История лаборатории:

По инициативе А.А. Годовикова и И.Ю. Малиновского в 1982 году в Специальном Конструкторско-технологическом бюро монокристаллов создан сектор № 32 (зав. сектором Ю.Н. Пальянов) в составе лаборатории №3 (зав. лаб. Э.Н. Ран) из сотрудников лаборатории экспериментальной петрологии (зав. лаб. И.Ю. Малиновский) Института Геологии и Геофизики СО АН СССР и молодых специалистов. С 1988 данное подразделение имеет статус лаборатории (зав. лаб. Ю.Н. Пальянов) СКТБ Монокристаллов, переименованном в 1990 году в Конструкторско-технологический институт монокристаллов СО АН СССР. В 1996 году лаборатория в полном составе переведена в Институт Минералогии и Петрографии СО РАН, который в 2005 году реорганизован в Институт геологии и минералогии СО РАН. В 2003 г. лаборатория объединена с Геммологическим центром (руководитель В.С. Шацкий). Современное название: лаборатория экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса, зав. лабораторией, доктор геолого-минералогических наук Пальянов Юрий Николаевич.

 

Основные результаты

 

Научная и прикладная деятельность лаборатории традиционно связана с алмазной тематикой  и включает  экспериментальное  моделирование  процессов алмазообразования и рост крупных высококачественных кристаллов  алмаза с заданными свойствами. Коллективом лаборатории создан научно-технический комплекс сверх высоких давлений на базе установок БАРС. Экспериментально изучены минералообразующие процессы литосферной мантии, определены условия генерации окисленных расплавов и флюидов и выявлена их роль в процессах метасоматоза глубинных пород. По результатам экспериментов предложены модели сульфидизации силикатной мантии, генерации кимберлитовых магм и фракционирования изотопов углерода в восстановленных и окисленных доменах литосферной мантии. Выявлены возможные механизмы генерации углеводородов в мантии. Определены граничные условия кристаллизации алмаза в различных системах, позволившие аргументировать концепции генезиса алмаза в глубинных магматических и метаморфических процессах. Впервые экспериментально обоснован редокс механизм образования алмаза, доказано, что карбонаты и СО2 являются важнейшими компонентами среды и источниками углерода в процессах генезиса алмаза. Впервые в отечественной практике решена проблема выращивания крупных (до 10 карат) монокристаллов алмаза. Получены приоритетные результаты по структуре и условиям образования примесных центров в алмазе с участием азота, бора, фосфора, кремния, никеля, кислорода, водорода, германия и олова. Разработаны методы получения алмазов с заданными свойствами и обоснована перспективность их применения в науке и технике.

 

 

Аппаратура и методика

 

Рост и свойства кристаллов алмаза

 

Области применения монокристаллов алмаза

 

• Оптические элементы для спектральных приборов. Опытные элементы из выращенных алмазов прошли успешное тестирование в качестве НПВО призм в ИК-Фурье спектрометрах производства НПФ «Симекс» (г. Новосибирск), предназначенных для экспресс-анализа взрывчатых веществ, наркотиков и др. Используется в экспертно-криминалистических и аналитических подразделениях МВД, ФСБ, ФСКН и других организациях.
• Элементы рентгеновской оптики. Высокое совершенство реальной структуры выращенных монокристаллов в совокупности с исключительными физико-химическими свойствами алмаза обеспечивают широкие перспективы применения монокристаллов синтетического алмаза в качестве материала рентгеновской оптики. Исследование и тестирование изделий из алмаза проводятся в кооперации с Институтом ядерной физики СО РАН, Балтийским Федеральным Университетом и ООО «Кристалин» (г. Барнаул). В настоящее время ИГМ СО РАН участвует в проекте «СКИФ» (Сибирский кольцевой источник фотонов) в области разработки алмазных рентгенооптических элементов для управления синхротронным излучением.
• Квантовая электроника. Кристаллы синтетического алмаза, легированные оптически-активными примесями N, Si, Ge, Sn рассматриваются как новый перспективный материал для квантовых технологий. Продемонстрирована возможность контроля и управления электронным состоянием NV и GeV центров с помощью магнитных полей и СВЧ излучения. Совместно с ИФП СО РАН проводятся работы по изучению магнито-оптических свойств синтетических алмазов содержащих азот-вакансионные центры.
• Алмазные наковальни – основные рабочие элементы миниатюрных установок высокого давления. При испытании наковален из наших кристаллов в Институте Химии Макса Планка (Германия) достигнуто давление 380 ГПа.
• Прецизионные алмазные скальпели. Из крупных монокристаллов алмаза, полученных в ИГМ СО РАН, ООО «Кристалин» (г. Барнаул) изготовлены опытные партии алмазных скальпелей для офтальмологии и нейрохирургии. Потребители этой продукции – отечественные и зарубежные офтальмологические и нейрохирургические центры и клиники.
• Гетероструктуры на монокристаллах алмаза. Совместными исследованиями с Институтом физики полупроводников СО РАН показана перспективность применения высококачественных монокристаллических матриц из синтетического алмаза (тип Ib, IIa и IIb) для создания алмаз-графитоподобных sp²-sp³ гетероструктур. Имплантацией молекул водорода с последующим отжигом получены гетероструктуры с наноразмерными проводящими слоями внутри алмаза. Перспективы этого направления связаны с микроэлектроникой.
• Ориентированные подложки из монокристаллов алмаза для CVD и МЛЭ технологий. Монокристаллические матрицы-подложки с низкой плотностью дислокаций и дефектов упаковки для выращивания алмазов и других материалов методами газофазного осаждения и молекулярно-лучевой эпитаксии (совместно с ИНХ СО РАН, ИТ СО РАН, ИФП СО РАН).

