ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛМАЗОВ НАКЫНСКОГО
КИМБЕРЛИТОВОГО ПОЛЯ ПО ДАННЫМ СПЕКТРОСКОПИИ
, *., **.
АК «АЛРОСА», Якутское научно-исследовательское геологоразведочное предприятие «ЦНИГРИ», г. Мирный;
* АК «АЛРОСА», Институт Якутнипроалмаз, г. Мирный;
** АК «АЛРОСА-НЮРБА», г. Мирный.
ВВЕДЕНИЕ
Открытие в 1994 г. Накынского кимберлитового поля в пределах Средне-Мархинского алмазоносного района повлекло за собой резкое увеличение объемов мелко - и среднемасштабных алмазопоисковых работ на левобережье р. Марха. Полученные данные позволяют с большой уверенностью предполагать, что потенциал территории в отношении коренной алмазоносности не исчерпывается Накынским полем. Существуют объективные свидетельства в пользу множественности источников алмазов в пределах левобережья р. Марха, в частности широкое распространение алмазов в аллювии современных водотоков. Существует точка зрения на полигенность ореолов, поскольку указанная территория в течение длительного геологического времени представляла собой седиментационный бассейн, аккумулирующий в своих границах продукты разрушения как уже выявленных кимберлитов (Алакит-Мархинское, Далдынское, Накынское кимберлитовые поля), так и неизвестных источников. Об особенностях морфологии поверхности алмазов р. Марха известно давно, причем на основании физиографии поверхностных скульптур делались предположения о существовании своих коренных источников в данном районе [6], однако коренные источники длительное время не поддавались обнаружению. Открытие кимберлитовых трубок Накынского поля позволило исследовать алмазы, взятые непосредственно из коренных источников. В настоящей работе сделана попытка выявить специфику оптико – спектроскопических характеристик алмазов из кимберлитовых трубок Накынского поля с целью формирования основы для проведения минералогического районирования прилегающих к полю районов.
В комплексе геолого-минералогических методов, направленных на идентификацию ореолов рассеяния продуктов разрушения кимберлитов по отношению к их коренному источнику, большую роль играют инструментальные методы. Для минералов индикаторов кимберлита используются рентгеноспектральные (микрозондовые) анализаторы, позволяющие определить особенности химического состава гранатов, пикроильменитов, хромитов, в том числе на микропримесном уровне, и дать заключение о совпадении этих характеристик с аналогами из известных тел или сделать вывод о наличии не выявленных к данному моменту времени источников.
Для алмазов важным типоморфным признаком, отражающими особенности условий их образования, является их фотолюминесценция. Совершенный алмаз люминесцировать не должен, однако реально его фотолюминесценция отличается широким разнообразием как интенсивности, так и цвета свечения. Свечение обусловлено наличием в образцах дефектов кристаллической решетки. Некоторые из них образуются в процессе роста путем захвата примесей, другие имеют собственную природу (вакансия, дислокация, собственный межузельный атом), третьи являются следствием постростовых воздействий на кристалл. Исследование фотолюминесценции методами спектроскопии позволило в настоящее время выявить в спектрах свечения алмазов более 100 индивидуальных линий и полос, так называемых центров люминесценции. Фотолюминесценция (ФЛ) и поглощение являются важной характеристикой алмазов и используется при проведении сравнительного анализа месторождений и россыпей, при определении качества алмазов и выявлении генезиса кристаллов.
Важным методом исследования дефектов в алмазах является инфракрасная (ИК) спектроскопия. Алмаз не обладает поглощением в однофононной области, но в кристаллах с дефектами наблюдается индуцированное однофононное поглощение, которое активируется не только примесями, но и собственными дефектами, возникающими, например, после облучения нейтронами [1]. Наиболее важная примесь в алмазе - азот [2], концентрация которого может составлять до 1%, обусловливающий целый ряд важнейших физических характеристик кристалла. Азотсодержащие алмазы имеют характерные для А, В1, В2, С дефектов полосы поглощения в районе 7-10 мк (Рис 1,2).
