Мантийные ассоциации в кимберлитах и петрологическая модель алмазообразования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.20, доктор геолого-минералогических наук в форме науч. докл. Специус, Здислав Витольдович

• Специус, Здислав Витольдович
• доктор геолого-минералогических наук в форме науч. докл.
• 1998

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мантийные ассоциации в кимберлитах и петрологическая модель алмазообразования»

Существующие гипотезы генезиса алмазов базируются на результатах изучения природных алмазов и анализе данных, полученных при исследовании условий формирования коренных алмазных месторождений с учетом теоретических предпосылок о физико-химических процессах в верхней мантии. Большинство исследователей поддерживают гипотезу мантийного образования алмазов, считая кимберлитовый расплав лишь транспортером кристаллов к поверхности Земли, однако не исключается возможность кристаллизации алмазов в кимберлитовой магме, которой, по мнению некоторых, отводится решающая роль. Предпринятая в работе попытка создания возможных моделей образования алмазов базируется на результатах исследования природных алмазов и среды их нахождения - кимберлитов и, в первую очередь, глубинных ксенолитов в увязке с экспериментальными данными по процессам глубинного минералообразования и синтезу алмазов.

Актуальность темы исследований. Несмотря на огромные достижения, полученные в последнее десятилетие, в исследовании строения алмазов, состава и геохимии включений в них, в том числе по изотопии, среда их кристаллизации, равно как и условия процесса алмазообразования далеко не выяснены. Проблема генезиса алмазов продолжает оставаться одной из наиболее актуальных и дискуссионных в современной петрологии. В то же время решение этой фундаментальной задачи важно в теоретическом отношении для понимания условий и закономерностей минералообразования в глубинных зонах Земли, реконструкции состава континентальной литосферы различных регионов и расшифровки эволюции верхней мантии. В практическом аспекте создание достоверной модели образования природных алмазов актуально для обоснования новых способов поиска алмазных месторождений, разработки критериев алмазоносности существующих и оценки перспективности новых алмазоносных провинций, совершенствования процессов разработки и обогащения коренных алмазных месторождений, а также для оптимального выбора параметров при искусственном синтезе алмазов.

Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы состояла в исследовании комплекса ксенолитов мантийных пород, включая алмазосодержащие, в кимберлитах различной степени продуктивности с параллельным изучением кимберлитовых пород и содержащихся в них алмазов. Конечной целью являлась увязка всех полученных количественных данных по алмазам, ксенолитам и кимберлитам, оценка взаимосвязи между ними, с учетом литературных сведений; разработка непротиворечивой модели алмазообразования по отношению к петрографо-минералогическим особенностям нахождения алмазов в природе и экспериментальным данным но синтезу алмаза.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

1) изучить особенности алмазов в кимберлитах отдельных трубок Якутской кимберлитовой провинции, оценить наличие закономерностей в их распределении и связей с вещественным составом кимберлитовых пород; 2) исследовать комплекс глубинных ксенолитов перидотит-пироксенитовой и эклогитовой серии пород; 3) провести сравнительный анализ петрохимических особенностей и условий образования мантийных ксенолитов алмазоносных и непродуктивных трубок с оценкой типоморфизма породообразующих и акцессорных минералов; 4) изучить строение мантии Якутской кимберлитовой провинции, оценить неоднородность ее по вертикали и латерали и установить влияние процессов мантийного метасоматоза и частичного плавления на гетерогенность мантийного вещества; 5) осуществить детальное минералого-петрографическое исследование ксенолитов алмазоносных пород в кимберлитах и оценить условия их образования; 6) выяснить особенности нахождения алмазов в различных типах мантийных ксенолитов, выполнить изучение их минералогии и физических свойств; 7) исследовать распространенность, фазовый состав и химизм сульфидных минералов в мантийных породах, в том числе в алмазосодержащих, и сопоставить их с включениями сульфидов в алмазах; 8) на основе полученных данных оценить влияние различных параметров па процесс алмазообразования; 9) выявить основные факторы, влияющие на процесс зарождения и последующей кристаллизации алмазов, оценить роль различных факторов, определяющих в конечном итоге степень алмазоносности кимберлитов и других пород; 10) обобщить полученные результаты по исследованию алмазов, мантийных ксенолитов и кимберлитов и разработать петрологическую модель алмазообразования, увязав ее с экспериментальными условиями искусственного синтеза алмазов.

Научная новизна. Проведен сравнительный анализ ксенолитов псридотит-пироксенитовой и эклогитовой серий пород из алмазоносных и непродуктивных кимберлитовых трубок, который показал, что комплексы ксенолитов пород верхней мантии различны по степени их дифференцированное™, РТ-параметрам и окислительно-восстановительным условиям среды их образования. Подтверждена неоднородность верхней мантии под Сибирской платформой по вертикали и установлена ее гетерогенность по лагерали. Впервые показано, что гетерогенность мантии в значительной степени обусловлена процессами метасоматоза и частичного плавления. Проведены комплексные исследования сульфидов в различных типах мантийных пород, в том числе в алмазосодержащих ксенолитах и некоторых ксено- и фенокристаллах из кимберлитов, сопоставлены особенности фазового и химического составов сульфидов в ксенолитах и алмазах, расшифрована природа сульфидной минерализации в мантии и показана возможная роль сульфидного расплава или его компонентов в процессе природного алмазообразования. В результате исследования алмазосодержащих эклогитов установлено, что они не выделяются по химизму и РТ-условиям формирования в составе эклогитовой серии мантийных пород, но отличаются типохимичностью и типоморфизмом отдельных минералов и более интенсивным проявлением процессов частичного плавления. На основании особенностей нахождения алмазов в ксенолитах, результатов по изучению включений в алмазах и их внутреннему строению, а также других данных обосновывается многостадийность процесса алмазообразования в мантии и впервые выдвинут тезис о возможности роста алмазов в некоторых эклогитах в процессе частичного плавления. С учетом природных фактов и экспериментальных данных предложена модель генезиса алмазов в машин, согласно которой кристаллизация их возможна только при сочетании ряда благоприятных условий, а конечная алмазоносносгь кимберлитовых трубок определяется как первичными параметрами в мантии, так и условиями становления кимберлитовых трубок.

Практическая значимость работы состоит в расширении критериев оценки потенциальной алмазоносности кимберлитовых трубок и методов прогнозирования алмазных месторождений. Изучены типоморфные и типохимические особенности минералов, ассоциирующих с алмазами, выявлены новые индикаторные минералы, которые могут быть использованы для оценки потенциальной алмазоносности кимберлитовых трубок. Показанная крпсталломорфологическая неоднородность алмазов Якутской кимберлитовой провинции по профилю с юга на север является важной закономерностью, которая позволяет оценивать разнообразие спектра алмазов в перспективных и разведываемых участках при проведении поисковых работ и прогнозировании алмазоносности в различных районах провинции. Главный прикладной результат исследований заключается в разработке научных основ геолого-технологической типизации кимберлитовых руд и совершенствовании прогнозной оценки обогатимости руд коренных алмазных месторождений, что подтверждается участием автора во внедренческих мероприятиях, соответствующими справками об экономическом эффекте и наличием патентных проработок. Полученные результаты и выводы по образованию алмазов в природных условиях могут быть использованы для выбора оптимальных параметров и воспроизведения среды кристаллизации при искусственном синтезе алмазов. Основные защищаемые положения

1. Алмазы в кимберлитах являются ксенокристаллами из дезинтегрированых мантийных пород основного и ультраосновного состава. В кимберлитовом субстрате может происходить только частичное растворение кристаллов с соответствующим преобразованием гранной морфологии, нарушение их целостности и изменение некоторых свойств (цвет, дефектность и др.), что, в свою очередь, определяет устойчивость в распределении алмазов по содержанию и качеству в кимберлитовых трубках, обеспечивая стабильность параметров их извлечения.

2. Материнские алмазоносные породы являются представителями разнообразного комплекса перидотит-пироксенитовой и эклогитовой серий пород верхней мантии, которая в пределах

Якутской и, вероятно, других кимберлитовых провинций неоднородна как по вертикали, так и по латерали. Гетерогенность мантии обусловлена различной степенью дифференцированности и плавления примитивного вещества мантии и в дальнейшем усиливается неравномерностью наложения тектонических деформаций, процессов частичного плавления и глубинного глобального метасоматоза.

3. Исследование минералого-петрографических, химических и структурных особенностей, а также анализ термодинамических условий формирования пород позволили выявить ряд признаков, отличающих комплексы мантийных ксенолитов алмазоносных и непродуктивных трубок, которые можно использовать для оценки их потенциальной алмазоносности: глиноземистость клинопироксена ультрамафитов, особенности структурного состояния ксенолитов, наличие отдельных гииоморфнмх минералов в эклогитах, различия в типохимизме и фазовом составе сульфидных минералов.

4. Широкая распространенность сульфидов в качестве включений в алмазах, присутствие сульфидных оторочек (представляющих собой закристаллизованные расплавы) вокруг кристаллов в алмазоносных эклогитах, итоги работ по синтезу и теоретические предпосылки свидетельствуют о росте алмазов в сульфидно-силикатном расплаве. При этом сульфидные компоненты обеспечивают наличие переходных металлов [Ре, Со, "№] - катализаторов зарождения и роста алмазов, высокую растворимость углерода и снижение температуры ликвидуса гетерогенного расплава.

5. Модельно-изотопные определения возраста алмазов, закономерности внутреннего строения кристаллов и другие факты указывают на дискретность, длительность и многоэтапность процесса алмазообразования, а фактический материал по исследованию алмазоносных эклогитов и особенности нахождения алмазов в ксенолитах позволяют выдвинуть гипотезу о возможности зарождения и роста части алмазов в них на этапах частичного плавления и метасоматоза, т.е. кристаллизации их в уже сформировавшейся породе.

6. Образование алмазов в субстрате верхней мантии является многостадийным процессом и возможно в различных породах мантии, где реализуются условия для их зарождения и стабильности.

Кристаллизация алмазов происходит при сочетании ряда благоприятных факторов, включающих не только РТ-параметры, но и обеспечивающих: а) определенный окислительно-восстановительный потенциал; б) достаточное количество углерода в той или иной форме; в) наличие элементов переходных металлов, {г) присутствие флюидных компонентов. Этим условиям могут удовлетворять как первичные расплавы, так и расплавы, образующиеся при частичном плавлении мантийных пород.

Исходные материалы и методы исследований. В основу диссертации положены результаты исследований автора по минералогии алмазов, петрографии кимберлитов, составу и петрологии верхней мантии, а также тематические работы но обоснованию геолого-технологической типизации руд коренных алмазных месторождений, проведенные в 1974-1998 гг. Объектами изучения были алмазы и кимберлиты Якутской алмазоносной провинции, а также алмазы и кимберлиты Архангельской области, алмазы из лампроигов (трубки Аргайл и Эллендейл, Западная Австралия). За это время изучены алмазы более десяти месторождений и коллекция ксенолитов глубинных пород из ряда трубок (около 3 ООО образцов), а также обобщен литературный материала по алмазам и ксенолитам из кимберлитов Южной Африки и других провинции. Полевые геологические работы выполнялись в тесной кооперации с геолотами НПО "Якуталмаз" (Компания Алмазы России-Саха) и ПГО "Якутскгеология", аналитические исследования осуществлялись в МГУ, ИГЕМ и ГЕОХИ (РАН), ЯНЦ и ИГиГ (СО РАН), Австралийском национальном университете (Канберра), Институте Минералогии и Энергии (Сидней), Западно-Австралийском университете (Перт), а также в ряде других организаций.