 

Свернуть  

 

• Метаморфизм и геохимия пород литосферы в условиях высоких и сверхвысоких давлений. Генезис алмаза в зонах субдукции
• Экспериментальная минералогия, петрология и геохимия мантии Земли
• Экспериментальное моделирование процессов генезиса алмаза
• Рост, реальная структура, свойства и применение монокристаллов алмаза 

 

Свернуть  

 

В лаборатории создан оригинальный комплекс сверхвысоких давлений на базе аппаратов БАРС.  Разработаны методики, позволяющие проводить эксперименты при давлениях от 3 до 8 ГПа в интервале температур от 900 до 2600°С. Созданы ячейки для исследований во флюидных и флюидсодержащих системах с использованием золотых и платиновых ампул, в том числе с применением буферных методик контроля ƒO₂ и ƒH₂ в широком диапазоне условий от окисленных (буфер HM) до восстановленных (IW). Освоены приемы генерации в ампулах углекислых, водно-углекислых и водородно-углеводородных флюидов за счет использования различных флюидгенерирующих веществ. Успешно применяются методы исследования механизмов метасоматоза и плавления мантийных пород. Разработаны методики роста крупных высококачественных монокристаллов алмаза и синтеза алмазов со специальными свойствами. Исследования полученных в экспериментах образцов проводятся на оборудовании, имеющемся в лаборатории и в ЦКП Аналитический центр ИГМ СО РАН.

 

Свернуть  

 

2020 год

 

2021 год

 

2022 год

 

2023 год

 

2024 год

 

1. Свидетельства насыщенной железом мантии северо-восточной окраины Сибирского кратона

Впервые показано присутствие включений расплавов железа в алмазах из россыпей северо-востока Сибирской платформы. Установлено, что включения представлены поликристаллическим агрегатом (Fe7C3+Fe3C+Fe0+Di+Gr) (Рис.1). Включения карбидов установлены в алмазах, содержащих минеральные включения эклогитового (КПШ, сульфиды) и перидотитового парагенезисов (оливин). Карбиды характеризуются низкой примесью Ni. Температуры солидуса в системе Fe-C, согласно экспериментальным данным лежат выше 1200°С, в то же время алмазы, содержащие карбиды железа, характеризуются низкой степенью агрегации азота.  Наиболее реалистичной моделью, учитывающей высокие температуры плавления, низкое содержание никеля, присутствие во включениях фрагментов алмазов, представляется модель взаимодействия поднимающейся астеносферной  мантии с субдуцированной плитой.

(А) - ПЭМ изображение полифазного включения в алмазе, состоящего из карбидов железа, самородного железа, наноразмерных алмазов и графита. По периферии этого включения идентифицирован Fe-сульфид; (B) – ПЭМ изображение фрагмента включения, показывающего его нанокристаллическое строение; (С) – кристаллы карбидов железа (Fe7C3, Fe3C); (D-E) ЭДС спектры карбидов железа и металлического железа.

Shatsky V.S., Ragozin A.L., Logvinova A.M., Wirth R., Kalinina V.V., Sobolev N.V. 2020. Diamond-rich placer deposits from iron-saturated mantle beneath the northeastern margin of the Siberian Craton. Lithos, 364-365, 105514.
2. Сульфидизация мантийных силикатов, карбонатов и карбидов под воздействием восстановленных обогащенных серой флюидов

Проведено экспериментальное моделирование процессов мантийного метасоматоза при воздействии восстановленных обогащенных серой флюидов или расплавов на мантийные породы, содержащие силикатные, карбонатные и карбидные минералы. Экспериментально реализованы сценарии поведения восстановленных серосодержащих флюидов и расплавов в мантии Земли, а также продемонстрирована их связь с генезисом мантийных сульфидов. Установлено, что обогащенный серой флюид способен перерабатывать мантийные силикатные и карбонат-содержащие породы, модифицируя их минеральный и химический составы. Под воздействием этого флюида осуществляется экстракция железа и никеля из силикатов или карбонатов и происходит образование мантийных сульфидов или сульфидных расплавов. Установлено, что в результате метасоматического взаимодействия обогащенного серой флюида с карбидом железа происходит образование графита и алмаза в ассоциации с сульфидами. Полученные результаты позволяют рассматривать когенит (Fe3C) в качестве потенциального источника углерода в процессах кристаллизации алмаза и графита в условиях восстановленной литосферной мантии, а взаимодействие карбида железа и серы, в ходе которого реализуется экстракция углерода - как один из возможных процессов глобального углеродного цикла.

Принципиальные схемы сульфидизации оливин-содержащих пород в условиях субдукции.

Bataleva Yu. V., Palyanov Yu.N., Borzdov Yu. M., Sobolev N.V., 2016. Sulfidation of silicate mantle by reduced S-bearing metasomatic fluids and melts // Geology, V. 44, I. 4, P. 271–274.
Bataleva Y., Palyanov Y., Borzdov Y. Sulfide formation as a result of sulfate subduction into silicate mantle (experimental modeling under high P,T-parameters) // Minerals, 2018, v.8, article no. 373.
Bataleva Y.V., Palyanov Y.N., Borzdov Y.M., Novoselov I.D., Bayukov O.A. An effect of reduced S-rich fluids on diamond formation under mantle-slab interaction // Lithos 2019, v.336-337, p.27-39.
Bataleva Yu.V., Palyanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Bayukov O.A., Zdrokov E.V. Iron carbide as a source of carbon for graphite and diamond formation under lithospheric mantle P-T parameters // Lithos, 2017, v.286, p.151-161.
3. Исследование процессов образования углеводородов при мантийных Р-Т параметрах.

