До огранки и полировки алмазы имеют сильно варьирующиеся характеристики поверхности, которые редко, а то и вовсе не видны владельцу. Эти особенности могут рассказать интересную геологическую историю алмаза в глубине Земли – в мантийных породах, где он рос, и во время его последующего вулканического переноса.

Интересные и важные для геологии вопросы:

Поверхности природных необработанных алмазов

Поверхности природных алмазов настолько разнообразны, что, как и снежинок, не бывает двух одинаковых алмазов. Эти различия могут дать нам полезную информацию.

Растворение при транспортировке кимберлита и мантийном хранении

Кимберлитовое извержение произведет последние видимые эффекты резорбции, так как это последнее событие, влияющее на алмаз до того, как он достигнет земной поверхности. Особенности, производимые кимберлитом, будут удалять особенности, производимые в мантии. Как только кимберлитовые эффекты будут изучены и поняты, мы можем обратиться к более ранней истории алмаза в мантии. Но почему кимберлитовая магма атакует алмазы в первую очередь?

Успешная транспортировка и доставка алмазов происходит потому, что кимберлиты извергаются очень быстро (обычно пересекая 150-200 км за менее чем десять часов, максимум за двое суток). Это быстрое извержение означает, что любые компоненты мантии – такие как ксенолиты и алмазы – при стремительном движении вверх могут распадаться.

Химический состав кимберлита и его летучие компоненты (такие как углекислый газ и вода) являются важными факторами. Например, при падении давления во время подъема кимберлитовая магма не способна растворять столько углекислого газа, а жидкость, богатая углекислым газом и водой, выделяется из магмы.

Хранение в мантии по большей части статично и не сопряжено с такими резкими изменениями давления. Но мы знаем, что растворение в мантии происходит регулярно, так как внутренние структуры большинства алмазов свидетельствуют о множественных эпизодах роста, часто пересекающихся периодами резорбции. Мы знаем по возрасту алмазов и по возрасту гораздо более молодых кимберлитовых извержений, что алмазы живут в мантии от миллионов до миллиардов лет. Геохимический анализ показывает, что в течение этого времени жидкости проходят через мантию в процессе, известном как мантийный метасоматизм. Мантийный метасоматизм кажется похожим на процесс, в результате которого проникающие в мантию жидкости приводят к кристаллизации алмазов в первую очередь. Таким образом, эти жидкости способны вступать в реакцию с уже имеющимися алмазами. Существует вероятность того, что множество различных углеродосодержащих составов будут способствовать росту алмазов.

Даже самые лучшие методы определения возраста минералов, которые мы можем применить, не имеют достаточной точности, чтобы отличить небольшие различия (например, <100 миллионов лет), когда алмазам часто миллиарды лет. Тем не менее, микроскопические методы визуализации, такие как катодолюминесценция и DiamondView, могут выявить слои роста внутри большинства алмазов. Мы уверены, что существуют различные поколения формирующих алмаз жидкостей. Мы можем видеть, какой слой должен был прийти первым, и какой слой вторым, и что растворение ранее существовавшего алмаза является частью истории.

Тригоны

Растворение алмаза в глубине Земли

Тригоны могут быть как «негативными», так и «положительными», где «негативный тригон» имеет противоположную ориентацию по отношению к октаэдрической грани алмаза. В прошлом существовали значительные споры о том, являются ли тригоны признаками роста. В настоящее время принято считать, что тригон – это особенность травления, получаемая при растворении алмаза в окислительных жидкостях/расплавах. Растворение обычно начинается с дефекта, например, дислокации решетки.

Когда формируются редкие положительные тригоны?

Положительные тригоны встречаются крайне редко. Snap Lake в Канаде является одним из мест, где большая доля алмазов с положительными тригонами, и их развитие было связано с приповерхностной реакцией алмазов с поздней стадией при низкой температуре жидкости C-O-H (Li и др.). Это согласуется с ранними экспериментальными работами, которые показали, что положительный тригон является наиболее распространенной особенностью травления при атмосферном давлении. Эти ранние эксперименты также показали, что ориентация тригона (положительная и отрицательная) может быть изменена при использовании различных протравок при различных температурах.

Важность понимания проблемы резорбции

Поскольку особенности поверхности алмазов сильно зависят от состава и температуры растворяющей жидкости/расплава, эти особенности являются еще одним инструментом, который мантийные геохимики могут использовать для изучения углеродосодержащих жидкостей/расплавов в глубоких слоях Земли.

Когда жидкость приводит к росту алмазов, и когда она растворяет алмазы?

Нам необходимо лучшее понимание того, как алмазы подвергаются резорбции и разрушаются в мантии. Углеродосодержащие жидкости в мантии, по-видимому, в значительной степени отвечают за рост алмазов и не способствуют растворению алмазов при высоких давлениях во время хранения в мантии. Напротив, углеродсодержащие жидкости при низких давлениях во время извержения кимберлита растворяют алмазы.

Алмаз может растворяться в течение двух периодов пребывания в глубине Земли: там, где он вырос в мантии, и во время его вулканического переноса на поверхность. В конце концов, учитывая, что растворение алмазов распространено в двух средах Земли, довольно удивительно, что алмазы действительно выживают. Здесь мы имеем еще одно доказательство, что природные алмазы удивительны.

С более подробной информацией можно ознакомиться на сайте https://www.gia.edu/gems-gemology/spring-2020-diamond-dissolution