Минерально-фазовый парагенезис в эксплозивных продуктах современных извержений вулканов Камчатки и Курил. Часть 1. Алмазы, углеродные фазы, конденсированные органоиды

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В продуктах современного вулканизма выявлен углеродный минерально-фазовый парагенезис эксплозивно-атмоэлектрогенного происхождения, включающий алмаз кубооктаэдрического габитуса с неагрегированными азотными дефектами (без признаков мантийного отжига), разупорядоченный графит, шунгитоподобные битумы (керит-антраксолит), углеродные глобулы – кластерный аллотроп диуглеродного состава, металло-углеродные наномикрокомпозиты – продукт ударно-термического разложения металлорганических соединений и абиогенные органические соединения. Выявленный углеродный парагенезис рассматривается как уникальный природный феномен, указывающий на существование глобального процесса эндогенной углеродизации земной коры в ходе корово-мантийных взаимодействий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. И. Силаев

Институт геологии Коми НЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: silaev@geo.komisc.ru
Россия, 167982 Сыктывкар, ул. Первомайская, 54

Г. А. Карпов

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: karpovga@kscnet.ru
Россия, 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

Л. П. Аникин

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: silaev@geo.komisc.ru
Россия, 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

Е. А. Васильев

Санкт-Петербургский горный университет

Email: karpovga@kscnet.ru
Россия, 199106 Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия, 2

Л. П. Вергасова

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: karpovga@kscnet.ru
Россия, 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

