Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу
Описано незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу, що знайдено в метеоритному кратері України, і повідомлено про раніше невідомий механізм росту алмазних багатогранників – формування глобулами. Виявлено, що нано-мікрокристали алмазу в метеоритному кратері дуже подібні до глобулярних кристалів,...
Saved in:
| Published in: | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167099 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу / В.М. Квасниця // Сверхтвердые материалы. — 2018. — № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 26 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167099 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Квасниця, В.М. 2020-03-15T19:01:03Z 2020-03-15T19:01:03Z 2018 Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу / В.М. Квасниця // Сверхтвердые материалы. — 2018. — № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 26 назв. — укр. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167099 549/548.211 Описано незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу, що знайдено в метеоритному кратері України, і повідомлено про раніше невідомий механізм росту алмазних багатогранників – формування глобулами. Виявлено, що нано-мікрокристали алмазу в метеоритному кратері дуже подібні до глобулярних кристалів, водночас мають октаедричне огранення. Морфологія і склад нано-мікрокристалів алмазу вивчено відповідно за допомогою растрової електронної мікроскопії і рентгеноспектрального мікроаналізу. Ці крихітні поліедри наросли на пластинчастих кристалах імпактного апографітного алмазу з метеоритного кратера Білилівка на Українському щиті. Їх поверхнева морфологія вказує на те, що нано-мікроалмази виросли, найімовірніше, в процесі осадження з газової фази зразу після утворення імпактного алмазу – трансформації графіту в алмаз і лонсделеїт. Описаны необычные кристаллы нано-микроалмаза, обнаруженные в метеоритном кратере, и представлена информация о ранее неизвестном механизме роста алмазных многогранников – их формирование глобулями. Обнаружено, что нано-микроалмазы в метеоритном кратере очень похожи на глобулярные кристаллы, вместе с тем имеют октаэдрическую огранку. Морфология и состав нано-микроалмазов изучены соответственно с помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа. Эти крошечные кристаллы алмаза выросли на зерне импактного апографитового алмаза из метеоритного кратера Билиловка на Украинском щите. Поверхностная морфология этих кристаллов указывает на то, что нано-микроалмазы образованны вследствие осаждения из газовой фазы сразу после образования импактного алмаза – трансформации графита в алмаз и лонсделеит. Here, we report about unusual crystals of natural nano-microdiamond foundin meteorite crater. Also this is a notice about previously unknown mechanism of a growth of diamond polyhedrons – their formation by globules. Recently it has been found that the nanomicrodiamonds in meteorite crater are very similar to the globular crystals, at the same time they have octahedral faceting. The morphology and composition of the nano-microdiamonds were studied by scanning electron microscopy and with an energy dispersive X-ray analyser respectively. These tiny crystals are grown on the grain of impact apographitic diamond from the Bilylivka meteorite crater (Zapadnaya impact crater) on the Ukrainian Shield. Surface morphology of these crystals indicates that the nano-microdiamonds formed by a vapor-deposition process immediately after the formation of an impact diamond – the transformation of graphite into diamond and lonsdaleite. uk Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Получение, структура, свойства Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу |
| spellingShingle |
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу Квасниця, В.М. Получение, структура, свойства |
| title_short |
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу |
| title_full |
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу |
| title_fullStr |
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу |
| title_full_unstemmed |
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу |
| title_sort |
незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу |
| author |
Квасниця, В.М. |
| author_facet |
Квасниця, В.М. |
| topic |
Получение, структура, свойства |
| topic_facet |
Получение, структура, свойства |
| publishDate |
2018 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Сверхтвердые материалы |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
Описано незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу, що знайдено в метеоритному кратері України, і повідомлено про раніше невідомий механізм росту алмазних багатогранників – формування глобулами. Виявлено, що нано-мікрокристали алмазу в метеоритному кратері дуже подібні до глобулярних кристалів, водночас мають октаедричне огранення. Морфологія і склад нано-мікрокристалів алмазу вивчено відповідно за допомогою растрової електронної мікроскопії і рентгеноспектрального мікроаналізу. Ці крихітні поліедри наросли на пластинчастих кристалах імпактного апографітного алмазу з метеоритного кратера Білилівка на Українському щиті. Їх поверхнева морфологія вказує на те, що нано-мікроалмази виросли, найімовірніше, в процесі осадження з газової фази зразу після утворення імпактного алмазу – трансформації графіту в алмаз і лонсделеїт.
