론스데일라이트 보물지도 운석 다이아몬드 운석 성분 분석 연구 논문

[백산]

육방 다이아몬드 운석 Lonsdaleite 롱스데일 성분 분석 연구

소스: 동북아문물감정연구원

1.

흑연의 충격 충격 처리에 의한 ureilites에서 diamond와 lonsdaleite의 형성

S. S. 패주, J. 스토츠, A. 다비독, A. 비쇼프, 티 존, C. 크리우카, M. 리터

처음 게시됨: 2023년 9월 29일 일요일   https://doi.org/10.1111/maps.14082

추상적인

유일라이트에서 다이아몬드의 기원은 자주 논의되어 왔습니다.

우리는 소행성 2008 TC의 5개 유레일라이트 샘플에서 탄소상 집합체(CPA)를 조사했다

투과 전자 현미경, 라만 분광법, 싱크로트론 X선 회절 및 음극선 발광에 의해 AHS(Almahata Sitta) 흩어진 필드 내에서 발견됩니다.

광학현미경, X선 미세분석을 이용한 주사전자현미경, 라만 분광법, 나노경도 측정법 등을 이용하여 자체 연구한 결과가 포함되어 있습니다

샘플 MS-MU 006, MS-187 및 MS-170은 충격도가 낮거나 중간 정도이며(U-S2 및 U-S3), 샘플 MS-MU 027(U-S4) 및 MS-MU 045(U-S5)는 충격도가 더 높습니다.

MS-MU 006 및 MS-187에서는 다이아몬드 입자가 발견되지 않았습니다. MS-170는 크기에서 12 μm까지 다이아몬드 입자를 가진 무질서하고 왜곡한 흑연을 포함하고 Fe, Ni 금속, FeS, Fe 인화물 및 크롬, Fe 산화물의 포함을 포함합니다.

이러한 다이아몬드 입자는 Fe, Ni, Cr, S, P가 풍부한 용융물의 존재 하에서 촉매 공정을 통해 상대적으로 낮은 (5-15 GPa) 충격 압력 하에서 형성됩니다.

MS-MU 027 및 MS-MU 045는 세 가지 유형의 CPA, 즉 다이아몬드와 결함이 풍부한 다이아몬드/론스데일라이트, 무질서하고 왜곡된 흑연, Fe가 풍부한 광물 내포물이 풍부한 다결정 다이아몬드의 나노 다결정 집합체를 가지고 있습니다.

다이아몬드와 평면 결함이 풍부한 다이아몬드(예: MS-MU 027)만 있는 CPA는 >15 GPa 및 >2000 K에서 흑연을 다이아몬드 및 론스데일라이트로 마르텐사이트 변환하여 형성되었을 가능성이 큽니다. 다이아몬드, 결함이 풍부한 다이아몬드, 무질서하고 왜곡된 흑연(예: MS-MU 045)의 집합체는 흑연이 다이아몬드 및 론스데일라이트로 마르텐사이트 변형된 후 무질서한 흑연으로 역변형되어 형성됩니다.

우리는 높은 정압 하에서 다이아몬드 입자의 형성을 지지하는 결정적인 증거를 찾지 못했습니다.

2.

Popigai impactites에서 lonsdaleite의 Raman 식별

S. V. 고랴이노프, A. Y. 리카체바, S. V. 라셴코, A. S. 슈빈, V. P. 아파나스예프, N. P. 포킬렌코

처음 게시됨: 2014년 3월 20일  https://doi.org/10.1002/jrs.4457

추상적인

마이크로 라만 분광법과 X선 회절법(XRD)을 사용하여 포피가이 분화구(시베리아)에서 발굴된 충격 탄소질 암석의 특성을 분석했습니다.

서로 다른 양의 탄소 상(다이아몬드, 론스데일라이트 및 흑연)을 포함하는 암석의 1차 라만 스펙트럼의 디콘볼루션(deconvolution)을 통해 론스데일라이트 스펙트럼을 식별할 수 있었습니다.

1292-1303cm에서 가장 집중적인 밴드−1 A에 귀속되었다

1골드 Lonsdaleite의 진동 모드, 1219-1244cm의 덜 강렬한 밴드−1 이전에 보고된 ab initio 계산과 일치하여 E에 기인했습니다.

2골드 진동 모드. 라만과 XRD 피크의 강도 사이의 확립된 상관 관계는 마이크로 라만 측정을 사용하여 충돌 암석의 론스데일라이트/다이아몬드 위상비를 대략적으로 추정할 수 있도록 합니다.

론스데일라이트-다이아몬드 암석의 2차 라만 스펙트럼이 기록되었다. 저작권 © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.

3

초경질 나노카본 다이아몬드와 론스데일라이트의 상온 형성 조사

두걸 지 맥컬록, 셔먼 웡, 토마스 비 쉴, 비앙카 하버(Bianca Haberl), 브렌턴 에이 쿡, 황싱숴, 라인하르트 뵐러(Reinhard Boehler), 데이비드 알 맥켄지, 조디 E. 브래드비

처음 게시됨: 04 11월 2020  https://doi.org/10.1002/smll.202004695

추상적인

다이아몬드는 극도의 경도, 높은 열전도율, 양자 광학 및 생물 의학 응용 분야로 인해 매력적인 소재입니다.

다이아몬드가 어떻게 형성되는지에 대해, 특히 실온에서 촉매 없이 어떻게 형성되는지에 대해서는 아직 이해되지 않은 것이 많습니다. 이 연구에서는 나노 결정질 다이아몬드와 다이아몬드 유사 상 lonsdaleite의 형성을 위한 새로운 경로를 제시합니다.

두 다이아몬드 상은 실온에서 유리 탄소 전구체의 고압 처리 후 코어-쉘 구조의 밴드 내에서 함께 형성되는 것으로 밝혀졌습니다. 다이아몬드 상의 결정학적 배열은 전단이 형성과 성장의 원동력임을 보여주었습니다.

이 연구는 전단이 어떻게 물질의 결정화로 이어질 수 있는지에 대한 새로운 이해를 제공하고 다이아몬드가 지구, 운석 충돌 및 기타 행성에서 어떻게 형성될 수 있는지 설명하는 데 도움이 됩니다.

마지막으로, 새로운 전단 유도 형성 메커니즘은 실온에서 작동하며, 이는 다이아몬드 및 기타 기술적으로 중요한 나노 물질을 더 쉽게 합성할 수 있도록 하는 중요한 발견입니다.

4

In Situ 화학 유체/증기 증착을 통한 Ureilite 운석의 순차적 Lonsdaleite에서 Diamond 형성

앤드류 G. 톰킨스 https://orcid.org/0000-0003-2788-331X andy.tomkins@monash.edu, 니콜라스 C. 윌슨 https://orcid.org/0000-0002-1644-164X, 콜린 맥레이 https://orcid.org/0000-0001-9470-0857, +8, 그리고 Dougal G. 맥컬록 https://orcid.org/0000-0003-4548-1955저자 정보 & 소속

Timothy Grove, 매사추세츠 공과 대학, 케임브리지, 매사추세츠 편집; 2022년 5월 22일에 받았습니다. 승인일: 2022년 8월 5일

2022년 9월 12일 119년 (38) e2208814119  https://doi.org/10.1073/pnas.2208814119

중요성

우리는 우레일라이트 운석(ureilite meteorites)의 론스데일라이트(lonsdaleite)와 다이아몬드(diamond) 형성에 대해 보고했는데, 이는 파괴된 태양계 내부 왜행성의 맨틀에서 나왔을 가능성이 높다.

