Полигенез и типоморфизм лонсдейлита

Несмотря на более чем 40-летнюю историю изучения лонсдейлита (гексагонального алмаза), обособленно от кубического алмаза он до сих пор так и не был ни синтезирован, ни найден в природе [1—5 и др.]. В связи с этим у ряда исследователей все чаще стало возникать сомнение в возможности реального существования лонсдейлита как самостоятельной фазы.

Нами были проведены детальные исследования алмазов двух классических генетически разных объектов — Попигайской астроблемы в Восточной Сибири [5] и Кумдыкольского месторождения алмазов в метасоматически переработанных метаморфических породах Кокчетавского массива в Казахстане [6]. В ударно-метаморфизованных гнейсах и импактитах Попигайской астроблемы лонсдейлит находится в составе агрегатов с поликристаллами кубического алмаза. В метаморфических породах Кумдыкольского месторождения он обнаружен не только в срастании с микрокристаллами кубического алмаза скелетного габитуса, но и в виде самостоятельных кристаллов и частиц размером до 5 мкм.

Идентификация и детальное изучение углеродных фаз проведены с применением обширного комплекса высокоразрешающих микроскопических и спектроскопических мето- дов, включая просвечивающую электронную микроскопию атомарного разрешения, рамановскую спектроскопию, спектроскопию потерь энергии электронов. В результате были впервые получены комплексные данные, подтверждающие существование лонсдейлита, в том числе в виде обособленных монокристаллических частиц и когерентных структур с кубическим алмазом в породах Кумдыкольского месторождения (см. рисунок) [7].

Проведенные нами исследования дают основание сделать заключение о достаточно высокой устойчивости минерала, выдерживающего нагревание как минимум до 500 °С в атмосфере кислорода воздуха при атмосферном давлении, обработку концентрированными кислотами и щелочами, сохраняющего монокристаллическое строение после извлечения из сростков с другими фазами в течение нескольких месяцев (период распада кристаллической структуры экспериментально не был установлен).

Нам удалось доказать наличие лонсдейлита в метасоматически переработанных регионально-метаморфизованных породах, провести его сравнительный анализ с лонсдейлитом в импактных алмазах и установить существенные различия в степени кристалличности, формах вы деления, размерности моноблоков/ частиц, в спектральных характеристиках, ассоциации сопутствующих углеродных фаз и степени их структурного упорядочения (см. таблицу).

В ходе выполнения исследований мы разработали методику диагностики лонсдейлита с помощью рамановской спектроскопии, позволяющую, в частности, разрешать полосы кубического алмаза и лонсдейлита путем термостимулированного расщепления рамановски активных мод данных фаз [10].

Полученные нами детальные минералогические сведения о лонсдейлите из двух принципиально разных геологических объектов, в частности о его типоморфных особенностях, позволяют говорить о существовании нового генетического типа минерала, не связанного с импакт-ными процессами.

Согласно известным экспериментальным данным гексагональный алмаз может быть получен двумя принципиально разными способами: 1) твердофазной трансформацией графита при сверхвысоком давлении в статическом (>80 кБар [11]) и динамическом (200—1400 кБар [11, 12]) режимах, с обратимым процессом при температурах ниже 1100—1300 °С в графит и преобразованием лонсдейлита в кубический алмаз при темпе -

Данные просвечивающей электронной микроскопии лонсдейлита из Кумдыколь-ского месторождения:

а — участок микрокристалла кубического алмаза с монокристаллическим лонсдейлитом и картина его электронной дифракции (б); в — обособленный монокристаллический лонсдейлит и картина его электронной дифракции (г). Наличие субпараллельного чередования светлых и темных зон на снимках светлого поля вызвано эффектом дифракции различной толщины частицы

ратуре выше 1400 °C [11]; 2) поликонденсацией из газовой фазы при температуре 800—1000 °C и низком давлении [13—15].

Наличие лонсдейлита в метасоматически переработанных метаморфических породах Кумдыкольского месторождения не может быть объяснено с позиции твердофазной трансформации графита, а скорее связано с воздействием флюидных процессов [6, 16—18].

Полигенность лонсдейлита показывает, что только лишь его присутствие не может быть однозначным признаком импактного процесса в том или ином объекте и требует более глубокой интерпретации.

Полученные нами результаты имеют большое значение для минералогии алмаза и теории конденсированного состояния углерода в целом, для моделирования процессов природного алмазообразования и разработки новых методов синтеза сверхтвердых материалов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда немецкой службы межакадемических обменов (проект DAAD # 325), проекта УрО РАН № 12-С-5-1035 и Фонда содействия отечественной науке. Авторы выражают благодарность К. Герварц, Т. Вайриху, А. Сологубенко, М. Хейдельманну, Д. Паку, Я. Лабару за помощь в проведении исследований с помощью просвечивающей электронной микроскопии, А. А. Заячковскому за предоставленный для исследований материал.