При изучении алмазов и ксенолитов использовался разнообразный арсенал лабораторных исследований. Были изучены минералогия и физические свойства около 10 ООО кристаллов алмазов, просмотрено более 3000 шлифов глубинных пород и кимберлитов, проведены дифрактометрические и рентгенофазовые исследования, выполнены различные методы химического анализа. Комплексно исследован химизм пород и состав слагающих минералов около 500 мантийных ксенолитов, в том числе более 70 образцов алмазосодержащих. Применялись растровая электронная микроскопия, микрозондовый и нейтронно-активационный анализы, а также новейшие методы определения содержаний примесных и рассеянных элементов с помощью протонного зонда, высокочувствительного ионного зонда (SHRIMP) и лазерной масс-спектрометрии ICP-MS (LAM). При изучении сульфидов были разработаны специальные методики их анализа.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 110 работ (главные из которых приведены в списке публикаций), в том числе 3 коллективные монографии и 25 работ в зарубежных изданиях. Помимо этого, отдельные результаты исследований изложены в 20 научно-производственных отчетах института Якутнипроалмаз, выполненных под руководством и непосредственном участии автора.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались па различных симпозиумах и конференциях: 111 Всесоюзном симпозиуме по метаморфизму (Свердловск, 1977), XI и XY съездах международной минералогической ассоциации (Новосибирск, 1978; Пекин, 1990), IY и Y Всесоюзных совещаниях по геологии алмазных месторождений (Симферополь, 1980; Архангельск, 1985), 11 Всесоюзном совещании "Природные газы Земли и их роль в формировании мест.пол.ископ." (Москва, 1982), Всесоюзных IX - XII, XIY и XY семинарах по геохимии магматических пород (Москва, ГЕОХИ, 1983, 1984, 1985, 1986, 1988, 1989), Всесоюзном симпозиуме "Ультраосновные магмы и их металлогения" (Владивосток, 1983), сессии ВМО "Роль технологической минералогии в развитии сырьевой базы СССР" (Л., 1983), научном семинаре "Серии магматических горных пород -происхождение и металлогения" (М., ИГЕМ, 1985), IY Вост.-Сиб. региопал. петрографическом совещании Иркутск, 1985), Всесоюзной конференции "Самородное элементообразование в эндогенных процессах" (Якутск, 1985), Всесоюзной конференции "Роль технологической минералогии в расширении сырьевой базы СССР" (Челябинск, 1986), XII Всесоюзном петрографическом совещании (Новосибирск, 1986), Международном симпозиуме "Состав и процессы глубинных зон континентальной литосферы" (Новосибирск, 1988), IX Всесоюзном совещании по рентгенографии минерального сырья (Миасс, 1989), III советско-китайском симпозиуме (Благовещенск, 1989), II Всесоюзном геммологическом совещании (Черноголовка. 1989), Геохимико-петрологическом семинаре Исследовательской школы Австралийского национального университета (Канберра, 1992), Международном вулканологическом совещании (Нов.Зеландия, 1993), IV Объединенном Международном симпозиуме по прикладной геохимии (Иркутск, 1994), 6-ой Международной кимберлитовой конференции (Новосибирск, 1995), 6-ой Международной Гольдшмидтовской конференции по геохимии (Гейдельберг, Германия, 1996), 30 Международном Геологическом конгрессе (Пекин, 1996), 5-ой Международной эклогитовой конференции (Аскона, Швейцария, 1977), 7-ой Международной кимберлитовой конференции (Кейп таун, 1998), а также ряде региональных научных конференций, симпозиумов и совещаний. Автор диссертации был одним из организаторов и докладчиков на Всесоюзных совещаниях "Свойства природных алмазов, проблемы их извлечения из сырья и пути совершенствования технологии обогащения" (Мирный, 1983, 1987).

Благодарности. При проведении работ автор встречал поддержку со стороны академиков РАН Н.В.Соболева и А.А.Маракушева, дискуссии и консультации с которыми повлияли на методологию настоящей работы.

Помощь и содействие при проведении полевых работ, сборе и получении каменного материала была оказана сотрудниками ПНО Якуталмаз (компании Алмазы России-Саха) С.М.Безбородовым,

A.И.Боткуновым, В.В.Заборовским, М.В.Заскевичем, В.М.Зуевым,

B.И.Кузечкиным, В.Т.Курневым, Т.Г.Насурдииовым и многими другими. Автор имел возможность пользоваться консультациями, а также обсуждать отдельные положения работы с В.П.Афанасьевым, В.В.Бескроваиовым, Б.М.Владимировым, В. А. Варшавским, В.К.Гараниным, Ю.С.Геишафтом, Н.Н.Зинчуком, В.М.Изоитко,

A.А.Кадиком, Е.Е.Лазько, Ю.А.Литвиным, Б.Г.Лутцем,

B.К.Маршинцевым, К.Н.Никишовым, Л.Л.Перчуком, Н.П.Похиленко, Л.В.Соловьевой, А.Ф.Сафроновым,

A.Д.Харькииым, А.И.Чепуровым, А.В.Ухановым, В.И.Фельдманом и многими другими коллегами. Неоценимую помощь автору оказали

B.1 КСсрепко, Г.П.Буланова, Н.В.Лескова, А.И.Пономаренко.

B.Ф.Махотке, Р.В.Кладовикова, И.А.Вине. Автор искренне признателен зарубежным коллегам В.Л.Гриффину, Б.Дж. Гриффину,

C.О'Решш, Р.Л.Рудник, В.Ф.Донахыо, В.Р.Тейлору и другим за

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННА? БИБЛИОТЕКА научные дискуссии и неоценимую помощь в получении разнообразных аналитических данных.

Автор считает своим приятным долгом выразить горячую благодарность всем упомянутым товарищам, а также многим другим исследователям, помощь которых способствовала выполнению настоящей работы. Автор признателен всем сотрудникам института Якутнинроалмаз, помогавшим ему на различных этапах работы, а также всем соавторам его научных публикаций. Особенно хочется выразить чувство искренней благодарности моей жене, создавшей, нередко в ущерб себе, благоприятный климат в семье для выполнения данной работы

В результате исследования свойств и распределения алмазов в кимберлитах и ксенолитах, анализа закономерностей нахождения алмазов в эклогитах и перидотитах, обобщения данных по строению, составу и синтезу алмазов оценены возможные условия зарождения и кристаллизации их в мантийных породах и обсуждена роль различных факторов в природном алмазообразовании на основании чего разработана и предложена модель генезиса алмазов в кимберлитах [I, 14-17, 22, 26, 27, 32, 34, 46, 57, 62, 67-69, 93, 97, 100, 110, 112]. Весь этот материал позволил сформулировать основные защищаемые положения, которые обосновываются ниже.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

1. Алмазы в кимберлитах являются ксенокристаллами из дезинтегрированых мантийных пород основного и ультраосновного состава. В кимберлитовом субстрате может происходить только частичное растворение кристаллов с соответствующим преобразованием гранной морфологии, нарушение их целостности и изменение некоторых свойств (цвет, дефектность и др.), что, в свою очередь, определяет устойчивость в распределении алмазов по содержанию и качеству в кимберлитовых трубках, обеспечивая с табильность параметров их извлечения.

В настоящее время господствуют две основные гипотезы генезиса алмаза в кимберлитовых трубках: ксепогенпая и магматогенпая, т.е. кристаллизация ею в глубинном очаге кимберлитовой магмы. Помимо этого существует небольшое количество сторонников образования алмазов на небольших глубинах, в промежуточных очагах [Трофимов, 1966] или даже в приповерхностных условиях [Боткунов, 1966; Михеенко и др., 1970]. Последняя точка зрения нами не рассматривается, поскольку ее сторонниками опускаются или неверно интерпретируются данные по включениям в алмазах и другие источники информации, однозначно указывающие на их глубинное происхождение.

Гипотеза кристаллизации алмазов в кимберлитовой магме непосредственно в глубинном очаге поддерживается достаточно широким кругом исследователей как в России, так и за рубежом [Бобриевич и др., 1959; В.С.Соболев, 1960; Ковальский и др., 1969, 1981; Ваганов, 1980,1993; Галимов, 1984; Никишов, 1984; Владимиров и др., 1990; Williams, 1932; Mitchell, Crockett, 1971; Harris, 1979; и другие]. В качестве основных доводов в пользу непосредственной кристаллизации алмазов в кимберлитовом очаге, как правило, приводят: а) различие в кристалломорфологической специфике алмазов различных трубок; б) присутствие среди алмазов зональных кристаллов; в) наличие и распространенность включений "алмаз в алмазе" и некоторые другие признаки. Однако все эти особенности достаточно легко объяснимы и с ксеногенной точки зрения об образовании алмазов, что найдет свое отражение при да л ы i е Гн и е м о б су ж де 11 и и.

Гипотеза ксеногенного характера алмазов в кимберлитах, когда последние являются только транспортером алмазов, образовавшихся при дроблении (дезинтеграции) мантийных алмазоносных пород, выдвинутая впервые Бонни (1909) после находок алмазосодержащих эклогитов в Южной Африке, благодаря последующим многочисленным находкам алмазоносных эклогитов и перидотитов в кнмберлитовых трубках не только Якутии и Южной Африки, но и других провинций мира представляется в настоящее время наиболее убедительной [34, 69, 100].

Несомненным свидетельством в пользу этой гипотезы служит обнаружение в алмазах из всех кнмберлитовых трубок включений основною и ультраосновного парагенезисов [Соболев, 1968, 1974, 1980, 1995; Meyer, 1978, 1985; Svisero, 1986; Gurney, 1989, 1990; Gurney cl al., 1982, 1984, 1986, 1989, 1991, 1995]. Косвенным подтверждением ксепогеппостп алмазов являются находки параморфоз графита по алмазу в пироксенитах расслоенного массива Бени-Бушеро [Слодкевич, 1982]. В последние годы эта гипотеза получила подтверждение и в результате открытия алмазов в лампроитах Австралии, где также обнаружены алмазоносные ксенолиты, а в алмазах зафиксированы кристаллические включения, представленные в большинстве случаев эклогитовым парагенезисом [Соболев, 1987; Jaques et al., 1989]. Убедительно свидетельствуют в пользу ксеногенности алмазов данные по определению абсолютного возраста алмазов, который оказался в некоторых случаях гораздо древнее включающих их кимберлитов [Kramers, 1979; Richardson et al., 1984, 1993]. О ксеногенности алмазов говорит наличие во всех трубках поврежденных кристаллов и другие их особенности [16], а также ряд данных, которые будут рассмотрены и обсуждены в отдельных разделах работы.

Кимберлиты являются типичными представителями маг матических пород ультраосновного ряда с высоким содержанием 1120 и С02, отличаясь широкими вариациями вещественного состава как в различных трубках, так и внутри их [22, 24, 31, 37]. Однако, несмотря на большой период, прошедший с момента открытия и изучения кимберлитовых трубок Якутии и Южной Африки, и многочисленные попытки различных исследователей, не установлено достоверных петрографических, петрохимических, геохимических или других критериев, на основании которых возможно выделение алмазоносных кимберлитов из общего ряда кимберлитовых пород. Единственными критериями по-прежнему остаются составы традиционных минералов-спутников - гранатов и хромшгшнелидов, которые являются ксенокристами мантийных пород. Это является дополнительным доказательством отсутствия генетической связи алмазов с содержащими их кимберлитами.

Математическая обработка и графический анализ содержаний петрогенных окислов в кимберлитовых породах сложнопостроенной трубки Удачная по трем горизонтам выявил закономерности поведения элементов - Si, Mg, Са, Fe и других- по вертикали трубки и показал [24, 31, 39, 80], что они связаны с интенсивностью проявления постмагматических процессов и различной насыщенностью ксёногенным материалом. В то же время исследование основной массы генетически самостоятельных разновидностей кимберлитовых пород выявило различия в содержании Ti, Al, Р, К и Fe (рис. I). Однако содержания показательных элементов и микропримесей в основной массе мое / о

Ае?о3

Д-" 4 У

V л у'

УЗ-1 УЗ-2 УЗ-3 {¡д-1 УВ-2 иВ з ЦЗ 1-/3 Авт.