Описаны необычные кристаллы нано-микроалмаза, обнаруженные в метеоритном кратере, и представлена информация о ранее неизвестном механизме роста алмазных многогранников – их формирование глобулями. Обнаружено, что нано-микроалмазы в метеоритном кратере очень похожи на глобулярные кристаллы, вместе с тем имеют октаэдрическую огранку. Морфология и состав нано-микроалмазов изучены соответственно с помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа. Эти крошечные кристаллы алмаза выросли на зерне импактного апографитового алмаза из метеоритного кратера Билиловка на Украинском щите. Поверхностная морфология этих кристаллов указывает на то, что нано-микроалмазы образованны вследствие осаждения из газовой фазы сразу после образования импактного алмаза – трансформации графита в алмаз и лонсделеит.
Here, we report about unusual crystals of natural nano-microdiamond foundin meteorite crater. Also this is a notice about previously unknown mechanism of a growth of diamond polyhedrons – their formation by globules. Recently it has been found that the nanomicrodiamonds in meteorite crater are very similar to the globular crystals, at the same time they have octahedral faceting. The morphology and composition of the nano-microdiamonds were studied by scanning electron microscopy and with an energy dispersive X-ray analyser respectively. These tiny crystals are grown on the grain of impact apographitic diamond from the Bilylivka meteorite crater (Zapadnaya impact crater) on the Ukrainian Shield. Surface morphology of these crystals indicates that the nano-microdiamonds formed by a vapor-deposition process immediately after the formation of an impact diamond – the transformation of graphite into diamond and lonsdaleite.
|
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167099 |
| citation_txt |
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу / В.М. Квасниця // Сверхтвердые материалы. — 2018. — № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 26 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT kvasnicâvm nezvičainínanomíkrokristaliprirodnogoalmazu |
| first_indexed |
2025-11-26T19:21:14Z |
| last_indexed |
2025-11-26T19:21:14Z |
| _version_ |
1850771125982724096 |
| fulltext |
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 4 3
Получение, структура, свойства
УДК 549/548.211
В. М. Квасниця
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення
ім. М. П. Семененка НАН України, м. Київ, Україна
vmkvas@hotmail.com
Незвичайні нано-мікрокристали природного
алмазу
Описано незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу, що
знайдено в метеоритному кратері України, і повідомлено про раніше невідомий
механізм росту алмазних багатогранників – формування глобулами. Виявлено,
що нано-мікрокристали алмазу в метеоритному кратері дуже подібні до глобу-
лярних кристалів, водночас мають октаедричне огранення. Морфологія і склад
нано-мікрокристалів алмазу вивчено відповідно за допомогою растрової елект-
ронної мікроскопії і рентгеноспектрального мікроаналізу. Ці крихітні поліедри
наросли на пластинчастих кристалах імпактного апографітного алмазу з мете-
оритного кратера Білилівка на Українському щиті. Їх поверхнева морфологія
вказує на те, що нано-мікроалмази виросли, найімовірніше, в процесі осадження
з газової фази зразу після утворення імпактного алмазу – трансформації графі-
ту в алмаз і лонсделеїт.
Ключові слова: природний імпактний апографітовий алмаз, на-
но-мікроалмази, морфологія, глобулярні поліедри, ріст кристалів, метеоритний
кратер Білилівка, Український щит.