И. В. Смолева

Институт геологии Коми НЦ УрО РАН

Email: karpovga@kscnet.ru
Россия, 167982 Сыктывкар, ул. Первомайская, 54

Список литературы

  1. Аникин Л.П., Силаев В.И., Чубаров В.М. и др. Алмаз и другие акцессорные минералы в продуктах извержения 2008–2009 гг. Корякского вулкана (Камчатка) // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2018. № 2. С. 18-27.
  2. Байков А.И., Аникин Л.П., Дунин-Барковский Р.Л. Находки карбонадо в вулканах Камчатки // Доклады РАН. 1995. Т. 343. № 1. С. 72-74.
  3. Бескрованов В.В. Онтогения алмазов // Наука и техника в Якутии. 2012. № 1(22). С. 89-92.
  4. Бескровный Н.С., Лобков В.А. Изотопный состав углерода гидротермальных газов Камчатки // Доклады АН СССР. 1974. Т. 217. № 3. С. 689-692.
  5. Гаранин В.К. Полигенность и дискретность – фундаментальные основы генезиса природного алмаза // Проблемы минерагении, экономической геологии и минеральных ресурсов. Смирновский сборник-2017. М.: Макс-Пресс, 2017. С. 88-129.
  6. Гаранин В.К. Природный алмаз в пространстве и во времени // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Пермь: Изд-во ПГНИУ, 2016. С. 24-27.
  7. Гонтовая Л.И., Силаев В.И., Вергасова Л.П., Аникин Л.П., Карпов Г.А. К вопросу о глубинности источникам флюидо-магматического вещества под Толбачинским и Ключевским вулканами // Вулканизм и связанные с ним процессы: XX ежегодная научная конференция вулканологов. Петропавловск-Камчатский: Изд-во ИВиС, 2017. С. 22-25.
  8. Гордеев Е.И., Карпов Г.А., Аникин Л.П. и др. Алмазы в лавах Трещинного Толбачинского извержения на Камчатке // ДАН. 2014. Т. 454. № 2. С. 204-206.
  9. Горшков А.И., Селиверстов В.А., Байков А.И. и др. Кристаллохимия и генезис карбонадо из меланократовых базальтоидов вулкана Авача на Камчатке // Геология рудных месторождений. 1995. Т. 37. № 1. С. 54-66.
  10. Гуцало Л.К., Плотников А.М. Изотопный состав углерода системы СО2–СН4 как критерий генезиса метана и углекислоты в природных газах Земли // Доклады АН СССР. 1981. Т. 259. № 2. С. 470-472.
  11. Дерягин Б.В., Федосеев Д.В. Рост алмаза и графита из газовой фазы. М.: Наука, 1977. 116 с.
  12. Дунин-Барковский Р.Л. Кристаллохимия и генезис карбонадо из меланократовых базальтов вулкана Авача на Камчатке // Геология рудных месторождений. 1995. Т. 37. № 1. С. 54-66.
  13. Дунин-Барковский Р.Л., Аникин Л.П., Васильев Г.Ф. Алмазы Камчатки // Горный вестник Камчатки. 2013. Вып. 26. С. 57-61.
  14. Земцов А.Н., Тронь А.А., Мархинин Е.К. Об электрических разрядах в пепло-газовых тучах, возникающих при вулканических извержениях // Бюлл. вулканолог. станций. 1976. № 52. С. 19-23.
  15. Карпов Г.А., Силаев В.И., Аникин Л.П., Васильев Е.А., Вергасова Л.П. Вулканогенный углеродный парагенезис на Камчатке // История науки и техники. 2017а. № 7. С. 66-77.
  16. Карпов Г.А., Силаев В.И., Аникин Л.П. и др. Эксплозивная минерализация // Толбачинское трещинное извержение 2012–2013 гг. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017б. С. 241-255.
  17. Карпов Г.А., Силаев В.И., Аникин Л.П. и др. Алмазы и сопутствующие минералы в продуктах Трещинного Толбачинского Извержения 2012–2013 гг. // Вулканология и сейсмология, 2014. № 6. С. 3-20.
  18. Ковалёв Г.Н., Кутыев Г.Н. Оценка температурных условий в мощных пеплово-газовых струях Толбачинского извержения 1975 г. (Камчатка) по структуре вулканических бомб // Доклады АН СССР. 1977. Т. 234. № 1. С. 219-222.
  19. Кутыев Ф.Ш., Кутыева Г.В. Алмазы в базальтоидах Камчатки // Доклады АН СССР. 1975. Т. 221. № 1. С. 183-186.
  20. Родников А.Г., Забаринская Л.П., Сергеева Н.А. Глубинные очаги генерации углеводородов в верхней мантии региона Охотского моря // Глубинная нефть. 2014. Т. II. № 2. С. 210-214.
  21. Руленко В.П., Токарев П.И. Атмосферно-электрические эффекты Большого Трещинного Толбачинского извержения в июне–сентябре 1975 года // Бюлл. вулканолог. станций. 1978. № 56. С. 96-102.
