Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
National Geographic №194, ноябрь 2019
National Geographic Traveler №72, ноябрь 2019 – январь 2020
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Наука

«Неизвестные науке» алмазы с Толбачика оказались искусственными

Fig 2 Diamonds.jpg
Константин Литасов
Пару лет назад в пробах грунта с камчатского вулкана обнаружили очень странные алмазы – слишком уж похожи на выращенные в лаборатории! Сходство оказалось не случайным.

Вообще такие кристаллы находили не только на российском Толбачике: eщё и на Тибете, на Полярном Урале, в Албании и Турции. По всем параметрам – как синтетические, вот только содержались в настоящих горных породах.

За последние десять лет о «неизвестных науке алмазах» много писали и учёные, и журналисты. И мы тоже. Но теперь в Институте геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН выяснили: эти алмазы – действительно искусственные!

«Два года назад московские коллеги из Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского предложили мне исследовать несколько алмазов с Толбачика. Изучив их, мы поняли, что по многим характеристикам они – почти абсолютная копия синтетических алмазов (такие выращиваются в том числе и в нашем институте).

Сходство найденных на вулканах алмазов с синтетическими отмечали и авторы многих научных статей, настаивая всё же, что эти алмазы – природные. Мы задались вопросом: неужели в естественной среде каким-нибудь удивительным образом реализуются условия, воспроизводящие процесс синтеза, который мы видим в лаборатории?», – рассказывает зав. лабораторией фазовых превращений и диаграмм состояния вещества Земли при высоких давлениях ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Константин Дмитриевич Литасов.

Алмазов, которые связаны именно с происхождением обычных вулканов, практически не бывает – это и смутило учёных.

Эти минералы образуются при высоких давлениях и температурах на глубине порядка 200 километров, но под вулканами Камчатки таких условий нет. Там есть магматические камеры, расположенные на глубине 20-40 км или даже меньше. Даже если алмаз попадёт в такой котёл из более глубоких пластов, он там просто растворится. То же самое на поверхности: в базальтовой лаве любой алмаз исчезнет за час-два.

«Бывает, что лава прорывается через породы, содержащие алмазы. В этих случаях какие-то редкие находки можно ожидать, но такие алмазы по своим характеристикам будут существенно отличаться от синтетических», — говорит Константин Дмитриевич.

Чтобы понять происхождение необычных толбачинских алмазов, ученые ИГМ СО РАН совместно с японскими коллегами из Токийского университета провели исследование их мельчайших включений, применяя:

  • рентгенофлуоресцентный анализ на ускорителе,
  • масс-спектрометрический микроэлементный анализ с помощью лазерной абляции
  • просвечивающую электронную микроскопию.

Что в результате? Установили, что микровключения эти металлические, причем большинство из них по составу идентичны Ni60Mn40 – классическому промышленному катализатору ПРГН-40 для роста алмазов. И производится он, кстати, в России.

«С этого момента история стала походить на детективную», — отмечает исследователь.

После толбачинских алмазов он задумался об очень похожих на них алмазах, обнаруженных по всему миру в офиолитах. Офиолиты — это фрагменты океанических плит, которые сначала погружаются в глубь Земли, а потом в результате тектонических процессов выталкиваются обратно на поверхность, что оставляет на них следы высоких давлений, соответствующих глубине до 50 км (а иногда даже немного больше). Такие глубины слишком малы для образования алмазов, однако этот минерал в офиолитовых породах в последнее время находят регулярно. Особенно много научных работ про него сделано китайскими учеными.

«Когда я познакомился с обширной литературой по алмазам в офиолитовых породах, то увидел, что по своим характеристикам они абсолютно похожи и на толбачинские, и на синтетические алмазы. У нас не было возможности самим изучить эти образцы, но китайские исследователи описали их очень скрупулезно, в том числе — определили состав микровключений в этих алмазах (то есть сделали почти то же самое, что мы для алмазов Толбачика), — рассказывает Константин Литасов. — Я обратил внимание, что во всех офиолитовых алмазах с Тибета, Урала, из Албании, Турции и других мест был почти одинаковый состав включений близкий к Ni70Mn25Сo5. Я просто проверил этот состав через Google Scholar. В поиске выпало более 50 статей об использовании катализатора абсолютно такого же состава для выращивания синтетических алмазов в Китае. Это снова свидетельствует о том, что необычные алмазы являются просто заражением проб». Результаты исследований приведены в статьях, опубликованных в журналах Gondwana Research, High Pressure Research и «Геология и геофизика».