Экспериментально установлено, что углеводороды, преимущественно легкие алканы, стабильны при мантийных P-T параметрах как в упрощенной модельной C-O-H-N системе (Sokol et al., 2017a), так и в системе перидотит-флюид (Sokol et al., 2018a) в широком интервале редокс условий от ультра восстановленных до значений фугитивности кислорода, характерных для «водного максимума» (IW+2 лог. ед.). Карбоновые кислоты и другие кислородсодержащие УВ могут быть стабильны в преимущественно водно-азотно-углекислом флюиде даже в равновесии с карбонатсодержащим перидотитом. Углеводороды могут быть генерированы при мантийных Р-Т параметрах как за счет реакции водно-углекислого флюида с металлическим железом (Palyanov et al. 2012; Sokol et al., 2020a), так и за счет прямой гидрогенизации разных фаз углерода (графита, алмаза, аморфного углерода) водородсодержащим флюидом (Sokol et al., 2019a). Полученные результаты обеспечивают экспериментальное доказательство возможности неорганического образования углеводородов в восстановленных мантиях планет земной группы и Земле. Обосновано, что наиболее благоприятные условия для генерации углеводородов существуют в зонах взаимодействия субдукционных флюидов с металлсодержащей мантией.

Механизм образования углеводородов в зоне взаимодействия субдукционных флюидов с металл-содержащей мантией.

Palyanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F. Effect of H2O on diamond crystal growth in metal-carbon systems. Cryst. Growth Des., 2012. V. 12   Iss. 11. p. 5571–5578.
Sokol A.G., Tomilenko A.A., Bul’bak T.A., Palyanova G.A., Sokol I.A., Palyanov Yu.N. Carbon and Nitrogen Speciation in N-poor C-O-H-N Fluids at 6.3GPa and 1100–1400°C. Scientific Reports. 2017a. 7: 706.
Sokol A.G., Tomilenko A. A., Bul'bak T. A., Sokol I. A., Zaikin P. A., Palyanova G. A., Palyanov Y. N. 2019a. Hydrogenation of carbon at 5.5–7.8 GPa and 1100–1400 C: Implications to formation of hydrocarbons in reduced mantles of terrestrial planets. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 291, 12-23.
Sokol A.G., Tomilenko A.A., Bul'bak T.A., Kruk A.N., Sokol I.A., Palyanov Yu.N. Fate of fluids at the base of subcratonic lithosphere: Experimental constraints at 5.5–7.8 GPa and 1150–1350 C. Lithos. 2018a. 318–319. p. 419–433.
Sokol, A., Tomilenko, A., Sokol, I., Zaikin, P., Bul’bak, T. Formation of hydrocarbons in the presence of native iron under upper mantle conditions: Experimental constraints. Minerals, 2020a. 10(2), 88.
4. Влияние СО2 на кристаллизацию и свойства алмаза из ультра-щелочного карбонатного расплава.

Экспериментальные исследования по кристаллизации алмаза в CO2 содержащем ультращелочном карбонатном расплаве проведены при  давлении 6,3 GPa в  интервале  температур 1250-1570ºС и при давлении  7,5 GPa  в интервале температур 1300-1700ºС. В качестве исходного вещества использовали оксалат натрия, который при параметрах экспериментов разлагается по реакции Na2CO4→Na2CO3+CO2+C.

 Установлено, что рост алмаза происходит с формированием вицинальных поверхностей, образующих фибриллярные структуры, подобные тем, что проявляются на природных алмазах. В конечном итоге образуются округлые многогранники, форма которых определяется комбинацией серий тетрагонтриоктаэдров, тригонтриоктаэдров и куба. Синтезированные алмазы содержат включения карбоната и СО2. По данным спектроскопических исследований в алмазах установлены специфические дефекты: пик 1065 см-1 в ИК и оптическая система 566 нм в спектрах фотолюминесценции,  предположительно связанные с примесью кислорода.

•    Palyanov Yu.N., Kupriyanov I.N., Sokol A.G., Borzdov Yu.M., Khokhryakov A.F. Effect of CO2 on crystallization and properties of diamond from ultra-alkaline carbonate melt. Lithos. 2016. V. 265. p. 339-350.

5. Новый механизм транспорта азота в мантию.

Показано, что значимые концентрации аммиака могут существовать лишь при повышенной фугитивности водорода во флюиде, стабильном либо в относительно восстановленных областях субкратонной литосферы, либо в металл-содержащей мантии (Sokol et al., 2017b; Sokol et al., 2018b). Это делает растворение азота через K+→(NH4+) замещение в калийсодержащих фазах редокс зависимым. Впервые показано, что уникальным редокс независимым транспортером азота в мантию может быть K-кимрит, который обладает клатратной структурой. При Р-Т-fO2 параметрах, характерных для субдукционных обстановок, в мусковитсодержащих системах получены крупные монокристаллы богатого азотом K-кимрита (K,(NH4+))[AlSi3O8]·(N2,NH3,H2O) (Sokol et al., 2020b). Этот минерал в равновесии с богатым азотом окисленным флюидом может растворять до 6 мас.% азота, в основном в виде N2 молекул. Установлено, что клатратный механизм растворения азота в структуре K-кимрита (в виде нейтральных молекул N2 и NH3) является гораздо более эффективным, чем растворение через K+→(NH4+) замещение с мусковите. Полученные данные свидетельствуют, что N-содержащий K-кимрит стабилен в метапелитах и может быть эффективным редокс независимым транспортером азота в слэбе на глубины более 250 км.

Кристаллическая структура азотсодержащего K-кимрита с катионами между двухслойными пакетами [(Si,Al)O2] и молекулами в клатратных полостях, по данным монокристальной рентгеновской дифракции.