  22. Силаев В.И., Аникин Л.П., Вергасова Л.П. и др. Абиогенные органические полимеры в продуктах современного вулканизма // Вестник Пермского университета. Геология. 2016а. Вып. 3. С. 21-33.
  23. Силаев В.И., Аникин В.П., Кокин А.В. и др. Абиогенные органополимеры в продуктах современного вулканизма // Вулканизм, биосфера и экологические проблемы // Материалы IX Всероссийской научной конференции с международным участием. Майкоп: Изд-во “Магарин О.Г.”, 2018а. С. 116-120.
  24. Силаев В.И., Аникин Л.П., Шанина С.Н. и др. Абиогенные конденсированные органические полимеры в продуктах современного вулканизма в связи с проблемой возникновения жизни на Земле. Сыктывкар: Геопринт, 2018б. 128 с.
  25. Силаев В.И., Васильев Е.А., Карпов Г.А. и др. Углеродный парагенезис в эруптивных пеплово-газовых продуктах извержения камчатских вулканов // Современные проблемы теоретической, экспериментальной и прикладной минералогии (Юшкинские чтения-2016). Сыктывкар: Геопринт, 2016б. С. 67-68.
  26. Силаев В.И., Вергасова Л.П., Васильев Е.А. и др. Микропарагенезис алмаза и самородного алюминия в продуктах современного вулканизма // Вулканология и сейсмология. 2016в. № 1. С. 71-77.
  27. Силаев В.И., Карпов Г.А., Ракин В.И. и др. Алмазы в продуктах Трещинного Толбачинского извержения 2012–2013, Камчатка // Вестник Пермского университета. Геология. 2015. № 1. С. 6-27.
  28. Силаев В.И., Карпов Г.А., Петровский В.А., Аникин Л.П., Сухарев А.Е. Толбачинский углеродно-алмазный феномен. Проблемы некимберлитовой алмазоносности // Сборник научных трудов XX Международной научно-технической конференции “Высокие технологии в промышленности России”. М., 2018в. С. 87-102.
  29. Силаев В.И., Кузьмин И.А., Колямкин В.М. и др. Туффизитовые алмазы на Енисейском Кряже // Вестник Пермского университета. Геология. 2017. Т. 16. № 4. С. 304-329.
  30. Силаев В.И., Лютоев В.П., Петровский В.А., Хазов А.Ф. Опыт исследований природных углеродистых веществ и некоторых их синтетических аналогов методом рамановской спектрoскопии // Минералогический журнал. 2013. Т. 35. № 3. С. 33-47.
  31. Симакин А.Г., Салова Т.П. О происхождении алмазов в мантийном клине // Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле // Материалы XVII Международной конференции. М., 2016. С. 304-307.
  32. Степанщиков Д.Г. Различные представления реальных форм кристаллов // Кристаллические и твердые некристаллические состояния минеральных веществ // Материалы минералогического семинара с международным участием. Сыктывкар: Геопринт, 2012. С. 64-66.
  33. Bandy F.P., Hall H.T., Strong H.M., Wentorf Jr.R.J. Manmade Diamond // Nature. 1955. V. 176. P. 51-54.
  34. Capdevila R., Arndt N., Letendre J., Souvage J.-F. Diamonds in volcaniclastickamatiite from French Guiana // Nature. 1999. V. 399. № 3. P. 456-458.
  35. Davydov V.A., Shiryaev A.A., Rakhmanina A.V. et al. Transformation of polyhedral carbon nanoparticles under high pressures temperatures // Carbon. 2011. V. 49. P. 2389-2401.
  36. Hoffvan R. C2 in All its Guises // Amer. Sci. 1995. V. 83. P. 309-311.
  37. Howell D., Griffin W.L., Yang J. et al. Diamonds in ophiolites: Contamination or a new diamond growth environments? // Earth and Planet. Sci. Lett. 2015. V. 430. P. 284-295.
  38. Silaev V., Anikin L., Petrovsky V., Karpov G. A biogenic organ polimers in products of modern volkaism // Уральский геологический журнал. 2018. № 3. С. 40-51.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пример атмоэлектрической разрядки в формирующийся эруптивный пепло-газовый столб (а, Толбачик, 1975 г.) и схема строения зрелого пепло-газового облака – природного химического реактора (б). Области на схеме: 1 – квазиламинарного истечения пепло-газовых струй; 2 – разрушения квазиламинарного течения (розовым цветом отмечена зона абиогенного синтеза конденсированных органоидов); 3 – преимущественно горизонтального растекания пепло-газовой тучи; 4, 5 – осаждения соответственно крупной и мелкой фракций пирокластического материала.