이 운석들에서, 접힌 흑연 결정은 lonsdaleite에 의해 pseudomorphed되었다. 이것은 흑연과 초임계 C-H-O-S 유체 사이의 반응을 통해 약간 상승된 압력에서 발생했습니다. 냉각 중 지속적인 반응은 다이아몬드 + 흑연에 의한 lonsdaleite의 부분 교체를 촉진했습니다.

이 공정은 산업용 화학 기상 증착과 유사하지만 더 높은 압력(∼1–100 bar)에서 작동하며 산업 응용을 위한 성형 론스데일라이트를 제조할 수 있는 경로를 제공합니다.

추상적인

우레일라이트 운석은 틀림없이 왜행성의 맨틀에서 채취한 유일한 대형 샘플이며, 일반적으로 알려진 어떤 암석보다 더 많은 양의 다이아몬드를 함유하고 있습니다.

일부는 다이아몬드보다 더 단단할 수 있는 론스데일라이트도 함유하고 있습니다. 여기에서 우리는 전자 현미경을 사용하여 유레일라이트에서 공존하는 lonsdaleite, diamond 및 graphite의 상대적 분포를 매핑합니다.

이 지도는 lonsdaleite가 다결정 입자로 발생하는 경향이 있음을 보여주며, 때로는 독특한 습곡 형태를 가지며 부분적으로 림과 교차 절단 정맥에서 다이아몬드 + 흑연으로 대체됩니다.

이러한 관측은 많은 추측과 겉보기에 상충되는 관찰에도 불구하고 해결되지 않은 우레일라이트에서 탄소 상이 어떻게 형성되었는지에 대한 강력한 증거를 제공합니다.

우리는 lonsdaleite가 급속 감압 및 냉각 중에 초임계 C-H-O-S 유체에 의해 촉진되는 1 차 흑연 모양의 부정 형성에 의해 형성 될 것을 제안합니다. 다이아몬드 + 흑연은 C-H-O-S 가스와의 지속적인 반응을 통해 lonsdaleite 이후에 형성되었습니다.

이 흑연 > 론스데일라이트 > 다이아몬드 + 흑연 형성 공정은 산업용 화학 기상 증착과 유사하지만 더 높은 압력(∼1–100 bar)에서 작동하며 산업 응용을 위한 성형 론스데일라이트 제조를 위한 경로를 제공합니다.

또한 다이아몬드 형성과 관련된 모든 상충되는 관찰을 조화시킬 수 있는 유일석에 대한 고유한 모델을 제공합니다.

Ureilites는 ureilite 모체 (UPB) (1) (1) 내의 깊은 곳에서 분획 용융 추출의 잔류 물 인 원시 연골 돌기 운석입니다.

UPB는 광범위한 용융을 거쳤고 직경이 >530km(2)였을 수 있기 때문에 왜행성(정수압 평형 상태에서 회전 타원체를 형성할 수 있을 만큼 충분히 거대하며, 비교를 위해 충돌 변형된 회전 타원체 베스타의 직경은 525km)일 가능성이 높으며, 따라서 이 운석은 그러한 천체의 맨틀에서 나온 유일한 대규모 샘플 모음입니다.

최대 7%의 흑연이 모든 유레일라이트에서 발생하고, 대부분의 흑연에서 풍부한 다이아몬드가 발생하며, 론스데일라이트의 존재에 대한 증거도 보고되었습니다

(3-5). 론스데일라이트는 1967년 캐니언 디아블로(Canyon Diablo)와 골파라(Goalpara) 운석(6)에서 처음 보고된 육각형 형태의 다이아몬드로, 포피가이 충돌 구조(7, 8)에서 발견되었으며, 이 단계에 대한 증거는 흑연을 정전기(9, 10) 또는 충격(11)에 가한 실험 산물의 회절 신호에서도 발견되었습니다

압축. 최근에 lonsdaleite가 자연계에서 별개의 물질로 존재하지 않는다는 것이 제안되었지만(대신 이러한 결함이 lonsdaleite의 회절 시그니처를 생성할 수 있다는 점을 감안할 때 자매 및 적층 단층이 지배하는 결함 입방 다이아몬드)(12, 13),

보다 최근의 연구는 50GPa(14). lonsdaleite가 자연에 존재한다는 것을 확인하는 데 있어 가장 큰 도전은 명백하게 식별될 수 있을 만큼 충분히 큰 결정체를 포함하는 샘플이 부족하다는 것입니다(그러나 지질학적 맥락은 제공되지 않았지만 북 카자흐스탄의 Kumdykol 다이아몬드 광상에서 거친 0.5-5μm 천연 lonsdaleite가 보고되었습니다(15)).

또한 다양한 단계의 탄소가 어떻게 ureilites에서 형성되었는지도 불분명합니다. 일부 다이아몬드/론스데일라이트 특징은 충격에 의해 형성된 것과 일치한다고 하는데(3, 16–19), 탄소 상이 결정학적으로 관련되어 있다는 TEM 관찰에 근거한다.

다이아몬드는 약하고 중간 정도의 충격을 받은 유레일라이트에서 발견되는 반면, 높은 정도의 충격이 필요하다고 생각되는 관찰은 수수께끼입니다(17).

이것은 더 긴 충격 지속 시간과 Fe-Ni 및 Fe-Si 합금 또는 액체에 의한 다이아몬드 성장의 촉매 작용의 조합으로 설명되었습니다 (17-19). 특히, 저충격 유레일라이트에서 관찰된 다이아몬드는 금속에 의한 촉매 없이는 형성될 수 없다는 점에 주목했습니다(17).

이것은 유일라이트가 금속이 강하게 고갈되기 때문에 문제가 되며, 일부 1차 금속은 입자 경계를 따라 흑연과 함께 발생하지만 흑연-다이아몬드 입자를 거의 둘러싸지 않기 때문입니다(20)(아래 추가 참조). 금속 촉매 경로는 또한 ∼1,350°C를 초과하는 온도를 필요로 하지만(Nakamuta et al. (17)의 그림 12 참조), 그러한 온도에 도달했다는 증거는 없습니다

(평형 온도는 70–200°C 더 낮았습니다(1)). 우레일라이트 다이아몬드에서 관찰된 비활성 가스의 강한 농축과 공존하는 흑연의 부족도 충격 기원과 조화시키기가 어려웠습니다

(21, 22). 높은 비활성 기체 함량은 다이아몬드가 UPB에 통합되기 전에 태양 성운에서 화학 기상 증착 (CVD)을 통해 형성되었다는 제안으로 이어졌습니다 (23-26). 그러나 소행성 또는 왜행성 크기의 UPB에서 평형 조건 하에서 성운 다이아몬드를 맨틀의 고온(1,050–1,280°C (1))에 노출시키면 흑연으로 변형되어 이 가능성을 배제할 수 있다.

