Сегодня - 12.11.2019

Невероятная геологическая история, или алмазы, которых нет

13 июня 2019

На камчатском вулкане Толбачик, а также в горах Тибета, Полярного Урала, Албании, Турции обнаружили странные алмазы — по всем своим параметрам они похожи на синтетические, однако были найдены в настоящих горных породах. За последние десять лет об этом удивительном природном явлении было написано множество научных работ, но совсем недавно ученые Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН выяснили: необычные алмазы действительно искусственные и были занесены в пробы в результате деятельности человека.

«Два года назад московские коллеги из Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН предложили мне исследовать несколько алмазов с Толбачика. Изучив их, мы поняли, что по многим характеристикам они — почти абсолютная копия синтетических алмазов, которые выращиваются в том числе и в нашем институте. Сходность найденных на вулканах алмазов с синтетическими отмечали и авторы многих научных статей, настаивая на их природном происхождении. Мы задались вопросом: неужели в естественной среде каким-нибудь удивительным образом реализуются условия, воспроизводящие процесс синтеза, который мы видим в лаборатории?», — рассказывает заведующий лабораторией фазовых превращений и диаграмм состояния вещества Земли при высоких давлениях ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Константин Дмитриевич Литасов.
 
Алмазы вулкана Толбачик (по статье Аникин и др. (2013) Материалы  конференции «Вулканизм и связанные с ним процессы»,  Петропавловск-Камчатский)
      Алмазы вулкана Толбачик (по статье Аникин и др. (2013) Материалы  конференции «Вулканизм и связанные с ним процессы», Петропавловск-Камчатский)
 
Ученых останавливало знание, что алмазов, которые связаны именно с происхождением обычных вулканов, практически не бывает. Эти минералы образуются при высоких давлениях и температурах, соответствующих глубине порядка 200 километров. Однако под вулканами Камчатки таких условий нет. Там есть магматические камеры, расположенные на глубине 20—40 км или даже меньше, и любое вещество, которое поступает снизу, не может миновать их. Если алмаз попадет в такую камеру, то он растворится буквально за несколько часов. То же самое на поверхности: когда алмаз попадет в базальтовую лаву, в течение часа-двух он исчезнет. «Бывает, что лава прорывается через породы, содержащие алмазы. В этих случаях какие-то редкие находки можно ожидать, но такие алмазы по своим характеристикам будут существенно отличаться от синтетических», — говорит Константин Дмитриевич. 
 
Металлические включения в алмазах Толбачика, которые позволили определить их природуЧтобы понять происхождение необычных толбачинских алмазов, ученые ИГМ СО РАН совместно с японскими коллегами из Токийского университета провели микроскопическое исследование их мельчайших включений, применяя три метода: рентгенофлуоресцентный анализ на ускорителе, масс-спектрометрический микроэлементный анализ с помощью лазерной абляции и просвечивающую электронную микроскопию. В результате было установлено: микровключения эти металлические, причем большинство из них соответствует составу Ni60Mn40 — классическому промышленному катализатору ПРГН-40 для синтетического роста алмазов, который производится в России, что доказывает их искусственное происхождение. 
 
«С этого момента история стала походить на детективную», — отмечает исследователь. После толбачинских алмазов он задумался об очень похожих на них алмазах, обнаруженных по всему миру в офиолитах. Офиолиты — это фрагменты океанических плит, которые сначала погружаются в глубь Земли, а потом в результате тектонических процессов выталкиваются обратно на поверхность, что оставляет на них следы высоких давлений, соответствующих глубине до 50 км (а иногда даже немного больше). Такие глубины являются недостаточными для образования алмазов, однако этот минерал в офиолитовых породах в последнее время находят регулярно. Особенно много научных работ про него сделано китайскими учеными. «Когда я познакомился с обширной литературой по алмазам в офиолитовых породах, то увидел, что по своим характеристикам они абсолютно похожи и на толбачинские, и на синтетические алмазы. У нас не было возможности самим изучить эти образцы, но китайские исследователи описали их очень скрупулезно, в том числе — определили состав микровключений в этих алмазах (то есть сделали почти то же самое, что мы для алмазов Толбачика), — рассказывает Константин Литасов. — Я обратил внимание, что во всех офиолитовых алмазах с Тибета, Урала, из Албании, Турции и других мест был почти одинаковый состав включений близкий к Ni70Mn25Сo5. Я просто проверил этот состав через Google Scholar. В поиске выпало более 50 статей об использовании катализатора абсолютно такого же состава для выращивания синтетических алмазов в Китае. Это снова свидетельствует о том, что необычные алмазы являются просто заражением проб». Результаты исследований приведены в статьях, опубликованных в журналах Gondwana Research и High Pressure Research
 

Установить ясность в происхождении «нового типа алмазов» важно не только потому, что с каждым годом о несуществующем природном явлении выходит всё больше и больше научных статей и строятся невероятные модели его происхождения, но и потому, что в Китае, например, на разработку «месторождений» этих алмазов уже выделены крупные грантовые средства. 

