Генезис сверхглубинного алмаза и первичных включений в веществе нижней мантии Земли (экспериментальные исследования) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.05, доктор наук Спивак Анна Валерьевна

• Спивак Анна Валерьевна
• доктор наук
• 2016

Оглавление диссертации доктор наук Спивак Анна Валерьевна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава I. Химический состав и минералогия переходной зоны и нижней 15 мантии Земли: обзор аналитических и экспериментальных данных

1.1.Экспериментальные оценки минерального состава переходной зоны и 15 нижней мантии в рамках изохимической модели мантии Земли.

1.2. Минеральные ассоциации переходной зоны и нижней мантии Земли во 21 включениях в глубинных алмазах

1.3. Актуальные задачи экспериментальных физико-химических исследований 27 алмазообразующих сред и магматических систем НМ

Глава II. Методика экспериментальных исследований

2.1. Аппаратура и методика проведения экспериментов

2.1.1. Установка высокого давления: аппарат наковальня с лункой НЛ-13Т

2.1.2. Установка высокого давления: многопуансонный пресс

2.1.3. Установка высокого давления: аппарат с алмазными наковальнями и 42 лазерным нагревом (DAC-LH)

2.2. Стартовые материалы

2.3. Аналитические методы исследования

Глава III. Экспериментальное изучение плавления карбонатов и 57 стабильности карбонатных расплавов в РТ-условиях ПЗ и НМ

3.1. Экспериментальное изучение фазового состояния при плавлении простых

карбонатов СaCOз, MgCOз и Ш2ТОэ до 80 ГПа

3.1.1.Экспериментальные исследования фазового состояния СаСО3

3.1.2.Экспериментальные исследования фазового состояния MgСО3

3.1.3.Экспериментальные исследования фазового состояния №2СО3

3.1.4.Экспериментальные исследования фазового состояния фаз твердого 93 раствора MgСО3- FeСО3 3.2. Изучение фазовых отношений при плавлении многокомпонентных систем 104 MgCOз-FeCOз-Na2COз и СaCOз-MgCOз-FeCOз-Na2COз до 23 ГПа

3.2.1. Экспериментальное изучение фазовых отношений при плавлении

многокомпонентной системы MgCO3- FeCO3- Na2CO3

3.2.1. Экспериментальное изучение фазовых отношений при плавлении 110 многокомпонентной системы СaCO3-MgCO3- FeCO3- Na2CO3

Глава IV. Экспериментальное изучение фазовых отношений при плавлении 118 нижнемантийной системы периклаз (MgO) - вюстит (FeO) - стишовит (Siüi) - Са^ьперовскит (CaSiOs) - карбонат (MgCOs - FeCOs - CaCOs -NaiCOs)

4.1. Экспериментальное изучение фазовых отношений при плавлении 120 нижнемантийной системы периклаз (MgO) - вюстит (FeO) - стишовит (SiO2)

при 24 ГПа

4.2. Экспериментальное изучение фазовых отношений при плавлении 130 нижнемантийной системы периклаз (MgO) - вюстит (FeO) - стишовит (SO2) -С^ьперовскит (CaSiO3) при 26 ГПа

4.3. Экспериментальное изучение фазовых отношений при плавлении 137 нижнемантийной системы периклаз (MgO) - вюстит (FeO) - стишовит (SO2) -карбонат (MgCO3 - FeCO3 - CaCO3 - Na2CO3) при 26 ГПа

4.4. Экспериментальное изучение фазовых отношений при плавлении 144 нижнемантийной системы периклаз (MgO) - вюстит (FeO) - стишовит (SO2) -Са^ьперовскит (CaSiO3) - карбонат (MgCO3 - FeCO3 - CaCO3 - Na2CO3) при

26 ГПа

Глава V. Экспериментальное изучение алмазообразующей эффективности 152 простых и многокомпонентных карбонат-углеродных расплавов и расплавов гетерогенных оксид-силикат-карбонат-углеродных систем при РГ-условиях ПЗ и НМ

5.1. Простые и многокомпонентные карбонат-углеродные системы

5.2. Оксид-силикат-карбонат-углеродные системы

5.3. Концентрационный барьер нуклеации нижнемантийных алмазов

Глава VI. Генетическая классификация первичных гетерогенных 183 включений в глубинных алмазах, модель алмазообразования в условиях ПЗ и НМ

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Проблема генезиса сверхглубинных алмазов возникла,

когда в алмазах были обнаружены включения минералов с глубин 410-660 км переходной

зоны (ПЗ) (Moore, Gurney, 1985, 1989) и > 660 км нижней мантии (НМ) Земли (Scott Smith

et al., 1984). В дальнейшем были получены данные (Harte et al., 1989; Harte, Harris, 1994;

Stachel et al., 2000, 2005; Kaminsky et al., 2001, 2009; Davies et al., 2004; Brenker et al., 2007;

Wirth et al., 2009; Zedgenizov et al., 2014) свидетельствующие о включениях в

нижнемантийных алмазах ультрабазитовой (ферропериклаз, бриджменит, Са-перовскит и

др.), базитовой - «эклогитовой» (фаза ТАПП - джефбенит, стишовит) и карбонатитовой

(MgCO3, FeCO3, CaCO3, Na2Ca(CO3)2 и др.) ассоциаций (Kaminsky, 2012). Ксенолиты

пород нижней мантии не обнаружены на поверхности подобно породам верхней мантии в

кимберлитах, и включения в сверхглубинных алмазах являются уникальным

минералогическим материалом c глубин нижней мантии Земли. Минеральный состав

нижней мантии оценен по субсолидусным превращениям пиролита при соответствующих

РТ-условиях (Irifune and Ringwood, 1993; Helffrish, Wood, 2001; Litasov, Otani, 2003;

Akaogi, 2007 и др.). Первичные включения формировались совместно со

сверхглубинными алмазами и захватывались растущими алмазами как парагенные фазы

из общей материнской среды. В связи с этим актуальными задачами становятся

экспериментальные исследования, направленные на раскрытие химического и фазового

составов материнских сред нижнемантийных алмазов и первичных включений, физико-

химического механизма их совместного образования в материнских средах, а также

генетических отношений материнских сред сверхглубинных алмазов и первичных

включений с коренными породами и минералами нижней мантии. В подобных

исследованиях по проблеме генезиса верхнемантийных алмазов (Litvin, 2007; Spivak,

Litvin, 2008; Литвин и др., 2012) обосновано решение, что их материнскими средами

являются силикат-карбонатные (карбонатитовые) расплавы с растворенным углеродом,

4

которые ответственны за формирование самих алмазов и их первичных включений. В результате разработана мантийно-карбонатитовая концепция генезиса верхнемантийных алмазов (Литвин, 2009). Аналитические данные по парагенным включениям в нижнемантийных сверхглубинных алмазах не противоречат тому, что подобные физико-химические механизмы образования алмазов и первичных включений действуют на всех глубинах мантии Земли.

Цели и задачи работы

Главная научная цель - обоснование химического и фазового состава материнских сред сверхглубинных алмазов и физико-химических механизмов формирования первичных включений в парагенезисе с алмазами. Важной целью является изучение физико-химических условий плавления и ультрабазит-базитовой магматической эволюции как коренных оксид-силикатных пород нижней мантии, так и оксид-силикат-карбонатитовых алмазообразующих материнских расплавов. Основными задачами настоящей работы с использованием методологии и результатов физико-химического эксперимента являются:

1. изучение фазовых отношений при плавлении простых карбонатов Mg, Ca и № (представительных минералов во включениях ПЗ и НМ в сверхглубинных алмазах), а также многокомпонентных карбонатных составов системы MgCOз- FeCOз-CaCOз-Na2COз в отношении границ плавления, устойчивости частичных и полных расплавов, вероятности их разложения до элементарного углерода;

2. изучение фазовых отношений при плавлении исходного оксид-силикатного вещества НМ с оценкой физико-химических механизмов его ультрабазит-базитовой эволюции;

3. изучение фазовых отношений при плавлении представительной оксид-силикат-карбонатной системы материнских сред алмазов и включений периклаз MgO - вюстит FeO - стишовит SiO2 - бриджменит (Mg,Fe)SiOз - Са^ьперовскит (CaSiOз) - карбонат

(MgCOз-FeCOз-CaCOз-Na2COз) с оценкой физико-химических механизмов ее ультрабазит-базитовой эволюции;

4. экспериментальное моделирование образования нижнемантийных сверхглубинных алмазов в парагенезисе с ультрабазитовыми и базитовыми минералами первичных включений;

5. изучение роли ультрабазит-базитовой магматической эволюции оксид-силикатной нижней мантии, а также в очагах алмазообразующих расплавов (с построением схематической «диаграммы сингенезиса» алмазов и первичных включений в режиме фракционной кристаллизации);

6. разработка генетической классификации первичных включений в сверхглубинных алмазах нижней мантии и построение обобщенной диаграммы материнских сред сверхглубинных алмазов и первичных включений.

Фактический материал и методы исследования

Работа основана на результатах экспериментальных исследований, проведенных в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте экспериментальной минералогии Российской академии наук. Осуществлено свыше 100 экспериментов на аппарате высокого давления с тороидальным уплотнением типа «наковальня с лункой» при 7,0-8,5 ГПа и 1100-2300 оС в модельных карбонатных системах, в том числе по синтезу алмаза в расплавах этих систем с растворенным углеродом. Использованы результаты более 200 экспериментов на аппарате высокого давления с алмазными наковальнями и лазерным нагревом при давлениях до 80 ГПа и температурах до 3700 оС по изучению стабильности модельных карбонатных систем и взаимодействия карбонатов с основными нижнемантийными минералами. Проведено более 50 экспериментов на многопуансонном аппарате высокого давления при 11-26 ГПа и 800-2500 оС по изучению фазовых отношений в модельных карбонатных, оксид-

силикатных, оксид-силикат-карбонатных и оксид-силикат-карбонат-углеродных системах в рамках научного сотрудничества в Баварском Геоинституте Университета г.Байройт (Германия). В работе применялся комплексный подход к исследованию полученных экспериментальных образцов. Широко использовался метод Раман-спектроскопии, в том числе in situ, для определения карбонатных, углеродных, оксидных и силикатных фаз из опытов в аппарате с алмазными наковальнями, обработано более 1000 Раман-спектров. Выполнено не менее 2000 электронно-зондовых рентгеноспектральных анализов.

Защищаемые положения

1. Простые карбонаты MgCO3, CaCO3 и Na2CO3 (представительные компоненты первичных карбонатных включений в сверхглубинных алмазах и их материнских расплавах) плавятся конгруэнтно с образованием однофазовых полей стабильных карбонатных расплавов при РТ-условиях ПЗ и НМ (11-73ГПа/1700-3000оС, 12-80ГПа/1800-2600оС и 11-46ГПа/2400-1700оС, соответственно). Высокотемпературные границы фазовых полей карбонатных расплавов CaCO3, MgCO3 и Na2CO3 определяются двухступенчатыми реакциями разложения карбонатный расплав = оксид + СО2 и СО2 = О2 + С.