27) 또한, 실험에 따르면 폐쇄 시스템 (개방 시스템은 아님)에서 충격을 받아 형성된 다이아몬드는 공존하는 흑연보다 더 많은 비활성 가스를 보유합니다 (26). 또한 희가스 동위원소는 감람석 Mg#의 함수로 변하는 것으로 밝혀졌으며, 따라서 산화 상태는 다이아몬드가 UPB 형성 전이 아니라 국부적으로 형성되었음을 의미합니다

(28). 일부 우레일라이트 다이아몬드(100μm 초과)의 큰 크기와 그 안에 포함된 광물 내포물의 조성은 충격 및 CVD 가설을 반박하는 데 사용되었으며, 대신 수성보다 훨씬 큰 행성체의 맨틀에서 >20GPa로 형성되었습니다

(25, 29). 우레일라이트는 정말로 그렇게 큰 몸체에서 나온 것일까? 만약 그렇지 않다면, 그리고 많은 사람들이 UPB가 직경 500 km (2, 28, 30)에 더 가까웠다고 가정한다면, 현재 유레일라이트(ureilite)에서 다이아몬드와 론스데일라이트 형성에 대한 만족스러운 설명은 없다.

이 논문에서 우리는 lonsdaleite가 일부 ureilites에 존재한다는 것을 보여주고 흑연, 다이아몬드 및 lonsdaleite의 상대적 분포를 매핑합니다. 이를 위해 투과 전자 현미경(TEM), 광학 암석학 및 싱크로트론 X선 회절(SXRD)과 결합된 전자 프로브 미세 분석(EPMA)을 사용하여 18개의 유레일라이트(SI 부록, 표 S1)에서 탄소 관련 질감을 조사했습니다

(재료 및 방법). 우리는 론스데일라이트와 다이아몬드 형성 메커니즘을 조사하기 위해 충돌 붕괴(2) 동안 C-H-O-S 유체/기체 상이 대부분의 우레일라이트에 스며들었다는 것을 보여주는 최근 연구를 기반으로 합니다.

흑연, 다이아몬드, 그리고 운석에서 발견된 가장 큰 론스데일라이트 결정.

조사 된 18 개의 유레일라이트 중 모두 흑연을 함유하고 있으며 대부분은 다이아몬드를 함유하고 있으며 소수는 론스데일라이트를 함유하고 있습니다. 3개의 유레일라이트는 독특한 접힘 모양을 정의하는 내부 분열 잎을 가진 거친 결정질 흑연을 포함하며, 잘 평형화된 감람석 및 피록센 입자 경계에 있는 다이아몬드 또는 론스데일라이트를 함유하지 않습니다(그림 1A 및 SI 부록, 그림 S1 및 표 S1).

이 운석들에는 작은 비율의 1차 FeNi 금속과 트로일라이트(FeS)가 일부 입자 경계를 따라 좁은 정맥으로 놓여 있으며, 이것은 1차 흑연의 작은 비율과만 접촉합니다

(SI 부록, 그림 S1A). 굵은 결정질 흑연은 이전에 여러 다른 유일라이트에서 보고되었으며 일반적으로 충격 변형 이전의 탄소의 피크 변성 상태를 나타내는 것으로 간주됩니다

(31, 32). 우리는 동의합니다 : 잘 평형 된 규산염 입자 경계 주위에 앉아있는 거친 결정질, 약하게 접힌 다이아몬드가없는 흑연 플레이크는 피크 변성 용융 추출 공정의 종결에 존재했던 1 차 변성 질감에서 기대할 수있는 것입니다.

흑연, 론스데일라이트, 유레일라이트의 다이아몬드 이미지. (A) 흑연 절단에 의해 정의된 접힌 형태를 갖는 접힌 결정질 흑연을 보여주는 반사광 이미지(SI 부록, 그림 S1). 흑연의 다른 음영은 축 평면 꼬임 밴드에 의해 생성됩니다

. (B) lonsdaleite에서 보존된 유전된 습곡 형태의 예를 보여주는 반사광 이미지(적층된 초점)(SI 부록, 그림 S4). (C) (B)와 동일한 영역의 CL 맵은 탄소의 다른 상을 나타내며, 여기서 녹색 영역(2.317eV 피크의 적합치에서; SI 부록, 그림 S3) 는 lonsdaleite이고 주변부의 빨간색 영역(2.157eV 피크의 적합치에서)(보라색 점선 원 포함)은 입방 다이아몬드입니다

(파란색은 감람석의 CL 응답). (D) (C)에서 노란색 원으로 표시된 영역에서 잘라낸 영역의 스캐닝 TEM 이미지로, 어두운 lonsdaleite 결정을 강조 표시합니다.

동그라미로 표시된 백색 영역에 대한 회절 패턴은 SI 부록, 그림 S5 B-F에서 자세히 조사됩니다. NWA 2705의 lonsdaleite의 TEM 이미지의 예는 SI 부록, 그림 S5A에 나와 있습니다.

우리가 연구한 대부분의 유일석(ureilites)(15)은 일반적으로 유일석에 대해 널리 보고된 바와 같이(예: 그림 2 A-C) 흑연에 박힌 작은 다이아몬드 클러스터를 포함합니다(Meteoritical Bulletin Database 참조).

다이아몬드 입자 크기는 운석마다 다르며, 여기에서 조사한 샘플의 범위는 최대 ∼20μm입니다. 개별 클러스터는 수십에서 수백 개의 다이아몬드 입자를 포함하는 600μm 이상일 수 있으며, 둘러싸고 있는 흑연의 치수에 의해 제한됩니다.

이 운석에서 흑연 입자는 다양한 양의 다이아몬드를 함유 할 수 있으며, 일부 운석에는 다이아몬드가없고 다이아몬드가 풍부한 패치가 인접 해 있습니다.

대부분의 샘플에서 대부분의 다이아몬드 클러스터는 길쭉한 입자 경계 흑연 도메인에 위치하며, 그 비율은 뚜렷하게 범법적인 정맥/골절 시스템에 호스팅됩니다

(예: 그림 2 B 및 C). 대부분의 유레일라이트에서 다이아몬드 + 흑연 성단의 지배적인 대다수에서, 다이아몬드의 분포와 공간적 관계가 없는 성단과 접촉하는 1차 FeNi 금속 또는 트로일라이트가 없거나, 성단의 한쪽 끝에서 최소 접촉이 없으며(예: 그림 2 A 및 B), 중요한 것은 이것이 우리가 조사한 가장 낮은 충격 유레일라이트에 의해 잘 예시된다는 것입니다. NWA 4225(SI 부록, 그림 S2).

ureilite 운석에서 transgressive lonsdaleite- 및 diamond-bearing veins의 질감 설정. element-CL 맵의 diamond 및 lonsdaleite는 CL 신호의 임계값으로 구별됩니다

(재료 및 방법 및 SI 부록, 그림 S3). (A) 반사광 이미지(적층된 초점)는 흑연에서 클러스터 다이아몬드의 전형적인 특성을 보여주며, 다양한 함량을 가지고 있습니다.

(B) 흑연 + 다이아몬드 광맥이 단일 pyroxene 결정을 가로 지르고 있습니다. (C) 점묘 제련 영역에서 1차 감람석을 가로지르는 범행 정맥에서 흑연(파란색)의 다이아몬드(보라색) 클러스터를 보여주는 RGB 요소-CL 맵(빨간색 = CL 2.157eV 피크, 녹색 = Fe, 파란색 = 탄소). 파괴 관련 제련 주변의 Fe 고갈도 볼 수 있습니다. (D) RGB 요소-CL 맵(빨간색 = CL 2.317 eV 피크, 녹색 = Mg, 파란색 = 탄소)은 어닐링 및 제련된 감람석(연한 녹색)의 lonsdaleite(보라색) 및 흑연(파란색)의 정맥 유사 배열과 짙은 녹색의 제련되지 않은 1차 감람석을 보여줍니다.

