Diamonds from V. Grib kimberlite pipe: Morphology and spectroscopic features

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. The article presents the results of studying 500 diamond crystals from the core of exploration boreholes of crater and diatreme facies of the upper part of V. Grib kimberlite pipe. Crystals from tuffs and tuffites (crater), tufobreccia, autolith kimberlite breccia and porphyry kimberlite (diatreme) were analyzed separately. aim. To carry out a morphological and spectroscopic study of diamonds from V. Grib pipe. Materials and Methods. An VERTEX-70 spectrometer with a Hyperion 1000 microscope was used to determine the total nitrogen concentration and the share of nitrogen in the form of B defects (NBS), the absorption coefficients of the “platelet” bands B', 3107 cm-1. Images of photoluminescence (PL) were recorded at 360 nm excitation by an ALROSA VIEW PRO device, in order to detect inhomogeneities and color of PL. The PL spectra were recorded by a Horiba FL-3 spectrometer with an excitation of 350 and 450 nm at 300 K and by an InVia Renishaw spectrometer with an excitation of 405, 488 and 787 nm at 77 K. Results. The distribution of diamonds in terms of nitrogen concentration and NBS is specific; about 50% of the crystals are located along one isotherm, the proportion of low-nitrogen crystals is 5%. The PL spectra of 25% of crystals showed the lines of 883/885 nm of an elementary Ni-containing defect. Most crystals with this defect have less than 400 ppm of nitrogen, but they occupy the entire range according to NBS. This system is found in the spectra of 76% of twins and intergrowth; the latter are of 36% of diamonds with the lines 883/885 nm. The studied diamonds differ from those found in M.V. Lomonosov deposit in terms of a much lower content of crystals of cubic habitus (2 and 15%), a lower degree of dissolution (octahedra, respectively, 33 and 15%), a low proportion of colored stones, as well as a wide range of nitrogen concentration and NBS. Conclusion. The revealed features indicate the specific growth conditions of diamonds from V. Grib deposit, which differed from those of diamonds from other kimberlitic bodies of the East European, Siberian platforms and the Urals. The high proportion of low-nitrogen crystals and Ni-containing diamonds is a possible indicator for the presence of large CLIPPIR-type crystals.

About the authors

E. A. Vasilev

Mining University

Email: vasilev_ea@pers.spmi.ru

V. N. Ustinov

JSC “AGD DIAMONDS”

Email: ustinovVN@agddiamonds.ru

S. I. Leshukov

JSC “AGD DIAMONDS”

Email: Sleshukov@agddiamonds.ru

R. N. Pendeliak

JSC “AGD DIAMONDS”

Email: RPendelyak@agddiamonds.ru

E. V. Nikolaeva

JSC “Arkhangelskgeolrazvedka”