Рис. 1. Распределение окислов А1, Тх, Сг и К в основной массе кимберлитов трубки Удачная. УЗ-1 - порфировые кимберлиты западного тела, УЗ-2 - автолитовые брекчии, УЗ-З - афировый кимберлит, Ув-1 - порфировые кимберлиты восточного тела, УВ-2 - автолитовые брекчии, УВ-3 - внутритрубочные жилы, Авт. - автолитовые образования кимберлитов и их соотношение в последовательных фазах внедрения изменяется незначительно: несколько возрастают концентрации Cr, V, Ni, Со, уменьшаются - Ti, А1, близки - Та, Sm, IIГ. Сходство поведения индикаторных элементов в кимберлитах самостоятельных фаз внедрения свидетельствует о близости исходных порций расплава и низкой степени их дифференциации, что проверено при сопоставлении химизма более десяти многофазных трубок. Обобщая результаты исследования вещественного состава кимберлитов, главным образом эксплуатируемых месторождений (погоризонтиые данные эксплуатационной разведки и разведочные до глубины 1000 м), подчеркнем, что: а) фиксируется существенное изменение минералого-петрографических особенностей, химизма и других характеристик кимберлитов с глубиной [22, 24, 31, 80]; б) устанавливается эволюция кимберлитового расплава но изменению уровня концентрации показательных элементов в различных магматических фазах внедрения кимберлитов [26, 50]; в) многоактные кимберлитовые трубки характеризуются сходством и низкой степенью дифференцированное™ формирующих их кимберлитовых расплавов [37, 42, 54]; г) отсутствует явная закономерность в алмазоносности кимберлитов различных фаз внедрения или корреляция алмазоносности с петрохимическими характеристиками пород [41, 50, 80, 85].

Алмазы в кимберлитах характеризуются широкими вариациями в содержании, разнообразием морфологии и физических свойств кристаллов [Орлов, 1977, 1984; Бокий и др., 1986; Harris, 1987, 1992; Gurney, 1990, 1995]. Как правило, для каждой конкретной трубки характерно определенное соотношение морфологических разновидностей [Бобриевич и др., 1959; Бартошинский, 1977; Harris et al., 1979, 1984, 1986]. Специфика отдельных кимберлитовых трубок подчеркивается и результатами изучения внутреннего строения алмазов в пластинках [Бескрованов, 1986] пли специализированного просмотра целых кристаллов [57]. Эта закономерность установлена и подтверждена нами при исследовании метолом лазерно-люминесцеитной топографии [62, 951 представительных коллекций алмазов из трубок Мир, Удачная п других. Казалось бы, что полученные данные свидетельствуют в пользу кристаллизации алмазов в кимберлитовой магме, но этому противоречит отсутствие различий в морфологии и физических свойствах алмазов в каждой из разновидностей кимберлитовых пород любой отдельно взятой кимберлитовой трубки.

Стабильность в распределении алмазов по свойствам и качеству в различных фазах внедрения кимберлитовых трубок и отсутствие зависимости между качественными и количественными характеристиками кристаллов алмазов, с одной стороны, и особенностями включающих их кимберлитовых пород - с другой, указывают на ксеногенность алмазов в кимберлитах. Результаты исследования алмазов из проб эксплуатационной разведки отдельных горизонтов трубки Удачная, извлеченных способом химического разложения, показали, что при значительных вариациях в содержании алмазов и незакономерном распределении их по качеству в отдельных блоках рудных тел, отмечается устойчивая близость (по ряду минералогических и физических характеристик) представительных совокупностей алмазов несомненно самостоятельных фаз внедрения - западного и восточного тел трубки (рис. 2). Подобная схожесть фиксируется при рассмотрении характеристик алмазов различных фаз внедрения трубок Мир, Сыгыкапская, Юбилейная и других Якутской провинции, а также месторождений Архангельской области.

Как отмечено Д.1 ерпп [Gurney, 1990], характеристики алмазов в отношении их генезиса могут быть разделены на две категории: первичные структуры роста, которые характеризуют среду и условия их кристаллизации, и вторичные, которые наложены последующими процессами резорбции и деформации. Отсутствие, или по меньшей мере, чрезвычайная редкость резорбированных кристаллов алмазов в ксенолитах мантийных пород свидетельствует о том, что эта особенность алмазов определяется транспортирующим их кимберлитовым расплавом. В отдельных случаях кимберлитовып расплав, вероятно, может уничтожать часть алмазов, в первую очередь, мелкие кристаллы. Это подтверждается и возрастанием отношения октаэдр/додекаэдр с увеличением размерности алмазов, которое справедливо для ряда месторождений Якутии и фиксируется в большинстве трубок Южной Африки [Robinson et al., 1988, 1989]. Количество додекаэдрических кристаллов варьирует от месторождения к месторождению и даже в различных фазах внедрения [Harris et al.,

МОРФОЛОГИЯ УЭ

УВ

Ш »рцн*т*1*>« .¡ч 1/ФШ ННЧИОМ - мпроовяч,таг

I млрвщоыар

4 л • !!<1> >' 1Роч:/П> 1V РЕНТ ГЕИ ОЛЮМИНЕСЦЕМЦИЯ УЗ | .7 м -ом.'г л

УВ

ОМ > о г 6

Рис.2. Сравнение алмазов в кимберлитах западного (УЗ) и восточного (УВ) тел трубки Удачная

1975; витеу, 1990], что определяется временем выдержки кристаллов в резорбирующей кимберлитовой среде.

Вторичной характеристикой алмазов в кимберлитах является и природная нарушенность кристаллов, которая неодинакова в различных трубках [16, 22] и, по-видимому, зависит от условий формирования или внедрения кимберлитовой магмы, а также частично определяется - свойствами самих алмазов [95, 102]. Например, нарушенность алмазов в трубке Мир больше чем в трубке Удачная (в одних и тех же классах крупности), что зафиксировано при изучении алмазов, извлеченных способом химического обогащения (табл. 1).

Следует подчеркнуть, что в данном случае оценивалась только природная нарушенность алмазов, когда кристаллы сколоты, а затем поверхности этих сколов приобрели характерные ростовые скульптуры (гак называемые регенерированные поверхности). В кимберлитах трубки Удачная и других фиксируется увеличение количества подобных сколов на глубину.

Таким образом, ряд доказательств свидетельствует о том, что кимберлитовые магмы являются "транспортером" алмазов, дезинтегрированных из пород верхней мантии. Однако, конечная продуктивность кимберлитов определяется как объемом захваченного мантийного вещества и его алмазоносностыо, гак и условиями формирования кимберлитов. Последние ответственны за сохранность алмазов при транспортировке их к поверхности и могут в значительной степени резорбировать и изменять морфологический облик кристаллов, а в отдельных случаях и полностью "растворять" часть алмазов.

Отсюда вытекает важный практический вывод о том, что технологические особенности перерабатываемых кимберлитовых руд определяются в основном изменчивостью петрографических, минералогических и физико-механических характеристик кимберлитов. Эта изменчивость выражается в вертикальной зональности, типичной для всех кимберлитовых трубок, которая определяет вариации вещественного состава коренных алмазных месторождений на глубину, при относительной стабильности распределения и свойств извлекаемого полезного компонента -алмаза [19,21,41, 51, 84, 85, 99, 102, 104].

Таблица 1

Характеристика природной нарушенное™ алмазов в кимберлитах

Класс -2 +1 мм Класс -1 + 0,5 мм Классификация нарушенности Мир Удачная Мир Удачная шт. % шт. % шт. % шт. %

Целые кристаллы 445 16,5 305 36,0 460 13,6 930 29,8

Кристаллы с регенерирован- ными поверхностями сколов

2146 79,8 398 47,0 2360 69,6 1706 54,7

Кристаллы с комбинирован- ными сколами 93 3,5 68 8,0 504 14,9 206 6,6

Кристаллы с механическими сколами 5 0,2 76 9,0 67 2,0 275 8,8

И ми о: 2689 847 3391 3117

Примечание: агрегаты и сростки кристаллов из подсчетов исключены.

2. Материнские алмазоносные породы являются представителями разнообразного комплексаперидотит-пироксенитовой и эклогитовой серий пород верхней мантии, которая в пределах Якутской и, вероятно, других кимберлитовых провинций неоднородна как по вертикали, так и по латерали. Гетерогенность мантии обусловлена различной степенью дифференцированности и плавления примитивного вещества мантии и в дальнейшем усиливается неравномерностью наложения тектонических деформаций, процессов частичного плавления и глубинного глобального метасоматоза.

Достоверно алмазоносными материнскими породами, без сомнения, можно считать ксенолиты мантийных пород, которые содержат в том или ином количестве алмазы и найдены в ряде кимберлитовых трубок как среди ультрамафитов [Соболев и др., 1984; Pokhilenko et al., 1977, 1979], так и в различных типах эклогитов [68, 69, 77,100, 108]. Исследование комплекса мантийных ксенолитов из алмазоносных и неалмазоносных трубок и систематизация данных по их структурно-петрографическим типам, минералогии и химизму позволяет выделить среди них перидотит-пироксенитовую и эклогитовую серии пород [69], в состав которых входят и их алмазосодержащие аналоги. Содержание в отдельных трубках различных разновидностей ксенолитов этих серий неодинаково, общей чертой для кимберлитов Якутской провинции является преобладание ультраосновных ассоциаций с гранатом и почти на порядок большая их распространенность [69].

Ксенолиты перидотит-пироксенитовой серии разделяются на шппнелевые и гранатовые разновидности оливинитов (дунигов), гарцбургитов, верлитов, лерцолитов, вебстеритов, орто- и клииопнроксенитов. Все указанные разновидности ультраосновных и основных пород могут являться ильменит- и флогопитсодержащими (1-5 об.%), а также ильменитовымн и флогопитовыми (5-30 об.%). По структурно-текстурным признакам среди них выделяются равномернозернистые и деформированные разновидности, а также породы с различными типами реакционных структур. Следует подчеркнут!,, что более половины всех глубинных ксенолитов в кимберлитах трубок Мир, Удачная, Сытыканская и Обнаженная составляют породы лерцолитовой ассоциации, по соотношение различных групп ксенолитов в этих и других трубках неодинаково. Пироксениты распространены в трубках Обнаженная и Мир, причем только в последней встречены порфировидные пироксениты, наибольшее количество ильменитсодержащих ксенолитов установлено в трубке Сытыканская, деформированные породы наиболее широко представлены в кимберлитах трубки Удачная [69, 75], что в целом свидетельствует о специфичности мантийных ассоциаций в отдельных трубках и полях.

Химический состав ксенолитов перидотит-пироксениговой серии установлен для всех разновидностей глубинных пород. Породы этой серии в большинстве своем относятся к петрохимическому ряду нормальной щелочности за исключением флогопитовых, флогопит-ильменитовых и метасоматически измененных разновидностей. Общей тенденцией составов пород является увеличение содержания окислов (А1, Бе, Сг) от дунигов к перидотитам, что отражает направленность их дифференциации [75]. Для большинства ультрамафитов специфическим показателем служит общая железистость. В ряду дуниты-лерцолиты она колеблется в пределах 9,9-19,4%, повышаясь в отдельных образцах деформированных гранатовых лерцолитов до 24,3%. Относительно повышенной железистостыо среди перидотитов обладают верлиты (18,1-25,2%). Наиболее высокая железистость характерна для пироксенитовой группы пород, составляя от 18,1 до 40,1%. В этой группе ксенолитов фиксируются высокие содержания СаО (до 12,54 мае. %), А1203 (до 19,20 мас.%) и пониженное - MgO, которое может снижаться до 13,94 мас.%. Породы перидотитовой серии из Удачной и Сытыканской обладают повышенной хромистостыо по сравнению с аналогичными ксенолитами из трубок Мир и Обнаженная. С целью сравнения комплекса глубинных ксенолитов перидотит-пироксениговой серии трубок Мир, Удачная и Обнаженная химические составы пород всех основных разновидностей вынесены па диаграммы А-Б (рис. 3). Основная часть фигуративных точек составов ксенолитов из алмазоносных трубок попадает в гарцбургнт-лерцолитовые поля. Среди же ксенолитов перидотит-пироксенитовой серии из трубки Обнаженная только небольшое количество фигуративных точек отвечает лерцолитам и отчасти гарцбургптам, а большая часть составов соответствует всбстсрнтам и клпноппроксенитам. Рассмотрение химических составов ксенолитов перидотит-пироксениговой серии показывает, что

Л,,

5 7.4

Рис.3. Составы ультрамафитов из кимберлитовыхтрубок в координатах А=А120,+Са0+№20+К20 и 8-=810г(Ре,0,+Ре0+Мв0+Т101), мас.%. Трубки: 1-Удачная, П-Мир, Ш-Обнаженная. Поля: 1-оливиниты-дуниты, 2-гарцбургиты, 3-лерцолиты, 4-верлиты, 5-клинопироксениты, 6-вебстериты, 7-ортопироксениты. существуют постепенные переходы между различными типами ультрамафитов. Однако по некоторым петрохимическим характеристикам и набору ассоциаций комплекс ксенолитов ультрамафитов специфичен в каждой отдельно взятой трубке, отражая, по-видимому, состав мантии и глубину заложения кимберлитового очага.

Серия эклогитов и эклогитоподобных пород в общей совокупности ксенолитов из кимберлитовых трубок достаточно распространена и представлена двумя близкими по химизму, но различными по условиям образования ассоциациями эклогитоподобными породами и эклогитами. Последние особенно важны для понимания ряда проблемных вопросов петрологии верхней мантии вследствие их неординарности по многим аспектам: информативности, как наиболее глубинных образований, о составе и строении верхней мантии; датировкам абсолютного возраста, определяющим их как наиболее древние образования пород земного тина; большей распространенности среди них алмазосодержащих ксенолитов по сравнению с ультрамафитами. Включения гранаг-клпнопироксеновых пород с плагиоклазом рассматриваются большинством исследователей как породы переходной зоны от гранулитовой к эклогитовой фации [Бобриевич и др., 1959; Лутц, 1974] и выделяются в субфацию эклогитоподобных пород [2, 7, 11, 69]. Особенности их петрографии, минералогии и химизма детально обсуждены нами ранее [69] и, в связи с тем, что они не являются и не могут быть алмазосодержащими и, следовательно, не имеют прямого отношения к данной проблеме, рассматриваются только эпизодически в контексте сравнения их с эклогитами. Среди мантийных эклогитов выделяются разновидности железистого, магнезиального и высокоглипоземистого ряда, которые различаются между собой по парагенезисам, а также составу пород и минералов. Между отдельными разновидностями наблюдаются взаимопереходы; во всех разновидностях эклогитов, а также в гранатовых вебстеритах (являющихся промежуточным звеном между перидотитовой и эклогитовой сериями) обнаружены алмазосодержащие разности [12, 100].

Железистые эюшпггы - крупнозернистые порош,1 мозаичной структуры - состоят из оранжево-красного граната (около 40%) размером 1-10 мм и темно-зеленого клинопироксена; акцессории - рутил, сульфиды, иногда ильменит. Они имеют высокую железистость (44-61%), низкое содержание магния (до 13 мас.% М§0) и повышенное - титана.

Магнезиальные эклогпты - грубозернистые породы мозаичной или катаклазированной, редко пойкилитовой структуры -состоят из оранжевого граната (до 70%), бледно-зеленого омфацита (до 50%) и примеси редких зерен рутила. Они содержат 13-21 мас.% N^0, обладают пониженной щелочностью и железистостыо.

Высокоглнноземистые кианитовые эклогиты бледно-серой окраски отличаются наличием кианита (до 30%), иногда коэсита (до 12%); редко встречаются корундовые эклогиты; единичны образцы с санидином [29]. Наблюдаются широкие вариации в содержании граната (20-80%) и клинопироксена (2060%). Рудные и акцессорные минералы представлены редкими выделениями рутила, сульфидов, ильменита и графита.

Гранатовые вебстернты, которые иногда описаны как энстатитовые эклогиты [Годовиков, 1970; Маракушев, 1973; Владимиров и др., 1976], по химическому составу близки магнезиальным эклогитам. Они представляют собой среднезернистые породы с оранжево-красным гранатом (30-40%), травяно-зеленым клиноппроксеном и бледно-зеленым оргопироксеном. Количество последнего, представленного энстатитом с высокой магнезиальностыо, варьирует от нескольких до 50%. Клиноиироксены обладают низкой железистостыо и незначительным содержанием жадеигового компонента.

Количество ксенолитов эклогитовой серии в различных трубках изменчиво: эклогитоподобные породы с дистеном найдены в трубках Загадочная, Долгожданная и Зарница [Бобриевич и др., 1959]; гроспидиты и днстеновые эклогиты обнаружены в трубке Загадочная [Соболев, 1974]. Кианитовые эклогиты встречены также в трубке Сытыканская [Коптиль и др., 1975], но в литературе преобладают сведения по алмазосодержащим образцам [1, 69]. В трубке Мир, несмотря на детальность изучения содержащихся в ней ксенолитов, встречен лишь один образец высокоглиноземистой породы - корундовый эклогиг [Соболев и др., 1974|; в трубке Обнаженная подобные образования также редки [Уханов и др., 1988]. В трубке Удачная распространены эклогитоподобные породы с дистеном, кианитовые эклогиты, гроспидиты и алькремиты, что позволяет считать ее уникальной по набору разнообразных ксенолитов высокоглиноземистого ряда [2, 4, 6, 13, 65, 75, 103], а литосферу центральной области Якутской кимберлитовой провинции (Далдыно-Алакитский район) более высокоглиноземистой, чем в других сегментах платформы.

Петрохимическне особенности ксенолитов эклогитовых пород рассмотрены на основании анализов, которые охватывают все разновидности железистого, магнезиального и высокоглиноземистого ряда, подтверждая правомерность их выделения [69]. Эклогиты в сравнении с эклогитоподобными породами характеризуются повышенной магнезиальностью, высоким отношением FeJ7Fe2\ иногда присутствием в них Сг20} (до 2,5 мас.%). Кнанитовые эклогиты резко отличаются от биминеральных высокой глиноземистостыо, низким содержанием суммарного железа и высоким количеством суммы щелочей. Кианитовые эклогиты с коэситом характеризуются низкой магнезиальностью и резким преобладанием Na20 над К20. Алькремиты являются крайним членом в ряду увеличения отношений окисного железа к закисному, что, возможно, обусловлено результатом их более глубокой дифференциации, чем включений эклогитов. Сопоставление химизма ксенолитов эклогитов из трубок Удачная, Сытыканская, Мир и Обнаженная, выполненное для одинаковых типов пород, позволило нам установить ряд различий в их составе и соотношении петрогенных и щелочных элементов [69]; установлена геохимическая специализация включений из трубок Далдыно-Алакитского поля, выражающаяся в повышенной калиевости, увеличении степени окисленпости железа и повышенном содержании некоторых мпкроирнмесей.

Гетерогенность верхней мантии по вертикали подтверждается широким разнообразием и пестротой петрографического состава глубиных ксенолитов в базальтах и кимберлитах, которые, судя по РТ-параметрам их равновесия, отвечают глубинам от 100 до 300 км [В.С.Соболев и др., 1975; Рипгвуд, 1981; Dawson et al., 1980; Gurney, Harte, 1980]. Вопрос неоднородности мантии по латерали разработан значительно меньше [Доусон, 1983; Харысив, 1985, 1988; Грачев, 1988], по различия в ее составе фиксируются как по распространенности и соотношению ксенолитов мантийных пород в кимберлитовых трубках из различных сегментов Сибирской платформы [75],-так и по геохимии кимберлитовых пород различных полей [Илупин, 1985, 1988]. Данные по набору типов глубинных ксенолитов в кимберлитовых трубках Якутской провинции по профилю от Обнаженной до трубки Мир свидетельствуют о резком отличии мантии в Далдыно-Алакитском районе, где присутствует свита высокоглиноземистых пород [13, 69, 100].

С точки зрения латеральной неоднородности верхней мантии Сибирской платформы показательно сопоставление вариаций химического состава комплекса мантийных ксенолитов в различных трубках (рис. 4). Вариационные диаграммы содержаний петрогенных окислов кремния, алюминия и кальция в зависимости от MgO в совокупностях ксенолитов из этих трубок показывают, что основные зависимости сохраняются для образцов из всех трех трубок. Наиболее четкую корреляцию с MgO обнаруживает содержание глинозема, менее выдержана зависимость окислов Са и М§. Отсутствие линейного характера зависимостей между содержаниями петрогенных окислов всех совокупностей ксенолитов не позволяет рассматривать составы перидотиговых и эклогитовых ксенолитов как остаточные "реститовые" продукты в рамках модели частичного плавления гипотетического модельного пиролига [Рингвуд, 1981]. По-видимому, процесс дифференциации мантийного вещества был сложным и неодноактным. По сравниваемым окислам в трубке Удачная четко обособляются поля эклогитовой и перидотитовой серий пород, несколько менее выдержана эта закономерность для ксенолитов из трубки Мир. В трубке Обнаженная подобная закономерность отсутствует, перидотиты попадают в поля пироксенптов и наоборот. Расположение фигуративных точек пироксенитов указывает на их переходный характер между перидотитами и эклогитами; по-видимому, их положение может трактоваться двояко: или они являются звеном последовательной дифференциации первичного вещества, или они представляют собой примитивную недифференцированную мантию. Можно полагать, что глубинные ксенолиты из трубки Обнаженная являются образованиями с меньшей степенью дифференцированное™ пород па основную и

А 6 \ 6

Рис. 4. Зависимость содержания петрогенных окислов 51, А1 и Са от содержания ^^О в ксенолитах из трубок Мир (а), Удачная (б) и Обнаженная (в). 1 -эклогиты, 2-пироксениты, 3-перидотиты ультраосновную ветви и представляют собой более примитивное вещество мантии.

В этом аспекте, показательно сопоставление глубинных ксенолитов трубок Удачная и Обнаженная по соотношению Mg, Al и Si (рис. 5, 6), вариационные тренды которых отчасти отражают дифференцированность и контрастность пород магматических серий [Garnti et al., 1984]. Распределение фигуративных точек ксенолитов перидотит-пироксенитовой и эклогитовой серий из кимберлитовой трубки Удачная показывает (см.рис. 5), что для мантийных пород из этой трубки характерен широкий диапазон вариаций как по отношению Mg/Si, так и по соотношению глинозема и кремнезема. Достаточно четко выделяются две группы пород перидотитовой и эклогитовой серий с промежуточным звеном гранатовых вебстеритов и верлитов. Из этого же построения прослеживается и взаимосвязь верхней мантии и коры, что подчеркивается единым трендом и перекрытием составов эклогитов и эклогитогюдобных пород. Отсюда же очевидно и явное обособление алькремитов, не укладывающихся в единый тренд ни с эклогитовыми образованиями, ни, тем более, с перидотитами.

