Pink-violet diamonds from the Lomonosov mine: morphology, spectroscopy, nature of colour
Abstract
The article presents the results of the first comprehensive study of mineralogical and spectroscopic (IR, PL, EPR) characteristics of diamonds from the Lomonosov mine (Arkhangelskaya pipe) with a unique pink, pink-violet colour. It is shown that all crystals belong to the IaA type, with a total nitrogen content in the range of 500-1500 ppm, with a low degree of aggregation. The colour is heterogeneous, concentrated in narrow twin layers. It is presumably caused by the previously described M 2 centres. The colour shade is affected by the content of P 1 paramagnetic centres ( C -defect). A positive correlation is observed between the colour saturation and the intensity of W 7 paramagnetic centres. A convergent model of the formation of pink diamonds is assumed, according to which the determining factors are the ratio and concentration of structural impurities in the diamond, its thermal history, and conditions of plastic deformation, and not the origin of the diamond and the petrochemical properties of its host rocks.
References
- Byrne K.S., Chapman J.G., Luiten A.N. Photochromic charge transfer processes in natural pink and brown diamond // Journal of Physics: Condensed Matter. 2013. Vol. 26. № 3. № 03551. DOI: 10.1088/0953-8984/26/3/035501
- Eaton-Magaña S., McElhenny G., Breeding C.M., Ardon T. Comparison of gemological and spectroscopic features in type IIa and Ia natural pink diamonds // Diamond and Related Materials. 2020. Vol. 105. № 107784. DOI: 10.1016/j.diamond.2020.107784
- Titkov S.V., Shigley J.E., Breeding C.M. et al. Natural-Color Purple Diamonds from Siberia // Gems and Gemology. 2008. Vol. 44. № 1. P. 56-64. DOI: 10.5741/GEMS.44.1.56
- Gaillou E., Post J.E., Bassim N.D. et al. Spectroscopic and microscopic characterizations of color lamellae in natural pink diamonds // Diamond and Related Materials. 2010. Vol. 19. Iss. 10. P. 1207-1220. DOI: 10.1016/j.diamond.2010.06.015
- Byrne K.S., Anstie J.D., Chapman J., Luiten A.N. Infrared microspectroscopy of natural Argyle pink diamond // Diamond and Related Materials. 2012. Vol. 23. P. 125-129. DOI: 10.1016/j.diamond.2012.01.032
- Titkov S.V., Krivovichev S.V., Organova N.I. Plastic deformation of natural diamonds by twinning: evidence from X-ray diffraction studies // Mineralogical Magazine. 2012. Vol. 76. Iss. 1. P. 143-149. DOI: 10.1180/minmag.2012.076.1.143
- Yuryeva O.P., Rakhmanova M.I., Zedgenizov D.A., Kalinina V.V. Spectroscopic evidence of the origin of brown and pink diamonds family from Internatsionalnaya kimberlite pipe (Siberian craton) // Physics and Chemistry of Minerals. 2020. Vol. 47. Iss. 20. DOI: 10.1007/s00269-020-01088-5
- King J., Shigley J.E., Jannucci C. Exceptional Pink to Red Diamonds: A Celebration of the 30th Argyle Diamond Tender // Gems and Gemology. 2014. Vol. 50. № 4. P. 268-279. DOI: 10.5741/GEMS.50.4.268
- Gaillou E., Post J.E., Rose T., Butler J.E. Cathodoluminescence of Natural, Plastically Deformed Pink Diamonds // Microscopy and Microanalysis. 2012. Vol. 18. Iss. 6. P. 1292-1302. DOI: 10.1017/S1431927612013542
- Howell D., Fisher D., Piazolo S. et al. Pink color in Type I diamonds: Is deformation twinning the cause? // American Mineralogist. 2015. Vol. 100. № 7. Р. 1518-1527. DOI: 10.2138/am-2015-5044
- Shigley J.E., Chapman J., Ellison R.K. Discovery and Mining of the Argyle Diamond Deposit, Australia // Gems and Gemology. 2001. Vol. 37. № 1. P. 26-41. DOI: 10.5741/GEMS.37.1.26
- Smit K.V., D’Haenens-Johansson U.F.S., Howell D. et al. Deformation-related spectroscopic features in natural Type Ib-IaA diamonds from Zimmi (West African craton) // Mineralogy and Petrology. 2018. Vol. 112. Iss. 1. P. 243-257. DOI: 10.1007/s00710-018-0587-6
- Eaton-Magaña S., Ardon T., Smit K.V. et al. Natural-Color Pink, Purple, Red, and Brown Diamonds: Band of Many Colors // Gems and Gemology. Vol. 54. № 4. P. 352-377. DOI: 10.5741/GEMS.54.2.352
- Taylor W.R., Jaques A.L., Ridd M. Nitrogen-defect aggregation characteristics of some Australasian diamonds: Time-temperature constraints on the source regions of pipe and alluvial diamonds // American Mineralogist. 1990. Vol. 75. P. 1290-1310.
- Levashova E.V., Skublov S.G., Popov V.A. Distribution of Trace Elements Controlled by Sector and Growth Zonings in Zircon from Feldspathic Pegmatites (Ilmen Mountains, the Southern Urals // Geosciences. 2021. Vol. 7. P. 1-21. DOI: 10.3390/geosciences11010007
- Гаврильчик А.К., Скублов С.Г., Котова Е.Л. Редкоэлементный состав берилла из месторождения Шерловая Гора, Юго-Восточное Забайкалье // Записки Российского минералогического общества. 2021. Т. 150. № 2. С. 69-82. DOI: 10.31857/S0869605521020052
- Garanin V., Caranin K., Kriulina G., Samosorov G. Diamonds from the Arkhangelsk Province, NW Russia. Switzerland: Springer, 2021. 248 p. DOI: 10.1007/978-3-030-35717-7
- Melnik A.E., Korolev N.M., Skublov S.G. et al. Zircon in mantle eclogite xenoliths: a review // Geological Magazine. 2021. Vol. 158. Iss. 8. P. 1371-1382. DOI: 10.1017/S0016756820001387
- Кононова В.А., Богатиков О.А., Кондрашов И.А. Кимберлиты и лампроиты: критерии сходства и различий // Петрология. 2011. Т. 19. № 1. С. 35-55.