• Sokol A.G., Palyanov Yu.N., Tomilenko A.A., Bul'bak T.A., Palyanova G.A. Carbon and nitrogen speciation in nitrogen-rich C–O–H–N fluids at 5.5–7.8 GPa. Earth and Planetary Science Letters, 2017b. v. 460, p. 234-243
• Sokol A.G., Tomilenko A.A. , Bul’bak T.A., Kruk A.N., Zaikin P.A., Sokol I.A., Seryotkin Yu.V., Palyanov Yu.N. The Fe–C–O–H–N system at 6.3–7.8 GPa and 1200–1400 °C: implications for deep carbon and nitrogen cycles. Contributions to Mineralogy and Petrology. 2018b, 173, 47.
• Sokol, I., Sokol, A., Bul’bak, T., Nefyodov, A., Zaikin, P., & Tomilenko, A. C-and N-bearing species in reduced fluids in the simplified C–O–H–N system and in natural pelite at upper mantle P–T conditions. Minerals, 2019b. 9(11), 712.
•  Sokol, A. G., Kupriyanov, I. N., Seryotkin, Y. V., Sokol, E. V., Kruk, A. N., Tomilenko, A. A., & Palyanov, Y. N. Cymrite as mineral clathrate: An overlooked redox insensitive transporter of nitrogen in the mantle. Gondwana Research, 2020b. 79, 70-86.

6. Образование алмаза при метасоматозе мантийного эклогита хлоридно-карбонатным расплавом

Исследован уникальный образец алмазоносного эклогита из кимберлитовой трубки Удачная, иллюстрирующий взаимодействие мантийных пород с алмазообразующими флюидами/расплавами. Присутствие кристаллов и сростков алмазов во вторичных жилах, секущих минералы ксенолита, свидетельствует о том, что это взаимодействие привело к образованию алмаза. Низкая степень агрегации азотных дефектов в алмазах указывает на то, что этот процесс может быть связан с кимберлитовым магматизмом. По данным изучения микровключений в алмазах из этого эклогита в составе алмазогенерирующей среды преобладали карбонаты и KCl. Особенностью этой среды является низкое содержание воды и сильное обогащение LILE. Сходство рассчитанных коэффициентов распределения с экспериментально определенными значениями позволяет предположить, что минералы эклогита взаимодействовали с хлоридно-карбонатным расплавом.

(а)– агрегат микроалмазов во вторичном прожилке, секущей зерно граната из эклогита (микрофотография в косом отраженном свете); (б) – полированная пластинка алмаза с микровключениями (микрофотография в проходящем свете).

•  Zedgenizov D.A., Ragozin A.L., Shatsky V.S., Griffin W.L. Diamond formation during metasomatism of mantle eclogite by chloride-carbonate melt // Contributions to Mineralogy and Petrology, 2018, 173:84.

7. Алмазы для квантовой электроники

Проведены экспериментальные исследования по кристаллизации алмаза в системах на основе магния, демонстрирующие экстремально высокие скорости роста, примесно обусловленные  изменения морфологии и возможность эффективного легирования алмаза примесями кремния и германия и олова. В результате детальных спектроскопических исследований германий-вакансионных (GeV) центров в алмазе в сотрудничестве с коллегами из Германии и США, установлено, что, наряду с уникальными оптическими характеристиками, эти центры обладают ненулевым электронным спином (собственный момент импульса электронов). Это открывает возможность для контроля и управления электронным состоянием GeV центров с помощью магнитных полей и СВЧ излучения. Обоснована перспективность GeV центров для использования в качестве ячеек квантовой памяти, являющихся ключевым элементом для реализации широкомасштабных квантовых сетей. Продемонстрированы перспективы применения  алмазов с GeV центрами в качестве температурных сенсоров (Fan et al. 2018).

(а) Спектр фотолюминесценции GeV центров демонстрирующий 4-х уровневую структуру электронных уровней. На вставке показана модельная структура GeV центра. (b) СЭМ изображение твердотельной иммерсионной линзы изготовленной на поверхности образца. (с) Флуоресцентное изображение одиночного GeV центра, расположенного под иммерсионной линзой. (d) СЭМ изображения кристаллов алмаза синтезированных в системе Mg-Ge-C и содержащих GeV центры. (е) Оптическая лямбда-схема контроля спиновой когерентности GeV центров (Siyushev et al., Physical Review B, 2017).  

Palyanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F., Nechaev D.V. Diamond crystallization from an Mg-C system at high pressure high temperature conditions. CrystEngComm. 2015.
Palyanov Yu. N., Kupriyanov I. N., Borzdov Yu.M.,  Khokhryakov A.F.,  Surovtsev N.V.   High-pressure synthesis and characterization of Ge-doped single crystal diamond. Crystal Growth & Design. 2016. V. 16.
Palyanov Yu.N.; Kupriyanov I.N.; Borzdov Yu.M.; Nechaev D.V. Effect of the solvent-catalyst composition on diamond crystallization in the Mg-Ge-C system. Diam. Relat. Mater. 2018, 89, 1–9
Palyanov Y.N., Kupriyanov I.N., Borzdov  Y.M. High-pressure synthesis and characterization of Sn-doped single crystal diamond. CARBON. 2019, 143, 769-775. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.11.084
Palyanov Yu.N., Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Yu.M. High-pressure crystallization and properties of diamond from magnesium-based catalysts// CrystEngComm.  2017. 19. P. 4459–4475.

8. Механизмы роста кристаллов алмаза в системах на основе магния

Исследование кристаллов алмаза, выращенных в системе Mg-C, методами атомно-силовой микроскопии (AFM) и растровой электронной микроскопии высокого разрешения (РЭМ) в сочетании с селективным травлением позволило установить, что экстремальные скорости роста алмаза в этой системе определяются скоростью распространения фасетированных макроступеней на гранях {100}, т.е. скоростью роста наиболее быстрорастущих в этих условиях граней {111}. Примеси кремния и германия приводят к изменению механизма роста алмаза, вызывают торможение ступеней за счёт адсорбции на ступенчатых изломах и образования примесных комплексов на террасах.

