First evidence of nanodiamond cluster formation in shungite in connection with seismogenic dynamic shear

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The first evidence for the natural transformation of initially amorphous carbon into graphite and diamond nanoclusters under the influence of high-speed dynamic shear and associated frictional heating of the carbonaceous substrate is presented on the example of Karelian shungites and seismogenic slickensides identified in them. Approximate estimates of the P-T parameters of these structural-material and phase transformations are given, and their position on the phase diagram of carbon is noted.

About the authors

Yu. A. Moroзov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: frost@ifz.ru
Moscow, Russia

A. S. Aronin

Institute of Solid-State Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Moscow District, Russia

O. I. Barkalov

Institute of Solid-State Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Moscow District, Russia

K. A. Gavrilicheva

Institute of Solid-State Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Moscow District, Russia

V. M. Kozlovsky

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry; Institute of Mineralogy, Geochemistry and Crystallochemistry of Rare Elements

Moscow, Russia; Moscow, Russia

M. A. Matveev

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

References

  1. Морозов Ю.А., Смульская А.И., Кулаковский А.Л., Матвеев М.А. Структурно-вещественные записи палеоземлетрясений в терригенных породах: анализ и интерпретация // Физика Земли. 2018. № 1. С. 3–25.
  2. Морозов Ю.А., Матвеев М.А., Смульская А.И., Ларьков А.С. Тектонические зеркала скольжения и глинки трения как маркеры механической неустойчивости в разломных зонах различных уровней глубинности // Геофизические исследования. 2024. Т. 25. № 4. С. 5–36.
  3. Морозов Ю.А., Севастьянов В.С., Юрченко А.Ю., Кузнецова О.В. Углеродизация карбонатов и фракционирование стабильных изотопов углерода в зоне динамической подвижки // Геохимия. 2020. Т. 65. № 9. С. 1–14.
  4. Морозов Ю.А., Букалов С.С., Лейтес Л.А. Механохимические преобразования шунгита в зоне динамической подвижки // Геофизические исследования. 2016. Т. 17. № 2. С. 5–18.
  5. Котельников А.Р., Ахмеджанова Г.М., Сук Н.И. и др. Изучение шунгитового вещества и составы поверхностных вод шунгитовых месторождений Заонежья // Шунгитовые породы Карелии: геология, строение, инновационные материалы и технологии “Шунгит-2020–2021”. Материалы конференции с международным участием (Петрозаводск, 29 июня – 1 июля 2021 г.). Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2021. С. 33–36.
  6. Филиппов М.М., Дейнес Ю.Е., Лохов К.И. и др. Новый генетический тип шунгитоносных пород палеопротерозоя Онежской структуры // Региональная геология и металлогения. 2016. Т. 67. С. 95–106.
  7. Резников В.А., Полеховский Ю.С. Аморфный шунгитовый углерод – естественная среда образования фуллеренов // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. Вып. 15. С. 94–102.
  8. Горштейн А.Е., Барон Н.Ю., Сыркина М.Л. Адсорбционные свойства шунгитов // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1979. Т. 22. № 6. С. 711–715.
  9. Ковалевский В.В. Структурное состояние шунгитового углерода // Журн. неорг. химии. 1994. Т. 39. № 1. С. 31–35.
  10. Холодкевич С.В., Березкин В.И., Давыдов В.Ю. Особенности структуры и температурная стойкость шунгитового углерода к графитации // Физика твердого тела. 1999. Т. 41. Вып. 8. С. 1412–1415.
  11. Букалов С.С., Михалицын Л.А., Зубавичус Я.В., Лейтес Л.А., Новиков Ю.Н. Исследование строения графитов и некоторых других sp2 материалов методами микро-спектроскопии КР и рентгеновской дифрактометрии // Росс. хим. журнал. 2006. Т. L. № 1. С. 83–91.
  12. Ferrari A.C., Robertson J. Raman spectroscopy of amorphous, nanostructured, diamond-like carbon, and nanodiamond // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2004. V. 362. P. 2477–2512.
  13. Hanfland M., Beister H., Syassen K. Graphite under pressure: Equation of state and first-order Raman models // Phys. Rev. B. 1989. V. 39. № 17. P. 12598–12603.
  14. Gao Y., Ma Y., An Q. et al. Shear driven formation of nano-diamonds at sub-gigapascals and 300 K // Carbon. 2019. V. 146. P. 364–368.
  15. Blank V.D., Kulnitskiy B.A., Perezhogin I.A. et al. Graphite-to-diamond (13C) direct transition in a diamond anvil high-pressure cell // Int. J. Nanotechnol. 2016. V. 13. № 8/9. P. 604–611.
  16. Исаенко С.И., Шумилова Т.И. Термостимулированные и динамические эффекты при диагностике и изучении углеродных материалов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2021. Т. 163. Кн. 1. С. 72–87. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2021.1.72-87
  17. Schiferl D., Nicol M., Zaug J.M. et al. The diamond13C/12C isotope Raman pressure sensor system for high-temperature/pressure diamond-anvil cells with reactive samples // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. P. 3256–3265.
  18. Ungar T., Gubicza J., Trichy G., Pantea C., Zerda T.W. Size and shape of crystallites and internal stresses in carbon blacks. // Compos. A. Appl. Sci. Manuf. 2005. V. 36. P. 431–436.
  19. Каминский Ф.В., Воропаев С.А. Современные представления о генезисе алмаза // Геохимия. 2021. Т. 66. № 11. С. 993–1007.
  20. Афанасьев В.П., Литасов К.Д., Горяйнов С.В., Ковалевский В.В. КР спектроскопический анализ нанополикристаллического алмаза, полученного из шунгита при 15 ГПа и 1600°C // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 111. Вып. 4. С. 230–236.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences