Кристаллизация моносульфидного твёрдого раствора при параметрах алмазообразования: эксперименты в системе Fe‒Ni‒S

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Образцы моносульфидного твёрдого раствора (Mss) на основе α-NiS и FeS были получены при P = 7.0 ГПа и T = 900–1500°C с использованием предварительно синтезированных сульфидных соединений твердофазным методом при 400–600°С. Выделены структурно-текстурные характеристики образцов и определены параметры элементарных ячеек исследуемых сульфидов. Исходя из выявленных особенностей и составов сульфидных фаз построен фрагмент фазовой диаграммы в системе Fe–Ni–S, определено положение предполагаемых линий солидуса и ликвидуса. Согласно полученным результатам, в изученном диапазоне составов образуется непрерывная серия твёрдых растворов минералов (Mss). Прослежена эволюция состава моносульфидного твёрдого раствора и сульфидного расплава в условиях алмазной фации глубинности при изменении температуры. Предварительно оценены максимальные содержания Ni в сульфидных расплавах (до 58 мас. %), из которых могут кристаллизоваться минералы, найденные во включениях в природных алмазах перидотитовой ассоциации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. Ю. Шарапова

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sharapovani@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка, Московская область

А. В. Бобров

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского Российской Академии наук; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: sharapovani@iem.ac.ru

геологический факультет

Россия, Черноголовка, Московская область; Москва

А. В. Спивак

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского Российской Академии наук

Email: sharapovani@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка, Московская область

Ю. Б. Шаповалов

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского Российской Академии наук

