• ИГМ СО РАН
    Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева
    Сибирского отделения Российской академии наук
  • Поиск и разведка месторождений твердых полезных ископаемых
    Проведение научно-методических и научно-исследовательских работ на всех этапах
    поиска, разведки и разработки месторождений твердых полезных ископаемых
  • Центральный Сибирский геологический музей
    Крупнейший за Уралом геологический музей. Более 10 000 образцов, характеризующих 1154 минеральных вида, эталонные коллекции горных пород и руд из более чем 150 месторождений Сибири и Дальнего Востока.
  • Эколого-геохимические исследования
    Проведение эколого-геохимических экспертиз,
    ведение экологического мониторинга окружающей среды
  • Экспериментальная минералогия и рост алмазов
    ИГМ СО РАН — один из мировых лидеров
    по исследованию процессов кристаллизации алмаза
  • Национальные проекты России "Наука и университеты"
    Национальные проекты России "Наука и университеты"

Наши партнеры

ИГМ СО РАН является подрядчиком по заказам РосНедра, МПР РФ, а также крупнейших недропользователей Российской Федерации

  • Polyus Gold International

 

 

Лаборатория литосферной мантии и алмазных месторождений (451)

 

11

Заведующий лабораторией

Кандидат геолого-минералогических наук, Тычков Николай Сергеевич 

Научные руководители базового проекта

Академик Похиленко Николай Петрович Похиленко Николай Петрович, академик Соболев Николай Владимирович 

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 37 сотрудника, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 2 академика РАН, 2 доктора геолого-минералогических наук, 11 кандидатов наук, 3 младших научных сотрудника, а также 19 квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты

Зав. лабораторией Тычков Н.С. ком. № 324 (корпус минералогии), тел. 373-05-26 (доб. 801), 373-03-58, вн. телефон 801.

Методы и методики

 Основные методы и подходы изучения глубинных зон земли коллектив лаборатории наследует от научной школы, основанной академиком Владимиром Степановичем Соболевым. Продолжая традиции этой научной школы, коллектив лаборатории под научным руководством академика Н.В. Соболева и академика Н.П. Похиленко ведет работу над проблемой определения особенностей минералообразования в глубинных зонах литосферы в рамках следующих основных направлений: углубление и дальнейшее развитие теории образования и роста природных алмазов; установление критериев глубинности минералообразования в литосфере; условия и эволюция минералообразования в зонах высоких и сверхвысоких давлений в литосфере.

В лаборатории применяются следующие методы исследования:

1) Уникальные минералогические методики прогнозирования и поиска алмазных месторождений, разработанные и усовершенствованные непосредственно в лаборатории (1969-1973 гг)

2) Метод парагенетического анализа минералов из кимберлитов

3) Метод типоморфического анализа индикаторных минералов кимберлитов

4) Методы проведения полевых работ, имеющие большое значение для сбора научного материала.

Используемые аналитические методы:

1) Метод рентгеноспектрального анализа (EMPA) применяется для определения химического состава минералов исследуемых пород.

 2) Растровая электронная сканирующая микроскопия (SEM) совместно с энергодисперсионной спектроскопией (EDS) используется для диагностики акцессорных минералов, изучения их морфологии, взаимоотношения друг с другом и породообразующими минералами.

3) Метод масс-спектрометрии индуцированно связанной плазмы с лазерной абляцией (LA-ICP-MS) используется для получения данных по редким элементам минералов исследуемых пород.

4) Метод изотопного разбавления с масс-спектрометрическим окончанием применяется для определения наноколичеств элементов группы платины в породах и минералах (в мг/т).

 

Инфраструктура

Комплекс различной техники для оптической микроскопии, в том числе поляризационные микроскопы высокого увеличения.

Оборудование для подготовки образцов и препаратов (отрезное, шлифовальное, обогатительное оборудование), в том числе центробежный концентратор «Итомак-КН-0,1».

Оборудование для проведения полевых работ в том числе в условиях Крайнего Севера (надувные лодки с моторами, теплые и обогреваемые палатки, бензиновые генераторы и проч.).

Современная компьютерная техника.

Уникальные базы данных содержащие порядка сотни тысяч анализов по составу минералов из кимберлитов Сибирской платформы и ряда других регионов.

 

Важнейшие достижения за 5 лет

Подтверждение очень низкого содержания Н2О в литосфере Сибирского кратона.