- Войтеховский Ю.Л. Еще раз о принципе диссимметрии П.Кюри // Записки Российского минералогического общества. 2019. Т. 148. № 3. С. 118-129. DOI: 10.30695/zrmo/2019.1483.09
- Pashkevich M.A., Alekseenko A.V. Reutilization prospects of diamond clay tailings at the Lomonosov mine, Northwestern Russia // Minerals. 2020. Vol. 10. P. 517-517. DOI: 10.3390/min10060517
- Harris J.W., Smit K.V., Fedortchouk Y., Moore M. Morphology of Monocrystalline Diamond and its Inclusions // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2022. Vol. 88. Iss. 1. P. 119-166. DOI: 10.2138/rmg.2022.88.02
- Войтеховский Ю.Л. Додекаэдро–икосаэдрическая система // Записки Российского минералогического общества. 2020. Т. 149. № 6. С. 101-109. DOI: 10.31857/S0869605520060155
- Зинчук Н.Н., Коптиль В.И. Типоморфизм алмазов Сибирской платформы. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. 603 с.
- Костровицкий С.И., Специус З.В., Яковлев Д.А. и др. Атлас коренных месторождений алмазов Якутской кимберлитовой провинции. Мирный: АЛРОСА, 2015. 480 с.
- Fedortchouk Y., Liebske C., McCammon C. Diamond destruction and growth during mantle metasomatism: An experimental study of diamond resorption features // Earth and Planetary Science Letters. 2019. Vol. 506. P. 493-506. DOI: 10.1016/j.epsl.2018.11.025
- Stachel T., Cartigny P., Chacko T., Pearson D.G. Carbon and Nitrogen in Mantle-Derived Diamonds // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2022. Vol. 88. Iss. 1. P. 809-875. DOI: 10.2138/rmg.2022.88.15
- Goss J.P., Briddon P.R., Hill V. et al. Identification of the structure of the 3107 cm−1 H-related defect in diamond // Journal of Physics: Condensed Matter. 2014. Vol. 26. № 145801. DOI: 10.1088/0953-8984/26/14/145801
- Vasilev E.A. Luminescence of plastically deformed diamond in the range 800-1050 nm // Journal of Applied Spectroscopy. 2019. Vol. 86. № 3. P. 512-515. DOI: 10.1007/s10812-019-00850-0
- Надолинный В.А., Юрьева О.П., Елисеев А.П. и др. Разрушение азотных B1-центров при пластической деформации природных алмазов типа 1аВ и поведение образующихся при этом дефектов при РТ-обработке // Доклады Академии наук. 2004. Т. 399. № 4. С. 532-536.
- Вяткин С.В., Криулина Г.Ю., Гаранин В.К. и др. Морфология и дефектно-примесный состав алмазов из трубки Заполярная // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2021. № 1. С. 99-109. DOI: 10.33623/0579-9406-2021-1-99-109
- Серебряков Е.В., Гладков А.С. Геолого-структурная характеристика массива глубоких горизонтов месторождения Трубка «Удачная» // Записки Горного института. 2021. Т. 250. С. 512-525. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.4
- Дурягина А.М., Таловина И.В., Либервирт Х., Илалова Р.К. Морфометрические параметры сульфидных руд как основа селективной рудоподготовки сырья // Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 527-538. DOI: 10.31897/PMI.2022.76
- Garanin V.K., Kudryavtseva G.P. Morphology, physical properties and paragenesis of inclusion-bearing diamonds from Yakutian kimberlites // Lithos. 1990. Vol. 25. № 1-3. P. 211-217. DOI: 10.1016/0024-4937(90)90016-T
- Gulbin Yu.L., Mikhalsky E.V. Modeling of Mineral Parageneses and Thermobarometry of Metavolcanic Rocks of the Ruker Group in the Southern Prince Charles Mountains, East Antarctica // Geology of Ore Deposits. 2020. Vol. 62. № 7. P. 584-598. DOI: 10.1134/S1075701520070053
- Козлов А.В., Степанов С.Ю., Паламарчук Р.С., Минибаев Р.С. Онтогенические ориентиры для выбора модели формирования платинового оруденения в зональных клинопироксенит-дунитовых массивах Урала // Записки Российского минералогического общества. 2019. Т. 148. № 2. С. 115 130. DOI: 10.30695/zrmo/2019.1482.08
- Устинов В.Н., Микоев И.И., Пивень Г.Ф. Поисковые модели коренных месторождений алмазов севера Восточно-Европейской платформы // Записки Горного института. 2022. Т. 255. С. 299-318. DOI: 10.31897/PMI.2022.49
- Устинов В.Н., Неручев С.С., Загайный А.К. и др. Алмазоносность севера Восточно-Европейской платформы. СПб: Наука, 2021. 410 с.
- Голубев Ю.К., Волоковых Т.С., Прусакова Н.А., Голубева Ю.Ю. Перспективы развития минерально-сырьевой базы алмазов Архангельской области // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2020. № 1. С. 23-28.