Для А дефекта устоявшейся моделью является пара изоморфно замещающих азотных атомов (азотная молекула) [3]. Концентрация А дефекта коррелирует с коэффициентами поглощения b при 7,8 мк следующим образом [4] :
Nа = 5,8*1018b 7.8 = 11,6*10 18 b 0.306
Распространенных моделей В дефектов несколько. Согласно одной из них, В1 являются небольшими (8 - 10 шт.) скоплениями азотных атомов в плоскости (111), а В2 - более крупными скоплениями (4-5 мк) азота в плоскости (100) дискообразной формы [4]. В зарубежной литературе распространена модель В1 дефекта в виде вакансии, окруженной четырьмя трехвалентными азотными атомами. В ИК области В1 дефект проявляется пиком поглощения на 1175 см-1 (8,5 мк). Многообразие моделей В дефектов свидетельствует о его недостаточной изученности. В некоторых ИК спектрах природных алмазов наблюдается тонкая линия при 3107 см-1 которую приписывают колебанию С-Н связи [5]. Возможная локализация таких комплексов – внутренние поверхности микропустот.
В области 4 – 6 мк во всех алмазах, в том числе беспримесных, регистрируются характерные полосы двухфононного поглощения кристаллической решеткой. Интенсивность этих полос слабо или практически не изменяется от кристалла к кристаллу и составляет около 13 см-1. Стабильность поглощения в этих полосах позволяет использовать их в качестве «внутреннего стандарта» при измерениях ИК спектров и вычислении коэффициентов поглощения. Необходимость использования этого метода обуславливалась тем, что основная масса кристаллов была произвольной формы и определение их толщины в месте измерения было проблематично.
Методика исследований и коллекция образцов.
ИК спектры регистрировались Фурье спектрометром ФСМ 1201 в области 2.5 – 25 мк. По спектрам поглощения определялись концентрации А дефектов. Поскольку однозначного способа определения концентрации В1 и В2 дефектов пока не существует, то их содержание определяли в коэффициентах поглощения.
Возбуждение ФЛ осуществлялось импульсным лазером ЛГИ 21 с длинной волны 337 нм, частотой повторения импульсов 100 Гц при длительности импульса 10 нс и импульсной мощности около 3 КВт. Спектры ФЛ регистрировались установкой на основе двойного призменного монохроматора ДМР 4. Монохроматор был дооборудован шаговым двигателем, который через интерфейс управлялся компьютером. Для точной идентификации центров по положению нульфононных линий обычно используются измерения при температуре жидкого азота, однако такой возможностью мы не располагали. Идентификация S и Н центров, которые люминесцируют примерно в одном и том - же спектральном диапазоне, была основана на форме спектра и на кинетике затухания люминесценции. Свечение S центров имеет длительный компонент свечения и существенно не затухает спустя 10 – 15 мкс после окончания импульса возбуждения, в то время как Н центры имеют короткоживущие возбужденные состояния и быстро затухают. Выделение временных интервалов осуществлялось электронными ключами между ФЭУ и АЦП, работа которых была синхронизована с лазерным импульсом.
Спектры поглощения в видимой области регистрировались спектрально-вычислительным комплексом на базе микроскопа-спектрофотометра МСФУЛ-312, управляемого компьютером с оригинальным программным обеспечением. Данный прибор позволил регистрировать спектры с участков менее 100 мк. Спектры коэффициентов поглощения измерялись в диапазоне 370 - 800 нм при комнатной температуре.
Всего было исследовано 1500 кристаллов алмазов. 1200 образцов имели размерность –2 +1 мм, остальные преимущественно –4 +2 мм. В кристалломорфологическом отношении выборка была представлена различной степени искаженными монокристаллами октаэдрического габитуса (80%), сростками двух, реже трех кристаллов (10%). Около 9% образцов относились к кубам и переходным формам. В качестве отдельной и немногочисленной (1%) группы были исследованы алмазы IV генетической разновидности по Орлову [7].
