Продолжаем рассказывать об экземплярах коллекции редких алмазов, добытых на месторождениях АЛРОСА. В этот раз речь пойдет о сростке алмазов сложной формы, напоминающем своим видом китайский фонарик, склеенный из бумажных фрагментов.
В одном из прошлых номеров клиентского журнала АЛРОСА мы показывали этот уникальный алмаз. А сейчас попробуем объяснить, каким образом он принял свою необычную форму. «Фонарик» относится к шпинелевому двойнику. Этот тип двойникования характерен для шпинели. Два кристалла срастаются на ранней стадии своего образования. В результате кристаллы-близнецы оказываются связаны осью или плоскостью симметрии, которой у одиночных кристаллов не бывает.
При этом кристаллическая решетка одного кристалла симметрично отражается в строении его дублера, и их ориентировка относительно главных кристаллографических направлений и плоскостей решетки подчиняется строгой закономерности. Все это можно сравнить с тем, как кирпичная кладка одной стены здания встречается на углу с другой. Контакт кристаллических структур происходит без нарушения их целостности, в результате чего образуется цельный кристалл из двух зеркально отраженных двойников.
Двойниковый сросток «Китайского фонарика» состоит из двух кубических кристаллов. Однако их ребра настолько сгладились в результате природного растворения, что с первого взгляда распознать их бывшую форму очень сложно.
Такие кристаллы, образующиеся из двойников прорастания кубических кристаллов, изучил еще в начале XX века классик кристаллографии алмазов, академик Александр Евгеньевич Ферсман.
В монографии «Алмаз» (Der Diamant), которую 28-летний выпускник Московского университета Ферсман, проходивший стажировку в Хайдельбергском университете Германии, и его наставник Виктор Мордехай Гольдшмидт опубликовали в 1911 году, приведены изображения аналогичных по форме срастаний алмазов, в то время известных исключительно по образцам из алмазных россыпей Бразилии.
Если сравнить фотографии «Китайского фонарика» и рисунок, выполненный рукой самого Ферсмана, покажется, что на нем изображен именно наш алмаз – настолько близка внешняя морфология этих кристаллов.
Компоненты алмаза-двойника прорастания можно представить как кубические кристаллы, зеркально обращенные друг к другу в зеркальной плоскости двойникования (111) (а). Либо как повернутые относительно друг друга на 180° по оси симметрии третьего порядка [111] (б)
Такое разительное сходство говорит о близости характеристик и истории образования архангельского и бразильского сдвоенных алмазов.
При изучении микроморфологии поверхности «Китайского фонарика» ученые выяснили, что до этапа растворения он имел еще более сложное строение.
Фонарик - это два кубических кристалла, зеркально обращенных друг к другу в плоскости двойникования, обозначаемой символом (111). Также эти кристаллы можно представить как повернутые относительно друг друга на 180 ° по оси [111] – оси симметрии третьего порядка. Так в кристаллографии называется воображаемая ось, совершая полный оборот вокруг которой кристалл трижды совмещается сам с собой.
Это шпинелевый закон двойникования кристаллов кубической симметрии. Помимо шпинели и алмаза сросшиеся по этому закону кристаллы можно найти у других минералов, например, у флюорита, пирита, магнетита, лопарита и др.
В отличие от простых «контактных двойников», которые соединены друг с другом по одной общей границе, каждый сегмент двойников прорастания изолирован собственными «экваториальными» и «меридиональными» границами и отвечает общему закону симметрии. При этом внешне сросток выглядит так, как если бы кристаллы проникли друг в друга.