Email: ENikolaeva@Geolrazvedka.ru

References

  1. Васильев Е.А., Клепиков И.В., Лукьянова Л.И. (2018) Сравнение кристаллов алмаза Рассольнинской депрессии и современных аллювиальных россыпей Красновишерского района (Приуралье). Зап. РМО, 147(1), 55-68.
  2. Васильев Е.А., Криулина Г.Ю., Гаранин В.К. (2022) Термическая история алмаза кимберлитовых трубок Архангельская и имени А.П. Карпинского – I. Зап. Горн. ин-та, 255, 327-336. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.57
  3. Вяткин С.В., Криулина Г.Ю., Гаранин В.К., Коногорова Д.В., Васильев Е.А., Самосоров Г.Г. (2021) Морфология и дефектно-примесный состав алмазов трубки “Заполярная”. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4: Геология, (1), 99-109.
  4. Гаранин В.К., Гаранин К.В., Кудрявцева Г.П., Палажченко О.В. (2006) Морфологические и спектроскопические особенности алмаза из месторождения им. В. Гриба Архангельской алмазоносной провинции. Ст. 2. Спектроскопические характеристики и их взаимосвязь с морфологией кристаллов. изв. вузов. Геология и разведка, (3) 20-25.
  5. Гаранин В.К., Криулина Г.Ю., Гаранин К.В., Самосоров Г.Г. (2018) Архангельские алмазы. Новые данные. М.: ИП Скороходов, 232 с.
  6. Зинчук Н.Н., Коптиль В.И. (2003) Типоморфизм алмазов Сибирской платформы. М.: Недра-Бизнес-центр, 603 с.
  7. Коптиль В.И. Типоморфизм алмазов из россыпей северо-востока Сибирской платформы в связи с проблемой прогнозирования и поисков алмазных месторождений. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИМиП СО РАН, 1994. 34 с.
  8. Костровицкий С.И., Специус З.В., Яковлев Д.В., Фондер-Флаасс Г.С., Суворова Л.Ф., Богуш И.Н. (2015) Атлас коренных месторождений алмаза Якутской алмазоносной провинции. Мирный: МГТ, 480 с.
  9. Криулина Г.Ю., Искрина А.В., Зедгенизов Д.А., Бобров А.В., Гаранин В.К. (2019) Особенности состава микровключений в кристаллах алмаза месторождения им. М.В. Ломоносова (Архангельская провинция). Геохимия, 64(9), 958-966.
  10. Минеева Р.М., Сперанский А.В., Титков С.В., Жиличева О.М., Бершов Л.В., Богатиков О.А., Кудрявцева Г.П. (2004) Спектроскопические и морфологические характеристики алмазов из кимберлитовой трубки им. В.П. Гриба. Докл. АН, 394(3), 384-388.
  11. Палажченко О.В. (2008) Комплексные исследования алмаза из месторождений Архангельской кимберлитовой провинции: обобщение, генетические и практические следствия. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4: Геология, (2), 68-75.
  12. Палажченко О.В., Веричев Е.М., Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П. (2006) Морфологические и спектроскопические особенности алмаза из месторождения им. В. Гриба Архангельской алмазоносной провинции. Ст. 1. Морфология кристаллов алмаза. Изв. вузов. Геология и разведка, (2) 14-22.
  13. Палажченко О.В., Гаранин В.К., Веричев Е.М., Головин Н.Н. (2007) Первые данные о составе включений в алмазе из месторождения им. В. Гриба Архангельской алмазоносной провинции. Изв. вузов. Геология и разведка, (3), 27-30.
  14. Степанов А.С., Шацкий B.C., Зедгенизов Д.А., Соболев Н.В. (2007) Причины разнообразия морфологии и примесного состава алмазов из эклогита трубки Удачная. Геология и геофизика, 48(9), 974-988.
  15. Степанов Ф.А., Емельянова А.С., Ракевич А.Л., Миронов В.П., Зедгенизов Д.А., Шацкий В.С., Мартынович Е.Ф. (2017) Локализация дефектов 523 и 794 нм в алмазе. Изв. РАН. Сер. физ., 81(9), 1220-1226. https://doi.org/10.7868/S0367676517090113
  16. Устинов В.Н. (2015) Терригенные коллекторы алмазов Сибирской, Восточно-Европейской и Африканской платформ. СПб.: Наука, 531 с.
  17. Устинов В.Н., Неручев С.С., Загайный А.К., Антащук М.Г. и др. (2021) Алмазоносность севера Восточно-Европейской платформы. СПб.: Наука, 410 с.
  18. Хачатрян Г.К., Веричев Е.М., Гаранин В.К., Гаранин К.В., Кудрявцева Г.П., Палажченко О.В. (2006) Распределение структурных дефектов в алмазах из трубки им. В.П. Гриба (Архангельская алмазоносная провинция). вестн. Моск. ун-та. Сер. 4: Геология, (6), 29-37.
  19. Хачатрян Г.К., Палажченко О.В., Гаранин В.К., Иванников П.В., Веричев Е.М. (2008) Генезис “неравновесных” кристаллов алмаза из кимберлитовой трубки им. Карпинского – I по данным катодной люминесценции и ИК-спектроскопии. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4: Геология, (2), 38-45.
  20. Baker J.M. (2003) Do isolated interstitial nickel atoms occur in diamond? A re-examination of the electron paramagnetic resonance defects NIRIM-1 and NIRIM-2. J. Phys.: Condens. Matter., 15(39), S2929.