Специфика данной коллекции оказалась такова, что оказалось целесообразным в качестве основы для исследований использовать спектроскопию люминесценции. Для всех светящихся кристаллов регистрировались спектры ФЛ, по полученным спектрам кристаллы объединялись в группы с однотипными спектрами. Естественно, что кристаллы с однотипными спектрами ФЛ имели и визуально воспринимаемый сходный цвет свечения. Выделены группы с фиолетовым, синим, зеленым свечением и нелюминесцирующие образцы. Затем исследовалось поглощение в ИК области по группам.
Результаты исследований спектров.
Спектры фотолюминесценции наиболее многочисленной группы кристаллов с фиолетовым свечением содержат интенсивную полосу свечения N3 дефектов и полосы с максимумами около 630 – 640 нм и 700-710 нм. (Рис 1 ). Из спектров следует, что розово – сиреневый, сине – фиолетовый и подобные им оттенки свечения являются смешением голубого свечения системы N3 и полос люминесценции в оранжево – красной области. В спектрах некоторых алмазов с фиолетовой или розовой люминесценцией регистрируется свечение Н3 и Н4 дефектов в незначительных интенсивностях и полоса с максимумом 540-560 нм, которая лучше проявляется в спектрах ФЛ алмазов, обладающих дымчато-коричневой и розово-фиолетовой окраской и следами пластической деформации. Встречаются, также, полосы люминесценции семейства S центров.
В большинстве спектров ИК поглощения этой группы кристаллов регистрируются полосы А и В1 дефектов с коэффициентами поглощения 12 - 25 см-1 (Рис. 2). В меньшей части группы (около 10%) коэффициенты поглощения полос В1 и А составляют от 20 до 35 см-1. В спектрах реже присутствуют, также, полосы В2 с коэффициентом поглощения менее 6 см-1 и полосы, приписываемые колебаниям С-Н связей с коэффициентами 2-3 см-1, причем в алмазах с несколько пониженным содержанием А и В1 дефектов (менее 14 см-1) и нерегистрируемым содержанием В2 дефектов поглощение С-Н группы повышено до 5-7 см-1. У некоторых кристаллов в небольших интенсивностях обнаруживаются полосы поглощения С дефектов.
Алмазов с желто-зеленой люминесценцией 9%. В большинстве это октаэдры, но встречаются кубические и переходные формы. Регистрация спектров показала, что такая люминесценция чаще вызвана свечением Н3 центра, реже – Н4, иногда обоими типами этих дефектов. В некоторых кристаллах свечение обусловлено S1, S2 центрами (Рис 3). В спектрах наблюдаются, также, слабые полосы N3.
Измерение ИК спектров показало, что это в этих кристаллах содержание азота несколько ниже по сравнению с предыдущей группой. Коэффициент поглощения А дефектов у большинства кристаллов этой группы не превышает 5-7 см-1. (Рис 4) В спектрах алмазов, имеющих коэффициент поглощения А дефектов более 12 см-1, регистрируется, также, полосы В1 с интенсивностью около 7 см-1. В этом случае в спектре фотолюминесценции доминирующим является свечение Н4 дефекта. Дефекты S2 и S3 также регистрируются в спектрах некоторых кристаллов со средним содержанием А и В1 центров (коэффициент поглощения в пределах 10 см-1).
Несветящихся алмазов 4.4%. Это алмазы октаэдрической или неправильной формы. В спектрах ИК поглощения регистрируются А, В1 и у некоторых С дефекты. Дефекты встречаются, в основном, с умеренной интенсивностью главных полос поглощения. Коэффициент поглощения изменяется от кристалла к кристаллу в интервале 10-15 см-1.