도 1A에 도시된 흑연 입자의 잘 정의된 접힘은 NWA 5996 및 NWA 7983에서 동일한 크기의 다결정 론스데일라이트 입자와 질감이 유사하다(론스데일라이트는 4개의 유레일라이트에서 발견됨; SI 부록, 표 S1).

이러한 운석에서 잎사귀 및 접힘 질감은 TEM (그림 1 D 및 SI 부록, 그림 S5-S8)에 의해 결정된 바와 같이 운석에서 발견 된 가장 큰 개별 결정 라이트 (그림 1D 및 SI 부록, 그림 S5-S8)와 함께 다결정 론스 데일라이트 (그림 1 B 및 C 및 SI 부록, 그림 S3 및 S4)에 의해 정의됩니다. 

NWA 7983의 유사한 특징은 최근에 Nestola et al. (18)에 의해 기술되었지만, 그들은 우리가 lonsdaleite로 식별 한 물질을 nanodiamond라고 불렀습니다 (그들은 마이크로 X 선 분말 회절 스펙트럼에서 lonsdaleite의 특성을 가지고 있다고 언급했지만 확인을 위해 TEM을 수행하지 않았습니다). NWA 7983에 대한 SXRD 분석에서도 lonsdaleite의 존재가 확인되었습니다(Materials and Methods and SI Appendix, Fig. S9).

이 다결정 lonsdaleite 입자는 다이아몬드/lonsdaleite가 없는 ureilite의 흑연과 동일한 크기, 모양 및 분포를 가지고 있습니다. NWA 5996 및 NWA 7983 모두에서, 대부분의 론스데일라이트 발생을 부분적으로 둘러싸고 있는 흑연의 작은 적도 다이아몬드 클러스터가 있으며, 다이아몬드는 론스데일라이트 질감을 가로지르는 잘 정의된 미세정맥에 위치한다

(그림 3 및 SI 부록, 그림 S4 E 및 F). 또 다른 유일라이트인 NWA 2705는 정맥과 같은 모양을 갖는 크고 뚜렷하게 길쭉한 론스데일라이트 입자를 함유하고 있다(도 2D 및 SI 부록, 도 S5A).

lonsdaleite를 다이아몬드로 부분적으로 대체하는 것을 강조하는 광물 지도(CL 피크 피팅, 재료 및 방법으로 구별되는 lonsdaleite 및 다이아몬드). (A) 다결정 론스데일라이트의 큰 영역은 다이아몬드의 정맥에 의해 절단되며, 론스데일라이트의 가장자리 주위에 국부적인 다이아몬드 클러스터가 있습니다.

(B) 여기에서, 크고 잎이 달린 다결정 론스데일라이트 입자는 흑연에 박힌 수많은 다이아몬드 입자에 의해 부분적으로 테두리를 이루고 있다.

소수의 유일석은 lonsdaleite의 형성에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다. 일부 유일라이트에서 볼 수 있는 감람석과 피록센의 강렬한 다합성 충격 쌍둥이는 피크 변성(그렇지 않으면 재결정화되었을 것임)을 사후하며, 더 약하게 충격을 받은 샘플에서 감람석의 어닐링되지 않은 모자이크화 및 무산성 멸종도 마찬가지입니다.

Lonsdaleite는 잘 발달된 어닐링(전체 운석이 어닐링되거나 어닐링이 탄소 상을 중심으로 집중됨)이 있는 샘플에서 발견되며((33) 참조) 강한 어닐링으로 조사한 모든 샘플에는 lonsdaleite가 포함되어 있습니다. 어닐링된 도메인은 1차 입자에 비해 약하게 또는 강하게 감소합니다.

중요한 것은 어닐링이 NWA 2705 및 NWA 11755에서 다합성 충격 쌍둥이의 일부를 재결정화했으며 lonsdaleite는 어닐링된 영역에서만 발견된다는 것입니다

(그림 2D). 따라서 이 연관성은 이러한 운석의 1차 충격 사건 이후에 환원 및 어닐링 과정과 관련하여 lonsdaleite가 형성되었음을 의미합니다.

이론적으로, 어닐링은 충격이 수많은 서브 그레인을 생성 한 다음 어닐링 될 때 발생할 수 있으며, 충격은 서브 그레인으로 어닐링 될 때 고도로 변형 된 결정 격자를 생성 할 수 있습니다. NWA 2705 및 NWA 11755의 텍스처는 후자가 적용됨을 나타냅니다.

올리빈과 파이록센은 다른 두 개의 론스데일라이트 함유 우레일라이트, NWA 5996 및 NWA 7983에서 아입자(cf. (33, 34))로 완전히 어닐링됩니다. 

제련 (35-39) (아래 참조)으로 알려진 감람석의 광범위하고 강렬한 환원은이 어닐링 (34) 중에 발생했으며, 이는 intergrown FeNi 금속, troilite, FeO 고갈 감람석 및 pyroxene에 의해 표시됩니다.

이 두 개의 완전히 어닐링된 운석은 알마하타 시타(Almahatta Sitta)의 미세한 다공성 우레라이트(elementoilites)에 대해 기술된 것과 유사한 질감을 가지고 있으며, 이는 널리 환원되어 있다(40, 41). 우리는 기존의 큰 규산염 입자의 윤곽이 명확하게 보이기 때문에 이 전체 샘플의 미세한 입자 질감이 어닐링에 의해 발생했다는 이전 해석(33, 34)을 지지합니다.

규산염 용융의 증거가 미세한 집합체에서 발견되기 때문에 고온에서 발생했음에 틀림없다(41). 전체 미세한 집합체가 포괄적으로 감소되기 때문에 충격의 산물이 아니라 만연한 지구화학적 환원의 산물입니다.

Ureilite 모체의 충격 파괴의 영향.

>150bar의 압력에서 1,050°C에서 1,280°C 사이의 온도를 기록하는 UPB의 최대 변성(2)에서 용융 추출 및 입계 평형은 규산염 입자 경계(그림 4의 시간 단계 1)에 수많은 거친 흑연 플레이크를 남겼을 것이며, 그 중 다수는 강한 흑연 절단에 의해 명확하게 묘사된 접힌 모양을 가졌을 것입니다.

이것은 NWA 5884 및 NWA 5391(그림 1A 및 SI 부록, 그림 S1)의 텍스처에 의해 잘 예시됩니다. 그러나, 독특하게도, 유레일라이트는 오버프린팅된 "제련 질감"을 포함하고 있는데, 이는 맨틀이 최고 온도(1, 35–38)에 있거나 매우 가까운 동안 UPB의 치명적인 충격 붕괴로 인한 압력의 급격한 강하에 의해 촉발된 감람석의 감소를 반영합니다

(그림 4의 시간 단계 2). 이들은 수많은 μm 규모의 Fe 금속 및 FeS 입자를 포함하는 Fe 고갈 감람석의 국소화된 도메인으로 구성됩니다. 이러한 질감은 흑연(39) 주변과 파단 및 입자 경계를 따라 발달했습니다.

