Как рождается алмаз

Вопросы механизмов и условий кристаллизации алмаза давно являются наиболее бурно изучаются и обсуждаются, порождают все новые горизонты исследований. Одной из наиболее принципиальных проблем считается возможность образования природных алмазов в карбонатном расплаве.

При помощи современного новейшего экспериментального оборудования нашему коллективу впервые удалось установить возможность кристаллизации алмаза непосредственно из кальцитового расплава без использования дополнительных источников углерода и катализаторов.

В ходе экспериментов с использованием алмазных наковален с лазерным нагревом в статических усло-

1 рафитоподобный углерод из продукта синтеза:

а — АСМ-изображение, б — рамановский спектр виях при давлении 9—15 ГПа и температуре 2000—3000 °С из природного магматического кальцита карбонатитов получены многочисленные образования графитоподобного нано-структурированного углерода и алмазы размером 1—3 мкм. Установлено, что алмазы являются полнотелыми, имеют определенно выраженную кристаллическую форму октаэдрического и кубического габитуса, могут образовывать сростки. По данным рамановской спектроскопии, алмазы имеют нанокристаллическое строение с размерами кластеров 11—71 нм. Малые размеры кристаллов обусловлены коротким временем синтеза (около 1 часа) и размерами рабочей камеры (140 х 40 мкм).

Алмаз из продукта синтеза:

а — АСМ-изображение, б — рамановский спектр

Графитоподобный углерод представлен, как правило, скоплениями глобул, имеющих средний размер около 600 нм, образованных нанокластерами с параметром La до 30 нм, также встречаются отдельные углеродные глобулы диаметром около 60 нм. В ходе исследований установлены типоморфные спектроскопические характеристики наноструктурированного графитоподобного углерода, отражающие его формирование в условиях вышеуказанных высоких температур и давлений.

Новый механизм образования самородного углерода заключается в разложении кальцита при высоких температурах и давлениях с выделением атомарного углерода, последующей собирательной диффузии и кристаллизации. Использование алмазных наковален позволило наблюдать процесс плавления и разложения кальцита непосредственно «in situ».

Таким образом, доказана возможность кристаллизации алмаза непосредственно из карбонатного расплава, что имеет важное значение для моделирования процессов алмазооб-разования в связи с кимберлитами, карбонатитами и лампроитами.