WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Дефекты, вызывающие полосы поглощения Е и F, служат в одних условиях эффективным стоком, а в других – источником межузельных углеродных атомов, что приводит к замедлению формирования центров В2 относительно возникновения дефектов В1. У образцов, в спектрах поглощения которых полосы Е и F слабо проявлены или не регистрируются, максимум полосы В2 сдвинут в длинноволновую область, а в спектрах с наиболее коротковолновым положением максимума полосы В2 (В2>1375 cм-1) отношение (КE+КF)/КВ2 максимально и достигает 0,5, следовательно полосы Е и F отмечаются в кристаллах с центрами В2 малых размеров.

Таким образом, результаты сопоставления концентраций А и В1 дефектов, интегральных коэффициентов поглощения и положений максимума полосы В2 позволяют сделать вывод, что полосы поглощения с максимумами около 1550 и 1526 см-1 обусловлены скоплениями межузельных атомов, промежуточными перед образованием центров В2. Концентрация межузельных углеродных атомов в дефектах В2 может быть в несколько раз меньше их общей концентрации кристалле.

Закономерности распределения дефектов А, В1 и В2 в объеме природных алмазов по направлению от ростового центра к периферии исследованы на примере шести пластин, выпиленных по плоскости (100) из кристаллов октаэдрического габитуса кимберлитовой трубки Мир и приполированных. Наблюдение оптической анизотропии проводили с использованием микроскопа ПОЛАМ, спектры поглощения в ИК диапазоне с участков диаметром 0,3 мм регистрировали с использованием приставки ИК микроскопа МИК-15, спектры поглощения в УФ диапазоне для более локального определения концентрации дефектов А регистрировали на компьютеризированном микроскопе-спектрофометре МСФУЛ-312.

В общем случае в исследованных образцах наблюдается неравномерное распределение дефектов по объему с увеличением от центра к периферии кристаллов концентрации дефектов А при снижении концентраций дефектов В1 и интегрального коэффициента поглощения полосы В2 (КВ2), пропорционального количеству атомов в дефектах В2. В отдельных пластинках наблюдаются зоны с понижением концентраций перечисленных дефектов, однако отношение СN(В1)/СN(А) уменьшается от центра к периферии на 25 – 80%, отношение СN(В1)/КВ2 почти постоянно по объему кристаллов, но отличается для разных образцов. С ростом концентрации азота отмечается смещение максимума полосы В2 в коротковолновую область. Во всех пластинках максимум полосы В2 смещается в сторону больших волновых чисел к краю кристаллов, что указывает на уменьшение размеров дефектов В2 (Соболев и др., 1968; Hanley et al., 1977; Clackson et. al, 1989). Уменьшение отношения концентраций СN(B1)/CN(A) от центра кристалла к периферии показывает, что процесс образования дефектов В1 проходил уже при росте кристалла.

Постоянство отношения СN(В1)/К(В2) по сечению кристаллов может иметь два объяснения: 1) формирование центров В2 происходит одновременно для всего кристалла, после окончания его роста; 2) образование центров В2 протекает синхронно с образованием центров В1, поэтому время, прошедшее с начала роста алмаза до его окончания, не сказывается на полноте формирования центров В2 из межузельных атомов углерода. В последнем случае скорость формирования центров В2 при РТ параметрах роста кристалла как минимум равна скорости формирования дефектов В1, и все кристаллы должны иметь равное отношение СN(B1)/КВ2, что не наблюдается в исследованных образцах.