ВСТУП
Незвичайні нано-мікрокристали природного алмазу знайдено
в метеоритному кратері Білилівка на Українському щиті. Цей метеоритний
кратер (або ударний кратер) в каталозі метеоритних кратерів світу фігурує
під іменем Западная. Він знаходиться в західній частині Українського щита
(географічні координати: 49°44′ пн. ш., 29°04′ сх. д.), приблизно 65 км на
північний схід від міста Вінниця біля села Білилівка (рис. 1) [1–4]. Цей кратер
є інтенсивно еродованою структурою видовженої форми 3,2×2,3 км і глиби-
ною до 260 м, її вік 165±6 млн років (за методом К-Аr). Структура утворена в
докембрійських кристалічних породах, які складаються переважно з гранат-
біотитових гранітоїдів, рідкісних гнейсів і габбро. Вона покрита кайнозойсь-
кими теригенними відкладами потужністю до 40 м.
© В. М. КВАСНИЦЯ, 2018
http://stmj.org.ua 4
Рис. 1. Розташування відомих метеоритних кратерів на Українському щиті, в яких виявле-
но імпактні алмази.
Породи (імпактити) метеоритного кратера є алмазоносними, середній
вміст зернистих імпактних алмазів у цих породах високий (за даними
А. А. Вальтера біля 1 ppm, місцями до 8 ppm), а можлива концентрація більш
дрібних тонкодисперсних алмазів у 3,5 рази вища [3]. Алмази представлено
апографітовими пластинчастими параморфозами діаметром від десятків мік-
рометрів до 0,5 мм [3, 5]. Параморфози є безбарвними, білими, жовтуватими,
сірими, темно-сірими і чорними кристалами.
Параморфози складаються переважно з новоутворених фаз, таких як алмаз
і лонсделеїт, з деякою частиною реліктового чи новоутвореного графіту [6].
Лонсделеїт і алмаз утворилися в результаті мартенситної фазової трансфор-
мації під час ударного стискування кристалів графіту кристалічних порід при
падінні метеориту. Рентгенівська дифракція параморфоз показує, що струк-
тури трьох фаз (лонсделеїт, алмаз і реліктовий графіт) характеризуються за-
кономірними орієнтаційними зв’язками. Внутрішня будова параморфоз часто
відображає характерне полісинтетичне двійникування кристалів первинного
графіту по (11 2 1).
Параморфози мають легкий ізотопний склад вуглецю (δ13С від –21,84 до
–14,80 ‰, середнє значення δ13С – –17,6 ‰), близький до ізотопного складу
графіту (δ13С від –22,0 до –20,9 ‰) гранітоїдів і гнейсів, що складають струк-
туру гірських порід [5].
У представленій роботі надано результати досліджень незвичайних крис-
талів нано-мікроалмазів, які наросли на зернах параморфоз в метеоритному
кратері Білилівка, й обговорено їх можливе походження.
ЗРАЗКИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
Методами растрової електронної мікроскопії і рентгеноспектрального мі-
кроаналізу вивчено декілька десятків параморфоз із метеоритного кратера
Білилівка, серед яких було виявлено декілька параморфоз, на поверхні яких
наросли нано-мікрокристали алмазних багатогранників. Розмір параморфоз
коливається від 0,3 до 0,5 мм. Робота виконана в Інституті геохімії, мінерало-
гії та рудоутворення ім. М. П. Семененка НАН України (м. Київ) на растро-
вому електронному мікроскопі JSM-6700F, обладнаному енергодисперсійною
системою для мікроаналізу JED-2300 (JEOL, Японія). Отримання РЕМ-
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 4 5
зображень і визначення хімічного складу алмазів здійснювали за прискорю-
вальної напруги 20 кВ, струму зонда 6·10–10 А і діаметра зонда 1–2 мкм.
