Российские ученые установили, что высокое содержание хрома в рутиле (минерале-спутнике алмаза) позволяет рассматривать рутил как новый высокоэффективный минерал при поиске алмазных месторождений. Исследования поддержаны Российским научным фондом.

Исследования направлены на решение фундаментальной проблемы определения индикаторов глубинных процессов в мантии Земли, с которыми может быть связано образование алмазов. Характеристики состава и строения литосферной мантии интересны ученым и сами по себе, и в связи с проблемами происхождения алмаза и образования его коренных месторождений. Алмаз - глубинный минерал, а кимберлитовые расплавы (формирующие магматические тела в форме трубок) являются лишь транспортом для доставки особо ценного сырья на поверхность земли. Каждая кимберлитовая трубка имеет свое название и является потенциальным месторождением алмазов. Алмаз попадает в кимберлит при дроблении обломков глубинных пород мантии Земли (ксенолитов) под воздействием высоких давлений во время их выноса с мантийных глубин кимберлитовым расплавом на поверхность.

Алмазоносность кимберлитовой трубки напрямую зависит от глубины ее формирования: чем глубже находится литосферная мантия, в которой формируются кимберлитовые расплавы, тем выше вероятность встретить алмаз в мантийных ксенолитах. Состав ксенолитов отражает особенности мантии, такие как физико-химические условия, минеральный и химический состав, гетерогенность, присутствие летучих компонентов, метасоматические преобразования и многое другое.

Рутил, минерал с формулой ТiO2 (хром является примесью и в химической формуле рутила не отражается), изучался в образцах из разных кимберлитовых трубок. Среди них были высокоалмазоносная (девять карат на тонну) трубка "Интернациональная", высокоалмазоносная трубка "Мир" (три с половиной карата на тонну) и неалмазоносная трубка "Майская". Мелкие зерна рутила находились во включениях в более крупных зернах алмаза и граната (другого минерала-спутника алмаза).

В результате проведенных исследований было установлено, что в рутиле из глубинной литосферной мантии содержится больше Cr (хрома), чем в рутиле менее глубинного происхождения (из земной коры). Высокие содержания хрома (Cr2O3 > 1,7 %) характерны только для рутила из глубинных участков мантии, в условиях которых как раз образуется алмаз. Рассчитанная температура образования рутила (по содержанию Ni в гранате, в котором находится рутил) составляет 725-1030 С. Этот диапазон температур соответствует глубинам литосферной мантии (100-164 км).

В рамках работы группа академика Н.В. Соболева провела исследование алмаза из трубки Мир с уникальным набором включений, состоящим из пяти различных минералов: оливина, ортопироксена, рутила, клинопироксена и граната, в том числе с уникальным полиминеральным срастанием: оливина, ортопироксена и рутила. Эта находка подтверждает выводы о совместном образовании рутила и алмаза на глубинах литосферной мантии и свидетельствует о существовании таких глубинных пород, из которых все пять минералов попали в виде включений в один алмаз. Это подтверждает возможность использования хромистого рутила в качестве индикаторного минерала при поиске глубинных алмазоносных трубок.

Зерна рутила для исследований обычно отбираются либо из самих кимберлитов, либо при опробовании осадочных отложений, в которые рутил попадает при разрушении коренных месторождений алмазов. По данным многолетних геохронологических исследований Сибирских кимберлитов установлено четыре этапа их формирования. Интересно, что большинство алмазоносных трубок имеет возраст около 360 млн лет (девонский период). По включениям рутила в гранате из высокоалмазоносной трубки "Интернациональная" с помощью U-Pb метода изотопного датирования был определен возраст 369±10 млн лет, и он согласуется с этой цифрой. Таким образом оказалось, что с помощью хромистого рутила возможно установление возраста кимберлита.

"Характерная примесь Cr в глубинном мантийном рутиле, возможность его использования для установления возраста внедрения кимберлитов, и устойчивость рутила в приповерхностных условиях, являются исключительно важными характеристиками при поиске алмазных месторождений, особенно в регионах с интенсивным выветриванием, где остальные индикаторные минералы кимберлитов могут быть полностью разрушенными. Полученные результаты, при поддержке РНФ, в настоящее время применяются при исследовании рутила из кимберлитов Якутии, Архангельска, Африки и Южной Америки", - говорит один из авторов статьи, старший научный сотрудник лаборатории минералов высоких давлений и алмазных месторождений Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Владимир Мальковец.

