При описании различных разновидностей кристаллов алмаза было показано, что в алмазах с оболочками имеется большое количество микроскопических включений во внешней зоне этих кристаллов. Образование оболочек происходит по той причине, что на грани ранее образовавшихся кристаллов алмаза высаживаются микроскопические включения, которые в некоторых случаях почти сплошь покрывают их грани. При дальнейшем росте алмаза эти включения обильно насыщают всю внешнюю зону или отдельные ее слои. М. Сиил (Seal 1966) сделал электронномикроскопический снимок и показал, что отдельные включения группируются в «гроздья» размером до 10 μ.
Рис. 81. Включение сульфидов в алмазе, приуроченных к трещинкам, развитым вокруг прозрачного кристаллика оливина
Рис. 82. Включения во внешних зонах кристаллов с оболочками (электронно-микроскопический снимок; Seal, 1968)
Такие гроздья состоят из неправильных по очертанию зерен размером 1-2 μ (рис. 82). С помощью электронного микроанализатора удалось установить присутствие в этих включениях Si и О. Количественные отношения этих двух элементов колебались в широких пределах. В некоторых случаях включения были богаты Si, но содержали очень мало О, т. е. между ними не было установлено стехиометрических соотношений. В одном из включений, кроме этого, были установлены К и Са. М. Сиил предположил, что эти включения представляют собой карбид кремния, но сделал оговорку, что окончательно это нельзя считать установленным.
Проведенные нами эмиссионные и нейтронио-активационные анализы показали, что алмазы с оболочками содержат повышенное содержание кремния по сравнению с обычными кристаллами (см. гл. III). При проведении специальных исследований поведения алмазов с оболочками при нагревании нами установлено, что при температуре 1000-1100° С оболочки с включениями становятся черными. Изучение таких алмазов под микроскопом показало, что черными становятся только включения, тогда как сам алмаз остается прозрачным. При большой плотности включений в оболочках создается впечатление, что вся внешняя зона кристалла стала черной. Очевидно, явление почернения включений можно объяснить следующим образом. Кислород, который устанавливается в непостоянных количествах при анализе включений, вероятно, только ассоциирует с ними, но не входит в их состав. Как известно (Phaal, 1965), графитизация алмаза с поверхности в присутствии кислорода может начаться при 650° С и происходит интенсивно при 1000° С. Причиной почернения включений может быть взаимодействие ассоциирующего с ними кислорода с внутренней поверхностью алмаза, соприкасающейся с включениями, так как это происходит и на поверхности кристалла (см. гл. VI. Химические свойства). Для подтверждения этого вывода нами было произведено рентгенографическое исследование. На дебаеграм-мах были установлены отчетливые линии алмаза и очень слабые графита, что подтверждает вывод о совершенно незначительной графитизации алмаза, происходящей только вокруг включений вышеописанным способом. Что представляют собой микроскопические включения, во внешних оболочках этой разновидности кристаллов алмаза, остается еще до сих пор неясным.
Не совсем определенно выяснена природа черных пятен, которые наблюдаются на включенных в кристаллы алмаза прозрачных кристалликах оливинов, гранатов и энстатита (рис. 78, 3). Эти пятна, обнаруженные на оливинах в уральских алмазах, были описаны впервые нами в одной из работ (Орлов, 1959). Они наблюдались также на включениях в якутских алмазах, что отмечалось М. А. Гневушевым и Э. С. Николаевой (1961). Харрис (Harris, 1968), изучая включения в африканских алмазах, установил, что аналогичные пятна находятся также на включениях грната и энстатита. Он отметил, что в большинстве случаев эти темные пятна имеют гексагональную форму. Сделанный ими анализ с помощью микроанализатора не обнаружил никаких элементов, в связи с чем Харрис сделал заключение, что они представляют собой микрокристаллики графита. Однако данных, полученных при исследовании природы этих пятен, еще недостаточно для окончательного вывода.
Совершенно не выяснена природа субмикроскопических включений, наблюдающихся в кристаллах алмаза и впервые наиболее детально описанных Шахом и Лангом (Shah, Lang, 1963).
В одном из бесцветных кристаллов алмаза ими было обнаружено облакообразное замутнение. Шлиф толщиной 1,5 мм, сделанный из этого алмаза приблизительно параллельно плоскости куба, изучался под микроскопом и методом рентгенодифракционной топографии. Было установлено, что в центральной зоне находятся мельчайшие частицы. Ближе к периферии рядом с «облаком», состоящим из мельчайших частиц, находились относительно более крупные включения микроскопических зерен алмаза. По взаимоотношению дислокаций роста с частицами в центральной зоне установлено, что эти частицы выделялись в алмазе уже после образования кристалла. По размеру частицы распределялись в две группы: от 1 мк и менее и около 5 мк. Химическая природа этих выделений не была установлена, но, возможно, что они являются субмикроскопическими зернами алмаза.
|
|
Рис. 83. Скопление субмикроскопических включений в центре кристалла алмаза (трубка «Мир», Якутия)
Позднее аналогичные образования в алмазе были описаны М. Сиилом (Seal, 19660. Ранее такие облакообразные замутнения в кристаллах алмаза отмечались Гюбелиным (Gubelin, 1948, 1952), который без всякого основания отнес их к газовым включениям. Нами такого вида включения наблюдались неоднократно в уральских и якутских алмазах. Для иллюстрации одно из них демонстрируется на рис. 83. Несмотря на то что природа этих включений еще не выяснена, можно совершенно определенно утверждать, что они не представляют собой газовые включения, которые еще никем не были достоверно установлены в алмазах, хотя об этом и нередко сообщалось ранее в литературе1.