  21. Bulanova G.P., Walter M.J., Smith C.B., Kohn S.C., Armstrong L.S., Blundy J., Gobbo L. (2010) Mineral Inclusions in Sublithospheric Diamonds from Collier 4 Kimberlite Pipe, Juina, Brazil: Subducted Protoliths, Carbonated Melts and Primary. Geophys. Res. abstracts, 12, EGU2010-5268-2012.
  22. Goss J.P., Briddon P.R., Hill V., Jones R., Rayson M.J. (2014) Identification of the structure of the 3107 cm−1 H-related defect in diamond. J. Phys.: Condens. Matter., 26, 1-6.
  23. Kaminsky F.V., Zakharchenko O., Davies R. (2001) Superdeep diamonds from the Juina area, Mato Grossu. Contrib. Mineral. Petrol., 140, 734-753.
  24. Khokhryakov A.F., Pal’yanov Yu.N. (2007) The evolution of diamond morphology in the process of dissolution: Experimental data. Amer. Miner., 92, 909-917.
  25. Korolev N., Kopylova M., Gurney J.J., Moore A.E., Davidson J. (2018) The origin of Type II diamonds as inferred from Cullinan mineral inclusions. Mineral. Petrol., 112(1), 275-289.
  26. Kupriyanov I.N., Gusev V.A., Borzdov Yu.M., Kalinin A.A., Pal’yanov Yu.N. (1999) Photoluminescence study of annealed nickel- and nitrogen-containing synthetic diamond. Diam. Relat. Mater., (8) 1301-1309.
  27. Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Yu.M., Palyanov Yu.N. (2016) HPHT growth and characterization of diamond from a copper–carbon system. Diam. Relat. Mater., 69, 198-206.
  28. Malkovets V.G., Zedgenizov D.A., Sobolev N.V., Kuzmin D.V., Gibsher A.A., Shchukina E.V., Golovin N.N., Verichev E.M., Pokhilenko N.P. (2011) Contents of trace elements in olivines from diamonds and peridotite xenoliths of the V. Grib Kimberlite Pipe (Arkhangel’sk Diamondiferous Province, Russia). Dokl. Earth Sci., 436(2), 219-223.
  29. Moore A. (2014) The origin of large irregular gem-quality type II diamonds and the rarity of blue type IIb varieties. South African J. Geol., 117(2), 219-236.
  30. Moore A., Helmstaedt H. (2023) Origin of framesite revisited: Possible implications for the formation of CLIP-PIR diamonds. Earth Sci. Rev., 241, 104434. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104434
  31. Orwa J.O., Aharonovich I., Jelezko F., Balasubramanian G., Balog P., Markham M., Twitchen D.J., Greentree A.D., Prawer S. (2010) Nickel related optical centres in diamond created by ion implantation. J. Appl. Phys., 107, 093512. https://doi.org/10.1063/1.3357374
  32. Rubanova E.V., Palazhchenko O.V., Garanin V.K. (2009). Diamonds from the V. Grib pipe, Arkhangelsk kimberlite province, Russia. Lithos, 112, 880-885.
  33. Smith E.M., Shirey S.B., Nestola F., Bullock E.S., Wang J., Richardson S.H., Wang W. (2016) Large gem diamonds from metallic liquid in Earth’s deep mantle. science, 354(6318), 1403-1405.
  34. Taylor W.R., Jaques A.L., Ridd M. (1990) Nitrogen-defect aggregation characteristics of some Australasian diamonds: Time-temperature constraints on the source regions of pipe and alluvial diamonds. Amer. Miner., 75, 1290-1310.
  35. Vasilev E., Kriulina G., Klepikov I. (2020) Luminescence of natural diamond in the NIR range. Phys. Chem. Miner., 47, 31.
  36. Vasilev E., Petrovsky V., Kozlov A., Antonov A., Kudryavtsev A., Orekhova K. (2019) The story of one diamond: the heterogeneous distribution of the optical centres within a diamond crystal from the Ichetju placer, northern Urals. Min. Mag., 83(4), 515-522. https://doi.org/10.1180/mgm.2019.32.
  37. Woods G.S. (1986) Platelets and the infrared absorption of type Ia diamonds. Proc. Roy. Soc. l., 407, 219-238.
  38. Yelisseyev A., Kanda H. (2007) Optical centers related to 3d transition metals in diamond. New Diam. Frontier Carbon Technol., 17(3), 127-178.
  39. Yelisseyev A.P., Lawson S.C., Sildos I., Osvet A., Nadolinny V.A., Feigelson B.N., Baker J.M., Newton M.E., Yuryeva O.P. (2003) Effect of HPHT annealing on the photoluminescence of synthetic diamonds grown in the Fe–Ni–C system. Diam. Relat. Mater., 12, 2147-2168.
  40. Zaitsev A.M. (2001) Optical Properties of Diamond: A Data Handbook. Berlin, Springer Verlag, 502 p.
  41. Zedgenizov D.A., Malkovets V.G., Griffin W.L. (2017) Composition of diamond-forming media in cuboid diamonds from the V. Grib kimberlite pipe (Arkhangelsk province, Russia). Geochem. J., 51, 205-213.
  42. Zedgenizov D.A., Harte B., Shatsky V.S., Politov A.A., Rylov G.M., Sobolev N.V. (2006) Directional chemical variations in diamonds showing octahedral following cuboid growth. Contrib. Mineral. Petrol., 151(1), 45-57. https://doi.org/10.1007/s00410-005-0044-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Vasilev E.A., Ustinov V.N., Leshukov S.I., Pendeliak R.N., Nikolaeva E.V.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».