Регистрация спектров осколков алмазов, где отчетливо выделяются две области – область с желто - зеленой и область с розовой фотолюминесценцией, показала, что в спектрах области с зеленой фотолюминесценцией регистрируются интенсивные S2, реже S3 и слабые полосы N3 дефектов. Н3 встречается редко. В области с розовой фотолюминесценцией интенсивны максимумы 640 нм и 710 нм, относящиеся предположительно к дефектам 575 нм и 640 нм. Таким образом, характеристики областей с желто-зеленым свечением и областей с фиолетовым свечением соответствуют характеристикам однородных кристаллов с тем же типом свечения.
Фотолюминесценция сростков алмазов чаще фиолетовая, состоящая из полос свечения N3, центров 640 нм и 575 нм. Реже сростки содержат алмазы с зеленой фотолюминесценцией, вызванной свечением Н3, Н4, S2, S3 и интенсивным максимумом на 770 нм, предположительно дефекта 700 нм или 793 нм. Сростков кристаллов с фиолетовой люминесценцией с кристаллами с желто – зеленой люминесценцией не обнаружено. В спектрах ИК поглощения сростков регистрируются А., В1 полосы в достаточно больших интенсивностях 15-30 см-1, и у многих регистрируются С и В2 центры, присутствуют полосы С-Н связей с интенсивностью от 2 до 8 см-1. Таким образом, сростки алмазов по примесному составу и люминесценции соответствуют характеристикам монокристаллов с соответствующим свечением и какими либо особенностями не отличаются.
Около 20% образцов обладали окраской от слабого бледно-желтого оттенка до интенсивной коричневой, встречались фиолетовые разности. В спектрах поглощения в видимой области большинства окрашенных кристаллов содержится электронно-колебательная система N3. Кристаллы с высоким содержанием только N3 дефекта имеют светло-желтую окраску. В желто-зеленых кристаллах, помимо N3-дефектов, регистрируются более слабые по интенсивности полосы поглощения дефектов Н3 и Н4 (Рис 5), причем центры Н4 встречаются чаще, чем Н3. Часть группы желтых кристаллов не обнаружила поглощения N3-дефектов. Спектр их поглощения характерен для алмазов с С дефектом. На отдельных образцах имелись сколы, - своеобразные окна, позволившие установить, что у кристаллов с оболочкой оболочка довольно тонкая. Окраска преимущественно сосредоточена в оболочке и такие алмазы являются представителями группы Coated diamond.
В поглощении кристаллов с лилово-коричневой и дымчато-коричневой окраской, а это около половины от общего содержания окрашенных кристаллов, регистрируется широкая бесструктурная полоса, имеющая коэффициент поглощения в синей области от 4 до 10 см-1 и спадающей практически до нуля в красной области спектра (Рис 6). Такой спектр обычно связывают с процессами пластической деформации. У желто-коричневых алмазов на фоне бесструктурной полосы регистрируется поглощение азотно-вакансионными дефектами, относительный вклад поглощения которых уменьшается с увеличением густоты окраски, т. е. насыщенность окраски определяется, в основном, пластическими деформациями. В некоторых кристаллах с интенсивной лилово-коричневой окраской наблюдается дополнительные максимумы на 480, 570 и слабый на 630 нм.
В спектрах поглощения розово-фиолетовых алмазов (Рис 7), общее содержание которых около 2%, доминирует полоса в области 560 нм, интенсивность которой, в основном и определяет интенсивность такой окраски. Интенсивна, также, полоса с максимумом около 390 нм. Считается, что розово-фиолетовая окраска характерна для алмазов с высокими концентрациями А дефектов (до 1021 см-3), насыщенных дислокациями в результате пластических деформаций.
Обсуждение результатов.