2. На РТ-диаграмме многокомпонентной системы MgCO3- FeCO3 - CaCO3- Na2CO3, включающей главные карбонатные компоненты материнских магм сверхглубинных алмазов, определены эвтектический солидус при 12-23 ^^/900-1100^ и ликвидус при 12-23 ГПа/1300-1600оC. При полном и частичном плавлении ее равновесные отношения определяются фазами полностью смесимых расплавов и твердых растворов (Mg,Fe)CO3, (Mg,Ca,Na2,Fe)CO3 и Na2(Ca,Mg,Fe)(CO3)2. Температуры первичного плавления Mg-Fe-Ca-Na-карбонатной системы на солидусе ниже геотермальных для ПЗ и НМ, что обеспечивает физико-химические условия

генерации окид-силикат-карбонатных материнских сред сверхглубинных алмазов при данных РГ-параметрах.

3. Фазовые отношения при плавлении нижнемантийной системы MgO-FeO-CaO-SiO2 при 24-26 ГПа характеризуются перитектической реакцией (Mg,Fe)SiO3+L=(Mg,Fe)O+SiO2 (возникающей в граничной тройной системе MgO-FeO-SiO2) и соответствующей нонвариантной перитектической точкой L+(Mg,Fe)SiO3+(Mg,Fe)O+SiO2+CaSiO3. При этом создаются физико-химические условия для образования в магматических условиях парадоксальной ассоциации Mg-Fe-оксидов и SiO2, невозможной в условиях верхней мантии и переходной зоны. Показана эффективность режима фракционной кристаллизации в формировании стишовита in situ в составе нижнемантийной базитовой ассоциации, тогда как минералы неограниченных твердых растворов периклаз-вюстит (MgO-FeO)ss можно отнести к «сквозным» ультрабазит-базитовым.

4. Фазовые отношения при плавлении оксид-силикат-карбонатных материнских сред сверхглубинных алмазов НМ в системе MgO-FeO-CaO-SiO2-Carb*, где Carb*=MgCO3-FeCO3-CaCO3-Na2CO3, при 24-26 ГПа характеризуются перитектической реакцией (Mg,Fe)SiO3+L=(Mg,Fe)O+SiO2 в присутствии CaSiO3 и Carb* и соответствующей нонвариантной перитектической точкой L+(Mg,Fe)SiO3+(Mg,Fe)O+SiO2+CaSiO3+Carb*. При этом создаются физико-химические условия для образования парадоксальной ассоциации Mg-Fe-оксидов и SiO2 совместно с CaSiO3 и карбонатными минералами. Образование стишовита в ассоциации с (Mg,Fe)O в материнских расплавах осуществимо исключительно в режиме фракционной кристаллизации.

5. Простые и многокомпонентные карбонатные расплавы являются эффективными алмазообразующими средами при РТ-условиях ПЗ и НМ. Нуклеация и кристаллизация алмаза в расплавах гетерогенных оксид-силикат-карбонат-углеродных систем определяется концентрационным барьером нуклеации (КБНА), значение которого составляет 65-70 масс.% оксид-силикатных компонентов в алмазообразующей системе при 26 ГПа. Нижнемантийная материнская система

- - ^2 - CaSiOз - (MgCOз-FeCOз-CaCOз-Na2COз) - С при

ГПа соответствует критерию сингенезиса и характеризуется сингенетическим формированием алмаза и полного набора парагенных нижнемантийных минералов.

6. Обоснована генетическая классификация сингенетических минеральных включений в сверхглубинных алмазах и компонентов алмазообразующей оксид-силикат-карбонат-углеродной материнской среды. Первичные гетерогенные включения отнесены к парагенным - главным растворимым и примесным растворимым (в материнских расплавах); а также к ксеногенным примесным нерастворимым и несмесимым с материнскими расплавами. На основе генетической классификации разработана обобщенная диаграмма состава многокомпнентной материнской среды для алмаза и гетерогенного вещества сингенетических включений в условиях нижней мантии Земли.

Научная новизна

Большая часть выполненных экспериментальных работ при сверхвысоких давлениях не имеет аналогов и проводилась впервые: 1) экспериментально изучены фазовые отношения при плавлении простых и многокомпонентных карбонатных систем при давлениях до 80 ГПа и построены их фазовые диаграммы; 2) исследованы фазовые отношения при плавлении системы НМ периклаз (MgO) - вюстит (FeO) - стишовит ^Ю2)

- Са^ьперовскит (CaSiO3) и построены фазовые диаграммы; 3) показано, что образование стишовита в веществе НМ возможно в результате фракционной кристаллизации ультрабазит-базитовых магм НМ; это позволяет отнести стишовит к нижнемантийным in situ базитовым минералам; 4) исследованы фазовые отношения при плавлении материнской системы алмазообразующего очага НМ ферропериклаз (Mg,Fe)O -бриджменит (Mg,Fe)SiO3 - стишовит SiO2 - Са,Si-перовскит (CaSiO3) - карбонат (MgCO3-FeCO3-CaCO3-Na2CO3) - С и построены фазовые диаграммы (в том числе в режиме фракционной кристаллизации); показано, что предложенный состав алмазообразующего очага полностью соответствует критерию сингенезиса; 5) установлена алмазообразующая эффективность простых и многокомпонентных карбонат-углеродных расплавов, а также расплавов гетерогенных оксид-силикат-карбонат-углеродных систем; 6) образование оксид-силикат-карбонатных материнских сред сверхглубинных алмазов и наблюдаемых в них первичных гетерогенных включений в условиях ПЗ и НМ обусловлено физико-химически и согласуется с данными минералогии сингенетических включений в алмазах ПЗ и НМ; 7) разработана генетическая классификация первичных гетерогенных включений в глубинных алмазах НМ; 8) на основе результатов физико-химического эксперимента и аналитической минералогии включений разработана модель алмазообразования в условиях ПЗ и НМ.

Практическая значимость работы

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в результате взаимодействия простых и многокомпонентных карбонатных расплавов с главными минеральными фазами НМ - ферропериклазом (Mg,Fe)O, бриджменитом MgSiO3, C^Si-перовскитом CaSiO3 и стишовитом SiO2 образуются полностью смесимые оксид-силикат-карбонатные расплавы. При этом установлена алмазообразующая эффективность простых и многокомпонентных карбонат-углеродных расплавов, а также расплавов гетерогенных

оксид-силикат-карбонат-углеродных систем. Также реализованы процессы нуклеации алмазной фазы и массовой кристаллизации сверхглубинных алмазов, совместного формирования алмазов и парагенных минералов. Это обеспечивает применимость результатов физико-химического эксперимента с системами, близкими к природным в отношении многокомпонентных граничных составов, к алмазообразующим процессам ПЗ и НМ. Разработана практичная генетическая классификация первичных гетерогенных включений в глубинных алмазах. Предложена модель алмозообразования в условиях НМ. Полученные результаты могут быть использованы при разработке методов определения сверхглубинных алмазов и ксенолитов исходных пород переходной зоны и нижней мантии. Они также представляют интерес при подготовке учебных программ по минералогии, кристаллографии, петрологии и геохимии мантии Земли.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генезис сверхглубинного алмаза и первичных включений в веществе нижней мантии Земли (экспериментальные исследования)»

Апробация работы

Основные результаты исследований, которые легли в основу настоящей работы, обсуждались на различных российских и международных научных совещаниях, в том числе 33- и 34-ом Международных Геологических Конгрессах (Осло, 2008; Брисбен, 2012), 19, 21 и 23-ей Международных Гольдшмидтовских конференциях (Давос, 2009; Прага, 2011; Флоренция, 2013; Прага 2015), 19-ом Совещании Международной минералогической ассоциации (Кобе, 2006), Генеральной ассамблее Европейского геологического союза (Вена, 2012-2014), 1-ой Европейской минералогической конференции (Франкфурт-на-Майне, 2012), 16- и 17-ой Международных конференциях по росту кристаллов (Пекин, 2010; Варшава, 2013), XXII Конгрессе и Генеральной ассамблее Международного союза кристаллографии (Мадрид, 2011), Международной конференции Европейской группы по высоким давлениям (Лион, 2014), Ежегодных семинарах по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва, 2008-2015),

Всероссийских конференциях по экспериментальной минералогии (Черноголовка, 2008; Сыктывкар, 2011; Новосибирск, 2015).

Результаты исследований, изложенные в диссертации, отражены в 141 публикациях, из них 22 статей в реферируемых журналах и 36 статей в сборниках и 83 тезисах докладов на всероссийских и международных конференциях, а также в отчетах по проектам РФФИ, программам Президиума РАН и грантам Президента РФ «Ведущие научные школы» и «Молодые кандидаты наук».

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения общим объемом 216 страниц, содержит 18 таблиц и 93 иллюстраций. Список литературы включает 179 наименования.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность и благодарность своему учителю и научному консультанту профессору, доктору химических наук, заведующему лабораторией флюидно-магматических процессов ИЭМ РАН Юрию Андреевичу Литвину за постоянную поддержку, обсуждение основных направлений и результатов экспериментальных исследований и, в особенности, за предложенный последовательный физико-химический подход к проблеме. В течение всей работы автор пользовался научными и методическими консультациями профессора Л.С. Дубровинского и профессора Н. Дубровинской (Баварский Геоинститут), за что автор глубоко признателен и благодарен. За плодотворные дискуссии и обсуждения различных аспектов диссертации автор искренне благодарен член-корр. РАН, д.г.-м.н. Ю.Б. Шаповалову, д.х.н. Е.Г. Осадчему, д.г.-м.н. О.Г. Сафонову, д.г.-м.н. Э.С. Персикову, д.г.-м.н. Н.С. Горбачеву, д.г.-м.н. А.В. Боброву, к.г.-м.н. А.В. Кузюре, к.г.-м.н. А.В. Костюк, к.г.-м.н. Т.В. Сетковой. За эффективное содействие и постоянное сотрудничество автор очень

благодарен к.г.-м.н. Н.А. Солоповой. Автор выражает признательность коллегам из Баварского Геоинститута, с которыми осуществлялись совместные исследования на разных этапах работы: к.х.н. А. Курносову, С.А. Овсянникову, Е. Быковой, И. Купенко. Автор выражает искреннюю благодарность Л.П. Редькиной, А.И. Шпагину и Е.С. Захарченко за всестороннюю техническую помощь в проведении экспериментов; а также к.т.н. А.А. Вирюс, к.ф.-м.н. К.В. Вану, Д.А. Варламову и А.А. Некрасову за помощь в проведении электронно-зондовых исследований. Особая благодарность всем сотрудникам ИЭМ РАН и БГИ, а также всей своей семье за постоянную моральную поддержку.