(а) Схема основных элементов микрорельефа и направления их роста на грани (100) и их взаимосвязь со строением сектора роста. (б-г) AFM изображения эшелонов ступеней роста на грани {100} алмаза от макроступеней (б) до элементарных ступеней (г). (д-е) AFM изображение дислокационной пирамиды роста на грани (111) и её профиль. (ж) РЭМ микрофотография торца макрослоя на грани (111).

Palyanov Yu.N., Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Yu.M. High-pressure crystallization and properties of diamond from magnesium-based catalysts. CrystEngComm. 2017, 19, 4459–4475.
Khokhryakov A.F., Palyanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Kozhukhov A.S., Shcheglov D.V. Step patterns on {100} faces of diamond crystals as-grown in Mg based systems. Cryst. Growth Des, 2018, v. 18, No. 1, p. 152–158.
Khokhryakov A.F., Palyanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Kozhukhov A.S., Sheglov D.V. Influence of a silicon impurity on growth of diamond crystals in the Mg-C system. Diamond Relat. Mater. 2018, v. 87, p. 27-34.
•   Khokhryakov A.F., Palyanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Kozhukhov A.S., Sheglov D.V. Dislocation etching of diamond crystals grown in Mg-C system with the addition of silicon. Diamond Relat. Mater. 2018, v. 88, p. 67-73.

 

Свернуть  

 

Основу экспериментальной инфраструктуры лаборатории составляет аппаратурный комплекс сверхвысоких давлений на базе аппаратов БАРС. Имеется необходимый комплекс дополнительного оборудования и технологической оснастки для изготовления ячеек высокого давления, включающий прессовое оборудование, вибромельницу, прессформы, аппарат точечной сварки для изготовления термопар и герметизации ампул, печи, сушильные шкафы и т.д.

Для изучения реальной структуры, дефектно-примесного состава и свойств полученных в экспериментах кристаллов алмаза и сопутствующих высокобарических фаз, закаленных расплавов и флюидов используется комплекс методов оптической и электронной микроскопии, оптической спектроскопии, элементного (EDS, WDS), масс-спектрометрического и рентгенофазового (XRD) анализа. Для этих целей в распоряжении лаборатории имеется следующее оборудование:

1. Оптический микроскоп Carl Zeiss Imager Z2m (оснащен модулями DIC и TIC)

2. Бинокуляры Carl Zeiss Stemi 2000

3. Люминесцентный микроскоп Альтами ЛЮМ 1 LED

4.Экспериментальный стенд фотолюминесцентной спектроскопии (на базе монохроматора Horiba iHR-320 с ПЗС детектором Syncerity)

 

Свернуть  

 

Шацкий В.С. – зав. кафедрой минералогии и геохимии ГГФ НГУ, чтение курса «Химическая геодинамика»

Пальянов Ю.Н. – доцент, чтение базового курса лекций «Кристаллография» (с 2012 г. по н. вр)., лекции по курсам "Рост и морфология кристаллов" (с 2023г.), "Теория кристаллизации" (с 2023г.). Разработка рабочей программы аспирантуры по специальности «Экспериментальная минералогия и рост кристаллов» (2014г.) - НГУ, ИГМ СО РАН.

Хохряков А.Ф. – старший преподаватель, чтение курса "Минералогия", ГГФ НГУ

Новоселов И.Д. – старший преподаватель, Практические занятия по минералогии, проведение учебной полевой минерало-петрографической практики, ГГФ НГУ

Ситникова Е.С. - старший преподаватель, чтение курсов «Диагностика и оценка цветных драгоценных камней», «Экспертная оценка бриллиантов», ГГФ НГУ

Фурман О.В. – ассистент кафедры, Практические занятия по кристаллографии, ГГФ НГУ

 

 

Свернуть  

 

Пальянов Юрий Николаевич – эксперт РНФ, эксперт РАН

Сокол Александр Григорьевич – член Экспертного совета по конкурсам проектов молодых ученых РНФ

 

Свернуть  

 

2021 год

• Всероссийский ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии ВЕСЭМПГ-2021, г. Москва, 25-26 мая 2021г.
• International Workshop on Development of multi-anvil technology, and its applications to lower-mantel research and material sciences. 22nd-24th September 2020. Virtual venue by Zoom Bayerisches Geoinstitut, University of Bayreuth, Germany
• Петрология и геодинамика геологических процессов XIII Всероссийское петрографическое совещание (с участием зарубежных ученых), г. Иркутск, 06–13 сентября 2021г.
• Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса от океана к континенту г. Иркутск, 19–22 октября 2021г.

 

2022 год

• Всероссийская научная конференция «Современные проблемы наук о Земле», г. Москва, 11–15 апреля 2022 г.
• XVIII Российское совещание по экспериментальной минералогии, г. Иркутск, 5-10 сентября 2022г.
• Всероссийский ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии, г. Москва, 19-20 апреля 2022г.
• Добрецовские чтения: Наука из первых рук. Первая Всероссийская научная конференция, посвященная памяти выдающего ученого и организатора науки академика РАН Николая Леонтьевича Добрецова. г. Новосибирск, 01–05 августа 2022г.

 

2023 год

• Годичное собрание РМО "Минералого-геохимические исследования для решения проблем петро- и рудогенеза, выявления новых видов минерального сырья и их рационального использования». Санкт-Петербург. 10-12 октября 2023г.
• VII International Conference on Ultrafast Optical Science, Москва, 2-6 октября 2023г.
• Геология и минерально-сырьевые ресурсы северо-востока России.Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием, посвященная 30-летию Академии наук Республики Саха (Якутия) и 40-летию геологоразведочного факультета СВФУ им. М.К. Аммосова. г. Якутск, 21-24 марта 2023 г.