Исследование спектров ИК поглощения показало, что абсолютное большинство алмазов содержат А дефекты. Распределение данных алмазов по концентрациям А дефекта (Рис.8) представляет собой широкую полосу с максимумом в диапазоне 1.0 –1.2 *1020 см-3 и слабый максимум в диапазоне 2.4 – 2.7*1020 см-3. Причем около 77% кристаллов содержат азота в А форме до 1.2*1020 см-3. Распределение незначительно отличается от распределений для месторождений Мало-Ботуобинского района, где большая часть кристаллов содержит А дефект в концентрации 1.2*1020 см-3 [8]. Такие содержания А дефекта в общем характерны для кимберлитовых алмазов и для алмазов Якутии в том числе. У 0,8 % полосы поглощения А и В1 дефектов не регистрируются и их можно отнести к типу IIа. По усредненному относительному содержанию В дефектов и усредненной интенсивности «водородной» полосы на 3107 см-1 алмазы Накынского поля также близки к алмазам Мало-Ботуобинского района [9]. С другой стороны, наличие кристаллов с характерными облочками сближают выборку с алмазами трубки Айхал Далдыно-Алакитского алмазоносного района. Но в отличие от кристаллов тр. Айхал, оболочки алмазов Накынского поля имеют меньшее поглощение, меньшую толщину.
Фотолюминесценция алмазов Накынского поля, по сравнению, например с люминесценцией алмазов из тр. Мир и Удачная, визуально воспринимается как неяркая, «блеклая», цвета свечения кажутся «выцветшими». Спектры отличаются невысокой интенсивностью, зашумленностью, и, чаще, большой сложностью, наложением многих полос невысокой интенсивности. Это в существенной мере осложняет их расшифровку.
Выделенная группа образцов с «фиолетовой» люминесценцией реально объединяет индивиды, обладающие оттенками голубого, фиолетового, сиреневого, розового свечения. Как показали спектральные исследования, выделение такой группы оказалось правомерным, поскольку все эти кристаллы обладали сходными двухкомпонентными спектрами, состоящими из доминирующей системы N3 и полос свечения в красной области, пространственно не разделяемые. Колебания соотношений интенсивности полос в синей и красной области от кристалла к кристаллу и обуславливало фиолетовые, розовые и сиреневые оттенки. Лишь 3 % алмазов содержат в спектре только N3 полосу, что сближает выборку с алмазами трубки Мир (7%). В тр. Удачная алмазов с таким спектром люминесценции около 25%.
Однако в сочетании с другими полосами центр N3 встречается в спектрах подавляющего большинства кристаллов (87%). В спектрах кристаллов из тр. Мир центр N3 в сочетании с другими центрами встречается в 17% образцов, в кристаллах из тр. Удачная – в 78% случаев. По этому показателю алмазы Накынского поля ближе к алмазам из тр. Удачная (Таблица 1). Таким образом, если для алмазов из трубки Мир характерен красный компонент в спектре ФЛ, а для алмазов тр. Удачная – голубой компонент, То для алмазов из коренных источников Накынского поля характерны спектры, содержащие оба этих компонента.
Таблица 1.
Частота встречаемости спектральных компонент в алмазах Накынского поля в сопоставлении с тр. Мир и Удачная.
Трубки | Зеленый компонент (%) | Голубой компонент (%) | Красный компонент (%) | Без свечения (%) |
Мир | 23 | 17 | 52 | 10 |
Удачная | 41 | 78 | 11 | 2 |
Накын | 20 | 87 | 67 | 4 |
В 30,1 % спектров алмазов Накынского поля совместно с N3 дефектом регистрируются полосы с максимумами в красной области при 630-640 нм и 700-720 нм, что в сочетании с голубым свечением N3 дает фиолетовую ФЛ (Рис. 1). Эти полосы могут быть отнесены к S3 центрам или дефектам 575 и 640. Сочетание центров N3 с оранжево – красной люминесценцией характерно для спектров алмазов Малоботуобинского района, Однако, как показано в [10], синяя и оранжевая люминесценция в алмазах Малоботуобинского района локализованы в пространственно разобщенных зонах кристаллов. Обычно синяя люминесценция сосредоточена во внутреннем фантоме, который покрыт оболочкой с оранжевым свечением. Отдельные кристаллы изученной коллекции (около 1.1%) также имеют выраженный фантом с голубой люминесценцией центров N3 окруженный оболочкой с оранжево-красной люминесценцией центров, производных от С дефектов, причем граница между зонами достаточно резкая. Однако, для Накынского поля такие кристаллы следует считать скорее исключениями. Выявить границу между голубым и красным свечением в подавляющем большинстве кристаллов с фиолетовым свечением не удавалось. Вероятнее всего, группы полос пространственно не разобщены.