Распределение глубинных ксенолитов из трубки Обнаженная в тех же координатах (см.рис. 6) обнаруживает меньшие вариации составов; примечательной особенностью совокупности мантийных пород из этой трубки является постепенный и единый тренд эволюции пород перидотитовой и эклогитовой серий. Хотя этот тренд отчасти нарушают высокоглиноземистые (корундовые) эклогиты, но все-таки эта закономерность несомненна. Притом, изучение петрографии эклогитовых пород из трубки Обнаженная показывает, что среди них отсутствуют типичные биминеральные эклогиты, что подмечено и А.В.Ухановым (1988),- а в составе корундовых эклогитов нередко присутствует плагиоклаз, поэтому мантийных генезис их проблематичен. В любом случае фиксируется явно меньшая степень дифференцированное™ мантийного субстрата в районе трубки Обнаженная.

Частичное плавление проявлено в ксенолитах ультраосновных и основных пород из кимберлитовых трубок Якутии и Южной Африки [Иопомарепко, 1977; Williams, 1932; Switzer, Meison, 1969]. Установлено широкое развитие процессов изменения глубинных пород, приводящее к преобразованию их

Mf¡¡Si

- я

1 • 8

Е- 2 С 9

И 3 ф !0

В и О 1Г

Г 5 * 1?.

I 6 д !3 л 7 к ¡Í, AE/S¡

0.1 0.2 0.3 О. i, !).b >'

Рис.5. Распределение глубинных ксенолитов перидотит- пероксенитовой и эклогитовой серий пород из кимберлитовой трубки "Удачная" в координатах Mg/Si-Al/Si.

1-гранатовые перидотиты, 2-оливиниты и дуниты, 3-шпинелевые перидотиты, 4-гранатовые верлиты, 5-гранатовые клино- и ортопироксиниты, 6-гранат-ильменитовые перидотиты, 7-алькремиты, (8, 9)-биминеральные эклогиты, 10-гранатовые вебстериты, 11-кианитовые эклогиты, 12-модельный пиролит, (13,14)-эклогитоподобные породы. ю 00

0.1

0.3 а. и

О. 5

Рис. 6. Распределение глубинных ксенолитов перидотит- пероксенитовой и эклогитовой серий пород из кимберлитовойтрубки Обнаженная в координатах К^/Б! - А!/^ (усл. обозн. см. рис. 5). первичных структур и исходных минеральных парагенезисов [9, 10, 14, 15, 35, 69, 91, 107]. Продукты частичного плавления наиболее распространены в ксенолитах эклогитовой серии, в том числе алмазосодержащих, занимая часто до 30% и более объема пород. Они развиты между зернами породообразующих минералов, иногда образуют секущие прожилки; представлены микролитами плагиоклаза, авгита и шпинели в девитрифицированном или нераскрисгаллизованном стекле. В составе их встречаются ромбический пироксен, амфибол и флогопит; в кианитовых эклогитах в составе фаз межзернового интерстициального расплава отмечены кварц, корунд и муллит [69]. Одновременно с межзерновым плавлением наблюдается остеклование "аморфизация" первичного омфацита, в отдельных случаях аморфизации подвергается гранат [10, 30, 111]. В ультрамафитах процессы частичного плавления проявлены слабее и выражены в иикошруэнтном плавлении граната и присутствии раскристаллизованных флюидных включений [35].

Ряд фактов [9, 14, 69] доказывает, что частичное плавление происходит до захвата ксенолитов кимберлитовой магмой и обусловлено резким падением давления и воздействием высокотемпературных флюидов, возможно, связанных с дислокациями в предкимберлитовый этап формирования трубок, свидетельствуя о нестабильности термодинамических условий и тектонической обстановки в пределах верхней мантии. Необходимо указать, что наблюдается сложность и многоэтаппость преобразования пород в мантийных условиях: в минералах ксенолитов проявлены признаки напряжений, пластических деформаций и субсолидусных превращений, обусловленных воздействием стрессовых давлений, изменением термодинамических параметров и окислительно-восстановительной обстановки [35]. Поскольку в ксенолитах эклогитов из различных трубок частичное плавление имеет неодинаковую интенсивность [14, 69], следовательно, масштабность развития данного процесса усиливает гетерогенность вещества в различных областях платформы.

Гак как имеются петрологические доказательства сочетания частичного плавления с мантийным метасоматозом [Hofman, 1984; Jones, 1984], ясно, что метасоматические процессы могут определять геохимическую специализацию мантии и усиливать ее гетерогенность. Как было продемонстрировано нами, при сравнении петрохимических особенностей эклогитов из различных трубок [14, 69], в процессе частичного плавления происходит существенное возрастание в эклогитах содержаний К и Rb, изменение соотношение закисного и окисного железа (рис. 7). Существует ряд доказательств, в том числе характер хондрит-иормированного распределения РЗЭ в эклогитах [Griffin et al., 1988 ], о тесной связи частичного плавления с глобальным метасоматозом и взаимосвязи последнего с тектоническими процессами в мантии. Обогащенность отдельными литофильными и тугоплавкими элементами гранатов и клинопироксенов в эклогитах из трубки Удачная, подверженных интенсивному частичному плавлению, зафиксирована нами по данным протонно-зондового анализа содержаний в ксенолитах рассеянных элементов [85, 98, 101]. Предположение о том, что обогащенность пород мантии может определяться интенсивностью метасоматических процессов, происходящих в тех или иных ее районах [Boettcher et al., 1979], весьма реально и подтверждается обогащенностыо деформированных перидотитов центрального района Якутской кимберлнтовой провинции [69|. В свою очередь это указывает на тесную связь всех вышеупомянутых трех процессов. Таким образом, роль метасоматоза в перераспределении элементов в мантийном веществе весьма существенна и, возможно, иногда возрастает благодаря тому, что он является причиной глобальных процессов плавления мантийного субстрата.

В контексте латеральной неоднородности мантии, следует отметить также кристалломорфологическую неоднородность алмазов Якутской кимберлнтовой провинции по профилю с юга на север [103], что отражается в первую очередь в присутствии в ряде трубок центрального Далдыно-Алакитского района алмазов кубического габитуса, установленных в кианитовых эклогитах [Пономаренко и др., 1976] и связанных генетически с серией высокоглиноземистых пород эклогитового состава [100], а также возрастании резорбированности алмазов в кимберлитах северных полей провинции [Бартошинский, 1961]. Эта закономерность важна в практическом отношении при проведении поисковых работ и прогнозировании алмазоносности в различных районах, поскольку позволяет оценивать разнообразие спектра алмазов в перспективных

К2О, % тс.

О /

Ш ■ □ г э Ф и □ о 3

• и о

• ш • 5 а з а "

Фас» аР а □ Ф 8 п 9 О О О а п а

3 о а

3 а Ъ ° а О о°

01 X О

2,0 3,0

Наг0, % мае.

Рис.7. Изменение соотношения щелочей в эклогитах из трубки Удачная при развитии процессов частичного плавления 1-ксенолиты кианитовых эклогитов, 2-биминеральные эклогиты, 3-частичное плавление незначительное или отсутствует, 4-значительное частичное плавление, 5-интенсивное развитие частичного плавления и разведываемых районах алмазоносной провинции [104].

3. Исследование минералого-петрографических, химических и структурных особенностей, а также анализ термодинамических условий формирования пород позволили выявить ряд признаков, отличающих комплексы мантийных ксенолитов алмазоносных и непродуктивных трубок., которые можно использовать для оценки ихпотенциальнойалмазоносности:глиноземистость клинопироксена ультрамафитов, особенности структурного состояния ксенолитов, наличие отдельных типоморфных минералов в эклогитах, различия в типохимизме и фазовом составе сульфидных минералов.

Минералы ультраосиовных ассоциаций достаточно типохимичны в различных разновидностях ксенолитов, однако оливин, определяющий принадлежность пород к типичным ультрамафитам, по составу сравнительно постоянен независимо от состава ксенолитов. В этом смысле он является самым неинформативным минералом и содержит от 85 до 94% форстеритового компонента, судя по представительным анализам данного минерала из ксенолитов ряда трубок [69]. Несколько повышенной железнстостыо отличаются оливины из ильмснитовых пшсрбазитов как с гранатом, так и без него. Постоянной прнмссыо в оливинах является никель, содержание которого составляет 0,300,50 мас.% N¡0.

Ортопнроксен в большинстве случаев представлен магнезиальным энстатитом с незначительной примесью ферросилитового минала [69]. Ромбические пироксены типа бронзита с повышенной железнстостыо встречены лишь в отдельных образцах пироксенитов и гранатовых вебстсригов, а также распространены в нльменитсодержащих иарагспсзисах. Основными примесными элементами в ортопироксенах ультрамафитов являются "П, А1, Сг и Са. Наименее постоянна примесь ГП, количество которого варьирует от нулевых значений до 0,21 мас.%. Хром присутствует во всех проанализированных ортопироксенах в количестве 0,01-0,45 мас.%. Обычной, по более значительной является нрпмссь СаО, причем содержание се непостоянно и выше в ортопироксенах из ультрамафитов трубки Удачная, достигая 1,08 мас.%.

Клинопироксен ультраосновных ассоциаций глубинных ксенолитов является диопсидом нередко с существенной изоморфной примесью энстатитового твердого раствора и значительными содержаниями Na20 и Сг203. Для общей выборки клинопироксенов из ультраосновных включений в кимберлитах [Соболев, 1974] свойственно преобладание кальциевых пироксенов (Cn/Ca i-M{p50-44 %) над субкальциевыми (Ca/Ca+Mg меньше 44 /о). Эта интересная и важная закономерность подтверждена при сравнении кальциевости клинопироксенов катаклазированных и равномернозернистых перидотитов трубки Удачная [69]. Для клинопироксенов последних отношение Ca/Ca+Mg больше 45, в то время как минералы из катаклазированных перидотитов характеризуются низкими значениями Ca/Ca+Mg, равными 40 % и менее. Подобные соотношения характерны для клинопироксенов из аналогичных перидотитов трубки Мир, что позволяет использовать кальциевость клинопироксенов в качестве критерия для разделения равномернозернистых и катаклазированных перидотитов.

Для клинопироксенов ультрамафитов характерны низкая щелочность (0,53-3,27 мас.% Na20) и глиноземистость (0,39-8,00 мас.% Д12Оя), причем последняя понижена в ильменитсодержащих пара генезисах п алмазоносных перидотитах. Типохимические особенности клинопироксенов в ксенолитах из различных трубок выявляются при сопоставлении соотношений основных компонентов (рис.8а). Сопоставление титанистости и глиноземистости клинопироксенов ультрамафитов обнаруживает обособление поля фигуративных точек составов этого минерала из трубки Обнаженная (рис. 86). В целом фиксируются весьма четкие различия клинопироксенов ультрамафитов из алмазоносных и непродуктивных трубок. В ксенолитах последних клинопироксен отличается повышенной глиноземистостыо и низкой магнезнальностью (см. рис. 8), отвечая в основном группе диопсида, и он является характерным индикаторным минералом условий формирования ультрамафитов.

Гранат распространен в мантийных ксенолитах перидотит-пироксенитовой серии: породы, в которых он находится, составляют более 50% объема совокупностей ультрамафитов в кимберлитах. Химизм гранатов в различных группах пород широко варьирует [69]. Относительно постоянно, помимо кремния, содержание в них

Рис. 8а. Состав клинопироксена в ультрамафитах трубок Обнаженная (1), Удачная (2), Мир (3) и Сытыканская (4) 6' и> ел

1?

V*, !'' "о''.".'! л' к •• о **. л й и • 1О V ! > 'Ь

ЛЬ ■/{):, ,мис/ аИ.мпс

Рис. 86. Соотношения А1,0„ ТЮ, и СаО в клинопироксенах ультрамафитов из кимберлитовых трубок. Усл. обозн. см. рис. 8а

А1203, хотя и оно может снижаться до 14,3 мас.% за счет изоморфного вхождения хрома. Железистость гранатов изменяется от 3,1 до 50,1 %, повышенное отношение Ре/(Ре+М§) установлено в ильменитовых перидотитах, а наиболее железистые разности встречены в гранатовых пироксенитах. Непостоянна кальцпевость гранатов, которая варьирует даже в однотипных парагепсзисах более чем на порядок. Характерной особенностью всех гранатов из ультрамафнтов является повышенное и высокое содержание хрома, которое может составлять до 12 мас.% Сг203 в катаклазированных и алмазоносных перидотитах трубки Удачная. В гранатах верлитового парагенезиса установлено максимальное содержание окиси хрома, которое достигает 14,9 мас.% [Соболев, 1974].