 

2024 год

• XX Международное совещание по кристаллохимии, рентгенографии и спектроскопии минералов и VI Международное совещание по органической минералогии, Санкт-Петербург, 17-21 июня 2024г.
• XIX Российское Совещание по экспериментальной минералогии, Черноголовка, Россия, 23-27 сентября 2024г.
• Ежегодный Семинар по Экспериментальной Минералогии, Петрологии и Геохимии (Хитариада - 2024), Москва, 16-17 апреля 2024г.
• Общее собрание Отделения наук о Земле РАН «Науки о Земле в решении проблем научно-технологического развития Российской Федерации». Москва, 9 декабря 2024 г.
• Годичное собрание Российского минералогического общества «Минералогические исследования в интересах развития минерально-сырьевого комплекса России и создания современных технологий». г. Апатиты, 16–21 сентября 2024г.
• Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). XXII Всероссийская научная конференция. Г.Иркутск, 15–19 октября 2024г.

 

2025 год

• Конференция «Процессы минералообразования при высоких давлениях, происхождение алмаза и мантийных магм», посвященная 90-летию со дня рождения Н.В. Соболева, Новосибирск 17–19 июня 2025г.

  

Свернуть  

 

Лаборатория имеет возможность выполнить исследования в области высоких давлений по следующим направлениям:

• Получение новых функциональных материалов при высоких Р-Т параметрах на станции БАРС;
• Диапазон давлений 3-10 ГПа;
• Диапазон температур 0-2500°С;
• Объём вещества от 0,1 до 1,5 см³ (в зависимости от Р,Т);
• Реализация НРНТ процессов на станции БАРС;
• Синтез функциональных материалов;
• Спекание материалов (керамика);
• Выращивание кристаллов высокобарических фаз;
• Модифицирование свойств кристаллов при высокобарическом отжиге.

 

Свернуть  

 

 

 

2023 год

 

 

 

2024 год

 

 

Свернуть  

 

 

Базовый проект фундаментальных исследований

• Шифр ГЗ – FWZN-2022-0031; Номер Гос. учета: 122041400159-3. «Высокобарические минералообразующие процессы с участием летучих системы C-O-H-N-S и генезис алмаза. », руководитель Пальянов Юрий Николаевич 
• Шифр ГЗ – FWZN-2026-0013. «Процессы фазообразования (минералы, флюиды, расплавы) при физико-химических параметрах зон субдукции и литосферной мантии, генезис и синтез алмаза», руководитель Пальянов Юрий Николаевич

 

Гранты Российского научного фонда

• РНФ№ 24-77-10006; Номер Гос. учета – 124082000020-1. «Метасоматоз литосферной мантии: источники флюидов, минералообразующие процессы и геохимические маркеры (по экспериментальным данным)», руководитель Крук Алексей Николаевич
• РНФ№ 24-17-00032; Номер Гос. учета – 124111200004-6. «Генетическая информативность морфологии, реальной структуры и свойств алмаза (экспериментальные исследования)», руководитель Пальянов Юрий Николаевич
• РНФ№ 19-17-00075; Номер Гос. учета – 122112300002-0. «Экспериментальное моделирование механизмов образования алмаза», руководитель Пальянов Юрий Николаевич
• РНФ№ 22-17-00005; Номер Гос. учета – 122080300103-6. «Закритические флюиды в зонах субдукции: условия генерации, состав и роль в эволюции мантии», руководитель Сокол Александр Григорьевич
• РНФ№ 22-27-00195; Номер Гос. учета – 122080200005-4. «Влияние коллизионных зон на процессы модификации нижней коры Анабарской тектонической провинции Сибирского кратона», руководитель Шацкий Владислав Станиславович

 

Свернуть  

 

2023 год

 