 
И всё-таки, каким образом синтетический алмаз мог попасть в пробу? Один из вариантов ответа — намеренный подлог. Однако, учитывая, какое количество ученых вовлечено в исследования этих минералов, и какой высокий научный авторитет имеют многие из них, этот вариант ученому рассматривать не хотелось бы. Скорее всего, искусственные минералы оказались в пробах случайно — они были занесены туда еще до отбора этих проб или во время исследования образцов. «Я считаю, что в случае алмазов из офиолитов может быть два источника такого загрязнения. Во-первых, эти алмазы найдены в основном на месторождениях, где идет открытая разработка хромитовых руд. При этом используются и буровые установки, и режущий инструмент, в состав которых входят синтетические алмазы. Но наиболее вероятно всё же загрязнение на фабрике, на том этапе, когда алмазы выделяют из пробы», — говорит Константин Литасов.
 
Зерна электрокорунда с включениями из грубой наждачной бумагиПомимо алмазов в офиолитах Тибета были найдены минералы корунд (Al2O3) и муассанит (SiC) с необычными сверхвосстановленными включениями, совершенно нехарактерными для земных условий, такими как трехвалентный оксид титана, карбиды и нитриды титана, карбиды кремния, очень редкие циркониевые минералы. Подобные же корунды обнаружили в вулканических породах горы Кармель в Израиле. «Мне пришла мысль: как алмаз, так и корунд, карбид кремния — это стандартные минералы для абразивных материалов (они используются в режущем и других инструментах). Я подумал, что надо обратить на них внимание, проверить, есть ли какое-то сходство. На глаза мне попалась наждачная бумага, сделанная из синтетического корунда достаточно крупной зернистости, — с зернышками до одного миллиметра. Я взял кусочек этой бумаги, отполировал зерна и с огромным удивлением обнаружил в них всю ассоциацию, которая наблюдается в этих так называемых природных корундах из офиолитов Тибета и вулканических пород горы Кармель (Израиль). Я испытал настоящий шок, поскольку по этим породам уже опубликовано несколько статей, названо большое количество новых минералов (например, минерал кармелтазит)».
 
По этому поводу ученые написали статью в журнал Lithos. Найденный в офиолитах необычный муассанит только предстоит исследовать, но и для него специалисты ожидают похожие результаты. Так же, как алмаз, корунд и карбид кремния используются в абразивах — режущих инструментах и шлифовальных кругах. «Представьте, когда разрабатывается месторождение, во все стороны летят вода, пыль, после чего везде останутся кусочки этих корундов и муассанитов (хотя с происхождением именно муассанита всё может быть не так однозначно)», — комментирует исследователь.
 
Еще в 1940—1960-е годы в Советском Союзе выходило большое количество статей, где были описаны почти все эти новые фазы в промышленном электрокорунде. Одним из авторов этих публикаций был академик Дмитрий Степанович Белянкин. О том, что синтетические минералы можно перепутать с природными, тоже известно очень давно. В 1979 году один из основателей ИГМ СО РАН академик Владимир Степанович Соболев выпустил статью «Новая опасность дезинформации в результате засорения проб посторонними минералами и техническими продуктами», в которой предупреждал, что к интерпретации найденных в природе «новых минералов» нужно относиться очень аккуратно. «Есть правила международной минералогической ассоциации по открытию новых минералов, но в данном случае они почему-то игнорируются. В последние 10—20 лет мы, к сожалению, потеряли тесную связь между науками о Земле и материаловедением. И я надеюсь, наши статьи если не положат конец таким странным находкам, то, по крайней мере, обратят на них внимание. Мы, вслед за В.С. Соболевым, призываем к более внимательному отношению к поднятой проблеме. Потому что за этими неправдоподобными образцами можно не только пропустить что-то действительно очень важное, но и направить науку по ложному пути, а также потратить много лет и средств на исследование несуществующих в природе объектов», — говорит Константин Литасов.
 
Диана Хомякова
 
Фото предоставлены Константином Литасовым
 
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (18 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus