Что первым приходит на память при упоминании золота и алмазов? Обычно, их высокая стоимость и красивые ювелирные изделия. Но геологи подумают и о том в каких обстановках они формируются, и о чем могут рассказать исследователям. Так получилось, что в последнее время вышло несколько статей, посвященных именно этим минералам. О них мы сегодня и расскажем.
В начале марта пресс-служба Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН cообщила об обнаружении новых золотосодержащих минералов в пробах с месторождения Малетойваям. Эти минералы стали первыми природными в состав которых входят золото и селен, до сих пор существовали только синтетические аналоги селенидов золота. Имена новые минералы еще не получили, обнаружены они были при изучении тонкой фракции протолочек вторичных кварцитов размером не более 100 микрон с помощью электронного сканирующего микроскопа. Состав первого Au2Te4(Se,Se)3, второго AuSe.
Образцы изучаемых фракций. Источник: http://www.igm.nsc.ru/index.php?option=com_k2&view=item&id=1608:kamchatka&It...
«В лаборатории петрологии и рудоносности магматических формаций наша группа занимается в основном платиноносностью различных комплексов. Однако по хоздоговору с коммерческой организацией ООО НПП «Элехим» мы должны были оценить вещественный состав месторождения Малетойваям, трех его золоторудных проявлений. Компании было интересно, в какой форме там представлено золото, потому что от этого зависят способы обогащения при разработке месторождений», — рассказала руководитель лаборатории, ведущий научный сотрудник ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Надежда Дмитриевна Толстых в интервью порталу «Наука в Сибири».
Исследования новых минералов продолжаются: в экспериментальной лаборатории Чешской геологической службы полгода на общественных началах синтезировали новые минералы и добились успеха. Это означает, что теперь можно рассчитать их структуру и сравнить их с природными аналогами. Только после этого можно будет начать процедуру утверждения новых минералов и дать им официальные имена. Один из минералов ученые планируют назвать малетойваямит в честь месторождения.
«Мы задались вопросом: почему Малетойваям — это единственное место в мире, где найдены такие фазы? Почему в других эпитермальных месторождениях не был обнаружен этот минерал? Оказалось, что для его образования нужны строго определенные условия. Во-первых, растворы, в которых он зарождается, должны быть предельно кислыми (и насыщены селеном). Во-вторых, — формироваться в сильно окислительной обстановке. Почему-то именно в районе Малетойваяма совпали все эти условия. Возможно, идентичные параметры существуют и на других эпитермальных месторождениях, которые досконально таким образом еще никто не изучал», — добавила Надежда Толстых.
Следующее сообщение касается образования алмазов из карбонатов. Статью об изучении алмазов из ударного кратера Сюянь в провинции Ляонин на северо-востоке Китая исследователи опубликовали в журнале PNAS в конце февраля 2018 года.
Известно, что для образования алмазов требуется длительное высокое давление или сочетание высокого давления и температуры в течение относительно небольшого отрезка времени. Таким условиям отвечают либо большие глубины, либо ударное воздействие метеорита. Наиболее известным источником углерода является графит, но в условиях больших глубин им может стать и углеродсодержащий расплав. Образование алмаза напрямую из карбонатных минералов до сих пор считалось маловероятным, так как для этого необходимо наличие большого количества внешних восстановителей.
Китайские ученые изучили породы, присутствующие в кратере Сюянь и экспериментальным путем подтвердили возможность образования алмазов напрямую из карбонатных минералов даже при отсутствии внешних восстановителей. В качестве источника углерода экспериментаторы использовали анкерит, карбонат в состав которого входит железо: Ca(Mg,Fe)[СО3]2. Оказалось, что при давлении 25-45 ГПа и температуре 800-900°C (условия, возникшие при падении метеорита) происходит восстановление углерода двухвалентным железом и образование нанокристаллов алмазов размером 2-5 нм. Само железо при этом окисляется до трехвалентного с образованием высокобарической полиморфной разновидности магнезиоферрита MgFe3+2O4. Микроскопические анализы с использованием рамановской спектроскопии, синхротронной рентгеновской дифракции, сканирующего/просвечивающего электронного микроскопа и просвечивающего электронного микроскопа, показывают, что анкерит разложился в многофазную смесь, в которой содержание алмаза составляет 3%.
Минеральные фазы в ударно метаморфизованном анкерите. Источник: http://www.pnas.org/content/115/11/2676
Последнее исследование, о котором мы расскажем сегодня, напрямую относится не к алмазам, а к инклюзиям в них. Группа исследователей из США, Китая и Канады обнаружили в алмазах включения льда-VII — формы воды, которая не образуется на поверхности Земли естественным путем. О своем открытии ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Science.
Открытие было сделано во время поисков диоксида углерода, являющегося частью углеродного цикла в земной мантии, в алмазах из Китая и западной, центральной и южной Африки. Находка оказалась важной, так как лед-VII образуется при очень высоком давлении — примерно таком же, которое существует на глубинах 610-800 километров от поверхности Земли. Широкое распространение находок тоже крайне важно. «Это показывает, что это глобальное явление», — сказал в интервью порталу Science Daily ведущий автор статьи Оливер Чаунер (Oliver Tschauner).
Оливер Чаунер с одним из изучаемых кристаллов алмазов. Источник: https://eos.org/articles/diamond-impurities-reveal-water-deep-within-the-mantle
Согласно современным представлениям, мантия, составляющая более 80% объема Земли, состоит из силикатных минералов, содержащих железо, алюминий и кальций. Находки ученых говорят о том, что и вода является важной составной частью мантии и находится она там в жидкой фазе. По их мнению, вода должна присутствовать и в переходном слое, где она и была захвачена алмазами. Кристаллизация произошла по мере продвижения к поверхности Земли, когда температура упала, но давление внутри алмазных кристаллов осталось прежним.
«Эти открытия важны для понимания того, что богатые водой районы в глубине Земли могут играть роль в глобальном водном балансе и переносе тепловыделяющих радиоактивных элементов», — продолжил Чаунер.
Это открытие может помочь ученым создать новые, более точные модели того, что происходит внутри Земли, в частности того, как и где тепло генерируется под земной корой.
Информационная служба ВСЕГЕИ
Источники: http://www.igm.nsc.ru/index.php?option=com_k2&view=item&id=1608:kamchatka&It...,
http://www.sbras.info/articles/science/sibirskie-uchenye-nashli-na-kamchatke-novye-zolotosoderzhashc...,
http://www.pnas.org/content/115/11/2676, http://science.sciencemag.org/content/359/6380/1136
и https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180309170700.htm