파괴 배열 및 입자 경계(2, 33, 40)를 따라 이러한 텍스처가 우세하게 발달하고 황이 광범위하게 첨가된 것은 가스/유체 첨가가 감소의 대부분을 주도했음을 분명히 나타냅니다(2). 우리는 최근에 책임이 있는 가스/유체에 H가 포함되어 있음을 보여주었습니다.

2채널4- 22및 H2S, O는 제련 중 규산염의 산화에서 파생되어 시스템 C-H-O-S (2)에서 국부적으로 다양한 가스 / 유체 분자 혼합물을 생성합니다.

UPB와 그로부터 파생된 운석의 진화와 다이아몬드와 론스데일라이트 형성의 충격 후 타이밍을 보여주는 개략도. 시간 단계 1(왼쪽)은 영향 중단 이전의 상황을 나타냅니다.

이 시점에서, 우레일라이트 코어와 얕은 마그마 바다가 분리되어 우레일라이트가 주로 파생되는 맨틀을 남겼다. 이 1차 맨틀은 주로 감람석(Ol)과 파이록센(Px), 최대 7%의 흑연, 소량의 잔류 규산염, FeNi 금속 및 황화물 용융물(각 용융물은 혼합되지 않음)로 구성되었습니다.

시간 단계 2(오른쪽)는 논문에서 논의된 모든 충격 후 프로세스가 발생한 시점입니다. 이 모든 것은 충격 중단으로 인한 감압에 의해 발생했습니다.

즉, 충격 사건 이후입니다. 압력 감소는 단열 냉각 동안 잔류 용융물에서 휘발성 용출을 일으켰고, 이러한 휘발성 물질은 제련(감람석 환원)을 유도했으며, CVD 및 SFCD에 의한 다이아몬드 및 론스데일라이트 형성을 유도했습니다.

더 큰 단편과 나머지 UPB에서, 초임계 유체가 초기에 안정될 수 있을 만큼 충분히 높았을 수 있으며, 접힌 흑연을 론스데일라이트(SFCD; 2i)로 부정형(pseudomorphic)으로 대체하는 것을 용이하게 하고, 냉각과 함께 이 유체는 테두리 및 교차 절단 정맥에서 다이아몬드 + 흑연에 의한 론스데일라이트의 부분적 교체를 촉진하는 가스로 진화했을 수 있습니다(CVD; 2ii).

흑연의 범법성 정맥과 정맥 네트워크는 대부분의 요실암에서 볼 수 있으며 조직적 불균형을 유발하는 2차 동원 과정도 필요합니다. Day et al. (42)도 같은 해석을 했다.

우리는 충격 파괴와 관련된 압력 감소가 잔류 용융물에서 C-H-O-S 유체의 용출을 유도하고 이 유체는 제련 공정 중에 정맥 및 정맥 네트워크 질감을 생성한다고 제안했습니다

(2). 요점은 이러한 텍스처가 치명적인 충격 사건의 직후에 저압에서 형성되었다는 것이며, 강렬한 충격 특징이 제련과 관련된 2차 어닐링에 의해 겹쳐지는 많은 예가 있다는 것입니다(2). 흑연의 다이아몬드 클러스터는 여러 샘플의 제련 관련 광맥에서 발생하기 때문에 제련 중에 형성된 것으로 해석됩니다

(그림 2 B 및 C). 제련과 광맥 형성은 충격 사건 이후 저압에서 발생했기 때문에, 다이아몬드도 지진 후에 형성되었음에 틀림없다.

유릴라이트 다이아몬드가 큰 행성 배아(sic. >20 GPa (29))에서 고압의 정수압 평형 하에서 형성되었다는 해석은 다이아몬드, 흑연 및 주변 규산염 사이의 조직적 연관성이 행성 맨틀의 고압에서 평형에 의한 다이아몬드 형성과 완전히 일치하지 않는다는 근거로 배제되었습니다(18).

우리는 동의한다: 높은 P-T 조건에서 탄소의 정적 평형은 흑연을 부분적으로 불규칙하게 대체하는 수많은 작은 다이아몬드(대부분 <20μm)의 클러스터보다는 큰(mm 크기의) 단일 다이아몬드 결정(예: 지구에서 볼 수 있음)을 형성하는 경향이 있습니다.

여기에서, 우리는 재앙적인 충격 붕괴 사건 직후 중저압에서 중저압에서 산업용 CVD와 유사한 과정을 통해 작동되는 대안적인 다이아몬드 및 론스데일라이트 형성 메커니즘을 제안합니다.

아래에서 우리는 이 메커니즘이 현재 인기 있는 모델보다 높은 충격 압력에서 생산되었을 가능성이 더 높다고 주장합니다. UPB의 냉각 중 다이아몬드 CVD에 대한 이러한 아이디어는 이전에 제안되지 않았으므로 최근 모델에서는 고려되지 않았습니다

(18, 29). 성운 CVD는 합리적인 근거에 따라 배제되었습니다(29).

CVD에 의한 충격 후 Diamond 및 Lonsdaleite 성장.

CVD를 통해 다이아몬드를 형성하려면 흑연 sp2 채권은 다이아몬드 SP를 위해 억제되거나 다이아몬드 SP로 전환되어야 합니다.3 채권. 산업용 CVD에서 이는 흑연 sp를 불안정하게 만드는 수소를 포함하는 가스 혼합물을 사용하여 달성됩니다

2 다이아몬드 SP에 유리한 채권3 고온에서 결합 (43). 합성 다이아몬드는 700-1,100°C 및 0.5-101.3kPa(0.005-1bar)의 조건에서 제조되며 CH 혼합물에 부과됩니다

4 수소 및 기타 가스에서 기판에 증착을 일으킵니다(다이아몬드 및 흑연을 포함하여 다양한 용도로 사용할 수 있음). 700°C 이하에서는 다이아몬드 증착 속도가 낮아 산업 제조에 덜 유용한 반면, 1,100°C 이상에서는 흑연 성장이 지배적이기 시작합니다

(43) (흑연과 다이아몬드는 모두 최소 2,700°C의 더 뜨거운 조건에서 증착됨). 일부 산업용 CVD 공정에서는 흑연, 다이아몬드 및 론스데일라이트가 함께 형성됩니다(44).

CVD에 의한 다이아몬드 형성은 H-CO 혼합 라인(45)에 걸쳐 있는 C-H-O 상 다이어그램(SI 부록, 도 S10)의 좁은 영역에서 발생하므로, H의 혼합물2-채널4-CO가 이상적입니다.

이 과정은 H를 침투시키는 ureilites에서 가스/유체 구동 제련에 대해 제안한 일련의 반응과 유사합니다.2채널4- 22및 H2S는 감람석과 피록센을 Fe 금속 및 FeS로 환원시켰다(2).

따라서 제련은 공간적으로 가변적인 CH 혼합물을 생성했습니다4, H2, H2S, CO 및 H2O, ƒO의 양쪽 산화 환원 반응에 의해 생성2 탄소 증착에 필요합니다.

