Physicogeochemical Mechanisms of the Genesis of Matryoshka-Type Diamonds on the Basis of the Mantle-Carbonatite Theory

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

A physicochemical analysis of the genesis of a unique Matryoshka-type diamond from the Nyurbinskaya kimberlite pipe of the Nakyn kimberlite field, Yakutia, Russia, was performed. The specimen consists of a host diamond with a cavity containing a loose diamond inclusion; two through holes with a width of 0.1–0.4 mm emerge from the cavity. The analysis is based on the mantle-carbonatite theory of the genesis of diamonds and associated phases developed on the basis of consistent results of a physicochemical experiment and an analytical study of paragenetic inclusions in natural diamonds from kimberlite deposits. The published data of crystal morphological and physical studies of the Matryoshka diamond were used as well. As a result, the physicogeochemical mechanisms of nucleation and crystallization of the host diamond with a cavity and diamond inclusion under the conditions of mass genesis of diamonds in completely miscible carbonate–eclogite–carbon melts of the upper-mantle diamond-forming chamber are substantiated. The initially closed cavity was filled with a diamond-forming carbonate–silicate melt with dissolved carbon. In addition, an analysis of the conditions of etching and dissolution of the host diamond and diamond inclusion during the kimberlite transport of diamond-bearing material from the mantle chamber to the depths of the Earth’s crust was performed. The reasons for the explosive formation of cone-shaped through holes in the main diamond, which was accompanied by the ejection of the diamond-forming medium and the filling of the cavity with (С–О–Н)-fluid-containing kimberlite melt, are considered. The final episodes of partial dissolution of diamonds from the Matryoshka sample by kimberlite and assimilated melts continued during the formation of a cumulative chamber in the Earth’s crust and its solidification with the release of a highly compressed C–O–H fluid. “Fluid drilling” of the top of the cumulative chamber stimulated the explosive formation of the Nyurbinskaya pipe and its filling with kimberlite and assimilated diamondiferous matter. With prolonged compaction of this substance, the Matryoshka diamond was subjected to atmospheric and hydrothermal factors, as is evidenced by fine-grained sedimentary barite, a mineral of barium sulphate, found in the through holes of the host diamond.