Скачать (472KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Облик, габитус и окраска алмазов из продуктов извержения камчатских вулканов. а, б – толбачинские алмазы (стрелками на рис. 2б показаны ямки травления и впадины); в – алмаз (D), нарастающий на поверхность частицы дельталюмита, вулкан Корякский; г–ж – включения алмазов (D) в частице самородного алюминия (Al), вулкан Ключевской.

Скачать (606KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектроскопические свойства алмазов как критерий их фазовой диагностики и геолого-генетической оценки. а, б – спектры соответственно КР и ИК-поглощения в толбачинских алмазах; в – диаграмма У.Р. Тейлора, отражающая корреляцию концентрации структурного азота и степени агрегации азотных дефектов в алмазах с температурой посткристаллизационного отжига последних. Поля на диаграмме: 1 – Южно-Африканская алмазоносная провинция (АП); 2, 3 – Восточно-Бразильская АП, соответственно Минас-Жерайс и Жуина; 4 – Якутская АП; 5 – Рассольнинское туффизитовое месторождение, Северный Урал; 6 – Архангельская АП; 7 – алмазы с Украинского кристаллического щита; 8 – Кумдыкольское месторождение, Северный Казахстан; 9 – толбачинские алмазы; 10 – туффизитовые алмазы с Енисейского кряжа. Тренды на диаграмме: I – североуральский, II – кимберлитовый, III – бразильский.

Скачать (139KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Типичная частица графита из пеплов ТТИ-50 (а) и данные рентгеноструктурного (б) и КР-спектроскопического (в) анализов.

Скачать (634KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Глобулы диуглерода из продуктов ТТИ (а), спектры КР (б, слева) и ИК-поглощения (б, справа) в них и синтетические аналоги (в).

Скачать (227KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Частицы шунгитового углеродного вещества из эксплозивных продуктов извержения вулканов Толбачик и Ключевской (а – СЭМ-изображения в режиме упруго-отраженных электронов, стрелками показаны включения вулканического стекла и самородных металлов) и типичный для них КР-спектр (б).

Скачать (330KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Фото (а) и СЭМ изображения в режиме упруго-отраженных электронов (б, в) частиц металло-углеродных композитов: УВ – участки почти нацело углеродистые; Al, Al-Sn, Pb-Cr – участки металлические.

Скачать (445KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Разноокрашенные частицы и нити конденсированных органоидов в эксплозивных продуктах ТТИ-50.

Скачать (954KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Изотопный состав углерода в камчатских вулканитах, минералах и фазах (а), абиогенных органоидах (б) и вулканических газах (в – данные Н.Е. Подклётнова). а – 1 – вулканические лавы с Толбачинского вулкана, 2, 3 – пузыристые лавы с алмазами в пустотах, соответственно с Толбачинского и Ключевского вулканов, 4 – шунгитоподобное углеродное вещество, 5 – то же с включениями частиц самородного алюминия, 6 – частицы самородного алюминия с включениями микроалмазов, 7 – толбачинские алмазы, 8 – углеродные глобулы, 9 – муассанит и квансонгит, 10 – апоалмазный углерод из мантийных перидотитов массива Бени Бушера (Марокко), 11 – углеродистое вещество из золото-алмазного месторождения Витватерсранд, 12 – верхняя мантия Земли, 13 – метеориты; в – вулканы: К – Ключевской, Ш – Шивелуч, А – Алаид (о. Атласова, Курильская гряда), Т – Тятя (о. Кунашир), АГ – Агунг (о. Бали, Индонезия).

Скачать (183KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Диаграмма фазового состояния углерода по Ф. П. Банди [Bundy et al., 1955] (а), валовый состав литогенных газов в привязке к химизму периодов вулканического извержения (б) и состав литогенных органических газов в лавах ТТИ-50 (в – по А.С. Мяндину). а – области фазовых состояний углерода: А – расплав, Б – стабильный алмаз, В – стабильный графит, Г – сосуществование стабильного алмаза и неустойчивого графита, Д – сосуществование стабильного графита и неустойчивого алмаза, Е – металлический углерод; области синтеза алмазов: 1 – в металлических расплавах, 2 – в результате прямого перехода графита в алмаз при воздействии ударных волн, 3 – за счет углерода карбонатов, 4 – в результате гидролиза галогенидов щелочных металлов, 5 – за счет углеродных наночастиц [Davydov et al., 2011], 6 – CVD-алмазы и алмазные пленки на алмазных затравках, 7 – алмазы, получаемые путем химического напыления, 8 – эксплозивно-атмоэлектрогенные (толбачинские) алмазы; б – 1, 2 – составы соответственно неорганических и органических литогенных газов в продуктах ТТИ-50; в – 1, 2 – составы органических литогенных газов в продуктах ТТИ-50, выделяющихся при нагревании в интервалах соответственно 100–600 и 600–900°С.

Скачать (585KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019