낮은 XH 유지2O UPB에서 냉각하는 동안 조건은 유레일라이트에 수소 규산염이 부족하고 흑연과 다이아몬드(16, 46, 47) 사이에 방향족 탄화수소가 존재한다는 것을 의미하며, 이는 C-H-O-S 유체/가스와 흑연(2) 사이의 반응을 통해 진화했을 가능성이 있습니다. 공간적으로 변하는 혼합 내에는 SI 부록, 그림 S10의 다이아몬드 안정성 창에 속하는 도메인이 있을 것입니다.

유레일라이트 제련 도메인(2)에서 볼 수 있는 황의 광범위한 첨가를 감안할 때, 황은 다이아몬드 안정성에 필요한 조건(SI 부록, 그림 S10 B 및 C)을 달성하고 H의 효과를 탐색하는 실험에 적극적으로 참여했을 가능성이 높습니다

2산업용 CVD의 S는 황이 존재할 때 더 낮은 온도에서 다이아몬드 성장이 향상됨을 보여줍니다. 황 보조 CVD라고 합니다

(48, 49). 실제로, 일부 황 보조 CVD 실험은 CH에서 수행됩니다4-H2에스에이치2 가스 혼합물 (50) 및 CS를 가진 다른 사람2 (51), 여기에서 ureilites에 대해 상정된 것과 유사합니다.

Nestola et al. (18)은 NWA 7983의 굵은 다이아몬드와 액체 Fe-Ni-C에 의해 촉매 된 장기간의 충격 유도 고압 펄스 (150 kbar, 1,250-1,350 °C에서 4-5 초) 동안 형성된 흑연의 다결정 lonsdaleite pseudomorphs와 유사한 질감을 가진 "나노 다이아몬드"를 제안했습니다.

그러나, 우리는 이 메커니즘이 Fe-Ni-C 용융물의 박막 내에서 그럴듯한 충격 조건의 한계에서만 진행된다는 점에 주목하는 반면, 우리의 관찰은 FeNi 금속이 없거나 관련이 없는 상태에서 미세다이아몬드의 광범위한 발달이 발생하는 저충격 유레일라이트에서 수많은 예가 있음을 발견했다

(예: 그림 2 A 및 B 및 SI 부록, 그림 S2). C-H-O-S 가스/유체는 모든 골절과 입자 경계를 따라 분산되기 때문에 충격 후 다이아몬드와 론스데일라이트 형성은 대부분의 유레일라이트에서 모든 흑연 입자를 부분적으로 대체한 이유에 대한 더 나은 설명을 제공합니다

(SI 부록). Pseudomorphism은 또한 많은 지질 시스템에서 유체 매개 용해-재 침전 반응의 일반적인 특징입니다 (52). 감압 중 가스/유체 P-T-X 조건의 불가피한 변화는 NWA 7983 및 NWA 5996에서 볼 수 있는 론스데일라이트에서 다이아몬드로의 점진적인 진화에 대한 설명도 제공합니다(즉, 론스데일라이트 주변의 다이아몬드 테두리와 그림 3의 교차 절단 다이아몬드 미세정맥).

도 4에 개념적으로 표현된 바와 같이, 산업용 CVD에 사용되는 저압은 충격 파괴 중에 생성된 UPB의 작은 파편(<1bar에 대해 직경 <12km)에서 확실히 도달하지만, 큰 파편과 살아남을 가능성이 있는 잔류 UPB(53)는 불가피하게 더 높은 내부 압력을 가졌을 것입니다(SI 부록, 그림 S11). 아직까지 이러한 높은 P-T 조건에서 휘발성 단계에서 다이아몬드 또는 론스데일라이트 형성에 대한 실험적 연구는 없었습니다.

초임계 유체 화학 증착(SFCD)에 의한 Lonsdaleite 형성?

유레일라이트의 C-H-O-S 유체/가스는 잔류 규산염 용융물에서 용해되면서 감압 중에 점진적으로 진화한 것으로 보입니다

(2). 충격 파괴 개시 시 UPB의 더 깊은 부분과 관련된 PT 조건(1,050–1,280°C, 150 – >1,000bar(1, 2, 30)), CH4-H2에스에이치2-CO 믹스 마이너 H2O는 초임계입니다(관련 임계점: H2, 13 바, −240°C; 채널4, 46 바, −83 °C; 공동2, 74 바, 31°C; 증권 시세 표시기2, 79 바, 279°C; H2S, 90 바, 100°C; H2O, 218 bar, 374°C)를 참조하십시오.

파쇄, 감압 및 냉각이 서로 다른 크기의 단편과 나머지 모체에서 진행됨에 따라(단열 보상(2)에 의해 모든 UPB 단편에서 급속 냉각이 발생한다는 것을 보여주었습니다),

국소 시스템은 다양한 최종 내부 압력에 대해 평형을 이루었을 것이며, 그 결과 초임계 유체에서 다양한 속도(즉, 그림 2의 시간 단계 4). 혼합물의 임계점은 성분의 임계 온도와 압력의 평균에서 추정할 수 있지만 여기서는 성분의 비율에 대한 제약이 없습니다.

그러나 황과 수소가 존재하고 메탄이 강하게 암시되므로 임계점은 46-90bar 사이였을 수 있으며, 이는 ureilites의 밀도에서 직경 80-112km의 UPB 조각의 중심과 동일합니다(SI 부록, 그림 S11). 이것들은 >500 km UPB의 재앙적인 붕괴에 대한 그럴듯한 파편 크기이지만, 대부분의 파편은 80 km보다 작을 것이므로 대부분의 경우 최종 혼합은 기체 상태였을 가능성이 높습니다.

우리는 론스데일라이트가 초임계 유체와 일부 더 큰 UPB 단편에서 기존 흑연과 나머지 UPB(그림 4의 시간 단계 2i) 사이의 반응에 의해 형성되었을 수 있다고 제안합니다. NWA 5996 및 NWA 7983의 텍스처에서 증거를 찾을 수 있습니다.

이 두 샘플에 있는 대부분의 결정질 흑연 입자는 lonsdaleite가 흑연 미세 구조를 가형화하여 기존 잎사귀, 주름 및 꼬인 직물의 복잡한 세부 사항을 보존하는 방식으로 부분적으로 대체되었습니다(그림 1 A-C 및 SI 부록, 그림 S4). 이 lonsdaleite pseudomorphism은 작지만 인식 가능한 국부적 부피 증가를 초래했습니다

(SI 부록, 그림 S4C). 흑연을 론스데일라이트 또는 다이아몬드로 충격으로 인한 변환은 각각의 밀도를 반영하여 큰 부피 감소를 일으킵니다(흑연 = 2.26g/cm3, 론스데일라이트 및 다이아몬드 = 3.52g/cm3), 따라서 관찰된 부피 증가는 유체 매개 유사형성(fluid-mediated pseudomorphism)과 같은 탄소의 첨가를 필요로 한다.

여기에서 조사된 운석에서 다결정 론스데일라이트는 완전히 어닐링된 우레일라이트(NWA 5996, NWA 7983) 또는 1차 충격 사건 이후에 형성된 제련과 관련된 어닐링 영역(NWA 2705, NWA 11755)에서 발생하는 경향이 있습니다.

