Том 64, № 9 (2019)

В работе проанализированы особенности минералогии включений SiO₂ в сублитосферных алмазах. Такие алмазы характеризуются сложной историей роста с чередующимися этапами роста и растворения и наложенными процессами деформации и дробления. Содержание азота во всех изученных кристаллах не превышает 71 ppm и фиксируется только в форме В-дефектов. Изотопный состав углерода алмазов варьирует в широких пределах ― от −26.5 до −6.7‰ δ¹³С. Включения SiO₂ ассоциируют с омфацитовым клинопироксеном, мэйджоритовым гранатом, фазой CaSiO₃, джеффбенитом и ферропериклазом. Все включения SiO₂ представлены коэситом, который часто сопровождается микровыделениями кианита. Предполагается, что эти фазы являются продуктами ретроградного преобразования изначально захваченного Al-стишовита. Значительные внутренние напряжения во включениях и деформации вокруг них могут быть свидетельством таких преобразований. Изотопный состав кислорода включений SiO₂ в сверхглубинных алмазах (до 12.9‰ δ¹⁸O) указывает на коровое происхождение их протолитов. Отмеченная зависимость δ¹⁸O включений SiO₂ и δ¹³C содержащих их алмазов отражает процессы взаимодействия расплавов субдукционного происхождения с восстановленными породами мантии на глубинах более 270 км.

В настоящей работе приводятся результаты синтеза соединений двойных K–Ca карбонатов при атмосферном давлении в закрытых графитовых капсулах. В качестве исходных веществ использовались смеси K₂CO₃ и CaCO₃, соответствующие по составу стехиометрии K₂Ca(CO₃)₂ и K₂Ca₂(CO₃)₃. Низкотемпературная модификация K₂Ca(CO₃)₂ получена путем твердофазного синтеза при 500°С в течение 96 ч. Высокотемпературная модификация K₂Ca(CO₃)₂, а также соединение K₂Ca₂(CO₃)₃ получены двумя способами: путем твердофазного синтеза при 600°С в течение 72 ч, а также в ходе охлаждения расплава с 830 до 650°С в течение 30 мин. Полученные карбонаты изучены методом Рамановской спектроскопии. Спектр бючлиита характеризуется наличием интенсивной полосы при 1093 см⁻¹, а также полос при 1402, 883, 826, 640, 694, 225, 167 и 68 см⁻¹. Спектр файрчильдита отличается наличием интенсивных полос при 1077 и 1063 см⁻¹, а также полос при 1760, 1739, 719, 704, 167, 100 см⁻¹. В спектре K₂Ca₂(СO₃)₃ выявлены интенсивные полосы при 1078 и 1076 см⁻¹, а также полосы при 1765, 1763, 1487, 1470, 1455, 1435, 1402, 711, 705, 234, 221, 167, 125 и 101 см⁻¹. Полученные Рамановские спектры являются эталонными для идентификации микровключений в минералах мантийных ксенолитов и фенокристаллов из кимберлитов и других щелочных пород.

Раскрыта перитектическая реакция рингвудита (Mg,Fe)₂SiO₄ и силикат-карбонатного расплава с образованием магнезиовюстита (Fe,Mg)O, стишовита SiO₂ и карбонатов Mg, Na, Ca и K в результате экспериментадьных исследований при 20 ГПа фазовых отношений при плавлении модельной многокомпонентной алмазообразующей системы MgO–FeO–SiO₂–Na₂CO₃–CaCO₃–K₂CO₃ переходной зоны мантии Земли. Также обнаружена сопряженная реакция CaCO₃ и кремнеземистого компонента с образованием Ca-перовскита CaSiO₃. Показано, что перитектическая реакция рингвудита и расплава с образованием стишовита физико-химически контролирует фракционную ультрабазит-базитовую эволюцию как алмазообразующих, так и коренных магматических систем глубинных горизонтов переходной зоны вплоть до ее границы с нижней мантией Земли.

Работа посвящена экспериментальному исследованию реакции декарбонатизации и плавления в системе MgCO₃−SiO₂ при давлениях до 32 ГПа с использованием многопуансонной техники, рентгеновской дифрактометрии и синхротронного излучения. При давлениях 3−7 ГПа реакция идет с выделением углекислоты и образованием энстатита. При 9−13 ГПа среди продуктов реакции установлены энстатит, карбонатно-силикатный расплав и СО₂. При 16 ГПа и 1825 K реакция изменяется, сопровождаясь образованием вадслеита, а выше по температуре – карбонатизированного вадслеитового расплава, стишовита и СО₂ флюида. При этом давлении, которое совпадает с полем стабильности ассоциации вадслеит−стишовит на фазовой диаграмме MgSiO₃, образуется провал по температуре реакции примерно на 100 K. При более высоких давлениях реакция проходит с образованием ассоциации MgSiO₃ (акимотоит или бриджманит) + расплав. Температура реакции при 25−35 ГПа не меняется и составляет около 2000 K. При дальнейшем повышении температуры до 2100 K бриджманит плавится инконгруэнтно, реагируя с карбонатно-силикатным расплавом с образованием стишовита. Состав эвтектической смеси с повышением давления смещается в сторону MgCO₃. Исследованная реакция маркирует верхний температурный предел стабильности магнезита и свободной фазы SiO₂ в эклогитоподобных парагенезисах мантии Земли и в целом совпадает с мантийной адиабатой на глубинах 300−900 км.