Условные обозначения, принятые в диссертации:

Arg - арагонит, Brd - бриджменит MgSiO3, Cal - кальцит, CaPrv - CaSiO3 со структурой перовскита, Carb - карбонат, Carb* - многокомпонентная карбонатная система MgCO3-FeCO3-CaCO3-Na2CO3, Coe - коесит, Cpx - клинопироксен, D - алмаз, Fbrd - (Mg,Fe)-бриджменит, fPer - ферропериклаз, G - графит, Grt - грант, L - расплав, Mag - магнезит, Maj - мэйджроит, Mws - магнезиовюстит, Nye - ньеререит, Ol - оливин, Opx -ортопироксен, Per - периклаз, Plog - флогопит, Rwd - рингвудит, Sid - сидерит, Sp -шпинель, Sti - стишовит, TAPP - джефбенит, тетрагональная фаза альмандин-пиропового состава, Wds - вадслеит, Wus - вюстит.

Глава I. Химический состав и минералогия переходной зоны и нижней мантии Земли: обзор аналитических и экспериментальных данных

1.1.Экспериментальные оценки минерального состава переходной зоны и нижней мантии в рамках изохимической модели мантии Земли.

Главные особенности химического состава мантии Земли достоверно раскрываются на глубинах 150-250 км по ксенолитам пород верхней мантии (ВМ), доставленных к поверхности Земли в результате щелочно-базальтовой и кимберлитовой магматической активности. Оказывается, что ВМ петрологически дифференцирована и состоит, главным образом, из силикатных магматических пород - перидотитов (~ 95 об.%) и эклогитов (~ 5 об.%) (Mathias et al., 1970). В качестве первичной недифференцированной ультрабазитовой породы ВМ обоснован гипотетический пиролит (химически аналогичен смеси распространенного перидотита из ксенолитов и океанического базальта) (Ringwood, 1962, 1975). К первичной породе отнесен и гранатовый лерцолит (ксенолит из кимберлитов) (Ito K., Kennedy G.C., 1967; O'Hara, 1968; MаcGregor, Carter, 1970; Литвин, 1991), наименее истощенный легкоплавкими элементами, и который по химическим и минералогическим характеристкам близок к пиролиту Рингвуда.

Достоверные данные о транспорте ксенолитов пород из переходной зоны (ПЗ) и нижней мантии (НМ) Земли отсутствуют (Stachel et al., 2005). Возможная минералогия мантии оценена по экспериментальным субсолидусным превращениям пиролита или гранатового лерцолита при РТ-условиях ПЗ и НМ (рис. 1.1, а) при допущении изохимической модели первичного вещества мантии на всех глубинах. Главными породообразующими минералами гранатового лерцолита (пиролита) ВМ являются оливин (Mg,Fe)2SiO4, ортопироксен (Mg,Fe)2Si2O6, клинопироксен (C^M&Fe^S^Ofs и гранат (Mg,Fe)3(Fe, Al, Si)2Si3O12. В ультрабазитовом веществе мантии на глубинах ~ 410 км (1216 ГПа) происходит полиморфный переход оливина с ромбической сингонией

(Mg,Fe)2SiO4 в вадслеит со шпинелевой структурой (чем определяется граница ВМ/ПЗ,

15

рис. 1.2), а около 520 км (18-22 ГПа) - вадслеита в рингвудит с кубической сингонией. Выше 24 ГПа (~ 660 км) рингвудит распадается с образованием ферропериклаза (Mg,Fe)O и бриджменита (Mg,Fe)SiO3 с перовскитовой структурой (чем контролируется граница ПЗ/НМ, рис. 1.2) (Ringwood, Irifune, 1988; Chudinovskikh, Boehler, 2001). Происходит также при ~24 ГПа переход мэйджорита в бриджменит с возможной примесью глиноземистой фазы, а также в Са-перовскит (рис. 1.1, а).

Вопрос о происхождении магматических эклогитов (базитовых пород) в ультрабазитовом дифференцированном веществе ВМ дискуссионен в течение продолжительного времени, начиная с (O'Hara, 1968; Ringwood, 1975). Магматическая in situ версия, поддерживаемая минералогически (Соболев Н.В., 1974) и петрохимически (Маракушев,1989), получила развитие как модель образования эклогитов в процессах фракционной кристаллизации ультрабазитовых магм (Литвин, 1991; Litvin, 2012). Она контролируется перидотитовой перитектикой с потерей ортопироксена (Литвин, 1991) и реакционной гранатизацией оливина при его взаимодействии с жадеитовым компонентом (Litvin, Gasparik, 1996; Gasparik, Litvin,1997; Litvin et al., 2000; Butvina, Litvin, 2010; Litvin, 2012). При этом снимается проблема «эклогитового барьера» (O'Hara, 1968) на пути ультрабазит-базитовой магматической эволюции.

В сложной многостадийной метаморфической модели (Walter et al., 2008; Harte, Richardson, 2012; Shatsky et al., 2008; Stachel, Harris, 2008) рассматривается субдукционное перемещение океанических базальтов (MORB) на горизонты мантии с последующим магматическим внедрением в ультрабазитовую ассоциацию пород ВМ. Для поддержки данной версии выполнены соответствующие эксперименты по субсолидусным превращениям океанического базальта в эклогит (рис. 1.1, б). Базальты содержат повышенные содержания SiO2, Al2O3, CaO, FeO и Na2O по сравнению с пиролитом. При условиях переходной зоны клинопироксен переходит в гранат, коэсит в стишовит, в результате доминирующим базальтовым минералом становится мэйджорит. У границы с

нижней мантией к майджориту и стишовиту добавляется СаБЮз-перовскит, выделившийся за счет мэйджорита при ~20 ГПа (Hirose et al., 1999; Ono et al., 2001). При 25-28 ГПа в водосодержащей системе синтезирован водный алюмосиликат AlSiO3OH (Egglton et al., 1978). В дальнейшем он был назван «фазой Эгг» (Schmidt et al., 1998; Ono, 1999; Sano et al., 2004). Показана его устойчивость при температурах до 1700 оС и давлениях до 40 ГПа (Venpeteghem et al., 2003). На границе ПЗ/НМ при 25-28 ГПа происходит формирование ассоциации нижней мантии: стишовит, (Mg,Fe,Al) бриджменит, и СaSiO3-перовскит, а также Al- фазы (рис. 1.1, б).

Экспериментальные данные на рисунке 1 , а демонстрируют изохимическое изменение минералогии ультрабазитовой верхней мантии (Ol, Opx, Cpx, Grt) в переходной зоне (OWWds^-Rwd) и Maj (с полной гранатизацией пироксенов), а также в верхних горизонтах НМ - fPer, Fbrd, Ca-Prv. При этом стишовит, как in situ минерал нижней мантии, образоваться не может.

10

го ¡=

^20 s

I

си с; m

го 30

40

Ol

Grt I Орх+ Cpx

Wds

Rwd

fPer

Fbrd

*

Ca-Prv

о 200

400

S

600 — ro x s VD 800 ^

1000

0 20 40 60 80 100 Содержание минералов (об.%)

10

аГ 1= L_

cd 20 s i CD

c;

CQ

530

40

Сое 1 1 Grt 1 r i • Cpx 0

- Maj -

Sti ~Q CO ro

- Ca-Prv Fbrd i.i. -a i < i

0 200

400

600~

i s ю

800

1000

0 20 40 60 80 100 Содержание минералов (об.%)

а

Рис.1.1. Диаграммы минерального состава и фазовых переходов в веществе мантии при геотермальных условиях для составов пиролита (а) и океанического базальта (б) по экспериментальным данным (ЫШпе, Ringwood, 1993; ИгоБе et а1., 1999; Опо et а1., 2001; ЛоЫ, Takahashi, 2004; Akaogi, 2007).

Рис.1.2. Схема вертикального разреза Земли с фазовыми переходами основных мантийных минералов, показывающая

области кристаллизации алмазов (Stachel et al., 2005).

25

£ 20

и l— 3

(Я CA

й 15 а.

10

-1-Г"..... 1 Ii ■ » /Pv+Mw+St / / ' Mw+St

1600 °С \ Y+Mw+St \

Y 1400°C у i i

a+ß \ г . a+y ' а i , i

100 80 60 40 20 0 Mg2Si04 Composition (mol %) Fe2Si04

Рис. 1.3. Субсолидусные фазовые отношения в системе М§2БЮ4-Бе28Ю4 в интервале давлений 530 ГПа по экспериментальным и расчетно-термодинамическим данным (Лкао§1, 2007).

Ряд экспериментальных работ по изучению субсолидусных фазовых отношений приведен в рамках нижнемантийных систем Mg2SiO4 - Fe2SiO4 (Akaogi, 2GG7), MgSiO3 -FeSiO3 (Irifune, Tsuchiya, 2GG7) и MgO - SiO2 - FeO (Ito, Takahashi, 1989) для РТ-условий нижней мантии. Экспериментальные работы по изучению субсолидусных фазовых отношений в системе Mg2SiO4-Fe2SiO4 (энстатит-ферросилит) при 5-30 ГПа показали возможность совместного формирования бриджменита, магнезиовюстита и стишовита, а в более железистой части диаграммы стишовита и магнезиовюстита (рис. 1.3) (Akaogi, 2GG7). Необходимо заметить, что данные по фазовым отношениям при условиях субсолидуса не раскрывают физико-химический механизм образования данной ассоциации.

Предшествующие экспериментальные данные для двойной системы MgO - SiO2 с промежуточной фазой - бриджменитом Brd (MgSiO3) (Liebske, Frost, 2012) показали инвариантную эвтектическую точку e¡. MgO + MgSiO3 + L1 (ультрабазитовый расплав) и возможную эвтектику e2: MgSiO3 + SiO2 + L2 (базитовый расплав) при нижнемантийных давлениях 26 - 34 ГПа. Диаграмма фазовых отношений при плавлении сигнализирует о существовании максимальной температуры инконгруэнтного плавления MgSiO3, что является непреодолимым термальным барьером для эволюции ультрабазитовых первичных расплавов L1 e¡ до e2 и, как следствие, для достижений условий формирования стишовита SiO2 в эвтектике e2. Все это делает невозможным формирование ассоциации MgO + SiO2 (± MgSiO3) в рамках граничной бинарной системы MgO - SiO2.

Экспериментально показана значимость карбонатных фаз в геохимическом цикле углерода Земли (Dasgupta, Hirschmann, 2010). В предыдущих экспериментальных работах обсуждена возможность транспортировки карбонатов вплоть до переходной зоны и нижней мантии земли (Yaxley, Green, 1994; Molina, Poli, 2GGG; Poli, Schmidt, 2GG2; Seto et al., 2008). Существует мнение, что попадая в недра в результате субдукции океанических

плит (Litasov, Ohtani, 2009; Sleep, 2001), они могут образовать один из основных источников углерода в мантийной системе наряду с первичным (Javoy, 1997; Lecuyer et al., 2000). При этом работами по моделированию термальных условий при субдукции океанических плит (Laverne, 1993; Alt, Teagle, 1999; Kerrick, Connolly, 2001) показано, что Ca-,Mg- и Fe-карбонаты могут быть доставлены на значительные глубины мантии без декарбонизации. Ряд экспериментальных работ посвящен изучению стабильности карбонатных фаз магния, кальция, железа в твердом состоянии в широком диапазоне высоких давлений (Fiquet et al., 2002; Santillan,Williams, 2004a,b; Isshiki et al., 2004; Skorodumova et al., 2005; Dasgupta, Hirschmann, 2010; Stagno et al., 2011; Boulard et al., 2011; Merlini et al., 2012; Litasov et al., 2013). Изучение фазовых отношений при плавлении двойных и многокомпонентных систем Ca-, Fe-, Mg-, K- и Na-карбонатов выполнено для условий верхней мантии при 6 ГПа (Shatskiy et al., 2013, a, b, c; 2014). Весомым доказательством присутствия карбонатов в условиях переходной зоны и нижней мантии Земли являются минералогические данные по первичным включениям карбонатных фаз в сверхглубинных алмазах (Kaminsky, 2012).