어닐링은 일반적으로 이러한 운석이 어닐링이 없는 유일라이트보다 더 오랫동안 더 뜨겁게 유지되었음을 의미하기 때문에 (33) UPB의 더 큰 조각에서 나왔다는 것을 의미합니다

(복사 냉각 원리 하에서). 그러나 이것은 어닐링된 우레일라이트가 반전되지 않은 비둘기암을 포함하고 매우 빠른 냉각 속도를 측정했기 때문에 불가능합니다(40, 41, 54). 대신, 최근에 제안한 바와 같이(2), 초임계 유체는 확산 강화를 통해 재결정화를 촉진하는 데 매우 효과적이기 때문에 급속 냉각에도 불구하고 어닐링을 유도하는 경향이 있습니다(55–57).

또한, 어닐링된 영역(감람석의 FeO 고갈 감소)에서 환원이 상대적으로 경미하다는 관찰(34, 58)은 감람석 환원이 더 낮은 FeO로 진행하려면 더 낮은 압력이 필요하기 때문에 더 높은 압력을 의미합니다(2).

충분히 큰 UPB 단편에서 시스템은 냉각 및 감압을 통해 초임계 유체에서 기체로 진화할 것이며(그림 4의 시간 단계 2ii), 이것은 다이아몬드-흑연 클러스터와 다이아몬드 함유 광맥이 론스데일라이트를 과도하게 인쇄하는 이유를 설명할 수 있습니다.

초임계 유체가 관련되어 있든 없든, 이 론스데일라이트 > 다이아몬드 전이는 냉각과 관련이 있어야 합니다.

CVD와 같은 과정에 의해 형성된 론스데일라이트와 다이아몬드가 이전에 발표된 라만 분광법 데이터에 의해 제공된다는 우리의 제안을 뒷받침하는 것은 유레일라이트 다이아몬드가 저압 CVD와 일치하고 충격에 의한 형성과 일치하지 않는 스펙트럼을 가지고 있음을 보여줍니다(24).

또한, 실험 작업 (59)은 H에서 CVD에 의해 성장하는 동안2-채널4-Ar 가스 혼합, 다이아몬드는 흑연보다 최소 20배 더 많은 Ar을 트랩하여 ureilites에서 이러한 상 사이에서 관찰된 상대적 비활성 가스 분포와 일치합니다. 우리의 해석은 또한 다이아몬드의 비활성 기체 동위원소가 감람석 Mg#의 함수로 변한다는 것을 보여주는 연구와 일치하며, 따라서 UPB 맨틀(28)에서의 산화 상태와 위치도 다릅니다.

이 관찰은 다이아몬드가 먼 거리를 이동하지 않은 희가스 함유 유체/기체 상의 존재 하에서 형성되었음을 나타냅니다. 따라서 우리의 모델은 다이아몬드 + 흑연을 감싸는 금속을 촉매할 필요 없이 급속 냉각 중에 UPB 맨틀 조각 전체에 걸쳐 론스데일라이트와 다이아몬드를 제자리에서 형성해야 하는 문제에 대한 유일한 알려진 솔루션을 제공합니다.

SFCD는 일부 산업 공정에서 CVD보다 더 효과적인 것으로 알려져 있지만(57), 론스데일라이트/다이아몬드에 대해서는 실험적으로 입증되지 않았습니다. 우리는 우리가 발견 한 lonsdaleite 결정체의 큰 크기, 다이아몬드에 비해 우량한 경도 및 공정의 형태 보존 경향을 감안할 때 SFCD가 성형 된 lonsdaleite 및 다이아몬드의 산업 제조 경로가 될 수 있다고 제안합니다.

재료 및 방법

광학 현미경을 통해 18개의 우레일라이트 샘플(SI 부록, 표 S1)을 검사했으며, 이를 EPMA 및 TEM에 의한 세부 분석을 위한 특정 샘플을 선택하기 위한 기초로 사용했습니다.

EPMA와 TEM의 결합 작업을 통해 다이아몬드와 론스데일라이트 사이의 조직적 차이가 강조된 후, 광학 현미경을 사용하여 론스데일라이트, 다이아몬드 및 흑연을 더 큰 규모로 광범위하게 구별할 수 있어 수많은 입자를 검사할 수 있음을 발견했습니다.

흑연은 반사광 이미징에서 다이아몬드 및 론스데일라이트와 쉽게 구별되는데, 이는 다이아몬드와 론스데일라이트가 단단하고 표면에 자랑스럽게 자리 잡는 반면, 흑연은 부드럽고 열성이기 때문입니다.

도 1 및 도 2 및 SI 부록, 도 S1, S2 및 S4에 도시된 이들 광물의 반사광 이미지는 연속적인 광학 초점에서 촬영한 디지털 이미지의 자동 적층에 의해 얻어졌다. 이를 통해 다이아몬드, Lonsdaleite 및 흑연을 동일한 현미경 사진에서 초점이 맞춰진 이미지를 얻을 수 있습니다. 다이아몬드는 흑연 사이에 과립 클러스터에 앉는 경향이 있는 반면, lonsdaleite는 기존의 흑연 모양을 다소 부분적으로 pseudomorph하는 경향이 있습니다.

멜버른의 CSIRO Microprobe Laboratory에서 JEOL 8530F-CL HyperProbe를 사용하여 선택된 흑연-다이아몬드 및 흑연-론스데일라이트 다이아몬드 함유 도메인을 검사했습니다. EPMA에는 음극선 발광(CL) 수집 및 분석을 위한 광학 격자 분광계xCLentV(xCLent(60))와 CSIRO(94000)에 의해 광범위하게 수정된 JEOL SXES(SS-61)가 장착되었습니다.

CL 및 SXES(소프트 X선 방출 분광법)는 TEM에 의해 식별된 다이아몬드와 론스데일라이트 사이의 질감 연관성을 특성화하고 주요 질감을 특성화하는 일련의 요소, CL 및 SXES 맵을 구성하는 데 사용되었습니다.

광학 분광계는 199nm에서 972nm까지 수집되었으며 200nm 입구 슬릿을 가졌습니다. 작동 조건은 7kV, 80nA 및 픽셀당 체류 400ms였으며 맵은 500nm의 스텝 크기와 스폿 크기로 스테이지를 스캔하여 수집되었습니다.

우리는 둘 다 적합한 것으로 판명되었지만, CL이 론스데일라이트와 다이아몬드를 구별하는 데 있어 SXES보다 더 큰 대비를 제공한다는 것을 발견했다(SI 부록, 그림 S12). CL 스펙트럼의 임계값 설정(SI 부록, 그림 S3)을 통해 규산염 간의 흑연, 다이아몬드 및 론스달라이트의 상대적 분포를 강조하기 위해 요소 맵과의 통합이 가능했습니다.

Diamond는 CL 스펙트럼 응답의 각각의 특징에 의해 lonsdaleite와 구별되며, 이는 상대적 분포를 간단하게 이미징합니다. 2.157eV에서의 CL 피크는 다이아몬드의 특성으로 선택된 반면, 2.317eV에서의 피크는 조사된 유일라이트의 지도에서 lonsdaleite를 강조하기 위해 선택되었습니다(SI 부록, 그림 S3).

실온에서 채취한 스펙트럼과 액체 질소로 냉각된 스테이지로 채취한 스펙트럼을 비교했습니다. 질소 냉각 스테이지는 여기에서 연구된 사례에서 피크가 강화되고 더 좁은 CL 스펙트럼을 수집합니다. 그러나 우리는 주변 온도에서 수집된 데이터가 다이아몬드와 론스데일라이트를 구별하기에 충분하다는 것을 발견했습니다.

