Рост, свойства и морфология кристаллов алмаза, полученных из карбонатных расплавов

• Автор: Спивак, Анна Валерьевна
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

/4| Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПРИРОДНОГО АЛМАЗООБРАЗОВАНИЯ

1.1. Особенности состава алмазообразующвй среды

1.2. Экспериментальные данные по кристаллизации алмаза

в карбонатных, карбонат-силикатных и карбонат-сульфидных

системах с углеродом

<

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2Л. Аппаратура и методика проведения экспериментов

2.2. Калибровка ячейки высокого давления

2.3. Методика исследования продуктов экспериментов

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АЛМАЗООБРАЗОВАНИЯ
В РАСПЛАВАХ КАРБОНАТНО-СИЛИКАТНЫХ ПОРОД
^ КОКЧЕТАВСКОГО МЕТАМОРФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
3.1 Синтез и*граничные условия кристаллизации алмаза в расплавах
доломит-гранат-клинопироксеновой породы
3.2. Ростовая карбонатно-силикатная среда в экспериментах
по синтезу алмаза
3.3. Приложение экспериментальных данных к природным процессам образования алмаза в карбонатно-силикатных породах Кокчетавского
Ф комплекса
ГЛАВА 4. РОСТ АЛМАЗА ИЗ РАСТВОРОВ-РАСПЛАВОВ КАРБОНАТ-УГЛЕРОДНОЙ СИСТЕМЫ
4.1. Факторы формирования пересыщенных к алмазу расплавов-растворов углерода
4.2. Граничные условия спонтанной нуклеации и роста алмаза на затравке
4.3. Механизмы и кинетика роста карбонат-синтетического алмаза
# 4.4. Морфология карбонат-синтетических алмазов

Глава 5. ХАРАКТЕРИСТИКА КАРБОНАТ-СИНТЕТИЧЕСКИХ
АЛМАЗОВ: ПРИМЕСНЫЙ СОСТАВ И РЕАЛЬНАЯ СТРУКТУРА
5Л. Раман-спектроскопия карбонат-синтетических алмазов
чф 5.2. ИК-спектроскопия карбонат-синтетических алмазов
5.3. Изучение карбонат-синтетических алмазов методом
ядерных реакций
Глава 6. ОСОБЕННОСТИ РОСТА КАРБОНАТ-СИНТЕТИЧЕСКИХ АЛМАЗОВ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ КАРБОНАТУГЛЕРОДНЫХ СИСТЕМАХ
« ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность. Изучение физико-химических условий образования алмаза в мантии Земли является одной из важных задач генетической минералогии, но они все еще являются предметом дискуссии. Вопрос о химической природе ростовой (материнской) среды для природных алмазов - ключевой в проблеме их генезиса. Его решение также позволит экспериментально воспроизвести в лабораторных условиях процессы «природного синтеза» алмаза.
Постоянное повышенное внимание к алмазу объясняется уникальным сочетанием его выдающихся механических, оптических, химических, теплофизических и электронных свойств. Абразивные алмазы широко применяются в современной материалообрабатывающей индустрии, ювелирные алмазы традиционно пользуются высоким спросом. Алмазные материалы перспективны для электронных технологий в экстремальных условиях (оптоэлектроника, детекторы ионизирующих излучений, теплоотводы и др.) [Квасков, 1990]. Все это свидетельствует о том, что поиск новых способов синтеза алмаза, развитие методов управляемой кристаллизации и получение новых алмазных материалов с контролируемым примесным составом и заданными физическими свойствами является^ актуальной задачей.
Современные исследования в области экспериментальной минералогии высоких давлений [Литвин и др., 1997, 2002, Пальянов и др., 1998, 1999, Литвин, Жариков, 1999, 2000] с использованием данных химической минералогии [Соболев, 1974, Schrauder, Navon, 1994, Bulanova, 1995] сделали возможным воспроизведение химических условий и процессов кристаллизации природных алмазов в опытах с расплавами карбонат-углеродных и карбонат-силикат-углеродных систем. Это позволяет переместить изучение "природных синтезов" алмаза в сферу физики и химии роста кристаллов, а также химической технологии. Тематика диссертации отвечает приоритетному направлению науки и техники 3.5 "Сверхтвердые материалы" (Министерство промышленности и науки РФ).
3.3. Приложение экспериментальных данных к природным процессам
образования алмаза в карбонатно-силикатных породах Кокчетавского комплекса
Можно предположить, что процессы природного алмазообразования в карбонатно-силикатных расплавах в условиях мантии осуществляются аналогичным образом, как в экспериментах, так как, судя по всему, химический состав ростовой среды и физические параметры кристаллизации алмаза совпадают. Поэтому можно говорить не только об экспериментальном моделировании генезиса алмазов метаморфических комплексов, а о воспроизведении природных процессов алмазообразования в высокобарном эксперименте в отношении их главных составляющих - химического состава материнской среды, физико-химического механизма формирования алмаза, физических параметров.
В настоящее время ключевая роль карбонатных и карбонатно-силикатных расплавов в генезисе алмазов кимберлит-лампроитовых месторождений убедительно аргументирована результатами как минералогических исследований природных образцов алмазов, в особенности первичных флюидно-минеральных включений в них [Navon О., 1991, Schrauder М., Navon
О., 1994, Israeli E., Schrauder М., Navon О., 1998, Navon О., 1999], так и экспериментальными данными по воспроизведению природных процессов кристаллизации алмазов при высоких давлениях в расплавленных карбонатносиликатных веществах с составами указанных флюидно-минеральных включений [Литвин Ю.А., Жариков В.А., 2000]. Важными аргументами в пользу “карбонатитовой” версии генезиса алмазов Кокчетавского массива являются наличие карбонатной фазы в алмазах [De Corte K., Cartigny P., Shatsky Y.S. et al, 1998], гранатах [Перчук Л.Л., Япаскурт В.О., Окай Ф., 1995] и цирконах [Соболев Н.В. и др., 1994], ассоциированность высокобарной минерализации с карбонатами [Xu S.T., Okay A.I., Ji S.T. et al, 1992, Соболев
H.B. и др., 1994] и полученные впервые в настоящей работе экспериментальные данные по кристаллизации алмаза в расплавах реальных карбонатносиликатных алмазоносных пород Кокчетавского массива.