1.2. Минеральные ассоциации переходной зоны и нижней мантии Земли во включениях в глубинных алмазах

Прямым источником информации о составах природных алмазообразующих сред является вещество первичных или сингенетичных включений в алмазах мантийного происхождения. Включения в алмазах, находящиеся в условиях химической изоляции и не испытавшие воздействия внешней среды, позволяют получить достоверную информацию о глубинных процессах алмазообразования. Это обусловлено тем, что изучение включений в алмазах несет наиболее достоверную информацию о химическом и фазовом составе и РТ - условиях природного алмазообразования.

Первые попытки обнаружить среди включений в алмазах, кроме верхне-мантийных образований, реликты вещества нижней мантии появились, начиная с 1980-х годов. Найти первые зёрна минералов, достоверно образовавшихся в нижней мантии, удалось только в конце 1980-х - начале 1990-х годов. С тех пор количество таких находок существенно увеличилось (особенно в последние годы, с развитием «нано-минералогии» и аналитических возможностей), однако оно всё ещё довольно ограничено. Тем не менее, их значение для генезиса алмаза, реконструкции реального строения глубинных зон Земли и понимания её истории развития весьма велико.

В настоящее время известно пять наиболее изученных групп включений вещества нижней мантии в алмазах: (1) из кимберлитовой трубки Коффифонтейн в ЮАР; (2) из россыпей и кимберлитов района Джуина в Бразилии; (3) из россыпей района Канкан в Гвинее; (4) из кимберлитовых трубок Северо-Западных Территорий в Канаде; (5) из кимберлитов и древних россыпей Южной Австралии.

В алмазах из кимберлитовой трубки Коффифонтейн (ЮАР) впервые была обнаружена ассоциация ферропереклаз+фаза (Mg,Fe)SiO3 (Scott Smith et al., 1984, Moore et

al., 1986). Первоначально бриджменит описывался как высокоглинозёмистый энстатит и был известен как Mg-перовскит; он получил свое название в 2014г. (Tschauner et al., 2014).

Многочисленные зёрна ферропериклаза, бриджменита, Са-перовскита и ассоциирующих с ними в качестве включений в алмазах и других глубинных минералов были найдены в россыпи Сао-Луис (штат Мато Гроссо, Бразилия) и детально изучены (Wilding et al., 1991; Harte and Harris, 1994; Harris et al., 1997; Harte et al., 1999; Hutchison et al., 2001). Благодаря этим работам началось систематическое изучение минеральных ассоциаций нижней мантии из района Джуина (россыпь Сао-Луис). Кроме того, минеральные ассоциации нижней мантии обнаружены в алмазах из других россыпей этого района: Мутум, Вермельо, Чикориа (Kaminsky et al., 2001) и Сорисо (Hayman et al., 2005). Первоисточник этих россыпей - кимберлитовая трубка Пандера, алмазы из которой также содержат включения нижней мантии (Kaminsky et al., 2009a, 2010). Алмазы кимберлитовой трубки Коллиер-4 (район Джуина) также содержат включения минералов нижней мантии (Kaminsky et al., 2009a; Bulanova et al., 2010). Все выше перечисленные примеры обнаружения минеральных ассоциаций нижней мантии позволяет отнести район Джуина к одному из основных источников данных о веществе алмазообразующих сред нижней мантии.

Особенностью алмазов из россыпи Канкан (Гвинея) является то, что включения минералов нижней мантии в алмазах преобладают над включениями верхней мантии (Stachel et al., 2000, 2002).

Включения минеральных фаз нижней мантии в алмазах из трубки DO-27 (провинция Слейв, Канада) составляют 11 % от общего числа включений. Кроме того включения ферропериклаза, SiO2 и Ca-перовскита были обнаружены в алмазах трубок DO-18, Ранч Лейк и A-21(Davies et al., 2004). В алмазах из трубки Панда кроме включений

ферропериклаза найдены ассоциирующие с ним SiO2, Ca-перовскит, «оливин» и шпинель.

Общее количество включений минералов нижней мантии составляет 5% от всех включений в алмазах (Tappert et al., 2005a). Сообщается о множестве включений ферропериклаза в алмазах трубки A-154S, район Слейв (Donelly et al., 2007; van Rythoven, Schulze, 2009).

В ранней работе Scott Smith et al. (1984) описывались два зерна ферропериклаза и энстатит из кимберлитовой дайки в районе Орророо (Южная Австралия). В современных работах сообщалось о находках нижне-мантийных минералов (ассоциации ферропериклаза, бриджменита и «оливина») в алмазах кимберлитовой дайки К7 и в алмазах из древних россыпей района Оррооро в Южной Австралии (Tappert et al., 2009).

Этими работами положено начало систематическому изучению минеральных ассоциаций НМ из включений в алмазах. Минеральный состав такого рода включений весьма разнообразен, в настоящее время выделяют три ассоциации (Kaminsky et al., 2009; Kaminsky, 2012).

Ультраосновная ассоциация выделена по аналогии с ультраосновным парагенезисом ВМ; принадлежность к ней минерала определяется его участием в ассоциации или срастанием с ферропериклазом и бриджменитом (рис. 1.4). Обнаружены Са -перовскит (Harte et al., 1999; Hayman et al., 2005), стишовит (Kaminsky et al., 2001; Tappert et al., 2005), ТАРР (Kaminsky et al., 2001; Hayman et al., 2005), фазы с составами оливина (Hayman et al., 2005), шпинели (Tappert et al., 2005; Bulanova et al., 2010) и хромшпинели (Kaminsky et al., 2001), сфен (Kaminsky et al., 2009a), пикроильменит, самородные железо (Stachel et al., 2000; Kaminsky et al., 2009a) и никель (Davis et al., 2004). Наиболее распространенным минералом ультраосновной ассоциации является ферропериклаз (Mg,Fe)O. Зерна ферропериклаза составляют, в некоторых районах, до 7075 % всех нижнемантийных включений. Высокое содержание ферропериклаза может быть объяснено его устойчивостью в отличие от бриджменита (Dubrovinsky et al., 2001). Состав

ферропериклаза характеризуется широким диапазоном магнезиальности mg=0.36-0.90, включающим значения для магнезиовюстита (рис. 1.5).

Рис.

1.4.

Включения

ферропериклаза и бриджменита в алмазе (Harte, 2010)

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рис. 1.5. Магнезиальность ферропериклаза из включений в нижнемантийных алмазов по Kaminsky (2012)

Магнезиальность бриджменита, в отличие от ферропериклаза, довольно постоянна и, в соответствии с коэффициентом распределения для природной пары ферропериклаз -бриджменит, выше, чем у ферропериклаза, mg = 0,88-0,96 (Kesson, Fitz Gerald, 1991; Harte et al, 1999).

Примером другой, эклогитовой ассоциации включений в нижнемантийных алмазах (по аналогии с эклогитовым парагенезисом ВМ) является совместное образование «фазы Эгг» и стишовита (Wirth et al., 2007). Интересна ассоциация стишовита (нередко в сростках) с фазами периклаз-вюститовых твердых растворов (Mg,Fe)O, которые являются индикаторными минералами коренного вещества НМ. Это позволяет считать стишовит также in situ минералом НМ. Устойчивая в НМ ассоциация оксидов (Mg,Fe)O и SiO2 (стишовит) парадоксальна, поскольку для ВМ и ПЗ она невозможна из-за реакций кварца или коэсита с MgO и FeO с образованием MgSiO3 (энстатит) и FeSiO3 (ферросилит). По оценкам (Литвин, 2014; Litvin et al., 2014) физико-химический механизм «стишовитового парадокса» в магматических системах НМ и алмазообразующих расплавах связан с перитектической реакцией бриджменита. Ранее глиноземистая «фаза Эгг» (AlSiO3OH) идентифицирована в экспериментальных образцах базальтовых составов при 25-28 ГПа. При этом мэйджорит оставался устойчивым в ассоциации с бриджменитом (Irifune, Ringwood, 1993; Sano et al., 2004; Akaogi, 2007).

Симптоматично, что достаточно представительная карбонатитовая ассоциация обнаруживается в виде микро- и нано-включений в сверхглубинных алмазах ПЗ и НМ. Карбонатные включения в сверхглубинных алмазах представлены MgCO3, FeCO3, CaCO3 и CaMg(CO3)2. Магнезит найден совместно с доломитом в полиминеральном включении карбонатитовой ассоциации в глубинном алмазе (Kaminsky, Wirth, 2013).0бнаружены также щелочные карбонаты ньеререит Na2Ca(CO3)2 и нахколит NaHCO3 (Kaminsky et al., 2009).

Dia

Cal

Dia

Юмкм

Рис. 1.6. Карбонатные включения в глубинных алмазах: а) мономинеральное включение кальцита по (Brenker et я1., 2007); б) полиминеральное включение: ньеререит, фаза оливинового состава, шпинель, апатит и флогопит по (Kaminsky et я1., 2009).

Карбонатные фазы ассоциируют с Mg2SiO4-рингвудитом, CaSiO3-, CaTiО3-перовскитами, а также с бриджменитом, ферропериклазом, мэйджоритовым гранатом и другими минералами ПЗ и НМ (Brenker et al., 2007; Kaminsky et al., 2009; Wirth et al., 2009).Первичные включения карбонатов (рис. 1.6) в сверхглубинных алмазах могут свидетельствовать об определяющем значении карбонат-оксид-силикатных («карбонатитовых») расплавов с растворенным углеродом в генезисе алмаза в условиях ПЗ и НМ Земли. В связи с этим проблема фазового состояния карбонатных веществ при их плавлении на глубинах ПЗ и НМ приобретает особое значение. Можно полагать, что в образовании алмазообразующей мантийной карбонатитовой среды решающее значение принадлежит карбонатным расплавам, поскольку они являются эффективными растворителями силикатов, алюмосиликатов, оксидов, летучих и др. соединений и способны, как экспериментально установлено (Litvin, 2007; Shushkanova, Litvin, 2008; Литвин, 2009), к образованию полностью смесимых карбонатно-силикатных расплавов (Litvin, 2007; Литвин, 2009). В условиях стабильности алмаза карбонатные и полностью смесимые карбонатно-силикатные и карбонатно-силикатно-оксидные расплавы являются

эффективными растворителями твердого углерода (алмаза, метастабильного графита), который, по косвенным данным, растворен в них в атомарной форме (Spivak et al., 2008). Определение физико-химических условий плавления карбонатов и стабильности карбонатных расплавов в РТ-условиях ПЗ и НМ является важнейшим вопросом в понимании минералогии, петрологии и геохимии мантии Земли и условий генезиса алмаза.

