Нано-микроморфология и анатомия кристаллов импактного алмаза из Белиловской (Западной) астроблемы (Украинский щит)

УДК 549.211 (477)

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.37.04.036

В.Н. Квасница (1), Р. Вирт (2), С.Н. Цымбал (1) (1) Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины 03680, г. Киев-142, Украина, пр. Акад. Палладина, 34 E-mail: vmkvas@hotmail.com (2) Гельмгольц-Центр Потсдам, Немецкий исследовательский Центр геологических наук, Центр геологических исследований 14473, Телеграфенберг, г. Потсдам, Германия E-mail: wirth@gfz-potsdam.de Язык: украинский Минералогический журнал 2015, 37 (4): 36-45 Аннотация: Исследованы нано-микроморфология и анатомия кристаллов импактного апографитового алмаза (параморфоз) из импактитов Белиловской (Западной) астроблемы на Украинском щите. Использованы методы растровой и просвечивающей электронной микроскопии. Изучено девять параморфоз черного, черно-серого и светло-желтоватого цвета. Наиболее выразительные изображения строения получены для черных параморфоз с пред полагаемым высоким содержанием лонсделеитовой фазы. На поверхностях граней (0001) этих параморфоз развиты скульптурные узоры, состоящие из многочисленных прямоугольных с несколько округленными углами нанопластинок, строго ориентированных вдоль направления [101 – 0]. Размер пластинок вдоль удлинения не превышает 50 нм. Поверхности граней (0001) интенсивно растворенных черных параморфоз покрыты узорами многочисленных округло-прямоугольных впадин размером до 0,5 мкм, также строго ориентированных вдоль направления [101 – 0]. Форма и ориентация пластинок и впадин на поверхностях граней (0001) параморфоз позволяют относить их к видимому морфологическому проявлению лонсделеитовой фазы. Они могут быть доказательством мартенситной трансформации плоскостей (0001) исходного графита в плоскости (101 – 0) новообразованного лонсделеита. То есть при твердофазовом преобразовании графита при высокой нагрузке возникает закономерная ориентация между исходной и новообразованной фазами — плоскости (101 – 0) лонсделеита становятся парал лельными плоскостям (0001) графита. Зафиксировано уникальное явление — нарастание многочисленных алмазных нано-микроразмерных полиэдров на поверхность грани (0001) черно-серой парамофозы. Полиэдры распространены хаотически как на плоских участках, так и во впадинах поверхности грани (0001) и представлены октаэдрами и их скоплениями. Выявлены также закономерные (двойники срастания и прорастания по (111)) и незакономерные сростки октаэдров. Грани и ребра октаэдров покрыты наноразмерными глобулами, их размер до 40 нм. Они состоят из многих частиц с наименьшим размером в 1 нм. Это может быть свидетельством кластерного механизма роста кристаллов алмаза, однако в вопросе такого необычного роста полиэдров пока нет ясности. Размер октаэдров редко превышает 1 мкм. Диагностируются алмазы по форме кристаллов, их закономерным сросткам и по химическому составу, исходя из данных рентгеноспектрального анализа наиболее крупных октаэдров. Предполагается образование октаэдров алмаза из газовой фазы после твердофазового перехода графита в новые фазы. Изучение сверхтонких пленок размером 15 × 10 × 0,2 мкм, вырезанных из параморфоз перпендикулярно к плоскости (0001), позволило изучить их строение — полисинтетическое двойникование и поликристаллическое образование самих двойников. Двойникование происходит по плоскости (112 – 1), размер кристаллитов до 30 нм. Элементы такого внутреннего строения черных параморфоз иногда фиксируются на поверхностях граней (101 – 0) в ходе нано-микроморфологических исследований. На поверхностях граней (0001) параморфоз двойники проявляются параллельной штриховкой вдоль направления [101 – 0], иногда симметрично в двух-трех направлениях через 60°. Установленные нано-микроморфологические и анатомические особенности кристаллов импактного алмаза из Белиловской астроблемы служат прямым свидетельством твердофазового перехода графита в лонсделеит-алмаз в результате значительной ударной нагрузки по мартенситному механизму. Ключевые слова: импактный апографитовый алмаз, параморфоза, нано-микроморфология, анатомия, двойник, наноалмаз, лонсделеит, Белиловская (Западная) астроблема, Украинский щит. Литература: 1. Вальтер А.А., Гурский Д.С., Еременко Г.К. Алмазоносность астроблем Украины и природа образования высоких концентраций импактных алмазов // Минерал. журн. — 1998. — 20, № 6. — С. 8—63. 2. Вальтер А.А., Гурский Д.С., Еременко Г.К., Бочко А.В. Импактные алмазы — новый вид минерального сырья Украины // Мінеральні ресурси України. — 1999. — № 3. — С. 6—22. 3. Вальтер А.А., Еременко Г.К., Квасница В.Н., Полканов Ю.А. Ударно-метаморфогенные минералы углерода. — Киев : Наук. думка, 1992. — 172 с. 4. Гуров Е.П., Гурова Е.П., Сокур Т.М. Импактные алмазы в породах Западной астроблемы // Мінеральні ресурси України. — 1999. — № 3. — С. 30—32. 5. Цымбал С.Н., Квасница В.Н., Цымбал Ю.С., Мельничук Э.В. Алмаз из импактитов Белиловской (Западной) астроблемы (Украинский щит) // Минерал. журн. — 1999. — 21, № 2/3. — С. 45—52. 6. Gurov E.P., Gurova E.P., Rakitskaya R.B. Impact Diamonds in the Craters of the Ukrainian Shield (abstract) // Meteoritics. — 1995. — 30 (5). — P. 515. 7. Gurov E.P., Gurova E.P., Rakitskaya R.B. Impact diamonds of the Zapadnaya crater: Phase composition and some properties // Meteoritics and Planet. Sci. — 1996. — 31. — Abstr. # A56. 8. Kvasnytsya V., Wirth R. Micromorphology and internal structure of apographitic impact diamonds: SEM and TEM study // Diam. Relat. Mater. — 2013. — 32. — Р. 7—16. 9. Oleinik G.S., Valter А.А., Erjomenko G.K. The structure of high lonsdaleite diamond grains from the impactites of the Belilovka (Zapadnaja) astrobleme (Ukraine) // 34th Lunar and Planet. Sci. Conf. LPI, Houston, Texas, USA. — 2003. — Abstr. # 1561. 10. Wirth R. Focused ion beam (FIB) combined with SEM and TEM: advanced analytical micro- and nanoanalysis in geoscience and applied mineralogy // Eur. J. Mineral. — 2004. — 16. — Р. 863—876. 11. Wirth R. Focused ion beam (FIB): A novel technology for advanced application of tools for studies of chemical composition, microstructure and crystal structure in geomaterials on a nanometer scale // Chem. Geol. — 2009. — 261. — Р. 217—229.

Русский