1. Bataleva Y.V., Novoselov I.D., Kruk A.N., Furman O.V., Palyanov Y.N. Experimental Modeling of Decarbonation Reactions, Resulting in the Formation of CO2 Fluid and Garnets of Model Carbonated Eclogites under Lithospheric Mantle P,T-Parameters. // Minerals – 2023 – 13 – 859. DOI: 10.3390/min13070859
2. Bataleva Y.V., Palyanov Y.N. Diamond Formation via Carbonate or CO2 Reduction under Pressures and Temperatures of the Lithospheric Mantle: Review of Experimental Data // Minerals 2023, 13, 940. DOI: 10.3390/min13070940
3. Bataleva Yu.V., Furman O.V., Borzdov Yu.M., Palyanov Yu.N. Experimental Study of Sulfur Solubility in Ca–Mg Carbonate Melt under P–T Parameters of Lithospheric Mantle // Russian Geology and Geophysics – 2022 – 63 – 1–13. DOI: 10.2113/RGG20224516
4. Hernández E., Redolfi E., Stella C., Andrini G., Corte E., Sachero S., Tchernij S., Picariello F., Herzig T., Borzdov Y.M., Kupriyanov I.N., Kubanek A., Olivero P., Meijer J., Traina P., Palyanov Y. N., Forneris J. Efficiency Optimization of Ge-V Quantum Emitters in Single-Crystal Diamond upon Ion Implantation and HPHT Annealing // Adv. Quantum Technol – 2023 – 2300010. DOI: 10.1002/qute.202300010
5. Korsakov A.V., Romanenko A.V., Sokol A.G., Musiyachenko K.A. Raman spectroscopic study of the transformation of nitrogen-bearing K-cymrite during heating experiments: Origin of kokchetavite in high-pressure metamorphic rocks // J Raman Spectrosc – 2023 – 1–8. DOI: 10.1002/jrs.6541
6. Kupriyanov I.N., Sokol A.G., Seryotkin Y.V., Kruk A.N., Tomilenko A.A., Bul’bak T.A. Nitrogen fractionation in mica metapelite under hot subduction conditions: Implications for nitrogen ingassing to the mantle // Chemical Geology – Volume 628 – 121476. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2023.121476
7. Nadolinny V.A., Palyanov Yu.N., Borzdov Yu.M., Rakhmanova M.I., Komarovskikh A.Yu., Yelisseev A.P. Effect of HPHT annealing in a medium with high hydrogen fugacity on the properties of plastically deformed brown IaAB diamond // Diamond and Related Materials – 2023 – Volume 138 – 110231. DOI: 10.1016/j.diamond.2023.110231
8. Nikolenko E.I., Agashev A.M., Tychkov N.S., Nikolenko A.M., Zhelonkin R.Yu., Ragozin A. L., Afanasiev V.P., Pokhilenko N.P. In search for primary sources of placer diamonds of northeast Siberian craton: Evidence from the U–Pb ages and geochemistry of alluvial zircons // Resource Geology – 2023– Volume73 – Issue1. DOI: 10.1111/rge.12317
9. Novoselov I.D., Palyanov Y.N., Bataleva Y.V. Experimental study of the interaction between garnets of eclogitic and lherzolitic parageneses and H2O-CO2 fluid under the P-T parameters of the lithospheric mantle // Lithos – 2023 –Volumes 462–463, 107408. DOI: 10.1016/j.lithos.2023.107408
10. Novoselov I.D., Palyanov Yu.N., Bataleva Yu.V. Experimental Modeling of the Interaction between Garnets of Mantle Parageneses and CO2 Fluid at 6.3 GPa and 950–1550 °C // Russian Geology and Geophysics – 2023 – pp. 1–15. DOI: 10.2113/RGG20224511
11. Okotrub A.V., Gorodetskiy D.V., Palyanov Y.N., Smirnov D.A., Bulusheva L.G. Iron-Catalyzed Growth of Vertical Graphitic Layers on the (100) Face of Single-Crystal Diamond // The Journal of Physical Chemistry C – 2023 – 127 (7) – 3563-3569. DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c08080
12. Okotrub A.V., Sedelnikova O.V., Gorodetskiy D.V., Fedorenko A.D., Asanov I.P., Palyanov Y.N., Lapega A.V., Gurova O.A., Bulusheva L.G. Effect of Titanium and Molybdenum Cover on the Surface Restructuration of Diamond Single Crystal during Annealing // Materials – 2023 – 16(4) – 1650. DOI: 10.3390/ma16041650
13. Palyanov Yu.N., Bataleva Yu.V., Borzdov Yu.M., Kupriyanov I.N., Nechaev D.V. Experimental Modeling of the Mantle–Slab Interaction in the Metal–Carbonate System, Conditions of Crystallization and Indicator Characteristics of Diamond // Russian Geology and Geophysics – 2023 – pp. 1–18. DOI: 10.2113/RGG20234559
14. Palyanov Yu.N., Nepomnyashchikh A.I. Modern Problems of Experimental Mineralogy, Petrology, and Geochemistry // Russian Geology and Geophysics – 2023 – Vol. 64 – No. 8 – pp. 889–891. DOI: 10.2113/RGG20234631
15. Rashchenko S., Kolesnichenko M., Mikhno A., Shatskiy A. High pressure Raman study of Na4Ca(CO3)3 from the ambient pressure to 11 GPa // High Pressure Research – 2023 – Volume 43 – Issue 3 – Pages 205-214 . DOI: 10.1080/08957959.2023.2218535
16. Reutsky V.N., Borzdov Y.M. Effect of growth rate on diamond composition // Diamond and Related Materials – 2023 – Volume 135 – 109865. DOI: 10.1016/j.diamond.2023.109865
17. Reutsky V.N., Borzdov Yu.M., Bataleva Yu.V., Palyanov Yu.N. Carbon Isotope Fractionation during Metal–Carbonate Interaction at the Mantle Pressures and Temperatures // Russian Geology and Geophysics – 2023 – pp. 1–9. DOI: 10.2113/RGG20234561
18. Seryotkin Y.V., Kupriyanov I.N., Ignatov M.A. Single-crystal X-ray diffraction and IR-spectroscopy studies of potassium-deficient fluorapophyllite-(K) // Physics and Chemistry of Minerals – 2023 – V. 50 – 6 . DOI: 10.1007/s00269-022-01229-y
19. Sokol A.G., Koz’menko O.A., Kruk A.N., Nechepurenko S.F. Composition of the Fluid in Carbonate- and Chlorine-Bearing Pelite near the Second Critical Point: Results of Diamond Trap Experiments // Russian Geology and Geophysics – 2023 – pp. 1–13, 2023. DOI: 10.2113/RGG20234555
20. Sokol A.G., Kozmenko O.A., Kruk A.N. Composition of supercritical fuid in carbonate‑ andchlorine‑bearing pelite at conditions of subduction zones // Contributions to Mineralogy and Petrology – 2023 – 178:90. DOI: 10.1007/S00410-023-02074-0
21. Sokol A.G., Kupriyanov I.N., Kotsuba D.A., Korsakov A.V., Sokol E.V., Kruk A.N. Nitrogen storage capacity of phengitic muscovite and K-cymrite under the conditions of hot subduction and ultra high pressure metamorphism // Geochimica et Cosmochimica Acta – V. 355 - 15 August – P. 89-109. DOI: 10.1016/j.gca.2023.06.026
22. Сокол А.Г., Крук А.Н., Козьменко О.А., Пальянов Ю.Н. Стабильность карбонатов при субдукции: влияние режима дефлюидизации хлорсодержащего пелита // Доклады Российской Академии наук. науки о Земле – 2023 – том 509 – № 1 – с. 50–55. DOI: 10.31857/S2686739722602381
23. Шацкий В.С., Рагозин А.Л., Ванг Ч. ЭВОЛЮЦИЯ КОРЫ ЯКУТСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ —ОТ ЭОАРХЕЯ ДО ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЯ: РЕЗУЛЬТАТЫ U-TH-PB (ЛА-ИСП-МС) ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ И LU-HF ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЦИРКОНА ИЗ КСЕНОЛИТОВ КОРОВЫХ ПОРОД В КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБКАХ // Геология и геофизика – 2023 – т. 64  - № 12 –  с. 1659–1673. DOI: 10.15372/GiG2023154