흑연은 CL 반응이 없지만 탄소 분포 지도에 나타납니다. 우리는 결정질 흑연과 비정질 탄소를 구별하지 않습니다. 이러한 다중 스펙트럼 맵은 원소-CL 맵(그림 2 C 및 D 및 SI 부록, 그림 S4)과 위상 분포 맵(그림 3 및 SI 부록, 그림 S3 및 S4)을 생성하는 데 사용되었으며, 여기서 각 광물은 고유한 스펙트럼 서명에 따라 고유한 색상이 할당되어 공존하는 광물의 상대적 분포를 강조합니다.

감람석 및 피록센의 점 분석은 7개의 우레일라이트 샘플로부터 수집하여 Cr 온도 측정을 수행하고 SI 부록, 표 S1에 기존 온도 측정 데이터와 함께 포함하기 위한 피크 변성 조건을 추정했습니다. 광물은 전압이 8530kV이고 평균 프로브 전류가 15nA인 집중 빔 아래에서 JEOL 15F-CL HyperProbe에서 분석되었습니다.

모든 요소는 20초(배경에서 10초) 동안 측정되었으며, Na는 10초(배경에서 5초) 동안 측정되었습니다. 산화물 풍부도는 4개의 분광계로부터 동시에 수집되었습니다. 체온계는 Collinet 및 Grove(1)의 방법에 따라 수행되었으며, 이는 공존하는 감람석과 orthopyroxene 또는 pigeonite 사이의 Cr 교환을 기반으로 합니다.

TEM 작업을 위해 FEI Scios 이중 빔 집속 이온 빔(FIB) 기기를 사용하여 경질 다이아몬드/론스데일라이트 입자 내에서 CL 밝기가 다른 영역에서 부위별 라멜라를 절단했습니다. 라멜라는 미세 매니퓰레이터 시스템에 부착된 텅스텐 바늘을 사용하여 샘플에서 들어 올려졌으며, 집속 이온 빔 챔버(소위 "in situ plucking")에 남아 있었습니다.

Cu 그리드에 부착한 후, 시편 손상을 최소화하기 위해 Ga 빔 에너지를 2kV까지 점진적으로 낮추어 라멜라를 얇게 만들었습니다. 라멜라는 2100kV 및 200kV에서 작동하는 JEOL 80F 또는 JEOL F200 투과 전자 현미경에서 분석되었습니다.

가속 전압에서 상당한 전자빔 손상의 증거는 관찰되지 않았습니다. 모든 회절 패턴의 카메라 길이는 FIB 처리 중에 증착된 보호 표면층의 각 라멜라에서 사용할 수 있는 다결정 Pt를 사용하여 보정되었습니다. 전자 에너지 손실 분광법(EELS)은 Gatan Enfinium 분광계가 장착된 JEOL F200 투과 전자 현미경에서 수행되었습니다.

무손실 피크의 절반 최대치에서 전체 폭에서 얻은 에너지 분해능은 0.5eV였습니다. EELS 스펙트럼 이미지(맵)는 프로브 크기가 ∼1nm인 스캐닝 TEM 모드에서 촬영되었습니다. 저손실 영역 및 최대 500 × 500 픽셀의 탄소 k 가장자리 부근의 스펙트럼 이미지가 수집되었습니다. 각각의 저손실 스펙트럼은 푸리에 비율 방법(62)을 사용하여 복수 산란을 제거하기 위해 디콘볼루션되었습니다.

그런 다음 각 스펙트럼에 대한 벌크 플라즈몬 피크의 최대 에너지를 결정한 다음 이를 밀도로 변환하여 밀도 맵을 생성했습니다(63).

TEM 작업의 주요 초점인 NWA 7986에 lonsdaleite가 존재한다는 것을 추가로 확인하기 위해 호주 싱크로트론의 분말 회절 빔라인에서 SXRD 분석을 수행했습니다.

빔라인은 21keV의 공칭 에너지를 사용하여 5° 입사각과 수평 1mm, 수직 0.75mm(샘플에서 ∼1 × 3mm의 설치 공간)의 반사 형상으로 설정되었으며 NIST SRM LaB6 660b를 사용하여 0.589376(2)으로 정제된 파장과 함께 설정되었습니다.

데이터 세트는 Mythen II 마이크로스트립 검출기(64)를 사용하여 수집되었습니다. 검출기가 각각 0.5초 간격으로 설정된 60초 간격으로 쌍을 이루는 패턴을 수집하여 검출기 모듈 사이의 간격을 메웠습니다.

샘플 블록 중앙에서 20mm에서 9mm× 면적을 차지하고 인접 데이터 세트(∼0.5mm)에서 약간의 겹침을 포함하여 샘플 전체에 걸쳐 83개의 데이터 세트를 단계적으로 수행했습니다. 데이터 세트는 빔라인에서 사용할 수 있는 사내 소프트웨어인 PDViPeR을 사용하여 병합되었습니다. 그런 다음 이러한 패턴(예: SI 부록, 그림 S9)을 ICDD PDF4+ 데이터베이스와 함께 Malvern Highscore Pro의 검색 일치 기능을 사용하여 분석했습니다.

데이터, 자료 및 소프트웨어 가용성

모든 연구 데이터는 기사 및/또는 지원 정보에 포함되어 있습니다.

승인을

EPMA는 CSIRO Microbeam Laboratory에서 수행되었습니다. TEM, SEM 및 FIB 밀링은 RMIT 현미경 및 미세분석 시설(RMMF)에서 수행되었습니다.

SXRD는 호주 싱크로트론의 분말 회절 빔라인에서 수행되었습니다. 저자는 ARC FT180100533와 ARC LE130100087의 자금 지원에 감사드립니다.

Junnel Alegado와 Cameron Davidson은 다이아몬드 함유 샘플의 고품질의 광택 처리된 얇은 섹션과 마운트를 제작해 주셔서 감사합니다.

편집자와 심사자는 원고를 다루고 검토하는 데 수고한 것에 대해 감사합니다

5

천연 단결정 lonsdaleite

• 지구화학
• T. G. 슈밀로바, 
• E. 메이어 & 
• S. I. 이사엔코 

추상적인

지역적으로 변성되고 변성된 암석에 국한된 새로운 유형의 천연 론스데일라이트의 존재는 고해상도 현미경 및 분광학으로 얻은 복잡한 데이터를 기반으로 검증되었습니다.

비교적 큰 크기와 단결정 구조를 갖는 고립된 lonsdaleite 입자의 구조적, 분광학적 특성이 처음으로 주어집니다. 이러한 연구의 결과는 천연 다이아몬드 형성 과정을 시뮬레이션하는 데 사용될 뿐만 아니라 론스데일라이트가 지구상에서 가장 단단한 물질이라는 사실을 고려하여 초경질 재료를 설계하는 데에도 사용할 수 있습니다.

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러시아어 원문 © T.G. Shumilova, E. Mayer, S.I. Isaenko, 2011, published in Doklady Akademii Nauk, 2011, Vol. 441, No. 2, pp. 236–239.

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Shumilova, TG, Mayer, E. & Isaenko, S.I. 천연 단결정 lonsdaleite. 도클. 지구 사우스 캐롤라이나. 441, 1552–1554 (2011).

https://doi.org/10.1134/S1028334X11110201

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