1.3. Актуальные задачи экспериментальных физико-химических исследований алмазообразующих сред и магматических систем НМ

Нижнемантийные алмазы идентифицированы по индикаторной в данном случае ассоциации ферропериклаз (Mg,Fe)0 + бриджменит (Mg,Fe)SiO3 среди их первичных включений. Распространено представление, что гетерогенные первичные включения в «сверхглубинных» алмазах являются минералами НМ. При этом in situ генезис преобладающих ультрабазитовых минералов связывается с коренным материалом НМ, тогда как базитовых - с субдукцированным веществом литосферы.

Альтернативной является точка зрения, что первичные включения минералов НМ -это фрагменты частично расплавленных материнских сред сверхглубинных алмазов. Это отвечает экспериментально обоснованному критерию сингенезиса алмазов и включений (Litvin et al., 2012): природная материнская среда должна быть физико-химически способной к образованию как алмазов, так и всей совокупности парагенных и ксеногенных фаз-включений. Отсюда, роль первичных включений в определении химического и фазового состава гетерогенной материнской среды становится определяющей и инициирует целенаправленные физико-химические экспериментальные исследования.

Сходство ультрабазитовых минералов первичных включений в сверхглубинных алмазах, с одной стороны, и экспериментально обоснованной ассоциации коренных пород НМ, с другой, находит объяснение в мантийно-карбонатитовой концепции сингенезиса

сверхглубинных алмазов и включений (Ы1ут, Бр1уак й а1., 2014). Образование карбонатов и карбонатных расплавов обусловлено, вероятно, метасоматической карбонатизацией коренных ультрабазитовых ферропериклаз-бриджменитовых пород НМ. Локализованные карбонатные расплавы растворяют главные и акцессорные минералы НМ, формируя в основе оксид-силикат-карбонатные материнские расплавы с растворенным углеродом, которые стягиваются и объединяются в алмазообразующих очагах. На ранней стадии образования алмаза при охлаждении очагов из материнских расплавов парагенно с алмазами образуются их аналоги (в результате перекристаллизации растворенных ранее ультрабазитовых минералов НМ). Это приводит к тому, что минералы, фрагментарно захватываемые растущими алмазами из материнских сред, нередко отождествляются с коренными минералами нижней мантии.

Мантийно-карбонатитовая концепция материнской среды приложима к генезису сверхглубинного алмаза, что позволяет определить актуальные задачи экспериментальных физико-химических исследований в этом направлении. Главным вопросом становится экспериментальное исследование фазовых отношений (в равновесном приближении) при плавлении и кристаллизации многокомпонентной многофазовой системы М§0 - БеО -(М&Бе^Юз - СаБЮз - 8Ю2- (М§ - Бе - Са - № - карбонат) - С при 24-26 ГПа, в рамках которой реализуются представительные ультрабазитовые и базитовые химические составы материнских расплавов алмазов и включений, а также все аналоги минеральных фаз НМ ключевого значения.

Ввиду сложности и неизученности данной системы при РТ-параметрах нижней мантии, целесообразными являются ее экспериментальные исследования в следующей последовательности:

1. Изучение плавления карбонатов и стабильности карбонатных расплавов в РТ-условиях ПЗ и НМ:

- простые карбонаты М§С03, СаС03 и Ка2С03;

- многокомпонентная карбонатная система MgCO3-FeCO3-CaCO3-Na2CO3 (включает главные карбонатные компоненты алмазообразующих сред НМ).

2. Изучение фазовых отношений при плавлении оксид-силикатной системы (Mg,Fe)O-(Mg,Fe)SiO3-СaSiO3-SiO2 в РТ-условиях НМ (включает все главные ультрабазитовые и базитовые оксидные и силикатные компоненты не только алмазообразующих сред, но и коренного вещества НМ):

- граничная тройная система MgO-FeO-SiO2 (включает определяющие как ультрабазитовые фазы - бриджменит и ферропериклаз, так и базитовые - стишовит и магнезиовюстит);

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Спивак Анна Валерьевна, 2016 год

ЛИТЕРАТУРА

Борздов Ю.М., Сокол А.Г., Пальянов Ю.Н., Калинин А.А., Соболев Н.В. (1999) Исследование кристаллизации алмаза в щелочных силикатных, карбонатных и карбонат-силикатных расплавах. Докл. РАН. 366. 4. 530-533.

Захаров А.М. (1964). Диаграммы состояния четверных систем. Москва. Металлургия. 240 с.

Кузюра А.В., Симонова Д.А., Литвин Ю.А. (2014) Экспериментальное моделирование парагенезиса алмаза с минералами перидотитов и карбонатитов в мантийных очагах материнских магм. Экспериментальная геохимия. 2. (2). 165-170.

Литвин Ю.А. (1991). Физико-химические исследования плавления глубинного вещества Земли. Москва. Наука. 312 с.

Литвин Ю.А. (2009) Экспериментальные исследования физико-химических условий образования алмаза в мантийном веществе. Геология и геофизика. 50. 12. 1530-1546.

Литвин Ю.А. (2014) Стишовитовый парадокс в генезисе сверхглубинного алмаза. Доклады Академии наук. 455. 1. 76-81.

Литвин Ю.А., Бобров А.В. (2008) Экспериментальные исследования кристаллизации алмаза в карбонатно-перидотитовых расплавах при 8,5ГПа. Докл. РАН. 422. 4. 528532.

Маракушев А.А. (1989). Нодули перидотитов в кимберлитах как показатели глубинного строения литлсферы. В кн. Доклады советских геологов на XXVII сессии Международного геологического конгресса. Петрология. Москва. Наука. 153-160.

Палатник Л.С., Ландау А.И. (1961). Фазовые равновесия в многокомпонентных системах. Харьков. Изд. АН СССР. 405 с.

Пальянов Ю.Н., Сокол А.Г., Борздов Ю.М., Соболев Н.В. (1998) Экспериментальное исследование процессов кристаллизации алмаза в системах карбонат-углерод в связи с проблемой генезиса алмаза в магматических и метаморфических породах. Геология и геофизика. 39. 12. 1780-1792.

Пальянов Ю.Н., Сокол А.Г., Соболев Н.В. (2005) Экспериментальное моделирование мантийных алмазообразующих процессов. Геология и геофизика. 46. 12. 1290-1303.

Соболев Н.В. (1974) Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Наука. Новосибирск. 264 с.

Спивак А.В. (2005) Рост, свойства и морфология кристаллов алмаза, полученных из карбонатных расплавов. Канд. дисс. М.: МГУ. 109 с.

Спивак А.В., Дубровинский Л.С., Литвин Ю.А. (2011) Конгруэнтное плавление Са-карбоната в статическом эксперименте при 3500 K и 10—22 ГПа: значение для генезиса сверхглубинных алмазов. Доклады Академии наук. 439. 6. 803-806.

Akahama Yu., Kawamura H. (2006) Pressure calibration of diamond anvil Raman gauge to 310 GPa . J. Appl. Phys 100 (4). 043516.

Akaogi M.(2007) Phase transitions of minerals in the transition zone and upper part of the lower mantle. Advances in High-Pressure Mineralogy edited by E. Ohtani. Geological Society of America Special Paper .421. 1-13.

Alt J.C., Teagle D.A.H. (1999) The uptake of carbon during alteration of ocean crust. Geochim. Cosmochim. Acta. 63. 1527-1535

Aoki I., Takahashi E. (2004) Density of MORB eclogite in the upper mantle. Physics of The Earth and Planetary Interiors 143. 129-143.

Bayarjargal L., Shumilova T.G., Friedrich A., Winkler B. (2010). Diamond formation from

CaCO3 at high pressure and temperature. Eur. J. Mineral. 22. 29-34.

197

Beny C. Base de Donnees de Spectres Raman, Societe Francaise de Mineralogie et de Cristallographie. 1988.

Bischoff W.D., Sharma S.K., Mackenzie F.T. (1985), Carbonate iondisorder in synthetic and biogenic magnesian calcites - a Raman spectral study. Am Miner. 70. (5-6). 581-589

Bobrov A.V., Litvin Yu.A. (2009) Peridotite-eclogite-carbonatite systems at 7.0-8.5 GPa: concentration barrier of diamond nucleation and syngenesis. Russian Geology and Geophysics. 50. 12. 1221-1233.

Bobrov A.V., Litvin Yu.A. (2011) Phase equilibria in diamond-forming carbonate-silicate systems. Geochem. Internat. 49. 13. 1267-1363.

Bobrovsky S.V., Godolev V.M., Zamyshlyaev B.V., Lozhkina V.P., Rasskazov V.V. (1976) The study of thermal decomposition influence on the spallation velocity for strong shock waves in solids. Physico-Technicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemyh. 3. 49-57.

Boulard E., Gloter A., Corgne A., Antonangeli D., Auzende A.L., Perrillat J.P., Guyot F., Fiquet G. (2011) New host for carbon in the deep Earth. PNAS. 108. (13). 5184-5187.

Boulard E., Gloter A., Corgne A., Antonangeli D., Auzende A.L., Perrillat J.P., Guyot F., Fiquet G. (2011) New host for carbon in the deep Earth. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108. 51845187.

Boulard E., Guyot F., Fiquet G. (2012) The influence on Fe content on Raman spectra and unit cell parameters of magnesite-siderite solid solutions. Phys Chem Miner. 39. 239-246.

Bradley C.C. (1969) High-pressure methods in solid state research. Butterworths. London.

Brenker F.E., Stachel T., Harris J.W. (2002) Exhumation of lower mantle inclusions in diamond: ATEM investigation of retrograde phase transitions, reactions and exsolution. Earth and Planetary Science Letters. 198. 1-9.

Brenker F.E., Vollmer C., Vincze L., Vekemans B., Szymanski A., Janssens K., Szaloki I., Nasdala L., Kaminsky F. (2007) Carbonates from the lower part of transition zone or even the lower mantle. Earth and Planetary Science Letters. 260. (1-2). 1-9.

Bruno M.S., Dunn K.J. (1984) Stress analysis of a beveled diamond anvil. Review of Scientific Instruments. 55. 940-943.

Bulanova G.P., Smith C.B., Kohn S.C., Walter M.J., Gobbo L., Kearns S. (2008) Machado River, Brazil - a newly recognised ultradeep diamond occurrence. 9th International Kimberlite Conference Extended Abstract No. 9IKC-A-00233.

Bulanova G.P., Walter M.J., Smith C.B., Kohn S.C., Armstrong L.S., Blundy J., Gobbo L. (2010) Mineral inclusions in sublithospheric diamonds from Collier 4 kimberlite pipe, Juina, Brazil: subducted protoliths, carbonated melts and primary kimberlite magmatism. Contributions to Mineralogy and Petrology. 160. 4. 489-510.