В спектрах 20,2 % алмазов регистрируются N3 в сочетании с максимумами при 520 и 580 нм, которые дают зеленую ФЛ. Как указывалось выше, кристаллов, содержащих в спектре только зеленый компонент не более 10%. Исследование кинетики затухания показало, что зеленая ФЛ образована как быстро затухающими дефектами Н3 и Н4, так и дефектами S1, S2 и S3.
В спектрах 36,1 % кристаллов регистрируются N3 дефект в сочетании со слабыми максимумами при 520 нм и более интенсивными при 640 - 700 нм. Такой спектр характерен и для алмазов, отнесенных к группе Coated diamond. Свечение таких алмазов больше желто-розовое, у алмазов с оболочкой слабое, розоватое, спектры зашумлены, интенсивность ФЛ падает с увеличением густоты окраски оболочки. Известно [7], что эти оболочки растут по нормальному механизму и по характеристикам сходны с характеристиками желтых кубов, которые росли в среде с высоким пресыщением. Исходя из этого, а также из того, что в ИК поглощении регистрируются «следы» полос С дефектов, а в люминесценции регистрируются производные от С дефектов центры свечения (575, 640 нм), позволяет предположить, что заключительный этап роста характеризовался условиями с высоким пресыщением. Возможно, условия роста изменялись так, что пресыщение, и, следовательно, скорость роста, медленно повышалось до тех пор, пока механизм роста не изменился с тангенциального на фибриллярный, характерный для кубов 2 разновидности. Что при этом изменялось: - химический состав среды, температура или давление, можно только предполагать, однако на наш взгляд, более вероятно медленное понижение температуры (остывание) кристаллизационной среды, что способствовало медленному нарастанию пресыщения.
Как указывалось выше, 4.4% алмазов изученной коллекции нелюминесцировали. Отсутствие люминесценции может быть по двум причинам. Во-первых, собственно отсутствием в фантоме центров свечения; во - вторых, из-за высоких концентраций основных азотных дефектов, тушащих всякую люминесценцию. В спектрах ИК поглощения нелюминесцирующих образцов регистрируются А, В1, изредка С дефекты. Дефекты встречаются, в основном, с умеренной интенсивностью главных полос поглощения. Коэффициент поглощения изменяется от кристалла к кристаллу в интервале 10-15 см-1, что соответствует концентрациям порядка менее 1020 см-3, т. е., такие алмазы относятся к кристаллам с обычным для якутских алмазов содержанием азота. С другой стороны, отдельные кристаллы с фиолетовой люминесценцией имеют концентрацию азота в 2 – 5 раз более высокую, однако в них наблюдается люминесценция. Таким образом, не избыточные концентрации азотных дефектов являются причиной отсутствия люминесценции в данных кристаллах. По примесному составу данная группа образцов соответствует группе люминесцирующих образцов. Тушение люминесценции определяется каким-то другим, неустановленым, фактором. Характерных особенностей в ИК спектрах этих кристаллов не обнаружено.
В [11] азотные дефекты подразделены на так называемые «основные» (А, В1, В2, С) и «дополнительные» - центры люминесценции, содержание которых кореллирует с основными дефектами. Выраженной связи цвета ФЛ или специфического набора центров люминесценции от содержания азотных дефектов не обнаруживается, следует отметить лишь тенденцию роста интенсивности красной составляющей в спектре фиолетового свечения с увеличением общего содержания азотных дефектов, в частности с увеличением содержания дефекта В2 (Табл. 2).
Таблица 2.
Основные и дополнительные дефекты в алмазах Накынского поля.