Результаты исследования в настоящее время предложены для внедрения в практику геологоразведочных работ, направленных на поиски алмазов.

Похожие новости

  • 15/09/2016

    Алмазы, легированные германием: сибирские ученые выходят на новый уровень

    ​Результаты детальных исследований по росту кристаллов алмаза, легированных германием, в системе Mg-Ge-C опубликовали учёные Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН в высокорейтинговом журнале Американского химического общества Crystal Growth&Design.
    2368
  • 16/11/2017

    Академику Николаю Соболеву присвоили звание члена Национальной академии наук Италии

    ​Профессор НГУ стал первым иностранным членом Национальной академии наук Италии из России за последние 25 лет. Торжественная церемония состоялась в Риме 10 ноября. Николай Соболев - академик РАН, доктор геолого-минералогических наук, главный редактор журнала "Геология и геофизика", профессор кафедры общей и региональной геологии ГГФ НГУ, член Европейской академии, иностранный член Национальной академии наук США, иностранный член Национальной академии наук Италии, вице-президент Международной минералогической ассоциации.
    1111
  • 12/07/2017

    Сибирские ученые начали поиск новых месторождений алмазов в Архангельской области

    ​Ученые Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения (СО РАН) при поддержке Российского научного фонда (РНФ) начали масштабное исследование минералов для поиска новых алмазных месторождений в Архангельской области.
    1965
  • 12/07/2016

    Ученые ИГМ СО РАН определили механизм образования мантийных сульфидов

    ​Сотрудники Института геологии и минералогии СО РАН и Новосибирского государственного университета экспериментально определили механизм образования сульфидов в условиях мантии Земли. Экспериментаторы доказали, что мантийные сульфиды могут формироваться при воздействии эфемерных серосодержащих флюидов на ультраосновные мантийные породы.
    1606
  • 27/07/2017

    Новосибирские геологи ищут в Поморье новые месторождения алмазов

    ​Новосибирские учёные ищут в Поморском регионе новые месторождения алмазов. И, возможно, уже нашли. Так это или нет, ещё предстоит выяснить в ходе тщательного исследования проб. Минералы были отобраны на северо-востоке и юго-западе региона.
    943
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    473
  • 23/08/2017

    Инновационный проект Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН стал призером бизнес-ускорителя «А:Старт»

    ​Проект ИНГГ СО РАН «Разработка инновационных технологий освоения техногенных месторождений», направленный на инжиниринг в сфере рационального природопользования, стал призером бизнес-ускорителя «А:Старт» на базе Технопарка Академгородка, участниками проекта выступили сотрудники лабораторий «Геоэлектрохимии» и «Экономики недропользования и прогноза развития нефтегазового комплекса» к.
    1316
  • 06/08/2019

    Новосибирские ученые начали разработку высокоэффективных компактных лазеров

    ​В последнее десятилетие во многих лабораториях мира активно исследуются возможности создания высокоэффективных, мощных и компактных лазеров, генерирующих пучки излучения в среднем инфракрасном диапазоне, в частности на длинах волн 3–8 мкм.
    429
  • 15/03/2017

    Новосибирские ученые исследовали процесс образования «быстрых» алмазов в Якутии

    Ученые из Института геологии и минералогии (ИГМ) СО РАН и Новосибирского госуниверситета исследовали поликристаллические скопления алмазов из трубки Мир в Якутии и пришли к выводу, что они образовались на глубине более 150 км незадолго до того, как были вынесены на поверхность древними вулканами - кимберлитами, а не "зрели" 1-2 млрд лет.
    1599
  • 08/07/2019

    Разработка новосибирских ученых позволяет автоматизировать работу в поле

    ​Ученые Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН в сотрудничестве с компанией Data East и резидентом Академпарка ООО «Сибгеоклуб» создали мобильное приложение, которое позволяет в полевых условиях быстро аккумулировать данные о собранных образцах, одновременно наносить их координаты на карту, планировать геологические маршруты и анализировать полученную информацию.
    333