие следов сдвиговых деформаций в мантийных ксенолитах кимберлитов можно истолковать как факт, свидетельствующий в пользу такого вывода: по-видимому, деформации являются и одним из условий роста кимберлитовых алмазов.

Твердофазный рост алмаза возможен и в коровых условиях. Приуроченность микрокристаллов алмаза к зонам максимальных дислокаций на месторождении Кумды-Коль (Казахстан), соотнесенная с результатами экспериментальных исследований [12,24], позволяет объяснить их образование из графита вследствие сдвиговых деформаций при палеоземлетрясениях. Если, вслед за [24,49,71], предположить взрывной характер формирования алмазов, то сами очаговые области землетрясений можно интерпретировать как зоны взрывных процессов. Кроме того, очаговую зону землетрясения, вероятно, можно уподобить группе стоячих волн. Возможность роста кристаллов алмаза в твердой среде при сдвиговых деформациях позволила наметить ряд геологических (гранито-гнейсовые купола - разломные зоны в них - участки максимальных деформаций в этих зонах) и минералогических (наличие коэсита, графита, высококальциевого граната) критериев для поиска подобных месторождений в различных регионах: Алданский щит, западный гнейсовый регион Норвегии, Камчатский Срединный массив, вероятно, в целом области щитов и т.д.  

Параметры перехода в коровых условиях графита в алмаз при сдвиговых деформациях, соответствующих очаговым зонам землетрясений, вероятно, можно исследовать экспериментально. Строение кристаллов алмаза и их структурные особенности, возможно, связаны с характером сдвиговых деформаций и могут быть полезными для оценки этих деформаций в очаговых зонах землетрясений. Для поиска микрокристаллических новообразований коэсита и алмаза, а также выявление их морфологических и структурных особенностей, полезными могут быть исследования глинок трения и зеркал скольжения в разломных зонах, выходящих на дневную поверхность. На детали перехода графита в алмаз могут пролить свет структурные и иные исследования зоны их срастания, являющейся аллотропным переходом. По аналогии с гетеропереходами, для всех типов алмазов, в первую очередь полупроводниковых, эта зона может обладать рядом интересных и полезных свойств.

Список литературы

1. Амосов А.В., Петровский Г.Т. Дефекты типа "кислородная вакансия" в кварцевых стеклах // Докл. АН СССР. 1983. Т. 268. N1. С. 66-68.

2. Анфилогов В.Н.. Анфилогова Г.И.. Бобылев И.Б., Зюзева Н.А. Формы нахождения фтора и хлора в силикатных расплавах // Геохимия. 1984. N5. С. 751-755.

3. Арискин А.А., Николаев Г.С. Распределение Fe3+ и Fe2+ между хромшпинелидом и базальтовым расплавом в зависимости от состава, температуры и летучести кислорода // Геохимия. 1995. N8. С. 1131-1139.

4. Базышев Б.А., Силантьев С.А. Геодинамическая интерпретация субсолидусной перекристаллизации мантийных шпинелевых перидотитов: срединно-океанические хребты // Петрология. 2000. Т. 8. N3. С. 227-240.

5. Байков А.И., Аникин А.П.. Стефанов Ю.М., Дунин-Барковский Р.Л. Проблема алмазоностности Камчатки // Петрология и металлогения базит-гииербазитовых комплексов Камчатки. Петропавловск-Камчатский, 2000. С.91-94.

6. Беляев О.А., Петров В.П., Реженова С.А. Неоднородности состава граната из гнейсов в зоне сдвиговых деформаций (Кольский полуостров) // Записки ВМО. 2000. N1. С. 82-91.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5