Email: sharapovani@iem.ac.ru

член-корреспондент РАН

Россия, Черноголовка, Московская область

Список литературы

  1. Harris J.W., Gurney J.J. Inclusions in diamond / In: The properties of diamond (ed. J. E. Field). London: Academ. Press. 1979. P. 555–591.
  2. Ефимова Э.С., Соболев Н.В., Поспелова Л.П. Включения сульфидов в алмазах и особенности их парагенезиса // Записки минералогического общества. 1983. 3. С. 300–310.
  3. Гаранин В.К. Минералогия кимберлитов и родственных им пород алмазоносных провинций России в связи с их генезисом и поисками. М.: МГУ, 2006.
  4. Taylor L.A., Anand M. Diamonds: time capsules from the Siberian Mantle // Chemie der Erde. 2004. V. 64. P. 1–74.
  5. Тэйлор Л.А., Ли Я. Включения сульфидов в алмазах не являются моносульфидным твердым раствором // Геология и геофизика. 2009. V. 50(12). P. 1547‒1559.
  6. Литвин Ю.А., Бутвина В.Г. Алмазообразующие среды в системе эклогит-карбонатит-сульфид-углерод по данным экспериментов при 6.0–8.5 ГПа // Петрология. 2004. Т. 12. № 4. С. 426–438.
  7. Pal’yanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Bataleva Yu.V., Sokol A.G., Pal’yanova G.A., Kupriyanov I.N. Reducing role of sulfides and diamond formation in the Earth’s mantle // Earth Planet. Sci. Lett. 2007. V. 260. P. 242–256.
  8. Литвин Ю.А., Бутвина В.Г., Бобров А.В., Жариков В.А. Первые синтезы алмаза в сульфид-углеродных системах: роль сульфидов в генезисе алмаза // ДАН. 2002. V. 382(1). P. 106–109.
  9. Klein-BenDavid O., Logvinova A.M., Izraeli E., Sobolev N.V., Navon O. Sulfide melt inclusions in Yubileinaya (Yakutia) diamonds / 8th Int. In Kimber. Conf., Exten. Abstr. FLA_0111, Victoria, Canada. 2003.
  10. Kemppinen L.I., Kohn S.C., Parkinson I.J., Bulanova G.P., Howell D., Smith C.B. Identification of molybdenite in diamond-hosted sulphide inclusions: Implications for Re–Os radiometric dating // Earth Planet. Sci Lett. 2018. V. 495. P. 101–111. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.04.037
  11. Logvinova A.M., Sharygin I.S. Second natural occurrence of KFeS2 (Hanswilkeite): An inclusion in diamond from the Udachnaya kimberlite pipe (Siberian Craton, Yakutia) //Minerals. 2023. V. 13(7). P. 874. https://doi.org/10.3390/min13070874
  12. Bulanova G.P, Griffin W.L., Ryan C.G., Shestakova O.Y., Barnes S.J. Trace elements in sulfide inclusions from yakutian diamonds // Contrib to Mineral Petrol. 1996. V. 124. P. 111–125.
  13. Sobolev N.V., Kaminsky F.V., Griffin W.L., Yefimova E.S., Win T.T., Ryan C.G., Botkunov A.I. Mineral inclusions in diamonds from the Sputnik kimberlite pipe, Yakutia // Lithos. 1997. V. 39(3-4). P. 135‒157.
  14. Deines P., Harris J.W. Sulfide inclusion chemistry and carbon isotopes of African diamonds // Geochim. Cosmochim. Acta. 1995. V. 59(15). P. 3173–3188.
  15. Farquhar J., Wing B.A., McKeegan K.D., Harris J.W., Cartigny P., Thiemens M.H. Mass-Independent Sulfur of Inclusions in Diamond and Sulfur Recycling on Early Earth. Science. 2002. (1979). V. 298 (5602). P. 2369–2372.
  16. Kitakaze A., Machida T., Komatsu R. (2016) Phase relations in the Fe–Ni–S system from 875°C to 650°C // Can. Mineral. 2016. V. 54(5). P. 1175–1186.
  17. Sinyakova E.F., Kosyakov V.I. The section of the Fe–Ni–S phase diagram constructed by directional crystallization and thermal analysis // J Therm Anal Calorim. 2013. V. 111. P. 71–76. https://doi.org/10.1007/s10973-011-2181-6
  18. Urakawa S., Someya K., Terasaki H., Katsura T., Yokoshi S., Funakoshi K., Utsumi W., Katayama Y., Sueda Y., Irifune T. Phase relationships and equations of state for FeS at high pressures temperatures and implications for the internal structure of Mars // Phys. Earth Planet. Int. 2004. V. 143(1–2). P. 469–479.
  19. Zhang Z., Hastings P., Von der Handt A., Hirschmann M.M. Experimental determination of carbon solubility in Fe-Ni-S melts // Geochim. Cosmochim. Acta. 2018. V. 225. P. 66–79.
  20. Брауэр Г. Руководство по неорганическому синтезу. М.: Мир, 1985. Т. 5. 360 c.
  21. Литвин Ю.А. Физико-химические исследования плавления глубинного вещества Земли. М.: Наука, 1991. 311 c.
  22. Бобров А.В., Литвин Ю.А. Перидотит-эклогит-карбонатитовые системы при 7.0–8.5 ГПа: концентрационный барьер нуклеации алмаза и сингенезис его силикатных и карбонатных включений // Геология и геофизика. 2009. Т. 50(12). С. 1571–1587.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Составы включений сульфидов в природных алмазах на диаграмме в координатах Fe‒Ni‒S (ат. %) [2, 3, 12, 14, 15]. (Е) и (Р) – эклогитовая и ультраосновная (перидотитовая) ассоциации, соответственно. Красной пунктирной линией отмечены предполагаемые границы составов моносульфидных твёрдых растворов ультраосновного парагенезиса [12, 13]

Скачать (40KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схематичное изображение квази-изотермической экспериментальной твердофазовой ячейки высокого давления аппарата “наковальня с лункой” (тороид) [21]: 1 – литографский камень (известняк, Алгети, Грузия); 2 – изолятор состава MgO + BN; 3 – образец; 4 – Pt70Rh30/Pt94Rh6 термопара в Al2O3 держателе (вне масштаба); 5 – графитовая ампула/нагреватель

Скачать (14KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты экспериментов в системе Fe‒Ni‒S. (а) Обр. 936: Fe0.25Ni0.75S, T = 1300°C; (б) Обр. 950: Fe0.75Ni0.25S, T = 1500°C; (в) Обр. 922: Fe0.75Ni0.25S, T = 1400°C; (г) Обр. 939: FeS, T = 1240°C. Изображения в отражённых электронах

Скачать (225KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Составы сульфидных фаз, полученных в системе Fe‒Ni‒S при 7 ГПа и 900‒1500°С. Серыми кружками отмечены моносульфидные твёрдые растворы, красными – сульфидные расплавы: (а) соответствие составов экспериментально полученных сульфидных фаз включениям в природных алмазах (Р) и (Е) – области состава Mss перидотитового и эклогитового парагенезисов (см. [3] и указанную там литературу); (б) составы сосуществующих Mss и сульфидных расплавов (соединены коннодами). Номера экспериментов соответствуют данным, указанным в табл. 3. Линией отмечены предполагаемые границы поля расплавной фазы и твёрдых растворов (солидус и ликвидус)

Скачать (54KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025