Авторлар туралы

Yu. Litvin

Korzhinskii Institute of Experimental Mineralogy, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: litvin@iem.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Бескрованов В.В. (2022) О возможном механизме образования алмаза-матрешки. В кн.: Геология и минерально-сырьевые ресурсы северо-востока России. Якутск, Сев.-вост. федеральн. ун-т. им. М.К. Аммосова, с. 283-286.
  2. Бетехтин А.Г. (1956) Курс минералогии. М., Издательство литературы по геологии. 559 с.
  3. Божко Н.А. (2019) Алмазоноснй магматизм в суперконтинентальных циклах. Руды и металлы. (3), 22-27.
  4. Бокий Г.Б. (1971) Кристаллохимия. М.: Изд. Наука. 400 с.
  5. Виноградов А.П., Кропотова О.И., Устинов В.И. (1965) Возможные источники углерода природных алмазов по изотопным данным С12/C13. Геохимия. (6), 543-552.
  6. Галимов Э.М. (1968) Геохимия стабильных изотопов углерода. М.: Изд. Недра, 226 с.
  7. Коногорова Д.В., Ковальчук О.Е., Бардухинов Л.Д. (2020) Уникальный алмаз из трубки Нюрбинская (Ныкынское кимберлитовое поле, Западная Якутия, Россия. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 25(2), 45-55.
  8. Криулина Г.Ю., Гаранин В.К., Самосоров Г.Г. (2013) Прогнозирование качества алмазного сырья в месторождениях различного петрохимического типа. Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. (6), 25-32.
  9. Литвин Ю.А. (1991) Физико-химические исследования плавления глубинного вещества Земли. М.: Наука, 312 с.
  10. Литвин Ю.А., Спивак А.В. (2004) Рост кристаллов алмаза при 5.5–8.5 ГПа в карбонат-углеродных расплавах-растворах, химических аналогах природных алмазообразующих сред. Материаловедение. 3(84), 27-34.
  11. Литвин Ю.А., Кузюра А.В. (2021) Перитектическая реакция оливина при 6 ГПа в системе оливин–жадеит–диопсид–гранат–С–О–Н) как ключевой механизм эволюции магматизма верхней мантии. Геохимия. 66(9), 771-798.
  12. Litvin Yu.A., Kuzyura A.V. (2021) Peritectic reaction of olivine in the olivine–diopside–jadeite–garnet–(C–O–H) system at 6 GPa as the key mechanism of the magmatism in the upper-mantle. Geochem. Int. 59(9), 813-839.
  13. Литвин Ю.А., Кузюра А.В., Лиманов Е.В. (2019) Гранатизаиия оливина в системе оливин–диопсид–жадеит: роль в ультрабазит-базитовой эволюции верхнемантийного магматизма (эксперимент при 6 ГПа). Геохимия. 64(10), 1026-1046.
  14. Litvin Yu.A., Kuzyura A.V., Limanov E.V. (2019) The role of garnetization of olivine in the olivine-diopside-jadeite system in the ultramafic-mafic evolution of upper-mantle magmatism (experimnent at 6 GPa). Geochem. Int. 57(10), 1045-1065.
  15. Литвин Ю.А., Кузюра А.В., Варламов Д.А., Бовкун А.В., Спивак А.В., Гаранин В.К. (2018) Взаимодействие кимберлитовой магмы с алмазами при подъеме из верхней мантии в земную кору. Геохимия. (9), 848-868.
  16. Litvin Yu.A., Kuzyura A.V., Varlamov D.A., Bovkun A.V., Spivak A.V., Garanin V.K. (2018) Interaction of kimberlite magma with diamonds upon uplift from the upper mantle to the Earth’s crust. Geochem. Int. 56(9), 881-900.
  17. Литвин Ю.А., Кузюра А.В., Бовкун А.В., Варламов Д.А., Лиманов Е.В., Гаранин В.К. (2020) Генезис алмазоносных пород из ксенолитов верхней мантии в кимберлитах. Геохимия. 65(3), 209-236.
  18. Litvin Yu.A., Kuzyura A.V., Bovkun A.V., Varlamov D.A., Limanov E.V., Garanin V.K. (2020) Genesis of diamondiferous rocks from upper-mantle xenoliths in kimberlites. Geochem. Int. 58(3), 245-270.
  19. Литвин Ю.А., Спивак А.В., Кузюра А.В. (2016) Основы мантийно-карбонатитовой концепции генезиса алмаза. Геохимия. (10), 873-892.
  20. Litvin Yu.A., Spivak A.V., Kuzyura A.V. (2016) Fundamentals of the mantle carbonatite concept of diamond genesis. Geochem. Int. 54(10), 839-857.
  21. Серебряков Е.В., Гладков А.С., Кошкаров Д.А. (2019) Трехмерные структурно-вещественные модели формирования кимберлитовых трубок Нюрбинская и Ботуобинская (Якутская алмазоносная провинция, Россия). Геодинамика и тектонофизика. 10(40), 899-920.
  22. Специус З.В., Богуш И.Н., Ковальчук О.Е. (2015) ИК-картирование алмазных пластин из ксенолитов эклогитов и перидотитов трубки Нюрбинская (Якутия): генетические следствия. Геология и геофизика. 56(1–2), 442-454.
  23. Томшин М.Д., Похиленко Н.П., Тарских Е.В. (2017) Морфология кимберлитовой трубки Нюрбинская и ее взаимоотношение с долеритовой дайкой. ДАН. 477(5), 600-603.
  24. Fritsch E. (2021) Revealing the formation secrets of the Matryoshka diamond. The J. Gemmology. 37(5), 528-533.
  25. Frye K., Editor (1981) Encyclopedia of Earth Sciences, Volume IVB “The Encyclopedia of Mineralogy”. Stroutsburg, Pennsylvania, Hutchinson Ross Publishing Company.
  26. Irving A.J., Wyllie P.J. (1975) Subsolidus and melting relations for calcite, magnesite and the join CaCO3–MgCO3 to 36 kb. Geochim. Cosmochim. Acta. 39, 35-53.
  27. Javoy M., Pineau F., Delorme H. 1984) Carbon and nitrogen in the mantle. Chem. Geol. 57, 41-62.
  28. Kammerling R.C., Koivula J.I., Johnson M.I., Fritsch E. (Eds.) (1995) Gem News: Diamonds with mobile diamond inclusions. Gems and Gemology. 31(3), 204-205.
  29. Kriulina G.Yu., Vasiliev E.A., Garanin V.K. (2010) Structural defects in diamonds of the Arkhangelsk and Yakut diamond-bearing provinces. In: Collection of publications on the results of the III and IV annual scientific readings named after G/P/Kudryavtseva. Institute of applied mineralogy, p. 93-103.
  30. Litvin Yu.A. (2007) High-pressure mineralogy of diamond genesis. In: Advances in High-Pressure Mineralogy (E. Ohtani, Ed.). Geol. Soc. Am. Sp. Paper 121, 83-103.
  31. Litvin Yu.A. (2017) Genesis of Diamonds and Associated Phases. Springer. XIV + 137 p.
  32. MacGregor I.D., Carter J.L. (1970) The chemistry of clinopyroxenes and garnets of eclogite and peridotite xenoliths from the Roberts Victor Mine, South Africa. Phys. Earth Planet. Interiors. (3), 391-397.
  33. Perchuk L.L., Ryabchikov I.D. (1983) Experimental modelling of some hydrothermal reactions in kimberlitic magma at 12.5 kbar. In: Proceedings of the First International Symposium on Hydrothermal Reactions, Ed. by S. Somia, p. 259-279.
  34. Quick D. (2019) World-first “Matryoshka diamond” found in Russia. New Atlas, accessed 15 December 2020.
  35. Renfro N., Koivula J.I. (2020) Diamond with mobile green diamond inclusion (p. 141). In: G@ G Micro-World (Renfro N., Ed.). Gems and Gemology. 56(1), 140-147.
  36. Ringwood A.E. (1975) Composition and Petrology of the Earth’s Mantle. N.Y.: McGraw-Hill, 618 p.
  37. Weidner J.R. (1972) Equilibria in the system Fe–C–O; Part I. Siderite-magnetite-carbon-vapor equilibrium from 500 to 10 000 bars. Amer. J. Sci. 272, 735-751.

© Ю.А. Литвин, 2023

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>