Образование дефектов В2 правомерно рассматривать с позиций распада пересыщенного по межузельным углеродным атомам твердого раствора. Величина пересыщения на первом этапе отжига, еще при росте алмаза зависит от температуры, концентрации азота и определяет дальнейшее количество центров В2 – при большом пересыщении зарождается большое количество центров В2, что обусловливает их малый размер, соответственно полоса поглощения В2 сдвинута в коротковолновую область. В ходе дальнейших преобразований количество центров В2 изменяется несущественно, а их размер увеличивается за счет продолжения агрегации азота и при длительном отжиге происходит перераспределение центров В2 по размерам в сторону увеличения, что сопровождается смещением полосы В2 в длинноволновую область. При такой интерпретации изменение положения максимума и коэффициента поглощения полосы В2 по объему кристаллов с учетом концентрации и степени агрегации азота может использоваться для определения температуры и длительности роста алмазов. Анализ литературных данных и установленных закономерностей позволил получить соотношение, по которому можно оценить изменение температуры при росте алмаза T/Tmax = ln(C2N/NB2)max/ln(C2N/NB2). В приведенном выражении NB2 – концентрация центров В2, определяемая по контуру полосы поглощения В2 с учетом зависимости RB2() между размером дефектов и положением максимума, полученной аппроксимацией литературных данных (Clackson, 1990; Sumida, Lang, 1988; Kiflawi et al., 1998 Allen, Evans, 1981; Васильев и др., 2005): NB2=1,761017/15,8В2В2()R2B2()d. Прединтегральные коэффициенты учитывают соответственно пересчет единиц разной размерности, количество дополнительных углеродных атомов на единицу площади в дефектах В2 и сечение поглощения межузельных углеродных атомов. (C2N/NB2)max соответствует максимальному наблюдаемому среди всех исследованных образцов значению отношения квадрата общей концентрации азота к концентрации дефектов В2. В одном образце отмечается повышение температуры роста от центра к периферии кристалла, не выходящее за пределы погрешности определения. В четырех исследованных образцах обнаружено снижение T/Tmax от центра к периферийным областям кристаллов (Рис. 2). Приняв температуру, определенную по анализу состава включений алмазов из кимберлитовой трубки Мир (Буланова, 1993) за максимальную Tmax =1700 К, предельное уменьшение температуры при росте кристаллов оценено в 240 градусов.

Рис. 2. Относительное изменение температуры при росте кристаллов, определенное по данным исследования распределения спектроскопических характеристик в объеме алмазов.

Приведенные материалы подтверждают модель образования центров В2 из межузельных атомов углерода, появляющихся при образовании центров В1 и демонстрируют снижение температуры роста алмазов от центральных зон к периферийным. Предложенный подход открывает перспективы для разработки нового геотермометра процессов алмазообразования.

3. Средние по выборкам алмазов значения коэффициента поглощения и положения максимума полосы поглощения В2 в ИК диапазоне индивидуальны для большинства коренных месторождений Якутской алмазоносной провинции. Выделенные параметры могут использоваться как дополнительные характеристики алмазоносных объектов при решении алмазопоисковых задач.

Так как количество дефектов В2 определяется начальной температурой отжига, то положение максимума соответствующей полосы поглощения может использоваться для сравнения алмазов из различных источников. Для проверки этого предположения проанализированы спектры, полученные при исследовании алмазов из основных коренных месторождений ЯАП. Кроме того проанализированы данные исследования алмазов аллювиальных отложений бассейна рек Молодо, Эбелях, Тюнг, Малая Ботуобия и ряда алмазоносных объектов Мало-Ботуобинского района: кимберлитовых трубок Таежная и Амакинская, погребенных россыпей Восточная и Солур (датируемых соответственно верхним палеозоем и мезозоем), и приуроченных к кимберлитовой трубке Мир россыпи прямого сноса Лог Хабардина и террасовых отложений - россыпи Горная. Для выявления наиболее информативных способов обработки и представления результатов, проверки воспроизводимости исследовано пять выборок алмазов из промышленной добычи различных лет месторождения Мир и по две выборки из кимберлитовых трубок Ботуобинская и Интернациональная. В общем случае распределения СN(A), СN(В1) по выборкам трубки Мир бимодальны, поэтому анализ результатов проведен для кристаллов с концентрацией азота СN(A) более 0,015 ат%, что позволило получить унимодальные по исследуемым характеристикам распределения, описываемые далее среднеарифметическими значениями. Результаты обработки полученных результатов показывают, что положение пяти выборок из месторождения Мир наиболее компактно в координатах коэффициент поглощения (аB2) — положение максимума полосы В2 (B2), (рисунок 3). В этих координатах положение выборок из трубки Мир существенно отличается от положения выборок из месторождения Интернациональная, две независимые выборки месторождения Ботуобинская близки между собой, что свидетельствует об информативности и воспроизводимости полученных результатов.

Помимо отличий на уровне отдельных кимберлитовых тел и россыпей, характеристики центров В2 выражают и более значимые региональные различия между источниками: коэффициент поглощения aВ2 в выборках из месторождений Мирнинского и Накынского кимберлитового полей в два раза меньше, чем в выборках месторождений Алакит-Мархинского и Далдынского полей.