Определяющими параметрами гранатов алмазной ассоциации (из алмазов, сростков с алмазами и алмазоносных перидотитов) являются соотношения в них СаО и Сг203 [Соболев, 1974; Харькив, 1978; Соболев и др., 1984]. Исходя из этого положения, рассмотрено соотношение указанных компонентов в гранатах из совокупностей ультрамафитовых ксенолитов трубок Мир, Удачная, Сытыканская и Обнаженная [69]. Во всех трубках фигуративные точки составов гранатов в большинстве случаев локализованы в области лерцолитовой ассоциации. Выявлено четкое отличие химизма гранатов неалмазоносной трубки Обнаженная, подтверждающее вывод Н.В.Соболева (1974) о возможности использования хромистого пиропа в качестве критерия потенциальной алмазоносное™.

Соотношение ТЮ2 и Сг20, в гранатах ультрамафнтов различных трубок (рис. 9а) обнаруживает резкое отличие по этим двум элементам гранатов трубки Обнаженная. Достаточно обособлена также и область гранатов из алмазоносных ксенолитов н включений в алмазах трубки Удачная. Необходимо подчеркнуть, что повышенное содержание 11 (до 2,5 мас.%) является главным отличием гранатов ильменитовых гипербазнтов. Проведенные исследования показали [5, 69], что составы гранатов в ксенолитах из кимберлитовых трубок широко варьируют и полностью перекрывают колебания в составе гранатов, находящихся в виде отдельных зерен в кимберлите, что позволяет считать его ксеногениым минералом. и)

7 ¡Ог , /0 МОС А

О* ° ° л д г • .

Л Л ° °а и

О г,

Л1 < л д

•л V л

V. Л А

V О

О 9 и . 5 V о 1

7.

Л .3

V Н

• 5 6 О 8

К)

Г / ' 0 '

Ьг2и37/^мас

Рис. 9а. Соотношения окислов титана и хрома в гранатах из ксенолитов ультрамафитов 1-ксенолиты тр.Удачная, 2-алмазоносные ксенолиты, 3-ксенолиты тр.Мир, 4-ксенолиты тр. Сытыканская, 5-ксенолиты тр.Обнаженная, 6-включения в алмазах из тр.Удачная по [Соболев и др. 1984] о

Ильменит относительно редок в ксенолитах глубинных пород, но благодаря его обилию в кимберлитах и устойчивости при выветривании он является важным поисковым минералом [Бобриевич и др., 1959]. Ильменит из ксенолитов ультрамафитов имеет широкий спектр составов не только по основным окислам Бе, И, но и по второстепенным А1, Сг и др. [69]. Собственно ильменитовый компонент всегда преобладает, повышенное количество гейкелигового компонента характерно для ильменитов, ассоциирующих с гранатом. Во всех разновидностях пород в пльменитах установлена корреляция содержаний [У^О и ТЮ2. Типохимизм ильменита в ксенолитах различных трубок прослеживается по диаграммам соотношений "П и Сг [69]. Повышенные хромистость и магнезиальность наблюдаются в ильменитах из ксенолитов трубки Сытыканская. Из анализа диаграмм следует вывод об адекватности ильменита из желваков и ксенолитов ультрамафитов и типохпмичности его в ксенолитах различных кимберлитовых полей.

Хромшиинелиды в большинстве ксенолитов как шпинелевой, так и гранатовой фаций глубинности присутствуют в качестве акцессориев, лишь в отдельных случаях составляя до 3-7 об.%; в алькремитах трубки Удачная их содержание повышается до 30-40, редко до 80 об.%. Шпинели разнообразны по составу и варьируют от магнезиоферритов с небольшой примесыо хрома до высокомагнезиальных шпинелидов с содержанием Сг20, свыше 60 мас.% [69]. Четких различий в составе хромшгпшелидов по разновидностям ультрамафитов не фиксируется. Можно отметить лишь повышенную титанистость шпинелей, ассоциирующих с ильменитом, и оригинальность шпинелей из алькремитов с высоким содержанием (80-96 мол.%) собственно шпинелевого компонента М£А1204 [Пономаренко, Лескова, 1980]. В ультрамафнтах трубки Обнаженная распространены малохромистые разности, как правило, с высоким содержанием А120,. Для шпинелидов из этой трубки харак терна также пониженная железистосгь.

Исследование химизма шпинелей показало, что подавляющее количество шпинелей из ксенолитов алмазоносных трубок отвечает интервалу содержаний Ст20, 60-68 мас.%. Для хромшпинелидов, ассоциирующих с алмазами, характерна обратная зависимость содержания Сг203 от А120, [Соболев, 1974,1975; Буланова и др.,

Г6

I /

7 Ч о

•л л и и ив

X? У 7 V У

У у

I I о о

Л 5

СггОзУ мае

Рис. 96. Зависимость содержаний Сг,03 от А1,0, в хромшпинелидах из ксенолитов ультрамафитов в кимберлитовых трубках Якутии Усл. обозн. см. рис. 9а; включения и сростки с алмазами по [Буланова и др., 1980]

1980]. В хромшпинелидах из ксенолитов также резко выражена эта корреляция, но только в диапазоне 60-68 мас.% Сг20,. При меньшей хромистости минералов корреляция нарушается в хромшпинелидах из всех трубок (рис. 96).

Флогопит в небольшом количестве встречается почти во всех разновидностях глубинных включений. Содержание его меняется от десятых .долей до 10-20 об.%. Флогопиты из ультрамафитов являются магнезиальными слюдами (20-28 мас.% MgO) с высокой изменчивостью состава по содержанию Ti, А1, Сг и Fe. Содержания окислов титана и хрома в них варьируют более чем на порядок. Сравнение флогопитов из разнообразных пород перидотит-пироксенитовой серии позволяет судить о том, что [69], во-первых, флогопиты из ксенолитов различных трубок обладают некоторой спецификой в отношении их химизма; во-вторых, часть крупных мегакристов флогопита в кимберлитах образовалась за счет разрушения флогопитсодержащих ксенолитов.

РТ-параметры равновесия ультрамафитов рассчитаны для выяснения различий в термодинамических условиях формирования ультрамафитов различных трубок. Для сравнительной оценки температур равновесия использованы три основных геотермометра: распределение Fe и Mg между гранатом и клипопироксеном с учетом влияния Са [Ellis, Green, 1979]; зависимость вхождения Na в решетку ипроксспоп от температуры [llcrvig, Smith, 1980]; распределение Mg и Са между двумя ппроксснами [Wells, 1979]. Можно констатировать (табл. 2), что температура формирования ксенолитов ультрамафитов из трубки Обнаженная в среднем на 100 "С ниже, чем ксенолитов из алмазоносных трубок.

Различия в условиях образования ксенолитов алмазоносных и неалмазоносных трубок подчеркиваются и сопоставлением вариаций коэффициентов распределения в сосуществующих минералах (рис. 10). Эти и другие данные [69] показывают, что условия формирования совокупностей ксенолитов отдельных трубок неодинаковы, что может объясняться или различием палеогеотерм в этих районах, или же захватом движущейся кимберлитовой колонной ксенолитов с различных уровней мантии. Минералогия ксенолитов эклогитовой серии пород определяется в первую очередь соотношением граната и клинопироксена, содержания которых варьируют от первых до 80 и более об.%, а

Таблица 2

Температуры равновесия ксенолитов ультрамафитов из кимберлитовых трубок, °С

Удачная | Мир | Сытыканская \ Обнаженная | Геотермометры

930-1230 850-1220 970-1120 840-1100 [ЕШэ, Огееп,1979

1130(14) 1040(12) 1065(4) 960(31) при Р=30 кбар]

870-1230 900-1160 1070-1170 672-935 [Неп^, БгшШ,

1110(11) 1085(4) 1120(4) 800(15) 1980]

750-1260 - 715-1120 [\Vells, 1977]

950(9) 900(7)

Примечание: в числителе - максимальные и минимальные значения температур, в знаменателе - средние значения, в скобках - число использованных пар. I ч о

А,.

I—

52

90?: ф

ОЛ

03 С

Рис. 10. Коэффициенты распределения и термодинамические условия формирования ультрамафитов (усл. обозн. см. рис. 8) также наличием ряда других породообразующих и акцессорных минералов.

Гранаты отличаются высокой магиезиальностью по сравнению с гранатами из эклогитоподобных пород. Они содержат свыше 40 мол.% пиропового и свыше 20 мол.% альмандинового компонентов. В магнезиальных эклогитах установлены гранаты с повышенной хромистостыо, содержащие до 3,05 мас.% Ст20,. Для гранатов из ксенолитов эклогитовой серии, взятых даже из одной трубки, характерен широкий диапазон изоморфизма окислов Са, М«, Бе, Сг и И [5]. Явных отличий в химизме гранатов из эклогитов различных трубок не фиксируется [69], однако гранаты из трубки Мир обладают повышенной железистостыо, а в эклогитах трубки Обнаженная они более магнезиальны и имеют повышенную кальцневостъ.

Юшмопирокссн характеризуется пониженной железистостыо, высоким содержанием алюминия в шестерной координации и является типичным омфацитом. Типоморфным признаком клинопироксенов эклогитоподобных пород является высокое содержание ТЮ2 (до 1,44 мас.%). Для омфацитов эклогитовых пород как бимиперальпых, гак и с кианитом наблюдается четкая корреляция содержания №гО с их глинозем истостыо и кальциевостыо (рис. 11), причем эта зависимость выдерживается в клинопироксенах эклогитов из всех изученных трубок. Явного типохимизма в ксенолитах эклогитов из различных трубок не выявлено, диапазон их составов обусловлен распространенностью ксенолитов той или иной разновидности. Сопоставление клинопироксенов из эклогитовых включений трубок Мир, Обнаженная и Удачная показывает (см.рис. 11), что клипоппроксены последней имеют более широкие вариации составов, что обусловлено отсутствием в первых двух эклогитов высокоглиноземистого ряда.

Установлена обогащенность (по. данным нейтронно-активационных анализов) рядом РЗЭ клинопироксенов из гранатовых вебстеритов и перидотитов трубки Обнаженная по сравнению с клипопироксенами из эклогитов трубки Удачная (рис. 12), при сходстве хондрит-пормировапного распределения элементов в гранатах этих же образцов, что подтверждается и данными протонно-зондовых определений [101]. Исследование hi CI 7 0

-ф

-ф-о с

3» • о °0 о

• о о ° ° h- с «ЯЦу 0 й

Ж ♦ о рЦ

•ч>

А/о / О

U?0j

A t%) ? 0

О - 3 а и 1 i с л «в м • аа . „ о* • ® is® • Я?®

Л п ■•.■? ?i ?j

Call

Рис. 11. Зависимость содержания Na,0 от А1,03 и СаО в омфацитах эклогитов из кимберлитовых трубок 1-4-эклогитовые породы трубки Удачная: биминеральные железистого (1) и магнезиального (2) рядов, кианитовые (3), гранатовые вебстериты (4); 5-из трубки Мир, 6-из Обнаженной, 7-из алмазосодержащих образцов

Ч-22~1У

1а ье о т

6и

Рис.12. Хондрит-нормированные отношения РЗЭ в клинопироксенах ксенолитов из трубки Удачная (сплошные линии) и Обнаженная (прерывистые линии) образцов эклогитов трубки Удачная показывает, что изменение содержаний РЗЭ в клинопироксенах, вероятно, является следствием их аморфизациии и воздействия метасоматизирующих флюидов [85, 96].

