Сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН, совместно с российскими коллегами из ИФХЭ РАН, ИГЕМ РАН и других организаций, провели исследования редкой поликристаллической разновидности алмаза – балласа. Установлено, что отдельные кристаллиты алмаза при росте от центра зёрен к их периферии расщепляются. В процессе роста образуется зональное строение балласов, выражающееся, в частности, в увеличении концентрации примесного азота от центра к периферии. При этом в составе кристаллитов алмаза обнаружены такие же примесные центра с участием азота и водорода, что и в монокристаллах алмаза. Результаты работы могут быть использованы при получении синтетических балласов, используемых в некоторых областях промышленности. Результаты исследования опубликованы в журнале Crystals.

Баллас – поликристаллический агрегат алмаза, имеющий почти идеальную шарообразную форму и радиально-лучистое строение. Отдельные кристаллиты алмаза растут в нём из центра к периферии, образуя почти идеальную шарообразную форму. Находки балласа в природе немногочисленны, и способ его образования до последнего времени оставался невыясненным. Для исследования были использованы два зерна балласа, обнаруженные Ф.В. Каминским (ГЕОХИ РАН) в процессе полевых работ в бассейне реки Рио де Прата в штате Минас Жераис, Бразилия (Рис. 1).

«Для изучения зёрен балласа был использован комплекс методов: сканирующая электронная микроскопия, катодолюминесценция, спектры фотолюминесценции и инфракрасные спектры поглощения, рентгеновская томография, изотопный анализ углерода, и др. В итоге было установлено, что отдельные кристаллиты алмаза при росте от центра зёрен к их периферии расщепляются. В процессе роста образуется зональное строение балласов, выражающееся, в частности, в увеличении концентрации примесного азота от центра к периферии. При этом в составе кристаллитов алмаза обнаружены такие же примесные центра с участием азота и водорода, что и в монокристаллах алмаза. В центральных частях балласов были обнаружены монокристаллические блоки алмаза со следами пластической деформации», - сказал главный научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН, член-корр. РАН Феликс Каминский.

Установленные высокие температуры образования балласов (1125-1200 °С) и их «тяжёлый», глубинный изотопный состав углерода (δ13С = -5.42 до -7.11 ‰ VPDB) свидетельствуют о том, что балласы образовались в кимберлитах в тех же термодинамических условиях, что и монокристаллические алмазы. Решающим условием для формирования балласов являлись локальные пересыщения углеродом участков алмазообразования, стимулировавшие быструю кристаллизацию этой интереснейшей поликристаллической разновидности алмаза.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Публикация: Shiryaev A.A., Kaminsky F.V., Pavlushin A.D., Yapaskurt V.O., Zolotov D.A., Averin A.A., Zhilicheva O.M., Nickolsky M.S., Kuznetsova O.V. (2023) Structural Peculiarities of Natural Ballas—Spheroidal Variety of Polycrystalline Diamond. Crystals, 13, 624, https://doi.org/10.3390/cryst13040624

Источник: ГЕОХИ РАН.