Рис. 3. Расположение выборок алмазов из различных коренных месторождений и некоторых россыпных проявлений Якутской алмазоносной провинции в координатах коэффициент поглощения (aВ2) — положение максимума полосы поглощения B2 (В2). Выборки алмазов из кимберлитовых трубок: М-М4 – Мир ; Д - Дачная; И, И1 – Интернациональная; Ам - Амакинская; Б, Б1 – Ботуобинская; Т – Таежная; С - Сытыканская; Ал - Айхал; К – Комсомольская; У - Удачная; Ю – Юбилейная. Выборки алмазов аллювиальных отложений бассейнов рек: Э – Эбелях, Тн – Тюнг, Мл – Молодо. Сплошная линия ограничивает выборки из месторождений Мало-Ботуобинского района, пунктирная – Далдыно-Алакитского района.

Выборки алмазов из аллювиальных отложений бассейнов рек Тюнг, Молодо и Эбелях занимают на диаграмме область, существенно отличающуюся от расположения выборок алмазов из коренных месторождений известных кимберлитовых полей. Еще более существенны отличия алмазов различных алмазоносных провинций. Так, исследование выборки алмазов из аллювиальных россыпей провинции Жуина, Бразилия, показало, что полоса В2 регистрируются редко, а степень агрегации азота в них более 90%. В спектрах ФЛ этих образцов регистрируются полосы люминесценции с максимумами около 537 и 575 нм, не встреченные при исследовании алмазов ЯАП и указывающие на высокую температуру отжига (Collins, Ly, 2002). Состав сингенетических включений в аналогичных образцах этого региона соответствует глубинам образования свыше 580 км (Hayman et al., 2003; Kaminski et. al., 2001). Отжиг алмазов в таких условиях привел к разрушению центров В2 с образованием дислокационных петель и азотсодержащих микропустот, не проявляющихся в ИК поглощении. Примечательно, что алмазы рек Молодо и Эбелях характеризуются большим количеством округлых кристаллов «бразильского» («уральского») типа (Зинчук и др., 2003), но отличаются от алмазов Бразилии высокими значениями aВ2.

На примере россыпей лог Хабардина и Горная, приуроченных к трубке Мир, можно проследить, что для выборок из россыпей генетически связанных с известным коренным источником, средние значения параметров полосы поглощения В2 оказываются близкими и не выходят за пределы вариаций характеристик различных выборок коренного месторождения (рис. 4).

Рис. 4. Расположение выборок алмазов из источников Малоботуобинского района в координатах коэффициент поглощения (aВ2) — положение максимума полосы поглощения B2 (В2). Выборки алмазов из россыпей: З – западная, С – Солур, Л.Х. – лог Хабардина, Г – Горная, р. М.Б. – аллювиальные отложения бассейна реки Малая Ботуобия. Сплошной линией ограничены пределы изменения характеристик независимых выборок из кимберлитовой трубки Мир, пунктиром – Интернациональная; Д – выборка из кимберлитовой трубки Дачная.

При исследовании алмазов из древних, погребенных россыпей, более удаленных от известных коренных источников — Солур, Западная, а так же аллювиальных отложений реки Малая Ботуобия, выявляются отличия. Как видно на рисунке 4, выборки из россыпей Солур и Западная близки между собой и равноудалены от трубки Мир. Алмазы из аллювиальных отложений реки Малая Ботуобия также имеют отличия по определяемым характеристикам от трубки Мир. При этом выборка реки Малая Ботуобия на диаграмме оказывается в стороне от выборок всех других исследованных объектов района, так как коэффициент поглощения аB2 на 20 – 40% больше, чем в выборках трубки Мир.Вероятно, основным источником питания для ореолов рассеяния Мало-Ботуобинского района является трубка Мир, однако выявляемые отличия характеристик алмазов из россыпей позволяют предположить, что потенциал территории в отношении коренной алмазоносности не исчерпывается открытыми месторождениями.

Таким образом, характеристики центров В2 в алмазах из различных коренных источников существенно отличаются, что свидетельствует о различии в термодинамических условиях роста и отжига кристаллов. Использование коэффициентов поглощения и положения максимума полосы В2 при исследовании алмазов из россыпей ЯАП позволяет выявлять их отличия от алмазов из известных коренных месторождений, указывающие на наличие еще не открытых коренных источников не только на севере Сибирской платформы, но и в Мало-Ботуобинском районе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении работы получены следующие основные результаты:

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»