Кристаллизация алмаза и фазовый состав в системе FeNi–графит–СаСО3 при 5.5 ГПа: О роли субдукции в их образовании

Abstract

Проведено экспериментальное моделирование кристаллизации алмаза в системе FeNi–графит– карбонат кальция при давлении 5.5 ГПа и температуре 1400°C. Использовали две схемы заполнения ростового объема. В первом варианте – послойное, во втором – компоненты перемешивали. Установлено, что карбонат кальция при взаимодействии с расплавом FeNi разлагается с образованием Ca,Fe-оксидов и выделением СО2. В качестве акцессорной фазы может присутствовать магнетит. Вследствие образования твердых продуктов реакции (Ca,Fe-оксидов) при послойном заполнении ростового объема расположение карбоната кальция между графитом и FeNi-расплавом препятствует кристаллизации алмаза в слое графита и переносу углерода на затравочные кристаллы алмаза. При перемешивании компонентов в ростовом объеме происходит синтез алмазов и рост на затравочные кристаллы. Обнаружено явление сегрегации кристаллов алмаза совместно с карбонатом кальция и оксидными фазами – продуктами реакции в объеме металла. В составе флюидной фазы, захваченной алмазами при росте в виде включений, диагностированы алифатические, циклические и кислородсодержащие углеводороды, включая тяжелые соединения (С13–С17), СО2, Н2О, азот- и серосодержащие соединения. Состав флюидной фазы в исследованных алмазах более окисленный в сравнении с составом флюидных включений в алмазах, выращенных в системе FeNi–графит без карбоната. Полученные результаты коррелируют с данными по природным алмазам, среди которых имеются кристаллы с “существенно углекислотным” составом флюидных включений, что свидетельствует о возможном участии корового карбонатного вещества в процессах алмазообразования при субдукции в глубокую мантию.