Как показано М. Спилом (Seal, 19660, эти включения вызывают напряжения, что проявляется в аномальном двупреломлении. В одних случаях эти включения выделяются, образуя в совокупности округлые или октаэдроподобного облика замутнения, в других – крестообразные зоны в центре кристалла, как это описано в работах Шаха и Ланга (Shah, Lang, 1963), а также М. Сиила (Seal, 1965). Исследование природы этих включений сильно затруднено из-за их субмикроскопических размеров, в связи с чем до сих пор нет никаких данных об их химическом составе. Возможно, включения этого вида (рис. 20) являются преципитатами, т. е. мельчайшими субмикроскопическими выделениями, возникшими в процессе фазового распада в структуре алмаза, как это предполагают Шах и Ланг. Однако до тех пор, пока не будет выяснена химическая природа этих включений, трудно сделать какие-либо определенные выводы.
Эпигенетические включения. В некоторых кристаллах алмаза нами наблюдались включения серпентина в виде псевдоморфоз этого минерала по кристалликам оливина, окруженных трещинками, имеющими выход на поверхность граней кристалла алмаза. В одном случае кристалл амаза был расколот, на поверхности скола обнажалось значительное по размеру включение серпентина, развившегося по оливину. В серпентине в виде темных микроскопических точек находились кристаллики магнетита. Эпигенетически серпентин может развиваться в алмазах также по энстатиту и хромдиопсиду.
Разными исследователями описано в качестве включений и кристаллах алмаза значительное число других минералов, которые образуются как псевдоморфозы по сингенетическим минералам, или находятся в трещинах, кавернах и каналах травления. Среди них указывались кварц (Кухаренко, 1955; Орлов, 1959; Harris, 1968), биотит (Williams, 1932), мусковит (Meyer, 1968; Harris, 1968), гематит, гётит (Орлов, 1959; Harris, 1968), каолинит (Harris, 1968) и другие минералы. Естественно, что самые различные минералы могут оказаться в трещинах в кристаллах алмаза и проникнуть в эти трещины либо в самих материнских магматических породах, либо в кластических породах, являющихся вторичными источниками алмазов в некоторых алмазоносных областях.
В некоторых случаях эти включения могут способствовать выяснению источников россыпных алмазов. Так, например, где источниками являются кластические породы (Урал, Гана), на алмазах нередко наблюдаются припайки кусочков этих пород (кварца, кварцита и др.), которые дают основание связывать алмазы с этими породами.
Из имеющихся в настоящее время материалов можно сделать вывод, что определенно установленными сингенетическими минералами, кристаллизующимися одновременно с алмазом, являются оливин, энстатит, хромдиопсид, гранаты (хромовые пиропы и пи-ропальмандины), хромшпинелиды, рутил, графит. В кимберлитовых месторождениях алмазы находились в виде включений в некоторых из этих минералов: гранате, оливине и хромдиопсиде (Williams, 1932; Бобриевич и др., 1951), что также свидетельствует об одновременном их образовании. Отметим выявленные типо-морфные особенности некоторых из этих минералов.
Оливины, включенные в алмазы, являются железистым форстеритом. Согласно данным Мейера (Meyer, 1968), их состав может быть выражен следующим соотношением составляющих их мина-лов: форстерит – 81,5–94,3; фаялит –5,5–8,1; ларнит – 0,0–0,3; тефроит – 0,1–0,2. По сравнению с оливинами из кимберлитов в среднем они несколько более бедны фаялитовой молекулой и кроме того, для них характерна примесь хрома.
Среди включений гранатов выделяются лиловые и фиолетовые хромовые пиропы, в некоторых из которых содержание минала Mg3Cr2Si3O12
(кноррингит) достигает 40%. Эти гранаты резко отличаются повышенным содержанием хрома от гранатов, находящихся в перидотитах и подавляющего большинства образцов пиропа из кимберлитов. Кроме этого, в алмазах находятся оранжевые гранаты, бедные хромом и значительно обогащенные железом (пироп-альмандины). Эти гранаты по своему составу близки гранатам из эклогитов.
Для хромдиопсидов характерно почти полное отсутствие A1IV, повышенное значение отношения Сг/(Сг + А1) и некоторое накопление К2О, как в пироксенах из эклогитов (Соболев и др., 1970).
Следует обратить внимание, что в алмазах из разных месторождений мира находятся включения одних и тех же сингенетических минералов, причем их химический состав и другие особенности во всех случаях идентичны.