Цвет ФЛ | Идентифицированные полосы в спектре ФЛ | А дефект см -1 | В1 дефект см –1 | В2 дефект см-1 |
Зеленый | N3, H3, H4, S2, S3, 793, 788. | 2 – 12 | 0 –3 | нет |
Синий | N3 | 5 – 15 | 0 – 7 | нет |
Фиолетовый | N3, S1, S3, 640, 575 | 6 – 58 | 0 – 17 | 0 – 14 |
Без ФЛ | нет | 5 – 15 | 0 – 5 | нет |
Окраска алмазов также имеет некоторые особенности. Поскольку в алмазах исследованной коллекции обнаруживается С дефект и повышенное содержание дислокаций, являющихся генераторами вакансий, то полоса поглощения с максимумом около 580 нм в спектрах розовых и фиолетовых алмазов может быть обусловлена центрами 640, имеющим структурную модель в виде одиночного азотного атома (С дефекта), захватившего вакансию (NV-центры). Центры 640 обычно дают характерную люминесценцию, однако она в фиолетовых алмазах не обнаруживается. Таким образом, причины розово-фиолетовой окраски остаются невыясненными.
В природных алмазах Н3 и Н4 дефекты сосредоточены, как правило, в областях с повышенным содержанием вакансий. Это могут быть, так называемые, «пятна пигментации», повышенное содержание вакансий в которых является следствием локального радиационного облучения, или области кристалла, обогащенные дислокациями. Такие области достаточно уверенно идентифицируются визуально, поскольку «пятна пигментации» имеют вид аморфных, случайным образом ориентированных пятен, а дислокации ориентированы по кристаллографическим направлениям. Поскольку Н дефекты в данном случае проявляются на фоне характерного спектра поглощения «пластически деформированных» алмазов, то вероятным источником вакансий для образования этих дефектов являются дислокации.
Желтые оттенки окраски алмазов определяются присутствием в кристаллах С дефектов, как распределенного по всему кристаллу, так и сосредоточенному в оболочке, причем в оболочке содержание С дефекта повышено и оболочки следует скорее отнести к кристаллам типа 1в. В желтую окраску существенный вклад вносит и поглощение на N3 дефектах. Дымчато-коричневя окраска обусловлена пластическими деформациями. Желто-зеленая и розово – фиолетовая окраска является следствием пластической деформации алмазов с высокими концентрациями азотных дефектов, захватом вакансий этими дефектами с образованием Н3, Н4 центров и полосы с максимумом при 580 нм. Нередки кристаллы, окраска которых является наложением двух или трех указанных выше факторов.
Таким образом, проведенные исследования алмазов Накынского поля методами спектроскопии показали, что по данным ИК спектроскопии характеристики изученных алмазов полностью соответствуют характеристикам алмазов из кимберлитов, но имеют характерные особенности в фотолюминесценции и окраске. Наличие характерных оболочек кристаллов сближают их с трубкой Айхал Далдыно-Алакитского алмазоносного района, но в отличие от алмазов из тр. Айхал, оболочки на алмазах Накынского поля существенно тоньше и практически не влияют на форму кристалла. Особенностью алмазов из трубок Накынского поля является наличие кристаллов с розово – фиолетовой окраской. Подобные кристаллы нередки для тр. Аргайл (Австралия) но в Якутии известны по отдельным находкам. Для исследованных кристаллов характерна особая «фиолетовая» люминесценция, являющаяся следствием сочетание голубого и красного свечения, в то время как для трубки Удачная доминирующим является голубое свечение а для трубки Мир – красное.
Существующая точка зрения на полигенность алмазов Накынского поля, возможно, как раз и объясняется спецификой их характеристик, поскольку как указывалось выше, среди алмазов Накынского поля имеются разности, сходные как с алмазами из кимберлитов Алакит-Мархинского, Далдынского, и даже Малоботуобинского кимберлитовых полей, но имеют и характерные особенности. По совокупности особенностей изученные алмазы следует выделить в отдельную категорию алмазов Накынского поля. Специфика их физических характеристик может служить в качестве основы для проведения минералогического районирования прилегающих к полю районов.