ОСОБЛИВОСТІ МІКРОМОРФОЛОГІЇ ПАРАМОРФОЗ
На поверхні (0001) параморфоз із метеоритного кратера Білилівка розви-
нуті нові скульптури (двійникові штрихи, різні форми росту і розчинення)
[7]. Подібні скульптури описано раніше для імпактних алмазів із метеоритно-
го кратера Попігай в Сибіру [8]. Ці скульптури відсутні на поверхні (0001)
кристалів графіту. Вище вказані скульптури орієнтовані строго вздовж на-
прямку [10 1 0] щодо контурів (0001) кристала вихідного графіту. Тригональ-
ні, гексагональні й квадратні (прямокутні) пірамідальні западини на (0001)
поверхні параморфоз дуже схожі на від’ємні фігури на гранях октаедра і куба
кристалів мантійного алмазу. Прямокутні та злегка округлі пластини на по-
верхні (0001) параморфоз мають антипод на цій же поверхні у вигляді запа-
дин. Симетрія цих прямокутних пластин та западин є такою ж, як і симетрія
грані (10 1 0) гіпотетичного кристала лонсделеїту. Прямокутні пластини і
западини часто орнаментують поверхню (0001) чорних параморфоз, в яких
багато фази лонсделеїту. Такі параморфози можуть містити до 37 %1 та біль-
ше (50–80 %) лонсделеїту (виявлено за допомогою рентгенівського дифрак-
ційного дослідження порошкових зразків параморфоз) [3, 6].
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ
Поверхня (0001) деяких параморфоз із метеоритного кратера Білилівка
покрита нано-мікрокристалами алмазних багатогранників. Ці кристали було
ідентифіковано як алмази за їх кристаломорфологією і складом (за енергоди-
сперсійними спектрами). Хімічний склад багатогранників: до 99,2–99,9 %
вуглецю і невелика кількість домішок заліза (до 1,3 % FeO). На рис. 2 показа-
но одну з вивчених параморфоз чорно-сірого кольору, а на рис. 3 – її фраг-
мент з численними нано-мікроалмазами поліедричної форми на поверхні
(0001) розміром від декілька десятків нанометрів до одного мікрометра і тро-
хи більше.
Рис. 2. РЕМ-зображення чорно-сірої параморфози з метеоритного кратера Білилівка з
незвичайними нано-мікрокристалами алмазу.
Багатогранники – це окремі октаедри, їх незакономірні і закономірні зрос-
тки (двійники зростання і проростання по (111)), рідко – куб-октаедри
1 Склад парамарфоз і багатогранників наведено в % (за масою).
http://stmj.org.ua 6
(рис. 4). Розташування багатогранників на поверхні параморфози хаотичне як
на плоских ділянках, так і в западинах. Серед них особливо показовими та
індикаторними є двійники і закономірні проростання октаедрів (див. рис. 4,
а), останні є не характерними для мантійних алмазів, але часто трапляються
серед нано-мікроалмазів, отриманих з газової фази – на плівках CVD
(chemical vapor deposition) алмазів. Багатогранники складаються з нанорозмі-
рних сферичних частинок – глобул. Їх розміри коливаються в широкому ін-
тервалі, досягаючи 30–40 нм. Через малі розміри внутрішня будова багато-
гранників точно не з’ясована. Однак спостерігається перехідний ряд від ксе-
номорфних агрегатів глобул через недосконалі кристали до ідеальних октае-
дрів. Це дає підстави стверджувати про наявність полікристалічної глобуляр-
ної анатомії багатогранників. Чим менші і близькі за розмірами глобули, тим
більш ізометричні октаедри. Самі глобули складаються з численних округлих
і ксеноморфних частинок (кластерів), розмір яких може трохи перевищувати
декілька нанометрів. Структура глобул не відома, вони можуть складатися з
частинок (скупчень кластерів) довільної орієнтації чи, наприклад, мати сфе-
ролітову будову як буває на CVD алмазних плівках [9]. Кожна глобула є по-
лікристалом з шорсткою поверхнею. Такі ж глобули покривають майже су-
цільно поверхню (0001) параморфози, підкладкою для них є її лонсделеїт-
алмазна матриця. Глобули утворюють навіть скупчення у вигляді гірлянд.
