Исследования лаборатории сосредоточены на водосодержащих минералах, устойчивых при высоких давлениях и температурах – потенциальных «транспортерах» воды с земной поверхности в недра планеты. Их изучение необходимо для понимания того, как происходит обмен веществом, в данном случае водой, между поверхностью и глубинными оболочками Земли. Для экспериментального моделирования глубинных условий создаются высокие давления с помощью конических наковален, изготовленных из кристаллов алмаза. Уникальная твердость алмаза в сочетании с очень малым диаметром (не более миллиметра) рабочих площадок наковален позволяет сжимать между ними образец до давлений в миллионы атмосфер.
Направления деятельности лаборатории:
- изучение процессов генезиса алмаза и ассоциирующих с ним минералов в различных геодинамических обстановках. Исследования природных алмазов, а также минеральных и флюидных включений в них, разработка моделей генезиса алмаза, связанных с проблемами минералогии мантии и глубинного углеродного цикла;
- экспериментальное моделирование генезиса алмаза. Определение граничных условий кристаллизации алмаза и индикаторных свойств, обусловленных параметрами и составом среды; • исследование процессов роста монокристаллов алмаза, изучение их реальной структуры и свойств. Получение крупных высококачественных монокристаллов алмаза с заданными свойствами для оценки перспектив их применения в высокотехнологических областях науки и техники;
- исследование процессов образования углеродных и углеродсодержащих минералов и материалов, включая наноматериалы. Изучение их морфологии, свойств и реальной структуры. Определение условий стабильности и параметров трансформации углеродных и углеродсодержащих минералов и фаз в области высоких давлений и температур;
- комплексные минералого-геохимические исследования минералообразующих процессов в литосфере, реализующихся в широком диапазоне условий;
- экспериментальное моделирование минералообразующих процессов с применением оригинальной отечественной многопуансонной техники сверхвысоких давлений, разработанной в Институте геологии и минералогии СО РАН. Выявление закономерностей изменения морфологии, состава, дефектности и других свойств минералов от условий их образования.
Результаты исследований лаборатории:
- получены новые данные о происхождении летучих компонентов (вулканических газов), которые были выделены в атмосферу в процессе излияния Сибирских траппов. Именно этот выброс газов привел к глобальной экологической катастрофе, с которой связывают вымирание жизни в конце Пермского периода;
- выполнен комплекс теоретических и экспериментальных работ по исследованию минералообразующих процессов золота и серебра. Рассчитанные термодинамические данные могут быть применены при моделировании в сложных природных системах, а также в вопросах полупроводникового материаловедения;
- получены оригинальные результаты по распределению примесных элементов и изотопному составу включений в алмазах, имеющих волокнистое строение из шести месторождений Африки, Северной Америки и Сибирской платформы;
- с целью установления условий генерации кимберлитовых магм были проведены экспериментальные исследования в многокомпонентной системе с использованием многопуансонного аппарата типа разрезная сфера;
- исследованы включения метастабильного графита в алмазе, форстерите и ортопироксене, синтезированных в силикатно-карбонатно-флюидных и хлоридно-водных системах при давлениях 6.3–7.5 ГПа и температурах 1400–1600°C. Проведено сопоставление формы включений с наличием метастабильного графита в продуктах экспериментов и с ранее полученной последовательностью кристаллизации фаз углерода. Обнаружено, что протогенетические включения графита в алмазе имеют округлую форму, которая обусловлена растворением новообразованного графита;
- изучено реальное строение кристаллов алмаза, выращенных по методу температурного градиента с использованием аппарата высокого давления типа «разрезная сфера» при температуре 1350°С и давлении 5,7 ГПа.
Кафедра общей и региональной геологии Геолого-геофизического факультета НГУ
Институт геологии и минералогии СО РАН
Институт катализа СО РАН