  С помощью ионного микрозонда (SIMS) определено содержание водорода, связанного со структурным кислородом в номинально безводных минералах: оливине, гранатах, клинопироксене, включенных в алмазах (26 образцов) шести кимберлитовых трубок и россыпей северо-востока Сибирского кратона. Изученные алмазы тщательно проверены на отсутствие трещин. Минералы-включения характеризуются устойчиво низким содержанием Н2О (г/т): 2-34 для оливинов; 7-276 для клинопироксенов и 11-17 для гранатов. Поскольку изученные включения представляют наиболее типичные минералы глубинных зон литосферы, полученные данные подтверждают «сухой» характер литосферы Сибирского кратона.

13

Рис. 1. Представительные изображения алмазов и их включений в обратно-рассеянных электронах (BSE) и катодолюминесценции (CL).

Taylor L.A., Logvinova A.M., Howarth G.H., Liu Y., Peslier A.H., Rossman G.R., Guan Y., Chen Y., Sobolev N.V. Low water contents in diamond mineral inclusions: Proto-genetic origin in a dry cratonic lithosphere // Earth and Planetary Science Letters 433 (2016), pp.125–132.

Образование и эволюция континентальной коры и мантии Сибирского кратона по данным исследования U-Pb и Lu-Hf изотопных систем в цирконах из кимберлитов

Составы U-Pb и Lu-Hf изотопных систем 400 зерен циркона из аллювия реки Большая Куонамка (Анабарский Щит) были изучены с целью уточнения образования и эволюции коры севера Сибирского кратона.  Выделен ряд эпизодов формирования и преобразования коры: 1. в интервале 3.4-3.1 Млрд. лет назад и около 70 % коры было сформировано в это время; 2. в интервале 2.5-2.7 Млрд. лет назад - значительная добавка ювенильной коры (около 30%), значительная переработкой более древней коры; 3. 1.8-2.0 континентальная кора была сильно переработана и метаморфизована в результате коллизионных событий при амальгамации Сибирского кратона, добавки ювенильной коры практически не было за исключением гранитоидного магматизма (не более 1%).

О сложности и длительности мантийных магматических процессов центральной части платформы свидетельствуют результаты исследования “кимберлитовых” мегакристовых цирконов из трубки Нюрбинская. Выделено несколько генераций: типично мантийная с положительными значениями ɛHf и несколько древних генераций (2,7 млрд лет, 1,5 млрд лет, и 450-370 млн лет) с отрицательнымии значениями ɛHf. Широкий интервал U-Pb датировок свидетельствует о длительном процессе метасоматического преобразования литосферной мантии под Накынским полем. Внедрение же кимберлитов Накынского поля являлось лишь завершающим этапом глубинной магматической/флюидной активности в литосферной мантии. Кроме того, не все U-Pb возраста, полученные для “кимберлитовых” мегакристовых цирконов, следует интерпретировать как время внедрения кимберлитовой магмы.

14

Paquette, J.L., Ionov, D.A., Agashev, A.M., Gannoun, A., Nikolenko, E.I., 2017. Age, provenance and Precambrian evolution of the Anabar Shield from U-Pb and Hf isotope data on detrital zircons, and the history of the northern and central Siberian craton. Precambrian Res. 301, 134–144. http://dx.doi.org/10.1016/j.precamres. 2017.09.008.

Tretiakova I.G., Belousova E.A., Malkovets V.G., Griffin W.L., Piazolo S., Pearson N.J., O’Reilly S.Y., Nishido H., 2017. Recurrent magmatic activity on a lithospheric-scale structure: crystallization and deformation in kimberlitic zircons // Gondwana Research, v. 42, pp. 126-132.

Источники финансирования: государственное задание (0330-2016-006), грант РФФИ 16-05-01502, РНФ 16-17-10067.

Модель генезиса импактных алмазов Попигайского кратера

Импактные алмазы Попигайского метеоритного кратера представлены двумя типами: 1 – якутиты, образовавшиеся в эпицентре удара и выброшенные из кратера; они встречаются в россыпях как в кратере, так и за его пределами на расстоянии более 550 км; 2 – внутрикратерные алмазы, образовавшиеся за счет ударной волны, пришедшей со стороны эпицентра и содержащиеся в тагамитах - переплавленных породах мишени.