Всюди на глобули наростають значно крупніші окремі багатогранники алма-
зу та їх різноманітні зростки (див. рис. 3, б–г). Сумісне знаходження глобул і
багатогранників вказує на зміну температурного режиму кристалізації і дещо
більш повільний ріст пізніше утворених багатогранників алмазу.
а б
в г
Рис. 3. РЕМ-зображення частини параморфози (див. рис. 2): фрагмент параморфози (а),
деталізація поверхні (0001) фрагменту (б–г).
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 4 7
а б
в г
Рис. 4. РЕМ-зображення алмазних глобулярних багатогранників: октаедри та їх зростки
(а–в), куб-октаедр (г).
Розроблена в минулому столітті [10–15] теорія кристаломорфології алмазів
задовільно пояснює появу кристалічних форм на природних і синтетичних
алмазних багатогранниках. Відомо, що більшості кристалів природного алмазу
властивий антискелетний пошаровий тангенціальний або спіральний ріст по
(111), іноді пошаровий ріст по (100). Тільки октаедр та інколи куб природних
кристалів алмазу мають власні піраміди пошарового росту. Тому тільки їх ок-
таедричні і зрідка кубічні грані мають плоску і гладку поверхню. Саме згідно з
PBC-аналізом П. Хартмана (periodic bond chain theory) [12] октаедричні грані
кристалів алмазу повинні мати плоску та гладку поверхню і віднесені до так
званих F-граней (flat faces). Проте в нашому випадку грані октаедра мають
глобулярну поверхню. Вивчені багатогранники утворено не шляхом пошарово-
го росту, як у випадку октаедрів мантійного алмазу, а через закономірне впоря-
дковане поєднання глобул – їх орієнтоване зростання. Така будова поверхонь
граней октаедра дозволяє запропонувати модель кластерно-глобулярного росту
кристалів цього алмазу з газової фази. Кластери виникають при конденсації
вуглецю у газовій фазі і формують глобули, які осідають на (0001) поверхні
імпактного апографітового алмазу і у випадку їх закономірної агрегації утво-
рюють такі незвичайні октаедричні багатогранники. Подібний ріст (утворення
глобул) має місце при синтезі CVD-нано-мікроалмазів [9, 16], але запропоно-
вана автором модель не зовсім знаходить пояснення в теорії цього синтезу,
оскільки глобули утворюють багатогранники. Тобто алмазні багатогранники
ростуть не через приєднання атомів вуглецю, а готовими наноблоками – глобу-
лами. Це явище формування кристалів дещо нагадує епітаксійний ріст. Найві-
рогідніше, що одним із чинників такого незвичайного росту поліедрів є значне
http://stmj.org.ua 8
пересичення мінералоутворювальної системи вуглецем і відповідно швидка
кристалізація. Можливо рухомою силою такого процесу некласичної кристалі-
зації є мінімізація поверхневої енергії (як для глобул, так і для незвичайних
поліедрів). Проте виникає питання про сили, які зумовлюють орієнтаційне
впорядкування глобул.
Існує дві альтернативні моделі кристалізації алмазів із газової фази: поша-
ровим ростом багатогранників (часто при нарощуванні на алмазні підкладки)
і утворенням ксеноморфних нано-мікрокристалів (глобул) із кластерів. Гло-
булярні частинки алмазу ростуть із газової фази при високому рівні переси-
чення. Іноді подібне явище глобулярного росту спостерігалося також на гра-
нях {110} CVD-алмазів [17], а серед мантійного алмазу мікроблоками рос-
туть деякі кубічні кристали. Нано-мікроблоковий ріст кристалів не є рідкістю
як в природі, так і при їх синтезі [18]. Багато прикладів утворення кристалів
через орієнтоване наростання наночастинок наведено в огляді [19].
