Нано-мікроморфологія та анатомія кристалів імпактного алмазу із Білилівської (Західної) астроблеми (Український щит)

УДК 549.211 (477)

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

В.М. Квасниця (1), Р. Вірт (2), С.М. Цимбал (1) (1) Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України 03680, м. Київ-142, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34 E-mail: vmkvas@hotmail.com (2) Гельмгольц-Центр Потсдам, Німецький дослідний Центр геологічних наук, Центр геологічних досліджень 14473, Телеграфенберг, м. Потсдам, Німеччина E-mail: wirth@gfz-potsdam.de Мова: українська Мінералогічний журнал 2015, 37 (4): 36-45 Анотація: Досліджено нано-мікроморфологію й анатомію кристалів імпактного апографітового алмазу (параморфоз) із імпактитів Білилівської (Західної) астроблеми на Українському щиті. Використано методи растрової та трансмісійної електронної мікроскопії. Вивчено дев’ять параморфоз чорного, чорно-сірого і світло-жовтуватого кольору. Найбільш чіткі зображення будови отримані для чорних параморфоз із передбачуваним високим вмістом лонсделеїтової фази. На поверхнях граней (0001) цих параморфоз розвинені скульптурні візерунки, що складаються з багатьох прямокутних з заокругленими кутами нанопластинок, закономірно орієнтованих уздовж напрямку [101 – 0]. Повздовжній розмір пластинок не перевищує 50 нм. Поверхні граней (0001) істотно розчинених чорних параморфоз вкриті візерунками численних заокруглено-прямокутних западин розміром до 0,5 мкм, також чітко орієнтованих уздовж напрямку [101 – 0]. Форма і орієнтація пластинок та западин на поверхнях граней (0001) параморфоз дозволяють відносити їх до мікроскопічно видимого морфологічного прояву лонсделеїтової фази. Вони можуть бути доказом мартенситної трансформації площин (0001) кристалів вихідного графіту в площини (101 – 0) новоутвореного лонсделеїту. Тобто твердофазове перетворення графіту внаслідок значних ударних навантажень обумовлює закономірну орієнтацію вихідної та новоутвореної фаз, а саме — площини (101 – 0) лонсделеїту стають паралельними площинам (0001) графіту. Зафіксовано унікальне явище росту — нарости великої кількості алмазних нано-мікрополіедрів на поверхні грані (0001) чорно-сірої параморфози. Поліедри поширені хаотично на плоских ділянках і западинах поверхні грані (0001) у вигляді окремих октаедрів або їхніх скупчень. Трапляються також закономірні (двійники зростання і проростання по (111)) і незакономірні зростки октаедрів. Грані і ребра останніх вкриті наноглобулами розміром до 40 нм, що складаються з багатьох частинок, найменший розмір яких — 1 нм. Це може бути одним зі свідчень кластерного механізму росту кристалів алмазу, проте чинник такого незвичайного росту поліедрів поки що нез’ясований. Розмір октаедрів зрідка перевищує 1 мкм. Алмаз цього типу діагностується за формою кристалів, їх закономірними зростками і за хімічним складом, виходячи з даних рентгеноспектрального аналізу найбільших октаедрів. Передбачається ріст октаедрів алмазу із газової фази після твердофазового переходу графіту в нові фази. Вивчення надтонких плівок розміром 15 × 10 × 0,2 мкм, вирізаних із параморфоз перпендикулярно до площини (0001), дозволило розкрити їх анатомію — зображення полісинтетичного двійникування і полікристалічної будови самих двійників. Двійники утворені по площині (112 – 1), розмір їх кристалітів до 30 нм. Елементи такої внутрішньої будови чорних параморфоз іноді у ході нано-мікроморфологічних досліджень фіксуються на реліктах поверхонь граней (101 – 0). На поверхнях граней (0001) параморфоз двійники проявлені паралельною штриховкою уздовж напрямку [101 – 0], іноді симетрично в двох-трьох напрямках через 60°. Виявлені нано-мікроморфологічні і анатомічні особливості кристалів імпактного алмазу з Білилівської астроблеми є прямим свідченням твердофазового переходу графіту в лонсделеїт-алмаз за мартенситним механізмом в умовах високого ударного навантаження. Ключові слова: імпактний апографітовий алмаз, параморфоза, нано-мікроморфологія, анатомія, двійник, наноалмаз, лонсделеїт, Білилівська (Західна) астроблема, Український щит. Література: 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.

Українська