Вдоль «экваториальной границы» срастания этого двойникового сростка можно увидеть сложное нагромождение дополнительных граней, напоминающих гармошку. Здесь произошло дополнительно параллельное срастание кристаллов. В результате возникло еще два сегмента граней, опоясывающих двойниковый шов. По-видимому, этот сложный комплекс дополнительных граней обязан своим происхождением самой поверхности двойникования – именно ее рост вызвал параллельные сдвиги и симметричные двойниковые деформации кристаллической структуры. Это можно сравнить с раскрытием лепестков бутонов у двух зеркально ориентированных друг к другу цветков. Зеркальная плоскость генерировала их быстрый рост в противоположных направлениях вызывая симметричные сдвиги и деформации в кристаллической структуре подобно лепесткам.
Растворяются двойниковые сростки кристаллов по тем же законам, что и одиночные кристаллы, образуя кривогранные округлые формы. Всего в ходе природного растворения на месте ребер куба образуется 24 выпуклые искривленные грани, которые вместе составляют тетрагексаэдроид. В результате плоскогранные кристаллы алмаза постепенно превращаются в округлые многогранники с выпуклыми поверхностями. Наиболее значительному растворению подвергаются выступающие вершины и ребра кристаллов, и в их направлении поверхности искривлены максимально. На реликтах плоских граней появляется геометрической узор из ямок травления. Все эти типичные признаки растворения есть и у «Китайского фонарика».
Со временем подобные по форме кривогранные кристаллы алмаза стали обнаруживаться в россыпях Южной Африки, Намибии, Индии и Южной Австралии, а также на Урале. Интересно, что их коренной источник, как правило, остается неизвестным. До сих пор не разрешен и вопрос, почему подобные кристаллы не найдены ни в одной из известных кимберлитовых трубок Якутии, хотя в изобилии встречаются в якутских россыпях на северо-востоке Сибирской платформы между реками Лена и Анабар. С этой точки зрения архангельские кимберлитовые трубки уникальны, потому что являются коренными источниками таких кристаллов.
Результаты многочисленных исследований позволяют утверждать, что морфология кривогранных алмазов из архангельских трубок и россыпей из других регионов во многом определяется значительным растворением (и, соответственно, потерей первичного веса) кристалла во время его транспортировки к поверхности земной коры в расплаве, насыщенном флюидами – смеси жидких и газообразных компонентов магмы. Флюиды чрезвычайно агрессивны к алмазам и могут растворить их за считанные часы. Может быть, именно по этой причине многие кимберлитовые трубки не содержат алмазы – они просто не успевают достичь поверхности с глубин, превышающих 100–150 км.
Так что вопросы о коренных источниках богатых россыпей алмазов на северо-востоке Сибирской платформы до сих пор остаются открытыми. Есть мнение, что это могли быть не трубки, а источники совершенно другого типа. К примеру, на Урале уже давно найдены так называемые флюидизиты – эти породы карбонатного состава слагают жилы и прожилки преимущественно в известняках и песчаниках.
Из более чем тысячи кимберлитовых тел, обнаруженных в пределах Сибирской платформы, промышленно алмазоносными являются лишь несколько десятков, остальные практически пустые.
В любом случае очевидно, что кимберлитовых трубок с высоким содержанием алмазов в районе северных россыпей Якутии не существует, иначе они уже были бы обнаружены в результате детальных современных поисков. И имеющиеся данные не позволяет говорить о существовании там трубок палеозойского возраста, которые могли быть полностью разрушены за прошедшее время.
Справа - описанный Ферсманом алмаз из Бразилии, слева - похожий, но обладающий более сложным строением архангельский "Китайский фонарик"
Поэтому неудивительно, что геологов заинтересовало сходство морфологии двойниковых сростков кристаллов Бразилии с архангельским «Китайским фонариком», который, очевидно, имеет аналогичное происхождение. В этом смысле он представляет интерес не только с точки зрения научного познания мира кристаллов, но и с практической – поиска новых, неизвестных алмазоносных объектов. Возможно, их аналогом являются те самые кимберлитовые трубки Архангельской алмазоносной провинции, где и был добыт наш герой.
Впервые текст был опубликован в журнале «Наука из первых рук», №3/4 (92) 2021.