Abstract

Almost 600 diamond crystals from Western Russian kimberlite pipes of the Arkhangelsk area and Kola Peninsula and from placer deposits of the Urals and Timan areas were studied with IR spectrometry methods, in order to evaluate the presence of nitrogen and other impurity centers. The crystals differ in their total nitrogen contents and in the concentration of individual structural impurities according to their provenance. There are differences in the temperature of formation of diamond from each deposit: from 1075–1100°C for the Arkhangelsk suite to 1125–1150°C for the Timan and Urals suites. Diamond crystals with octahedral zoning (tangential mechanism of growth) are characterized by the lowest contents of nitrogen, and have a rather uniform distribution of impurity centers. Samples with combined mechanisms of growth demonstrate a paradoxical relationship between temperatures of formation for the central and marginal zones of the crystals; temperatures calculated for the cores are 15–50°C lower than those estimated for the marginal zones. This paradox is caused by differences in the mechanism of growth. Diamond crystals with octahedral zoning were formed under equilibrium conditions, whereas crystals with normal or combined mechanisms of growth had a rate of crystallization probably higher than the rate of aggregation of nitrogen atoms in the crystals. The latter were formed under non-equilibrium conditions. As a result, values of the temperature of formation determined by IR spectroscopy are only realistic for those crystals that grew under equilibrium conditions. For crystals with normal and combined mechanisms of growth, temperature values calculated from IR data may be unrealistic, as they also depend on the kinetics of the crystallization process.

Abstract

Nous avons examiné près de 600 cristaux de diamant provenant des pipes de kimberlite de la Russie occidentale, de la région d’Arkhangelsk et de la péninsule de Kola, ainsi que des gisements de type placer des régions de l’Ourale et de Timan, par spectrométrie infra-rouge afin d’en évaluer l’importance des impuretés, y compris l’azote. Les cristaux diffèrent dans leur teneur totale d’azote et dans la concentration d’impuretés spécifiques dans la structure, selon leur provenance. Nous notons des différences dans la température de formation du diamant dans chaque gisement, allant de 1075–1100°C pour la suite provenant d’Arkhangelsk jusqu’à 1125–1150°C pour la suite provenant de Timan et des Ourales. Les cristaux ayant une zonation octaédrique (mécanisme de croissance tangenciel) possèdent les teneurs les plus faibles en azote, et la distribution de leurs centres d’impuretés est plutôt uniforme. Les échantillons ayant des mécanismes de croissance mixtes démontrent une relation paradoxale entre température de formation du coeur et de la bordure des cristaux. Les températures calculées pour le coeur sont environ 15–50°C plus faibles que celles pour les zones de bordure. Ce paradoxe refléterait les différences en mécanisme de croissance. Les cristaux de diamant ayant une zonation octaédrique se sont formés sous conditions d’équilibre, tandis que pour les cristaux formés par mécanisme de croissance normal ou combiné, le taux de croissance était plus rapide que le taux d’aggrégation des atomes d’azote dans les cristaux. Ceux-ci témoignent de conditions de déséquilibre. Les valeurs de la température de formation estimées d’après les spectres d’absorption infra-rouge ne sont réalistes que pour les cristaux dont la croissance était à l’équilibre. Pour les cristaux formés par mécanisme de croissance normal ou combiné, les valeurs de température pourraient bien être non réalistes, parce qu’elles dépendent aussi de la cinétique de cristallisation.

(Traduit par la Rédaction)

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