Кианит отличается от других породообразующих минералов идиоморфизмом и "свежим" обликом за исключением редких случаев замещения его корундом и муллитом. Выделяются два типа кианита: кристаллы таблитчатой формы, макроскопически голубого цвета, иногда с зеленоватым оттенком (хромсодержащие); игольчатый бесцветный кианит, характерный для эклогитоподобных пород и иногда встречающийся в дистеновых эклогитах, где он более поздний. В некоторых образцах отмечаются симплектитовые срастания кианита с гранатом. Более детальное описание и анализы приведены в работе [69].

Коэспт обнаружен в 20 образцах кнанитовых эклогитов и гросппднтов из трубки Удачная [4, 6, 65]. По условиям нахождения выделены три его разновидности [69]: а) в виде субгедральных зерен размером 1,0-3,0 мм, когда он является породобразующим; б) включения коэсита в основных породообразующих минералах эклогитов; в) субграфические срастания коэсита с гранатом. Наличие и сохранение коэсита в эклогитах указывает как на высокие давления формирования коэситсодержащих ксенолитов (не менее 30 кбар), так и устанавливает ряд ограничений на время охлаждения ксенолитов при захвате и подъеме их на поверхность кимберлитовой магмой, т.е. на скорость восхождения последней. Не вызывает сомнений типоморфность коэсита - как показателя потенциальной алмазоносности.

Рутил в качестве акцессорного минерала встречается во всех разновидностях эклогитов. Основными элементами-примесями являются А1, Сг и Бе. Содержание Сг203 в рутилах варьирует от нулевых значений до 0,72 мас.%. Примесь А1203 является постоянной, но значительно колеблется (от 0,06 до 1,09 мас.%). Содержание железа (в пересчете на БеО) в них меняется в диапазоне 0,27-1,42 мас.%>. Рутилы из ксенолитов трубки Мир обладают повышенной прнмесыо железа в отличие от таковых из трубки Удачная. В результате исследования рутилов из эклогиговых ассоциаций установлена связь растворимости 1;е и А1 в них с исходным составом пород и подтверждена генетическая связь рутилов из включений и сростков с алмазами с эклогитовым парагенезисом [44].

Сульфиды распространены в ксенолитах эклогитовой серии и весьма типохимичны как по разновидностям пород, так и по трубкам [67]. Помимо этого они характеризуются различием фазового состава и других особенностей, но, поскольку они детально будут рассмотрены далее, укажем, что в качестве типоморфного критерия сульфидов алмазного парагенезиса может быть использовано содержание в них РЗЭ, в частности, повышение количество Бт, которое зафиксировано в сульфидах, ассоциирующих с алмазами (рис. 13), из трубки Удачная и что отличает их от сульфидов из трубки Обнаженная.

Термодинамические условия формирования эклогитовых пород оценены на основании распределения элементов между сосуществующими минералами, а также на ряде минералогических критериев с учетом экспериментальных исследований. Распределение элементов между гранатом и клинопироксеном в ксенолитах эклогитов из трубок Удачная, Мир, Сытыканская и Обнаженная весьма схоже. Температуры формирования мантийных эклогитов, по этим данным, варьируют от 900 до 1400 °С, а полученные давления составляют 30-60 кбар. Четко различаются по РТ-условиям образования эклогиты и эклогигоподобные породы. Высокие равновесные давления для эклогитов подчеркиваются и обнаружением коэсита в ряде кианитовых эклогитов, а также присутствием в эклогитовых парагенезисах алмазов. Нижний предел стабильности коэситовых эклогитов с учетом наличия санидина составляет: Т= 1000 °С и Р=30 кбар. Часть кианитовых эклогитов, в которых присутствует коэсит в срастаниях с гранатом, претерпела преобразования в условиях высоких давлений порядка 46-52 кбар [69].

Для эклогитов вероятны два пути их образования: в результате преобразования исходных пород габбро-анортозитового состава через промежуточное звено - эклогитоподобные породы; в результате фракционной кристаллизации в глубинных условиях исходного расплава перидогитового состава. Первый путь доказывается петрографическими, петрохпмическими и изотопными исследованиями, которые показали генетическую взаимосвязанность всей серии этих пород [69]. Второй вариант оо и-72 / В

У - 8 8 !

У- 2?Я! бкл валм

0-3198

О 1

5с 5с

Рис.13. Хондрит-нормированные отношения РЗЭ в сульфидах ксенолитов из трубок Удачная и Обнаженная подтверждается наличием субсолидусных изменений в эклогитах и непрерывной серией высокоглииоземистых образований от кианитовых эклогитов до алькремитов, линейными трендами дифференциации. Не исключена вероятность образования части эклогитов в результате субдукции и последующего метаморфизма океанической коры, что подтверждается облегченным изотопным составов алмазов в отдельных эклогитах [Соболев B.C., Соболев Н.В., 1980]. Это многообразие их происхождения, а также последующая эволюция эклогитовых пород в процессе частичного плавления и глобального мантийного метасоматоза, которые детально рассмотрены нами в ряде работ [9, 10, (4, 30, 35, 53, 91, ¡07] в свою очередь определяют специфику их состава в отдельных трубках и тппоморфизм слагающих их минералов [18, 43, 69].

4. Широкая распространенность сульфидов в качестве включений в алмазах, присутствие сульфидных оторочек (представляющих собой закристаллизованные расплавы) вокруг кристаллов в алмазоносных эклогитах, итоги работ по синтезу и теоретические предпосылки свидетельствуют о росте алмазов в сульфидно-силикатном расплаве. При этом сульфидные компоненты обеспечивают наличие переходных металлов fl-"e, Co. Nil - катализаторов зарождения и роста алмазов, высокую растворимость углерода и снижение температуры ликвидуса гетерогенного расплава.

Как было показано выше, результаты изучения твердых сингенетических включений в алмазах и ксенолитов алмазоносных пород свидетельствуют о том, что средой, в которой образовались природные алмазы, были мантийные субстраты основного или ультраосновного состава, однако все попытки синтеза алмаза в углерод-силикатных системах не дали положительного результата [Чеиуров, Сонин, 1987]. Попытки связать образование алмазов в природе с глубинными расплавами переходных металлов, в первую очередь с железом [Wentorf, Bovenkerk, 1961], не выдерживают критики, так как находки самородного железа в алмазе единичны [Соболев и др., 198 Г]. Исключительно редко оно встречается и в алмазоносных ксенолитах [46]. Большинство спнгенетичных включений в алмазах представлено силикатами, окислами и сульфидами, причем последние преобладают п составляют более 50% в кристаллах многих трубок [67]. Преобладание сульфидов в качестве включений в алмазах позволило выдвинуть предположение об участии сульфидов в процессе природного алмазообразования (Ефимова и др., 1983; Буланова, 1985) и явилось предпосылкой детального исследования их в мантийных парагенезисах [45-47, 61].

Сравнительный анализ сульфидов в алмазах и ксенолитах показывает, что по ряду характеристик глобули сульфидов в алмазах наиболее близки аналогичным образованиям в ксенолитах эклогитов из алмазоносных трубок [70]; по-видимому, большая часть алмазов с включениями сульфидов в кимберлитах относится к эклогитовому парагенезису (табл. 3).

Установлено, что на мантийных уровнях существовал несмешивающийся сульфидный расплав, доказательством чего является наличие нераспавшихся железо-никелевых моносульфидных твердых растворов и глобулей сульфидов в ксенолитах, алмазах, ксено- и фепокристах из кимберлитов [55, 61, 67]. Исследование химизма, фазового состава и других особенностей сульфидов мантийных парагенезисов показало, что природа сульфидной минерализации в маитии неоднозначна, возможны различные пути ее формирования: а) сульфидные фазы представляют собой законсервированный расплав, который эволюционировал в условиях закрытой системы; б) сульфидные фазы являются результатом эволюции в условиях открытой системы; в) сульфиды возникают в процессе мантийного метасоматоза и частичного плавления [45, 46, 61, 67].

Существование не только пространственной, но и генетической связи сульфидов и алмазов - редких акцессорных минералов в ксенолитах мантийных пород и кимберлитах - доказывается, помимо распространенности сульфидов в алмазах: а) наличием во включениях сростков сульфидов с силикатами; -б) нейтронно-активационными исследованиями алмазов, показавшими [ЗеНяЬор, 1975], что большинство кристалллов, даже не имеющих видимых включений, содержат сульфиды; в) обнаружением оторочек первично-магматических сульфидов вокруг алмазов (рис. 14) в ксенолитах эклогитов из трубки Удачная [61].

Пространственную связь сульфидов и алмазов можно удовлетворительно объяснить их поведением при кристаллизации расплавов [67] по механизму, предложенному Е.В.Шарковым (1983), которым выявлена тенденция выпадения несмешивающейся

Таблица 3

Сравнительная характеристика сульфидов из алмазов и ксенолитов

Характеристики Включения в Сульфиды в Сульфиды алмазах ультрамафитах эклогитах в

Набор фаз Ро, Мбэ, Рп, Рп, Ро, Оь Иг Ро, Рп, Ср,

Ср, Ру, VI, Ц) О], Мэб, Ру, Во

Преобладающая ассоциация Ро+Рп Рп+Ро Ро+Рп+Ср+Ц)

Преобладающая фаза Ро Рп Ро

Присутствие Мээ распространен редок распространен

Пирротин № 0-7,0 0 - 0,09 0.07 - 10,47

Со 0 - 0,65 0-0,01 0-2,50

Си 0 - 2,32 0 - 0,08 0-3,42

Пентландит № 23,36 - 41,93 26,95 -35,05 23,03 - 43,83

Со 0,11 - 1,05 0 - 6,07 0 - 1,44

Примечание: Ро-пирротин, Мяз-моносульф. те. р-р, Рп-пентландит, Ср-халько-пирпт, Ру-пирит, У1-виоларит, В]-джерфишерит, Нг-хизлевудит, Во-оорнпт. не 14. Сульфидине оторочки вокруг алмазов в ксенолитах ич трубки Удачная а,б-кианитовь!Й эклогит, обр. У 815 (изображение в отраженных электронах й ренпсионских лучах РеК,,, 200х); в-бимин ераДьн ы й :жлогИТ. обр. Уд-137. 25Ох; г-граштовый клиноппроксенит, обр. У-759. 40()х (изображения в отраженных Шектронах с Вещественным

К(У:П'раС . ОМ ) сульфидной жидкости из силикатных расплавов на фронте кристаллизации, т.е. на поверхности растущих кристаллов. Кроме того, зародышеобразование несмешиваемого сульфидного расплава может быть очень локальным явлением у поверхности растущих кристаллов вследствие диффузии и последующего пересыщения расплава серой [Anderson et al., 1987].

В аспекте влияния сульфидного расплава на процесс роста природных алмазов представляет интерес гипотеза образования алмазов [Marx, 1972] в ходе реакции: 2FeS+C02 = 2FeO+S2+C (алмаз), проходящей при высокой температуре (1050-1350 °С) и высоком давлении (40-50 кбар), т.е. в условиях, близких к кривой равновесия графит-алмаз. Возможность протекания такого рода реакции в мантийных условиях подчеркивается С.Хаггерти (1985), который предполагает, что сера (в виде COS или CS2, либо несмспшвающегося сульфидного расплава) имеет важное значение как катализатор восстановления углерода.