Литература.
1. Clark C. D., Davey S. T. One-phonon infrared absorption in diamond. // J. Phys. C. Solid State Phys., V17, 1984. p. 1127 – 1140.
2. Kaiser W., Bond W. Nitrogen, a major impurity in common type 1 diamond. //Phys. Rev. 1959. V.115, p.857.
3. , , и др. О преимущественном состоянии азота в природном алмазе //ЖСХ,1969, N 10 с.552.
4. , , Смирнов содержания оптически активных примесных дефектов в алмазах. //Алмазы и сверхтвердые материалы. 1979, N 5 с.1.
5 Runciman W. A. and Carter T. High resolution infra-red spectra of diamond. Solid State Comm. V 9, 1971., p. 315 – 317.
6. , , . Алмазные местрождения Якутии. Гос. Издательство геологии и охраны недр. М. 1959, 528 с.
7. Орлов алмаза. М.: Наука, 1973. с. 222.
8. , , и др. Спектры поглощения алмазов разных типов. //Докл. АН СССР, 1972, 203, N5, с.1054-1057.
9. , , Фролова центры в алмазах двух районов Сибирской кимберлитовой провинции, 1991, Геология и геофизика, № 8.
10. Mironov V. Internal morphology of diamond from Udachnaya pipe according to the data of luminescence tomography method. Pross. of the 7-th international kimberlite conf. Cape Town, 1998, p. 597 – 600.
11. , , и др. Природные и синтетические алмазы. М.: Наука, 1986. 220 с.
Список рисунков.
Рис. 1. Спектры синей, розовой, фиолетовой люминесценции.
Рис. 2. Типичные спектры ИК поглощения алмазов с фиолетовой люминесценцией.
Рис. 3. Спектры желто – зеленой фотолюминесценции.
а) доминирование H дефектов. в) доминирование S дефектов.
Рис. 4. Типичные ИК спектры поглощения алмазов с желто-зеленой люминесценцией.
Рис. 5. Поглощение алмазов с желтыми оттенками окраски.
Рис. 6. Поглощение алмазов к коричневыми оттенками окраски.
Рис. 7. Поглощение алмазов с розово-фиолетовыми оттенками окраски.
Рис. 8. Распределение алмазов исследованной выборки по показателям поглощения в полосах 1 – А дефектов, 2. В1 – дефектов, 3 – В2 дефектов, 4 - линии 3107 см-1 .
Аннотация.
, , ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛМАЗОВ НАКЫНСКОГО КИМБЕРЛИТОВОГО ПОЛЯ ПО ДАННЫМ СПЕКТРОСКОПИИ. 8 рис, 1 табл., Библ 11. В статье приведены результаты исследований 1500 алмазов Накынского поля методами люминесценцентной спектроскопии и спектроскопией поглощения в видимой и ИК области. Анализируются особенности спектроскопических характеристик алмазов и их примесного состава. Исследования показали, что в целом характеристики изученных алмазов полностью соответствуют характеристикам алмазов из кимберлитов, но имеют характерные особенности в фотолюминесценции и окраске. Специфика их физических характеристик может служить в качестве основы для проведения минералогического районирования прилегающих к полю районов.
Резюме.
Исследовано 1500 кристаллов алмазов размерностью –4 +1 мм. Выборка была представлена различной степени искаженными монокристаллами октаэдрического габитуса (80%), сростками двух, реже трех кристаллов (10%). Около 9% образцов относились к кубам и переходным формам. Исследования проведены методами спектроскопии люминесценции и поглощения в видимом и ИК диапазоне. Анализируются особенности спектроскопических характеристик алмазов и их примесного состава. Исследования показали, что в целом характеристики изученных алмазов полностью соответствуют характеристикам алмазов из кимберлитов, но имеют характерные особенности в фотолюминесценции и окраске. Специфика их физических характеристик может служить в качестве основы для проведения минералогического районирования прилегающих к полю районов.