Інші за кристаломорфологією і
механізмом росту мікроалмази
було виявлено на кристалах імпак-
тного апографітового алмазу з ме-
теоритного кратеру Попігай [20,
21]. Це різні багатогранники – ок-
таедри, куб-октаедри і куби. Ці
алмази мають плоскі і гладкі грані
октаедра, рідше куба. Тобто, вони
ростуть пошарово по (111) шляхом
приєднання окремих атомів вугле-
цю. Мінералоутворювальним сере-
довищем росту для такого алмазу
міг бути не тільки газ, а і розплав.
На рис. 5 показано унікальне явище
алмазної гомоепітаксії на поверхні
(0001) білої параморфози із цього
кратеру. Крихітні строго орієн-
товані алмазні октаедри виростають майже на чистій алмазній матриці пара-
морфози. Їх розмір не перевищує 2–10 мкм.
Ймовірно, вивчені нано-мікроалмази з метеоритного кратера Білилівка
утворилися як продукт конденсації вуглецю з газової плазми, яка виникає при
потужних імпактних явищах. Подібні за походженням алмази виявлено в
метеоритних кратерах Рис (Німеччина) і Чиксулуб (Мексика) (Ries and
Chicxulub impact craters) та у так званих катастрофічних горизонтах Землі
(шар відкладів на межі крейдового періоду і палеогену, утворився приблизно
65 млн років тому) [22–26]. Але майже всі знайдені наноалмази цих проявів є
ксеноморфними кристалами.
ВИСНОВКИ
Кристали нано-мікроалмазів з метеоритних кратерів Землі мають три
морфології:
– багатогранники з глобулярною поверхнею граней, які виступають як су-
купність закономірно пов’язаних і впорядкованих нанорозмірних сферичних
частинок;
– багатогранники з плоскою та гладкою поверхнею граней;
– ксеноморфні нанокристали.
Рис. 5. РЕМ-зображення октаедричних нано-
мікрокристалів алмазу, які гомоепітаксійно
наросли на поверхні (0001) імпактного апо-
графітового алмазу з метеоритного кратера
Попігай (Росія).
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 4 9
Глобулярні багатогранники нано-мікроалмазів є свідченням незвичайного
нано-мікроблокового механізму росту кристалів у природі – їх формування
агрегацією і орієнтованим (когерентним) приєднанням глобул. Для природ-
ного алмазу такий некласичний механізм росту поліедрів раніше був невідо-
мий. Враховуючи умови синтезу плівок CVD-алмазів, можна припустити, що
при відносно низьких температурах і значному пересиченні вуглецем мінера-
лоутворювальної системи утворюються ксеноморфні кристали і глобулярні
багатогранники нано-мікроалмазів (швидкий ріст), а нано-мікроалмази в по-
ліедричній формі з гладкими і плоскими гранями – при більш високих темпе-
ратурах і помірному чи низькому насиченні (більш повільна кристалізація).
Можливо, одиночні сферичні алмазні нанозерна – це якраз знайдені у ка-
тастрофічних шарах Землі ксеноморфні наноалмази. Такі крихітні алмази
мають велике наукове й освітнє значення, оскільки вони є важливими показ-
никами грандіозного космічного впливу на Землю.
Описаны необычные кристаллы нано-микроалмаза, обнаруженные в
метеоритном кратере, и представлена информация о ранее неизвестном механизме
роста алмазных многогранников – их формирование глобулями. Обнаружено, что нано-
микроалмазы в метеоритном кратере очень похожи на глобулярные кристаллы, вместе с
тем имеют октаэдрическую огранку. Морфология и состав нано-микроалмазов изучены
соответственно с помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспек-
трального микроанализа. Эти крошечные кристаллы алмаза выросли на зерне импактно-
го апографитового алмаза из метеоритного кратера Билиловка на Украинском щите.
