| 1 |
9 февраля 2016 г.-31 декабря 2016 г. |
Высокобарические компоненты природных гранатов: структурные особенности и фазовые равновесия |
| Результаты этапа: |
| 2 |
1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. |
Высокобарические компоненты природных гранатов: структурные особенности и фазовые равновесия |
| Результаты этапа: В результате проведения экспериментальных исследований при высоких давлениях и температурах, в 2017 году были получены следующие научные результаты:
(1) В результате опытов по синтезу граната кноррингит-пироповой серии и установлению его фазовых ассоциаций в условиях частичного плавления модельного пиролита при 7 ГПа выявлены условия образования гранатов с наибольшими концентрациями хрома, соответствующими природным высокохромистым низкокальциевым пиропам дунит-гарцбургитового парагенезиса из включений в алмазе. Получено экспериментальное подтверждение идеи о решающем влиянии отношения Cr/Al в протолите (мантийном перидотите) на кристаллизацию богатых хромом гранатов [Stachel et al., 1998].
(2) В ходе опытов при 7-14 ГПа и 1000-1300°С с использованием ячеек с тороидальным уплотнением («наковальня с лункой») и многопуансонного оборудования установлено поле РТ-стабильности скиагита Fe3Fe2Si3O12, выявлены особенности состава минерала и связь их с температурой и давлением; экспериментально установлены реакции разложения скиагита в областях нижней (~7 ГПа) и верхней (~14 ГПа) границ его стабильности. По результатам экспериментов построена Р-Т фазовая диаграмма системы FeO–Fe2O3–SiO2.
(3) С учетом ранее полученных данных по синтезу Na–Ti пироксена в системе Na2O–MgO–TiO2–SiO2 (±Al2O3) и новых опытов по синтезу Na–Ti граната установлены физико-химические параметры фазового превращения пироксен/гранат в этой системе; выявлена связь состава граната с температурой и давлением. |
| 3 |
1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. |
Высокобарические компоненты природных гранатов: структурные особенности и фазовые равновесия |
| Результаты этапа: В 2018 году коллективом было завершено экспериментальное изучение модельной системы форстерит−магнезиохромит при температуре 1600°C в диапазоне давлений 10–24 ГПа, что позволило синтезировать мантийные хромсодержащие фазы разных уровней глубинности и широкого разнообразия составов и построить фазовую Р-Х диаграмму. Установлены диапазон давлений кристаллизации и вариации состава гранатов кноррингит-мэйджоритового ряда. В экспериментах по частичному плавлению модельного пиролита при 7 ГПа и 1300–1700°С показано, что образование высокохромистых низкокальциевых гранатов невозможно непосредственно при частичном плавлении в гранатовой фации глубинности, так как гранат будет накапливать не только хром, но и, в большей степени, алюминий. В связи с этим, образование высокохромистых низкокальциевых гранатов (10-15 мас.% Cr2O3) алмазоносного дунит-гарцбургитового парагенезиса происходит из протолита с высоким отношением Cr/Al, который, предварительно испытав частичное плавление в шпинелевой фации глубинности, был погружен затем в гранатовую фацию. Впервые при 7.5–9.5 ГПа и 1100–1400°С синтезированы твердые растворы скиагит (Fe3Fe2Si3O12) – Fe-мэйджоритового (Fe4Si4O12) ряда в широком диапазоне составов (от 24 до 77 мол. % скиагита). Экспериментально установлены реакции разложения скиагита в областях нижней (~7 ГПа) и верхней (~14 ГПа) границ его стабильности, рассмотрена топология системы FeO–Fe2O3–SiO2 и построена ее предварительная Р-Т фазовая диаграмма. В условиях пошагового увеличения давления до 90 ГПа методом монокристальной рентгеновской дифракции установлено существенное возрастание модуля объемной упругости скиагит-мэйджоритового граната, и с использованием данных по давлению и объему (P-V) до 50 ГПа для четырех составов были получены значения коэффициентов уравнения состояния Берч-Мернагана 3-го порядка. Завершено экспериментальное исследование поля стабильности Na-Ti-пироксена (Na(Mg0.5Ti0.5)Si2O6), а также модельной системы пироп–гейкелит (MgTiO3) при P = 10–24 ГПа и T = 1000–1300°C. Для первой системы установлено отсутствие граната во всем диапазоне давлений. В Al-содержащей системе гранат присутствует только до 18 ГПа, сменяясь выше по давлению богатой титаном фазой состава [Mg5/6Al1/6][Si1/2Ti1/3Al1/6]O3, для которой впервые была установлена утроенная суперструктура идеального MgSiO3-перовскита (бриджманита). Новые данные могут быть использованы для уточнения термобарометрических оценок мантийных ассоциаций. |