Bundy F.P., Basset W.A., Weathers M.S., Hemley R.J., Mao H.K., Goncharov A.F. (1996). The pressure-temperature phase and transformation diagram for carbon; updated through 1994. Carbon. 34. 141-153.

Burgio L., Clark R.J.H. (2001) Library of FT-Raman spectra of pigments, minerals, pigment media and varnishes, and supplement to existing library of Raman spectra of pigments with visible excitatio, Spect Act A. 57(7). 1491-1521.

Butvina V.G., Litvin Yu.A. (2010). Physico-chemical transition from peridotite assemblage to the eclogite one (experimental data at 7.0 GPa). Geophysical Research Abstracts. Vol. 12. EGU2010-3717-1, 2010.European Geosciences Union General Assembly 2010.

Chertkova N., Yamashita S., Ito E., Shimojuku A. (2014) High-pressure synthesis and

application of a 13C diamond pressure sensor for experiments in a hydrothermal diamond

anvil cell. Mineralogical Magazine. 78. 1677-1685.

199

Chrenko R.M. (1988) 13C-doped diamond: Raman spectra J.Appl. Phys. 63(12). 5873-5875.

Chudinovskikh L., Boehler R. (2001) High-pressure polimorphs of olivine and the 660-km seismic discontinuity. Nature. 411. 574-577.

Dasgupta R., Hirschmann M.M. (2010) The deep carbon cycle and melting in Earth's interior. EPSL. 298. 1-13.

Davies R.M., Griffin W.L., O'Reilly S.Y., Doyle B.J. (2004) Mineral inclusions and geochemical characteristics of microdiamonds from the DO27, A154, A21, A418, DO18, DD17 and Ranch Lake kimberlites at Lac de Gras, Slave Craton, Canada. Lithos. 77. 39-55.

Dewaele A., Mezouar M., Guignot N., Loubeyre P. (2007). Melting of lead under high pressure studied using second-scale time-resolved x-ray diffraction. Phys.Rev. B. 76. 144106.

Donnelly C.L., Stachel T., Creighton S., Muehlenbachs K., Whiteford S. (2007) Diamonds and their mineral inclusions from the A154 South pipe, Diavik Diamond Mine, Northwest territories, Canada. Lithos. 98 (1-4). 160-176.

Dubrovinskaia N., Dubrovinsky L. (2005). Advances in High-Pressure Techniques for Geophysical Applications. New York: Elsevier. 487-501.

Dubrovinsky L., Dubrovinskaia N., Narygina O., Kantor I., Kuznetzov A., Prakapenka V. B., Vitos L., Johansson B., Mikhaylushkin A. S., Simak S. I., Abrikosov I. A. (2007) Body-centered cubic iron-nickel alloy in Earth's core. Science. 316. 1880-1883.

Dubrovinsky L., Glazyrin K., McCammon C., Narygina J., Greenberg E., Ubelhack S., Chumakov A.I., Pascarelli S., Prakapenka V., Bockd J., Dubrovinskaia N. (2009) Portable laser-heating system for diamond anvil cells. Journal of Synchrotron Radiation. 16. 737-741.

Dubrovinsky L.S., Dubrovinskaia N.A., Annersten H., Halenius E., Harryson H. (2001) Stability of (Mg0.5Fe0.5)O and (Mg0.8 Fe02)O magnesiowüstites in the lower mantle. European Journal of Mineralogy. 13. 857-861.

Duffy T. S. (2005) Synchrotron facilities and the study of deep planetary interiors. Reports of Progress in Physics. 68. 1811-1859.

Egglton R.A., Boland J.N., Ringwood A.E. (1978) High pressure synthesis of a new aluminum silicate: Al5Si5On(OH). Geochemical Journal. 12. 191-194.

Eremets M. (1996) High pressure experimental methods. Oxford Univ. Press, Oxford-New York-Tokyo. 398 p.

Fei Y., Bertka C.M. (1999) Phase transitions in the Earth's mantle and mantle mineralogy. In: Mantle Petrology: Field Observations and High Pressure Experimentation: A Tribute to Francis R. (Joe) Boyd. The Geochemical Society Special Publication No. 6, Ed. by Yingwei Fei, C.M. Bertka and B.O. Mysen. 189-207.

Fei Y., Wang Y., Finger L.W. (1996) Maximum solubility of FeO in (Mg,Fe)SiO3 perovskite as a function of temperature at 26 GPa: Implication for FeO content in the lower mantle. Journal of Geophysical Research. 101 (B5). 11525-11530.

Fiquet G., Guyot F., Kunz M., Matas J., Andrault D., Hanfland M. (2002) Structural refinements of magnesite at very high pressure. Am Miner. 87. 1261-1265

Frost D.J., Poe B.T., Tronnes R.G., Libske C., Duba F., Rubie D C. (2004) A new large-volume multianvil system. Phys. Earth Planet. Inter. 143. 507-514.

Gasparik T., Litvin Yu.A. (1997). Stability of Na2Mg2Si2O7 and melting relations on the forsterite-jadeite join at pressures up to 22 GPa. European Journal of Mineralogy. 9. 2. 311326.

Getting I.C. (1998) New determination of the bismuth I-II equilibrium pressure: a proposed modification to the practical pressure scale. Metrologia. 35. 2. 119-132.

Gillet Ph., Biellmann C., Reynard B., McMillan P.F. (1993) Raman spectroscopic studies of carbonates. I. High-pressure and hightemperature behaviour of calcite, magnesite, dolomite, aragonite. Physics and Chemistry of Minerals. 20. l-18.

Harris J.W., Hutchison M.T., Hursthouse M., Light M., Harte B. (1997) A new tetragonal silicate mineral occurring as inclusions in lower mantle diamonds. Nature. 387. 486-488.

Harte B. (2010) Diamond formation in the deep mantle: the record of mineral inclusions and their distribution in relation to mantle dehydration zones. Mineralogical Magazine. 74. (2). 189-215.

Harte B., Fitzsimons I.C.W., Harris J.W., Otter M.L. (1999) Carbon isotope ratios and nitrogen abundances in relation to cathodoluminescence characteristics for some diamonds from the Kaapvaal Province, S-Africa. Mineralogical Magazine. 63. 6. 829

Harte B., Harris J.W. (1994) Lower mantle mineral association preserved in diamonds. Mineralogical Magazine. 58A. 384-385.

Harte B., Harris J.W., Hutchison M.T., Watt G.R., Wilding M.C. (1999) Lower mantle mineral associations in diamonds from Sao Luiz, Brazil. In: Mantle Petrology: Field Observations and High Pressure Experimentation: A Tribute to Francis R. (Joe) Boyd. The Geochemical Society Special Publication No. 6, Ed. by Yingwei Fei, C.M. Bertka and B.O. Mysen. 125153.

Harte B., Richardson S. (2012) Mineral inclusions in diamonds track the evolution of a Mesozoic subducted slab beneath West Gondwanaland. Gondwana Research. 21, 236-245.

Hayman P.C., Kopylova M.G., Kaminsky F.V. (2005) Lower mantle diamonds from Rio Soriso (Juina, Brazil). Contributions to Mineralogy and Petrology. 149. (4). 430-445.

Hirose K. (2006) Postperovskite phase transition and its geophysical implications. Rev. Geophys. 44. 1-44.

Hirose K., Fei Y., Ma Y., Mao H.-K. (1999) The fate of subducted basaltic crust in the Earth's lower mantle. Nature. 397. 53-56.

Huang W.L., Wyllie P.J. (1976) Melting relationships in the systems CaO-CO2 and MgO-CO2 to

36 kbar with comments on CO2 in the mantle. Geochim. Cosmochim. Acta. 40. 129-132. Hutchison M.T., Hurtshouse M.B., Light M.E. (2001) Mineral inclusions in diamonds: associations and chemical distinctions around the 670-km discontinuity. Contributions to Mineralogy and Petrology. 142. (2). 119-126.

Irifune T., Isshiki M., Sakamoto S. (2005) High-temperature and high-pressure equation of state for the hexagonal phase in the system NaAlSiO4-MgAl2O4. Physics and Chemistry of Minerals. 32. 8-9. 594-602. Irifune T., Ringwood A.E. (1993) Phase transformations in subducted oceanic crust and buoyancy relationships at depths of 600-800 km in the mantle. Earth and Planetary Science Letters. 117. (1-2). 101-110.

Irifune T., Tsuchiya T. (2007) Phase transitions and mineralogy of the lower mantle D. Price (Ed.), Treatise on Geophysics. 2. 33-62.

Irving A.J., Wyllie P.J. (1973) Melting relationships in CaO-CO2 and MgO-CO2 to 33 kbar.

Earth Planet. Sci. Lett. 20. 220-225. Isshiki M., Irifune T., Hirose K., Ono S., Ohishi Y., Watanuki T., Nishibori E., Takata M., Sakata M. (2004) Stability of magnesite and its high-pressure form in the lowermost mantle. Nature. 427. 60-63.

Ito E., Takahashi E. (1989) Postspinel transformations in the system Mg2SiO4-Fe2SiO4 and some

geophysical implications. Journal of Geophysical Research. 94 (B8). 10637- 10646.

203

Ito K., Kennedy G.C. (1967) Melting and phase relations in a natural peridotite to 40 kilobars. Am. J. Sci. 265. 519-538.

Ivanov B.A., Deutsch A. (2002) The phase diagram of CaCO3 in relation to shock compression

and decomposition. Phys. Earth Planet. Inter. 129. 131-143. Javoy M. (1997) The major volatile elements of the Earth: Their origin, behavior, and fate. Geophysical Research Letters. 24. 2. 177-180.

Jayaraman A. (1983) Diamond anvil cell and high-pressure physical investigations. Reviews of Modern Physics. 55. 65-108.

Kaminsky F. (2012) Mineralogy of the lower mantle: a review of 'super-deep' mineral inclusions in diamond. Earth Sci. Rev. 110. 127-147.

Kaminsky F.V., Khachatryan G.K., Andreazza P., Araujo D., Griffin W.L. (2009) Super-deep diamonds from kimberlites in the Juina area, Mato Grosso State, Brazil. Lithos. 112 S. (2). 833-842.

Kaminsky F.V., Sablukov S.M., Belousova E.A., Andreazza P., Tremblay M., Griffin W.L. (2010) Kimberlitic sources of super-deep diamonds in the Juina area, Mato Grosso State, Brazil. Lithos. 114. (1-2). 16-29.

Kaminsky F.V., Wirth R., Matsyuk S., Schreiber A., Thomas R. (2009) Nyerereite and nahcolite inclusions in diamond: Evidence for lower-mantle carbonatitic magmas. Mineralogical Magazine. 73. (5). 797-816.

Kaminsky F.V., Zakharchenko O.D., Davies R., Griffin W.L., Khachatryan-Blinova G.K., Shiryaev A.A. (2001) Superdeep diamonds from the Juina area, Mato Grosso State, Brazil. Contributions to Mineralogy and Petrology. 140. (6). 734-753.

