Ученые впервые зафиксировали присутствие фтора и хлора в природных алмазах. Это открытие заставляет пересмотреть устоявшиеся представления о химическом составе этого самого твердого минерала, встречающегося на Земле, а также о процессах его образования в глубинных слоях мантии.
Сотрудники лаборатории геохимии углерода имени Э.М. Галимова, входящей в состав Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН), вместе с коллегами из ФТИ им. А.Ф. Иоффе провели анализ концентраций фтора и хлора в природных алмазах, используя метод динамической вторично-ионной масс-спектрометрии. По данным Минобрнауки РФ, полученные результаты указывают на сложный характер происхождения галогенов в изученных образцах. Часть фтора и хлора имеет первичное происхождение, доставшееся от изначального состава Земли. Другая часть, формирующая мантийный резервуар галогенов, поступает в мантию в процессе опускания литосферных плит в глубинные зоны, где и происходит кристаллизация алмазов.
Алмаз, будучи минералом, в основе которого лежит углерод, всегда содержит небольшие примеси других элементов. Наиболее значимыми среди них являются азот, водород и бор, которые интегрируются в кристаллическую решетку и влияют на оптические и физические свойства. К примеру, бор придает алмазу полупроводниковые характеристики. Ученые предположили, что в алмазе также могут присутствовать галогены, такие как фтор и хлор. Основанием для данной гипотезы стали прежние обнаружения включений минералов, содержащих галогены, таких как галит (NaCl, поваренная соль) и сильвин (KCl).
Исследование, проведенное совместно с учеными из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе с применением метода динамической вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) и ионно-имплантированных образцов сравнения, показало, что концентрации фтора и хлора в природных алмазах колеблются в пределах от 0.014 до 0.036 частей на миллион. Наиболее вероятно, что фтор и хлор связаны с микровключениями в алмазе, однако возможность их вхождения в кристаллическую структуру также не исключается.
«Дальнейшие исследования должны определить, какую позицию занимают галогены в структуре алмаза и как они влияют на его физические свойства», – прокомментировал один из авторов исследования, главный научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН, доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН Феликс Каминский.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты исследования опубликованы в журнале «Геохимия».
Источник – ПОИСК