Fig 3 Inclusions.jpg
Константин Литасов

Установить ясность в происхождении «нового типа алмазов» важно по двум причинам. Во-первых, с каждым годом о несуществующем природном явлении выходит всё больше и больше научных статей и строятся невероятные модели его происхождения. А во-вторых, в Китае, например, на разработку «месторождений» этих алмазов уже выделены крупные гранты.

И всё-таки, каким образом синтетический алмаз мог попасть в пробу? Один из вариантов ответа — намеренный подлог. Однако учитывая, какое количество ученых вовлечено в исследования этих минералов, и какой высокий научный авторитет имеют многие из них, этот вариант ученому рассматривать не хотелось бы. Скорее всего, искусственные минералы оказались в пробах случайно — они были занесены туда еще до отбора этих проб или во время исследования образцов.

«Я считаю, что в случае алмазов из офиолитов может быть два источника такого загрязнения. Во-первых, эти алмазы найдены в основном на месторождениях, где идет открытая разработка хромитовых руд. При этом используются и буровые установки, и режущий инструмент, в состав которых входят синтетические алмазы. Но наиболее вероятно всё же загрязнение на фабрике, на том этапе, когда алмазы выделяют из пробы», — говорит Константин Литасов.

Помимо алмазов в офиолитах Тибета были найдены минералы корунд (Al2O3) и муассанит (SiC) с необычными сверхвосстановленными включениями, совершенно нехарактерными для земных условий, такими как трехвалентный оксид титана, карбиды и нитриды титана, карбиды кремния, очень редкие циркониевые минералы. Подобные же корунды обнаружили в вулканических породах горы Кармель в Израиле. «Мне пришла мысль: как алмаз, так и корунд, карбид кремния — это стандартные минералы для абразивных материалов (они используются в режущем и других инструментах). Я подумал, что надо обратить на них внимание, проверить, есть ли какое-то сходство. На глаза мне попалась наждачная бумага, сделанная из синтетического корунда достаточно крупной зернистости, — с зернышками до одного миллиметра. Я взял кусочек этой бумаги, отполировал зерна и с огромным удивлением обнаружил в них всю ассоциацию, которая наблюдается в этих так называемых природных корундах из офиолитов Тибета и вулканических пород горы Кармель (Израиль). Я испытал настоящий шок, поскольку по этим породам уже опубликовано несколько статей, названо большое количество новых минералов (например, минерал кармелтазит)».

По этому поводу ученые написали статью в журнал Lithos. Найденный в офиолитах необычный муассанит только предстоит исследовать, но и для него специалисты ожидают похожие результаты. Так же, как алмаз, корунд и карбид кремния используются в абразивах — режущих инструментах и шлифовальных кругах. «Представьте, когда разрабатывается месторождение, во все стороны летят вода, пыль, после чего везде останутся кусочки этих корундов и муассанитов (хотя с происхождением именно муассанита всё может быть не так однозначно)», — комментирует исследователь.

Еще в 1940—1960-е годы в Советском Союзе выходило большое количество статей, где были описаны почти все эти фазы в промышленной добыче минералов. Одним из авторов этих публикаций был академик Дмитрий Степанович Белянкин. О том, что синтетические минералы можно перепутать с природными, тоже известно очень давно. В 1979 году один из основателей ИГМ СО РАН академик Владимир Степанович Соболев выпустил статью «Новая опасность дезинформации в результате засорения проб посторонними минералами и техническими продуктами», в которой предупреждал, что к интерпретации найденных в природе «новых минералов» нужно относиться очень аккуратно.

«Есть правила международной минералогической ассоциации по открытию новых минералов, но в данном случае они почему-то игнорируются. В последние 10—20 лет мы, к сожалению, потеряли тесную связь между науками о Земле и материаловедением. И я надеюсь, наши статьи если не положат конец таким странным находкам, то, по крайней мере, обратят на них внимание. Мы, вслед за В.С. Соболевым, призываем к более внимательному отношению к поднятой проблеме. Потому что за этими неправдоподобными образцами можно не только пропустить что-то действительно очень важное, но и направить науку по ложному пути, а также потратить много лет и средств на исследование несуществующих в природе объектов», — говорит Константин Литасов.

Fig 4 corundum.jpg
Константин Литасов