15 16
Яктиты: внешний вид и картина фотолюминеценции Спектры КРС алмазов из тагамитов   и якутитов. Вставка – вклад лонсдейлита, рассчитанный  по спектрам КРС

             Строение обоих типов алмазов поликристаллическое с размером кристаллитов в десятки нанометров. Якутиты и алмазы из тагамитов имеют общее импактное происхождение, но различаются по динамическим параметрам образования и постимпактной истории. Якутиты образовались при максимальных динамических параметрах, были выброшены из кратера в момент импактного события и закалены, они сохранили первичные структурные особенности. Алмазы в тагамитах образовались при более низких динамических параметрах, и долгое время отжигались в тагамитовом расплаве, благодаря чему у них диагностируются агрегированные формы структурной примеси азота (N3V), которых нет в якутитах. С учетом имеющихся экспериментальных данных предложена модель образования алмазов из графита в момент импактного события. Если вектор удара приходится нормально к плоскости базиса кристалла графита, образуется преимущественно кубическая фаза за счет дробления и усадки структуры графита. В случае некоторого наклона вектора удара по отношению к плоскости базиса графита базисное скольжение частично снимает нагрузку и образуется смесь кубической фазы, лонсдейлита и остаточного графита. При значительном наклоне вектора удара нагрузка релаксирует путем полного базисного скольжения без перехода в высокобарические фазы, остается тонкодисперсный графит. Графит в породах мишени ориентирован совершенно произвольно, поэтому были условия для реализации всех трех вариантов, видимо с преобладанием третьего.

Yelisseyev A.P., Afanasiev V.P., Gromilov S.A. Yakutites from the Popigai crater, Diam. Relat. Mater., 89 (2018) 10-17.

Источник финансирования: грант РФФИ 16-05-00873.

Углеводороды в алмазах и ассоциирующих минералах

Впервые получены прямые доказательства постоянного наличия тяжелых углеводородов (отн.%) от пентана (С5Н10) до гексадекана (С16Н32), доминирующих во флюидных включениях в алмазах кимберлитов и россыпей, а также в гранате и оливине ксенолитов алмазоносных перидотитов. Результаты получены с помощью метода газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ-МС).

            Впервые в россыпях Урала выявлен уникальный алмаз молочно-белой окраски, содержащий первичные включения молекулярного азота в твердом состоянии, образовавшийся при давлении более 8,6 ГПа в сублитосферных условиях.

01

Микрофотография первичных флюидных включений в алмазе (16613-72) из россыпей Урала, Россия. Оптический микроскоп (в проходящем свете).

Sobolev N.V., Tomilenko A.A., Bul’bak T.A., Logvinova A.M. Composition of Hydrocarbons in Diamonds, Garnet, and Olivine from Diamondiferous Peridotites from the Udachnaya Pipe in Yakutia, Russia. Engineering, 2019, 5, 471–478.

Sobolev N.V., Logvinova A.M., Tomilenko A.A., Wirth R., Bul’bak T.A., Luk’yanova L.I.,   Fedorova E.N., Reutsky V.N., Efimova E.S. Mineral and fluid inclusions in diamonds from the Urals placers, Russia: Evidence for solid molecular N2 and hydrocarbons in fluid inclusions. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2019, 266, 197–219.

 

Информационная справка

Основные направления лаборатории были заложены в Институте Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск. Целью работы лаборатории является получение новых научных знаний о характере и эволюции процессов метасоматоза в литосферной мантии Сибирской платформы в широком временном интервале, связи этих процессов с обеспечением условий образования алмазов и глубинных расплавов, способных транспортировать алмазы на земную поверхность и формировать их месторождения. Получение новой информации об алмазоносных породах Попигайской астроблемы, процессах образования и свойствах импактных алмазов.

Основные задачи заключаются в: 1) получении объективной информации о типах и интенсивности метасоматоза в различных блоках литосферной мантии Сибирской платформы в период от среднего архея до верхней юры на основе комплексных исследований ксеногенного мантийного материала из разновозрастных кимберлитов, проявленных на территории платформы. 2) получении объективной информации об особенностях эволюции условий роста и растворения кристаллов алмазов в литосфере Сибирской платформы, включая эволюцию состава, Р-Т и red-ox параметров. 3) выявлении причин резких различий интенсивности проявлений кимберлитового магматизма в различных блоках (террейнах) Сибирской платформы. 4) получении новой информации о процессах формирования импактных пород и алмазов Попигайской астроблемы, свойствах и строении импактных алмазов.

В результате деятельности лаборатории будет получена новая информация о типах и интенсивности метасоматоза в различных блоках литосферной мантии Сибирской платформы, об особенностях эволюции условий роста и растворения кристаллов алмазов в литосфере Сибирской платформы. Будет получена новая информация о процессах формирования импактных пород и алмазов Попигайской астроблемы.

Список основных проектов и публикаций