Kaminsky F.V., Wirth R., Schreiber A. (2013) Carbonatitic inclusions in deep mantle diamond from Juina, Brazil: new minerals in the carbonate-halide association. Canadian Mineralogist. 51. 5. 669-688.

Kantor I., Dubrovinsky L., McCammon C., Steinle-Neumann G., Kantor A., Skorodumova N., Pascarelli S., Aquilanti (2009) Short-range order and Fe clustering in Mg1-xFexO under high pressure. Phys Rev B. 80. 014204.

Katsura T., Ito E. (1990) Melting and subsolidus phase-relations in the MgSiO3-MgCO3 system at high-pressures - implications to evolution of the earths atmosphere. Earth and Planetary Science Letters. 99. 1-2. 110-117.

Katsura,T., Yoneda A., Yamazaki D., Yoshino T., Ito E. (2010) Adiabatic temperature profile in the mantle. Physics of the Earth and Planetary Interiors. SI. 183. 1-2. 212-218.

Kawai N., Endo S. (1970) The generation of ultrahigh hydrostatic pressures by a split sphere apparatus. Rev. Sci. Instrum. 41. 1178-1181.

Keppler H., Frost D.J. (2005) Introduction to minerals under extreme conditions. In European Mineralogical Union Notes. Mineral behavior at extreme conditions (ed. R. Miletich). Eotvos University Press, Budapest. 7. 1-30.

Kerley G.I. (1989) Equations of state for calcite minerals, I. Theoretical model for dry calcium carbonate. High Pressure Res. 2. 29-47.

Kerrick D.M., Connolly J.A.D. (2001) Metamorphic devolatilization of subducted oceanic metabasalts: implications for seismicity, arc magmatism and volatile recycling. Earth Planet. Sci. Lett. 189. 19-29.

Kesson S.E., Fitz Gerald J.D. (1991) Partitioning of MgO, FeO, NiO, MnO and &2O3 between magnesian silicate perovskite and magnesiowustite: implications for the origin of inclusions

in diamond and the composition of the lower mantle. Earth and Planetary Science Letters. 111. 229-240.

Khvostantsev L.G., Vereshchagin L.F., Novikov A.P. (1977) Device of toroid type for high pressure generation. High Temperature - High Pressure. 9. 637-639.

Kupenko I., Dubrovinsky L., Dubrovinskaia N., McCammon C., Glazyrin K., Bykova E., Boffa Ballaran T., Sinmyo R., Chumakov A.I., Potapkin V., Kantor A., Ruffer R., Hanfland M., Crichton W., Merlini M. (2012) Portable double-sided laser-heating system for Mossbauer spectroscopy and X-ray diffraction experiments at synchrotron facilities with diamond anvil cells. The Review of scientific instruments. 83. 12. 124501.

Kurnosov A., Kantor I., Boffa-Ballaran T., Lindhardt S., Dubrovinsky L., Kuznetsov A., Zehnder B.H. (2008) A novel gas-loading system for mechanically closing of various types of diamond anvil cells. Rev Sci Instruments. 79. 45110.

Langille D.B., O'shea D.C. (1977) Raman spectroscopy studies of antiferromagnetic FeCO3 and related carbonates. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 38. (10). 1161-1171.

Laverne C. (1993) Occurence of siderite and ankerite in young basalts from the Galapagos spreading center (DSDP Holes 506G and 507B). Chem. Geol. 106. 27-46.

Lavina B., Dera P., Downs R.T., Yang W., Sinogeikin S., Meng Y., Shen G., Schiferl D., (2010) Structure of siderite FeCO3 to 56 GPa and hysteresis of its spin-pairing transition. Physical Review B. 82. 064110.

Lecuyer C., Simon L., Guyot F. (2000) Comparison of carbon, nitrogen and water budgets on Venus and the Earth. Earth and Planetary Science Letters. 181. 1-2. 33-40.

Lee K.K.M., O'Neill B., Panero W.R., Shim S.H., Benedetti L.R., Jeanloz, R. (2004) Equations of state of the high-pressure phases of a natural peridotite and implications for the Earth's lower mantle. Earth and Planetary Science Letters. 223. 381- 393.

Liebske C., Frost D. (2012) Melting phase relations in the MgO-MgSiO3 system between 16 and 26 GPa: Implications for melting in Earth's deep interior. Earth and Planetary Science Letters. 345. 159-170.

Litasov K., Ohtni E. (2009) Solidus and phase relations of carbonated peridotite in the system CaO-Al2O3-MgO-SiO2-Na2O-CO2 to the lower mantle depths. Physics of the Earth and Planetary Interiors. 177. 1-2. 46-58.

Litasov K.D., Goncharov A.F., and Hemley R.J. (2011) Crossover from melting to dissociation of CO2 under pressure: Implications for the lower mantle. Earth Planet. Sci. Lett. 309. 318 -323.

Litasov K.D., Shatskiy A., Gavryushkin P.N., Sharygin I.S., Dorogokupets P.I., Dymshits A.M., Ohtani E., Higo Y., Funakoshi K. (2013) P-V-T equation of state of siderite to 33 GPa and 1673 K. Physics of the Earth and Planetary Interiors. 224. 83-87.

Litvin V.Yu., Gasparik T., Litvin Yu.A. (2000). The enstatite-nepheline system in experiments at 6.5-13.5 GPa: an importance of Na2Mg2Si2O7 for melting of the nepheline- normative mantle. Geochemistry International. 38. 1. 100-107.

Litvin Yu.A. (2007) High-pressure mineralogy of diamond genesis. In: Ohtani, E., (ed.), Advances in High-Pressure Mineralogy: Geological Society of America Special Paper. 421. 83-103.

Litvin Yu.A. (2010) Physico-chemical conditions of formation of natural diamond and heterogeneous substance of primary inclusions therein. In ''XI Meeting RMS - Current

mineralogy: from theory to practics. Transactions of International Scientific Conference'', Saint-Petersberg, Russia, October 12-15, 2010, 77- 78.

Litvin Yu.A. (2012) Ultrabasic-basic differentiation of the mantle magmas and diamond-parental melts on evidence of physico-chemical experiments.1st European Mineralogical Society Conference (Jointly with IMA), Frankfurt, Germany, 2-6 September, 2012. Abstracts.

Litvin Yu.A., Gasparik T. (1996) Novel reactions in the forsterite-jadeite-enstatite system at high pressures. Experiment in Geosciences. 5. 1. 2-3.

Litvin,Yu., Spivak A., Solopova N., Dubrovinsky L. (2014) On origin of lower-mantle diamonds and their primary inclusions. Physics of the Earth and Planetary Interiors. 228. 176-185.

MacGregor I.D., Carter J.L. (1970) The chemistry of clynopyroxenes and garnets of eclogite and peridotite xenoliths from the Roberts Victor mine, South Africa. Phys. Earth and Planet. Inter. 3. 391-397.

MacGregor I.D., Carter J.L. (1970) The chemistry of clynopyroxenes and garnets of eclogite and peridotite xenoliths from the Roberts Victor mine, South Africa. Phys. Earth and Planet. Inter. 3. 391-397.

Mao H. K., Xu J., Bell P. M. (1986) Calibration of the ruby pressure gauge to 800 kbar under quasi-hydrostatic conditions. J. of Geophys. Res.: Solid Earth. 91. 4673-4676.

Martinez I., Deutsch A., Scharer U., Ildephonse P., Guyot F., Agrinier P. (1995) Shock recovery experiments on dolomite and thermodynamical modelling of impact induced decarbonization. J. Geophys. Res. 100. B8. 15465-15476.

Mathias M., Siebert J.C., Rickwood P.C. (1970) Some aspects of the mineralogy and petrology

of ultramafic xenoliths in kimberlite. Contr. Mineral. Petrol. 26. 75-123.

Mattila A., Pylkkanen T., Rueff J.P., Huotari S., Vanko G., Hanfland M., Lehtinen M., Hamalainen K. (2007) Pressure induced magnetic transition in siderite FeCO3 studied by X-ray emission spectroscopy. J Phys: Condensed Matter. 19. (38). 386206.

Merlini M., Crichton W., Hanfland M., Gemmi M., Mueller H., Kupenko I., Dubrovinsky L. (2012) Structures of dolomite at ultrahigh pressure and their influence on the deep carbon cycle. Proceedings of The National Academy of Sciences of The United States of America. 109. 34. 13509-13514.

Molina J.F., Poli S. (2000) Carbonate stability and fluid composition in subducted oceanic crust: an experimental study on H2O-CO2-bearing basalts. Earth and Planetary Science Letters. 176. 3-4. 295-310.

Moore R.O., Otter M.L., Rickard R.S., Harris J.W., Gurney J.J. (1986) The occurrence of moissanite and ferro-periclase as inclusions in diamond. In: 4th International Kimberlite Conference Extended Abstracts, Perth (Geological Society of Australia Abstracts, vol. 16). 409-411.

Navon O. (1999). Diamond formation in the Earth's mantle. In Gurney J.J., Gurney J.L., Pascoe M.D., Richardson S.H. Proceedings of the VII International Kimberlite Conference, Cape Town, Red Roof Design. 2. 584-604.

Oganov A.R., Ono S., Ma Y.M., Glass C.W., Garcia A. (2008) Novel high-pressure structures of MgCO3, CaCO3 and CO2 and their role in Earth's lower mantle. Earth Planet. Sci. Lett. 273. 38-47.

O'Hara M.J. (1968) The bearing of phase equilibria on synthetic and natural systems on the origin and evolution of basic and ultrabasic rocks. Earth Sci. Rev. 4. 69-133.

Ohtani E., Irifune T., Hibberson W.O., Ringwood A.E. (1987) Modified split-sphere guide block for practical operation of a multiple-anvil apparatus. High Temp. High Pressur. 19. 523-529.

Ono S. (1999) High temperature stability of phase "Egg", AlSiO3(OH). Contributions to Mineralogy and Petrology. 137. 83-89.

Ono S., Ito E., Katsura T. (2001) Mineralogy of subducted basaltic crust (MORB) from 25 and 37 GPa, and chemical heterogeneity of the lower mantle. Earth Planet. Sci. Lett. 190. 57-63.

Onodera A., Ohtani A. (1980) Fixed points for pressure calibration above 100 kbars related to semiconductor-metal transitions. J. Appl. Phys. 51. (5). 2581-2585.

Oxford Diffraction (2006) CrysAlis CCD. Oxford Diffraction Ltd, Abingdon, England.

Oxford Diffraction (2006) CrysAlis RED. Oxford Diffraction Ltd, Abingdon, England.

Poli S., Schmidt M.W. (2002) Petrology of subducted slabs. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 30. 207-235.

Prakapenka V. B., Kubo A., Kuznetsov A., Laskin A., Shkurikhin O., Dera P., Rivers M. L. Sutton S. R. (2008) High Press. Res.28. 225-235.

Rekhi S., Dubrovinsry L.S., Saxena S.K. (1999) Temperature0induced ruby fluorescence shifts up to a pressure of 15 GPa in an externally heated diamond anvil cell. High Temperatures -High Pressures. 31. 299-305.