 

2024 год

 

1. Agasheva E., Gudimova A., Malygina E., Agashev A., Ragozin A., Murav’eva E., Dymshits A. Thermal State and Thickness of the Lithospheric Mantle Beneath the Northern East-European Platform: Evidence from Clinopyroxene Xenocrysts in Kimberlite Pipes from the Arkhangelsk Region (NW Russia) and Its Applications in Diamond Exploration // Geosciences 2024, 14(9), 229. DOI: 10.3390/geosciences14090229
2. Ilyin A.A., Shatsky V.S., Ragozin A.L. U–Pb Age and Mineral Inclusions in Zircon from Diamondiferous Garnet–Pyroxene Rocks of the Kumdy-Kol Microdiamond Deposit in Northern Kazakhstan // Russian Geology and Geophysics - 2024 - pp. 1–15. DOI: 10.2113/RGG20234661
3. Kartashov I.A., Podlesnyi S.N., Antonov V.A., Popov V.P., Pal’yanov Yu.N. Raman and ODMR Spectroscopy of NV Centers in Nanolayers and Nanopillars of 111 Diamond after Etching with a Focused Beam of Ga Ions // Optical-Physical Methods of Research and Measurement, Volume 59, pages 677–685, (2023). DOI: 10.3103/S8756699023060067
4. Khisina, N.R., Badyukov, D.D., Lorenz, K.A. et al. Deformation Microstructure, Metallic Iron, and Inclusions of Hollow Negative Crystals in Olivine from the Seymchan Pallasite: Evidence of Fe2+ Solid-State Reduction. Geochem. Int. 62, 344–355 (2024). DOI: 10.1134/S0016702923700118
5. Kruk A.N., Sokol A.G., Khokhryakov A.F., Palyanov Yu.N. Stability of Carbonates during Subduction: The Role of Dissolution in Dehydration Fluids // Doklady Earth Sciences, 2024. DOI: 10.1134/S1028334X24603742
6. Kupriyanov I.N., Sokol A.G., Kruk A.N. Water Speciation and Storage Capacity of Olivine under the Reduced Fluid—Peridotite Interaction // Minerals 2024, 14, 119. DOI: 10.3390/min14020119
7. Nadolinny V.A., Palyanov Yu N., Borzdov Yu M., Rakhmanova M.I., Komarovskikh A. Yu, Yurjeva O.P. HTHP treatment of diamonds containing N1 centers. Neutral state of the N1 center as a limiting step in the aggregation of substitutional nitrogen into A form // Diamond and Related Materials Volume 141, January 2024, 110632. DOI: 10.1016/j.diamond.2023.110632
8. Romanenko A.V., Rashchenko S.V., Korsakov A.V., Sokol A.G. High pressure behavior of K-cymrite (KAlSi3O8·H2O) crystal structure // Physics and Chemistry of Minerals, Volume 51, article number 36, (2024). DOI: 10.1007/s00269-024-01296-3
9. Romanenko A.V., Rashchenko S.V., Korsakov A.V., Sokol A.G., Kokh K.A. Compressibility and pressure-induced structural evolution of kokchetavite, hexagonal polymorph of KAlSi3O8, by single-crystal X-ray diffractio//American Mineralogist (2024) 109 (7): 1284–1291, DOI: 10.2138/am-2023-9120
10. Shatsky V.S., Wang Q., Ragozin A.L., Su W., Ilyin A.A. Connection between tectonothermal events of the Yakutian kimberlite province and assembly of the Siberian craton // Precambrian Research, Volume 405, 1 June 2024, 107379/ DOI: 10.1016/j.precamres.2024.107379
11. Sokol A.G., Korsakov A.V., Kruk A.N. The Formation of K-Cymrite in Subduction Zones and Its Potential for Transport of Potassium, Water, and Nitrogen into the Mantle// Geochemistry International, 2024, Vol. 62, No. 12, pp. 1322–1331. DOI: 10.1134/S0016702924700745
12. Sokol A.G., Kozmenko O.A., Kruk A.N., Skuzovatov S.Y., Kiseleva D.V. Trace-element mobility in pelite-derived supercritical fluid-melt at subduction-zone conditions // Contributions to Mineralogy and Petrology – 2024 – 179:50. DOI: 10.1007/s00410-024-02131-2
13. Starikova A.E., Doroshkevich A.G., Sklyarov E.V., Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Shaparenko E.O., Zhukova I.A., Semenova D.V., Yakovenko E.S., Ragozin A.L. Magmatism and metasomatism in the formation of the Katugin Nb-Ta-REE-Zr-cryolite deposit, eastern Siberia, Russia: Evidence from zircon data // Lithos, 2024, Volumes 472–473, 107557. DOI: 10.1016/j.lithos.2024.107557
14. Буга С.Г., Куприянов И.Н., Борздов Ю.М., Кузнецов М.С., Лупарев Н.В., Носухин С.А., Кульницкий Б.А., Приходько Д.Д., Пальянов Ю.Н. Электрические свойства сильно легированных азотом синтетических монокристаллов алмаза, выращенных при высоком давлении и температуре // Физика и техника полупроводников, 2024, том 58, вып. 8, 424 - 433. DOI: 10.61011/FTP.2024.08.59201.7054

 

Свернуть