Новосибирские ученые в лаборатории воспроизвели условия роста алмаза «Звезда Африки»

Рост алмаза запускает гранат. Геологи Института геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО ран смоделировали условия мантии Земли, необходимые для роста алмазов. Для этого был использован аппарат высокого давления – «разрезная сфера», имитирующая земные недра. В ней было создано давление, соответствующее тому, что создается на глубине порядка 200 метров, и температуру в 950–1550 градусов Цельсия.

Карты распределения кальция, магния и титана в зональных гранатах, структура полученных образцов и элементы роста алмаза на гранях кристаллов. фото: Юрий Пальянов.

 Известно, что главным спутником алмаза является камень гранат, – геологи именно  по этим минералам еще в начале прошлого века находили месторождения ценного кристалла. Исследования показали, что в алмазообразовании, кроме граната, важную роль играют также расплавы и флюиды — жидкие компоненты земной мантии. Они содержат углекислоту, а это источник главного компонента алмаза – углерода. 

  Новосибирские ученые решили впервые проверить теоретические данные на практике: детально исследовали преобразования, которые происходят с гранатом при взаимодействии с углекислым и водно-углекислым флюидами в присутствии углерода в мантии Земли.

 Как сообщили «МК» в РНФ, <span class="wp-tooltip" title="Исследовательская стратегия Характеризуется тем что в нем осуществляется целенаправленное наблюдение за каким-либо процессом в условиях регламентированного изменения отдельных характеристик условий его протекания При этом п проходил в лаборатории института. В установку, имитирующую недра планеты, поместили образцы граната, «затравочные» кристаллы алмаза размером 0,5 миллиметра, графит, а также оксалат серебра –  соль серебра и щавелевой кислоты, послужившие источником углекислого и водно-углекислого флюидов. Под высоким давлением и температурой эти компоненты находились четыре дня, после чего экспериментаторы проанализировали структуру и химический состав минералов. 

Выяснилось, что флюид изменил химический состав поверхностных слоев граната: в них снизилось содержание оксидов магния и кальция, и появились включения углекислого флюида, карбонатов, карбонатно-силикатных расплавов, а также графита. изменения также обнаружились и на кристаллах алмазов: на них нарос слой из атомов углерода.

Ученые подсчитали, что алмазы в присутствии граната росли со скоростью от 0,013 до 0,8 микрометров в час в зависимости от температуры. Таким образом, они пришли к выводу, что в природе рост кристалла алмаза массой один карат (0,2 грамма) занял бы от 4,5 месяцев при температуре 1550 градусов Цельсия до 17,5 лет при 1150 градусов, а на кристаллизацию самого большого в мире алмаза «Куллинан» (или «Звезда Африки») массой 3106,75 карат или 621 грамм, потребовалось бы от 56 до 3000 лет.

Источник