Поверхностная морфология этих кристаллов указывает на то, что нано-микроалмазы
образованны вследствие осаждения из газовой фазы сразу после образования импактного
алмаза – трансформации графита в алмаз и лонсделеит.
Ключевые слова: природный импактный апографитовый алмаз, нано-
микроалмазы, морфология, глобулярные полиэдры, рост кристаллов, метеоритный кра-
тер Билиловка, Украинский щит.
Here, we report about unusual crystals of natural nano-microdiamond found
in meteorite crater. Also this is a notice about previously unknown mechanism of a growth of
diamond polyhedrons – their formation by globules. Recently it has been found that the nano-
microdiamonds in meteorite crater are very similar to the globular crystals, at the same time
they have octahedral faceting. The morphology and composition of the nano-microdiamonds
were studied by scanning electron microscopy and with an energy dispersive X-ray analyser
respectively. These tiny crystals are grown on the grain of impact apographitic diamond from the
Bilylivka meteorite crater (Zapadnaya impact crater) on the Ukrainian Shield. Surface morpho-
logy of these crystals indicates that the nano-microdiamonds formed by a vapor-deposition
process immediately after the formation of an impact diamond – the transformation of graphite
into diamond and lonsdaleite.
Keywords: natural impact apographitic diamond, nano-microdiamond, mor-
phology, globular polyhedrons, crystal growth, Zapadnaya meteorite crater, the Ukrainian
Shield.
1. Gurov E. P., Gurova E. P., Rakitskaya R. B. Impact diamonds in the craters of the Ukrainian
Shield // Meteoritics. – 1995. – 30. – P. 515–516.
2. Gurov E. P., Gurova E. P., Rakitskaya R. B. Impact diamonds of the Zapadnaya crater: Phase
composition and some properties // Meteor. Planet. Sci. – 1996. – 31. – A56.
3. Вальтер А. А., Гурский Д. С., Еременко Г. К. Алмазоносные астроблемы Украины и
природа высоких концентраций импактного алмаза // Мінерал. журн. (Україна). – 1998.
– 20, № 6. – С. 48–63.
4. Gurov E. P., Gurova E. P., Socur T. M. Geology and petrography of the Zapadnaya crater in
the Ukrainian Shield // Impacts in Precambrian Shields / Eds. J. Plado, L. J. Pesonen. – Hei-
delberg: Springer-Verlag Berlin, 2002. – P. 173–188.
http://stmj.org.ua 10
5. Цымбал С. Н., Квасница В. Н., Цымбал Ю. С., Мельничук Э. В. Алмаз из импактитов
Белиловской (Западная) астроблемы (Украинский щит) // Мінерал. журн. (Україна). –
1999. – 21, № 2/3. – С. 45–52.
6. Oleinik G. S., Valter A. A., Erjomenko G. K. The structure of high lonsdaleite diamond grains
from the impactites of the Belilovka (Zapadnaja) astrobleme (Ukraine) // 34th Lunar and
Planetary Science Conf. (LPSC). – League City, Texas, US, 17–21 March, 2003: Abstr. –
Houston, Texas, US: 2003. – N 1561.
7. Квасниця В. М., Вірт Р., Цимбал С. М. Нано-мікроморфологія та анатомія імпактних
апографітових алмазів з астроблеми Білилівка (Западная) (Український щит) // Мінерал.
журн. (Україна). – 2015. – 37, № 4. – С. 36–45.
8. Kvasnytsya V., Wirth R. Micromorphology and internal structure of apographitic impact dia-
monds: SEM and TEM study // Diam. Relat. Mater. – 2013. – 32. – P. 7–16.