Rhines F.N. (1956). Phase Diagrams in Metallurgy: Their Development and Application. New York, McGraw-Hill. 376 p.

Ringwood A.E., Irifune T. (1988) Nature of the 650-km seismic discontinuity: implications for mantle dynamics and differentiation. Nature. 331. (6152). 131-136.

Ringwood, A.E. (1962). A model for the upper mantle. J. Geophys. Res.. 67. 857-866.

Ringwood, A.E. (1975). Composition and Petrology of the Earth's Mantle. New York - Toronto, McGraw-Hill. 618 p.

Rutt H.N., Nicola J.H. (1974) Raman spectra of carbonates of calcite structure. J. Phys. C: Solid State Phys. 7. 4522-4528.

Sano A., Ohtani E., Kubo T., Finakoshi K. (2004) In situ X-ray observation of decomposition of hydrous aluminum silicate AlSiO3OH and aluminum oxide hydroxide d-AlOOH at high pressure and temperature. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 65. 1547-1554.

Santillan J., Williams Q. (2004) A high-pressure infrared and X-ray study of FeCO3 and MnCO3: comparison with CaMg(CO3)2 dolomite. Phys. Earth Planet. Inter. 143. 291-304.

Schmidt M.W., Finger L.W., Ross R.J., Dinnebier R.E. (1998) Synthesis, crystal structure, and phase relations of AlSiO3OH, a high-pressure hydrous phase. American Mineralogist. 83. 881-888.

Schultz E., Mezouar M., Crichton W., Bauchau S., Blattmann G., Andrault D., Fiquet G., Boehler R., Rambert N., Sitaud B., Loubeyre P. (2005) High Press. Res. 25. 71-83.

Scott Smith B.H., Danchin R.V., Harris J.W., Stracke K.J. (1984) Kimberlites near Orroroo, South Australia. In: Kimberlites I: Kimberlites and Related Rocks, ed. by J. Kornprobst (Elsevier, Amsterdam). 121-142.

Seto Y., Hamane D., Nagai T., Fujino K. (2008) Fate of carbonates within oceanic plates subducted to the lower mantle, and a possible mechanism of diamond formation. Physics and Chemistry of Minerals. 35. 4. 223-229.

Shatskiy A., Borzdov Y.M., Litasov K.D., Kupriyanov I.N., Ohtani E., Palyanov Y.N. (2014) Phase relations in the system FeCO3 -CaCO3 at 6 GPa and 900-1700 °C and its relation to the

system CaCO3 -FeCO3 -MgCO3. American Mineralogist. 99. 773-785.

211

Shatskiy A., Gavryushkin P.N., Sharygin I.S., Litasov K.D., Kupriyanov I.N., Higo Y., Borzdov Y.M., Funakoshi K., Palyanov Y.N., Ohtani E. (2013b) Melting and subsolidus phase relations in the system Na2CO3 -MgCO3+-H2O at 6 GPa and the stability of Na2Mg(CO3)2 in the upper mantle. American Mineralogist. 98. 2172-2182.

Shatskiy A., Sharygin I.S., Litasov K.D., Borzdov Y.M., Palyanov Y.N., Ohtani E. (2013 c) New experimental data on phase relations for the system Na2CO3 -CaCO3 at 6 GPa and 900-1400 °C. American Mineralogist. 98. 2164-2171.

ShatskiyA., Sharygin I.S., Gavryushkin P.N., Litasov K.D., Borzdov Y.M., Shcherbakova A.V., Higo Y., Funakoshi K., Palyanov Y.N., Ohtani E. (2013a) The system K2CO3-MgCO3 at 6 GPa and 900-1450 °C. American Mineralogist. 98., 1593-1603.

Shatsky V., Ragozin A., Zedgenizov D., Mityukhin S. (2008) Evidence for multistage evolution in a xenoliths of diamond-bearing eclogites from Udachnaya kimberlite mine. Lithos. 105. 289-300.

Sheldrick G.M. (2008) A short history of SHELX. Acta Crystallogr A. 64. 112-122.

Shen G., Rivers M., Wang Y. (2001) Rev. Sci. Instrum. 72. 1273-1280.

Shushkanova A.V., Litvin Yu.A. (2008). Experimental evidence for liquid immiscibility in the model system CaCO3-pyrope-pyrrhotite at 7.0 GPa: the role of carbonatite and sulfide melts in diamond genesis. The Canadian Mineralogist. 46. 991-1005.

Skorodumova N.V., Belonoshko A.B., Huang L., Ahuja R., Johansson B. (2005) Stability of the MgCO3 structures under lower mantle conditions. American Mineralogist. 90. 1008-1011.

Sleep N.H., Zahnle K. (2001) Carbon dioxide cycling and implications for climate on ancient Earth. Journal of Geophysical Research-Planets. 106. E1. 1373-1399.

Sobolev N.V., Kaminsky F.V., Griffin W.L., Yefimova E.S., Win T.T., Ryan C.G., Botkunov A.I. (1997) Mineral inclusions in diamonds from the Sputnik kimberlite pipe, Yakutia. Lithos. 39. 135-157.

Solopova N.A., Dubrovinskaia N., Dubrovinsky L. (2015) Synthesis of nanocrystalline diamond from glassy carbon balls. Journal of Crystal Growth. 412. 54-59.

Solopova N.A., Spivak A.V., Litvin YU.A., Dubrovinsky L.S. (2014) Melting and breakdown of

MgCO3 at high pressures. Phys. Chem. Mineral. 42. 73-81. Spivak A.V., Litvin Yu.A. (2004) Diamond syntheses in multi-component carbonate-carbon melts of natural chemistry: elementary processes and properties. Diam. Relat. Mater. 13. 482-487.

Spivak A.V., Litvin Yu.A., Ovsyannikov S.V., Dubrovinskaia N.A., Dubrovinsky L.S. (2012)

13

Stability and breakdown of Ca CO3 melt associated with formation of 13C-diamond in static high pressure experiments up to 43 GPa and 3900 K. J. Solid State Chem. 191. 102-106. Spivak A.V., Litvin Yu.A., Shushkanova A.V., Litvin V.Yu., Shiryaev A.A. (2008) Diamond formation in carbonate-silicate-sulfide-carbon melts: Raman- and IR-microspectroscopy. European Journal of Mineralogy. 20. 341-347. Stachel T., Brey G.P., Harris J.W. (2005). Inclusions in sublithospheric diamonds: glimpses of deep Earth. Elements. 1. 73-78.

Stachel T., Harris J.W. (2008) The origin of cratonic diamonds - constraints from mineral inclusions. Ore Geology Review. 34. 5-32.

Stachel T., Harris J.W., Aulbach S., Deines P. (2002) Kankan diamonds (Guinea) III: and nitrogen characteristics of deep diamonds. Contributions to Mineralogy and Petrology. 142. 465-475.

Stachel T., Harris J.W., Brey G.P. and Joswig, W. (2000) Kankan diamonds (Guinea) II: lower mantle inclusion parageneses. Contributions to Mineralogy and Petrology 140 (1), 16-27.

Stagno V., Tange Y., Miyajima N., McCammon C. A., Irifune T., Frost D. J. (2011) The stability of magnesite in the transition zone and the lower mantle as function of oxygen fugacity. Geophys Res Lett. 38. L19309.

Suito K., Namba J., Horikawa T., Taguchi Y., Sakurai N., Kobayashi M., Onodera A., Shimomura O., Kikegawa T. (2001) Phase relation of CaCO3 at high pressure and high temperature. Am. Mineral. 86. 997-1002.

Tappert R., Stachel T., Harris J.W., Muehlenbachs K., Ludwig T., Brey G. (2005a) Diamonds from Jagersfontein (South Africa): messengers from the sublithospheric mantle. Contributions to Mineralogy and Petrology. 150. (5). 505-522.

Tappert R., Foden J., Stachel T., Muehlenbachs K., Tappert M., Wills K. (2009) The diamonds of South Australia. Lithos. 112S. 806-821.

Tappert R., Stachel T., Harris J.W., Shimizu N., Brey G.P. (2005b) Mineral inclusions in diamonds from the Slave Province, Canada. European Journal of Mineralogy. 17. (3). 423440.

Tschauner O., Ma C., Beckett J.R., Prescher C., Prakapenka V., Rossman G.R. (2014) Discovery of bridgmanite, the most abundant mineral in Earth, in a shocked meteorite. Science. 346. 6213. 1100-1102.

Tschauner O., Mao H.-K., Hemley R.J. (2001) New transformation of CO2 at high pressures and temperatures. Phys. Rev. Lett. 87. 7. 075701.

Van Rythoven A.D., Schulze D.J. (2009) In-situ analysis of diamonds and their inclusions from the Diavik Mine, Northwest Territories, Canada: Mapping diamond growth. Lithos. 112 S. 870-879.

Vanpeteghem C., Ohtani E., Kondo T., Takemura K., Kikegawa T. (2003) Compressibility of phase Egg AlSiO3OH: Equation of state and role of water at high pressure. American Mineralogist. 88. 1408-1411.

Vos W.L. , Schouten J.A. , Young D.A., Ross M. (1991) The melting curve of neon at high pressure. J. Chem. Phys. 94. 3835-3838.

Walter M.J., Bulanova G.P., Armstrong L.S., Keshav S., Blundy J.D., Gudfinnson G., Lord O.T., Lennie A.R., Clark S.M., Smith C.B., Gobbo L. (2008) Primary carbonatite melt from deeply subducted oceanic crust. Nature. 454. 622-626.

White W. B. (1974) The carbonate minerals. In V. C. Farmer, Ed., The Infra-red Spectra of Minerals. Mineralogical Society Monograph. Mineralogical Society, London. 4. 227 -284.

Wilding M.C., Harte B., Harris J.W. (1991) Evidence for a deep origin for the Sao Luiz diamonds. In: Fifth International Kimberlite Conference Extended Abstracts, Araxa. June 1991. 456-458.

Wirth R., Kaminsky F., Matsyuk S., Schreiber A. (2009) Unusual micro- and nano-inclusions in diamonds from the Juina Area, Brazil. Earth and Planetary Science Letters. 286. (1-2). 292303.

Wirth R., Vollmer C., Brenker F., Matsyuk S., Kaminsky F. (2007) Nanocrystalline hydrous aluminium silicate in superdeep diamonds from Juina (Mato Grosso State, Brazil). Earth and Planetary Science Letters. 259. (3-4). 384-399.

Wood B.J., (2000) Phase transformations and partitioning relations in peridotite under lower mantle conditions. Earth Planet. Sci. Lett. 174. 341-354.

Yaxley G.M., Green D.H. (1994) Experimental demonstration of refractory carbonate-bearing eclogite and siliceous melt in the subduction regime. Earth and Planetary Science Letters. 128. 3-4. 313-325.

Zha C.-S., Mao H.K., Hemley R.J. (2000) Elasticity of MgO and a primary pressure scale to 55 GPa. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 97. 13494-13499.