9. Мельникова В. А., Колесниченко Г. А., Найдич Ю. В. Сферолитовый характер кристал-
лизации осажденных из газовой фазы алмазных пленок // Доп. НАН України. – 1996. –
9. – С. 99–104.
10. Wells A. F. Crystal habit and internal structure // Philosoph. Magazine. – 1946. – 37, N 266.
– P. 184–199.
11. Wolff G. A. Faces and habits of diamond type crystals // Am. Mineral. – 1956. – 41 (60). –
P. 60–66.
12. Hartman P. The non-uniform distribution of faces in a zone // Zeit. Kristallographie. – 1965.
– 121. – P. 78–80.
13. Sunagawa I. Morphology of natural and synthetic diamond crystals // Mater. Sci. Earth’s. –
Tokyo: Inter, TERRA Pub., 1984. – P. 303–330.
14. Sunagawa I. Morphology of diamonds // Morphology and phase equilibrium of minerals
(Materials of IMA, 1982). – Sophia, 1986. – P. 195–207.
15. Sunagawa I. Crystals: Growth, Morphology, and Perfection. – Cambridge, New York, Mel-
bourne: Cambridge University Press, 2005. – 308 p.
16. Hemley R. J., Chen Yu-Ch., Yan Ch.-Sh. Growing diamond crystals by chemical vapor depo-
sition // Elements. – 2005. – 1, N 2. – P. 105–108.
17. Schermer J. J., van Enckevort W. J. P., Giling L. J. Flame deposition and characterization of
large type IIA diamond single crystals // Diam. Relat. Mater. – 1994. – 3. – P. 408–416.
18. Наноминералогия: ультра- и микродисперсное состояние минерального вещества /
Отв. ред. Н. П. Юшкин, А. М. Асхабов, В. И. Ракин. – СПб: Наука, 2005. – 581 с.
19. Ivanov V. K., Fedorov P. P., Baranchikov A. Ye., Osiko V. V. Oriented attachment of parti-
cles: 100 years of investigations of non-classical crystal growth // Rus. Chem. Rev. – 2014. –
83, N 12. – P. 1204–1222.
20. Kvasnytsya V., Wirth R., Piazolo S., Jacob D. E., Trimby P. Surface morphology and struc-
tural types of natural impact apographitic diamonds // J. Superhard Mater. – 2016. – 38, N 2.
– P. 71–84.
21. Вальтер А. А., Еременко Г. К., Квасница В. Н., Полканов Ю. А. Ударнометаморфоген-
ные минералы углерода. – К.: Наук. думка, 1992. – 172 с.
22. Carlisle D. B., Braman D. R. Diamonds at the K/T boundary // Nature. – 1991. – 352. –
P. 709.
23. Gilmour I., Russell S. S., Arden J. W., Lee M. R., Franchi I. A., Pillinger C. T. Terrestrial
carbon and nitrogen isotopic ratios from Cretaceous-Tertiary boundary nanodiamonds //
Sience. – 1992. – 258. – P. 1624–1626.
24. Hough R. M., Gilmour I., Pillinger C. T., Arden J. W., Gilkes K. W. R., Yuan J., Milledge H. J.
Diamond and silicon carbide in impact melt rock from the Ries impact crater // Nature. –
1995. – 378 (2). – P. 41–44.
25. Hough R. M., Gilmour I., Pillinger C. T. Diamonds from the iridium-rich K-T boundary layer
at Arroyo el Mimbral, Tamaulipas, Mexico // Geology. – 1997. – 25 (10). – P. 1019–1022.
26. Hough R. M., Gilmour I., Pillinger C. T. Carbon isotope study of impact diamonds in Chicx-
ulub ejecta at Cretaceous-Tertiary boundary sites in Mexico and the Western Interior of the
United States // Large Meteorite Impacts and Planetary Evolution II / Eds. B. O. Dressler,
V. L. Sharpton. – Geological Society of America, 1999. – Special paper, 339. – P. 215–222.
Надійшла 04.10.17
|