Кроме того, можно предположить, что сульфидный расплав в процессе роста природных алмазов мог играть роль, адекватную металлическому расплаву при искусственном синтезе алмазов [67. 73]. Сравнительный анализ результатов синтеза алмазов из графита и экспериментов по перекристаллизации по схеме алмаз-алмаз показывает [Чепуров и др., 1987], что наличие ионов переходных металлов является необходимым условием протекания обоих способов получения алмаза. Несмотря на то, что способом перекристаллизации были получены алмазы, наиболее близкие по свойствам к природным, образование крупных кристаллов в природных условиях за счет перекристаллизации маловероятно. Скорее всего, они росли по механизму синтеза.

Как свидетельствуют экспериментальные работы [Борздов и др., 1986; Самойлович, Санжарлпнский, 1987; Kanda et al., 1989] и особенности внутренней и внешней морфологии природных алмазов [Орлов, 1984], получение крупных монокристаллов возможно только при малых скоростях роста, а следовательно, малых скоростях переноса углерода. Можно полагать, что сульфидный расплав и является средой, в которой, с одной стороны, присутствуют металлы переходной группы в свободном состоянии, достаточном для обеспечения процесса гофрировки гексагональных углеродных комплексов, а с другой стороны, п силу отличия этого расплава от чисто металлического, скорость образования и диффузии металл-углеродных гибридизированных комплексов к поверхности алмазов будет меньше. Таким образом, при образовании природных алмазов в сложной сульфидно-силикатной системе сульфидный расплав играет роль среды, обеспечивающей наличие переходных металлов [Fe, Со, Ni], являющихся катализаторами процесса зарождения и роста алмазов [93].

При этом, как установлено в процессе искусственного синтеза алмазов металлизированный сульфидный расплав обеспечивает также более высокую растворимость углерода, по сравнению с силикатным расплавом [Самойлович, Санжарлинский, 1987; Nishitani-Gamo et al., 1998], что создает благоприятную среду для процесса кристаллизации. Несомненно также, что сульфидные компоненты снижают температуру ликвидуса и солидуса сульфидно-силикатного расплава [Craig & Knllerud, 1969], соответственно, сульфидный расплав затвердевает при более низких температурах, что создает условия для роста алмазов при пониженных параметрах [110].

Помимо этого, экспериментально установлено, что при взаимодействии алмаза и графита с сульфидными расплавами при высоких давлениях [Чепуров и др., 1985] сохранность алмаза зависит от содержания серы в расплаве. По-видимому, эта роль серы важна на начальных этапах формирования кимберлитовых расплавов и имеет существенное значение для сохранности алмазов при высвобождении и захвате их из мантийного субстрата и последующем выносе кимберлитовой магмой к поверхности [67, 86].

5. Модельно-изотопные определения возраста алмазов, закономерности внутреннего строения кристаллов и другие факты указывают на дискретность, длительность и многоэтапность процесса алмазообразования, а фактический материал по исследованию алмазоносных эклогитов и особенности нахождения алмазов в ксенолитах позволяют выдвинуть гипотезу о возможности зарождения и роста части алмазов в них на этапах частичного плавления и метасоматоза, т.е. кристаллизации их в уже сформировавшейся породе.

При визуальном осмотре свыше 300 образцов, детальном исследовании более 70 алмазоносных эклогитов из трубок Мир, Удачная и Сытыканская и обобщении литературных источников установлены следующие характерные особенности этих образований (описание образцов и алмазов в них приведено в работах [12, 15, 34, 69, 71, 77, 96].

1. Алмазосодержащие ксенолиты встречены во всех разновидностях мантийных эклогитовых пород: биминеральных эклогитах железистого и магнезиального ряда; кианитовых, корундовых и коэситовых - высокоглиноземистого ряда; гранатовых вебстерптах.

2. Алмазоносные эклогиты широко варьируют по количественному соотношению основных породообразующих минералов, а также по химизму пород и минералов. Среди них преобладают крупно- и среднезериистые разности равномерпозернистой, реже мозаично-порфировой структуры, распространены также катаклазировапные разновидности. Среди акцессорных минералов отмечаются ильменит и графит, обычны рутил и сульфиды, причем последние присутствуют практически во всех образцах и ассоциируют с алмазами.

3. По петрохимическим особенностям, составу пород и распределению элементов между сосуществующими гранатами и клипопироксенами и, следовательно, по Р'Г-параметрам формирования алмазоносные эклогиты не выделяются из общей серии мантийных эклогитов из кимберлитовых трубок (рис. 15).

4. Все образцы в той или иной мере затронуты вторичными изменениями, для них характерно интенсивное частичное плавление, что в некоторой степени является типоморфным признаком алмазоносных эклогитов,особенно, из трубок Далдыно-Алакитского района, на что впервые было указано в работе [14].

5. Результаты определения содержаний редких и редкоземельных элементов в минералах эклогитов из трубки Удачная, полученные нами с помощью ЬАМ-1СРМБ, подтвердили, что ксенолиты с алмазами не выделяются из общей серии эклогитовых пород и по геохимическим характеристикам, в частности, по вариациям и коэффициентам распределения совместимых и несовместимых примесных элементов между гранатами и клипопироксенами эклогитов [109].

Кп 6 о

0 • о о- .с у- о -р» О •> ° л " * * Ъ го о

JL®

0 05

О 25

0 .V; л 6 | С

О J и i. ¿la

Рис. 15. Соотношения KD и кальциевости граната в ксенолитах эклогитов из трубки Удачная 1-3 - эклогиты железистого (1), магнезиального (2), высокоглиноземистого (3) рядов; 4 - гранатовые вебстериты; 5 - алмазоносные ксенолиты всех разновидностей. Расчет KD по методу [Ellis, Green, 1979]

Алмазы в эклогитах встречаются преимущественно в виде единичных кристаллов, но в отдельных образцах число их может составлять до 1000 и более индивидуумов. Размер алмазов варьирует от долей миллиметра до 5 и редко более 7 мм. В эклогитах встречены все наиболее распространенные морфологические разновидности алмазов, характерные для кимберлитов. На кристаллах алмазов развиты различные скульптуры роста и почти не наблюдаются формы растворения. Как правило, в одном образце эклогита алмазы имеют одинаковый морфологический облик, цвет и размерность, хотя отмечены случаи, когда в одном ксенолите встречены две формы кристаллов [Похиленко и др., 1982; Griffin et а]., 1995].

Расположение алмазов незакономерное и не приурочено к поверхности образцов, лишь в некоторых ксенолитах фиксируется направленное, близкое к линейному, расположение кристаллов, обычно соответствующее зонам интенсивного развития частичного плавления и деформации пород. Кристаллы алмазов почти всегда имеют стопроиептную сохранность за исключением сдвиговых деформаций в виде линий скольжения. В кристаллах алмазов из эклогитов очень редки видимые включения силикатов или окислов, но сравнительно часто встречаются сульфиды.

В ряде ксенолитов, в первую очередь из трубки Удачная (более 10 образцов), в меньшей степени в образцах из трубки Сытыканская, фиксируется явная приуроченность алмазов к продуктам частичного плавления. Как было показано ранее (см. рис. 14), алмазы в прожилках продуктов частичного плавления могут быть окружены прерывистыми сульфидными каймами, представленными Mss, но чаще с алмазами в продуктах частичного плавления ассоциируют микрозернистые выделения сульфидов группы пирротина [61]. Следует подчеркнуть, что в большинстве случаев алмазы в подобных образцах небольших размеров и представлены, как правило, кристаллами кубического габитуса. Установлена кристалломорфологическая специфика алмазов из ксенолитов, т.е. зависимость морфологии алмаза от состава заключающего его эклогита; в частности, алмазы кубического габитуса развиты преимущественно в высокоглиноземистых разновидностях эклогитов [15, 69]. С этим связана качественная неоднородность совокупностей алмазов из различных трубок, и вполне логично объясняется наличие алмазов кубического габитуса в Удачной и других трубках Далдыно-Алакитского района и практически полное отсутствие их в трубках Мало-Ботуобииского поля [27, 103].

Как было показано (тезис 1), алмазы наряду с ильменитом, гранатом и цирконом в кимберлитах являются ксенокристаллами. Однако существует ряд противоречий, которые трудно объяснить, исходя из предположения, что все алмазы в мантии кристаллизовались в числе первых фаз или одновременно с другими породообразующими минералами. Таковыми являются: а) отсутствие алмазов в ксено- и фенокристах кимберлитов -гранате, оливине и, особенно, в породообразующих минералах алмазоносных ксенолитов; б) наличие прямой и обратной зональности в алмазах, что нехарактерно для минералов мантийных ксенолитов, особенно эклогитов; в) широкий диапазон изотопного состава азота и углерода в алмазах [Галимов, 1984, 1988; Javoy et al., 1984]; г) различный возраст алмазов с перидотитовым и эклогитовым парагенезисом (2-3,3 и 1,1-1,5 млрд.лет., соответственно); близость возраста алмазов экдогитового парагенезиса из трубок Премьер и Аргайл с возрастом формирования этих трубок по Sm-Nd определениям [Richardson, 1986; Richardson et al., 1997]; д) обилие сульфидов в качестве включений в алмазах и гетерогенность изотопов серы в сульфидах из алмазов трубки Премьер [Chaussidon, 1988].

Комплексная и многостадийная история роста фиксируется для части алмазов как перидотитового, так и эклогитового парагенезиса. Это отражается в зональном росте алмазов, резорбции и деформации кристаллов и их более поздней перекристаллизации.

Исследование больших кристаллов алмазов октаэдрической формы показало, что их центральные зоны могут быть различного типа: кубической, округлой или кубо-октаэдрической формы [Bulanova, 1995]. Это свидетельствует о том, что алмазы имели многостадийный и прерывистый во времени рост, который отвечал изменениям окружающей среды, РТ-условпй [Sunagava, 1994] и, возможно, вариациям ле тучих компонентов.

Существует ряд петрологических свидетельств многостадийного формирования алмазов: 1) резкие границы между зонами с различными содержанием и степенью агрегированности азота; 2) широкие вариации и большое различие в изотопном составе углерода внутренних и внешних зон кристаллов; 3) закономерное распределение включений в объеме кристаллов; 4) большая вариация изотопного состава свинца сульфидов в кристалле алмаза [Rudnick et al., 1993]; 5) деплетированность включений из центральных и внешних зон кристаллов но литофильным элементам [Bulanova, Griffin, 1994].

На многостадийность роста алмазов указывают результаты комплексного изучения внутренней структуры алмазов и закономерности распределения включений по объему кристаллов [Гаранин и др., 1989], а также находки совмещенных парагеиезисов включений перидотитового и эклогигового состава в одних и тех же кристаллах [Соболев, Ефимова, 1990].

Эти факты, которые более детально обсуждены нами в работах [107, ПО], а также особенности нахождения алмазов в ряде алмазоносных эклогптов, когда очевиден вторичный характер расположения в mix алмазов (рост между зернами породообразующих минералов и приуроченность кристаллов к прожилкам продуктов частичного плавления) позволяют выдвинуть гипотезу о позднем образовании алмазов в некоторых эклогитах. Реальным доказательством подобной возможности служит расположение в некоторых образцах эклогитов из трубки Удачная нескольких кристаллов алмазов в продуктах частичного плавления, окаймляющих выделение граната (рис. 16а), где ясно видно, что алмазы росли вокруг уже сформированного граната, причем в одном случае алмазы второй генерации ассоциируют с келифиговой каймой вокруг граната и прожилком продуктов частичного плавления в клинопироксене (рис. 166). Подобная картина роста алмазов отмечена и в других образцах, а вторичный характер алмазов был продемонстрирован также в кианитовом эклогиге из трубки Роберте Виктор [С. Хаггерти, устное сообщение]. Дополнительным доказательством позднего роста является и наблюдаемая в отдельных образцах приуроченность алмазов к зонам стресса и деформации породы.

Рис. 16 Примеры вторичного роста алмачОв в ксенолитах эклогпток Ш груоки Удачная й обр. У-388. алмазы вокруг граната; б-обр- Уд-Ж алмазы вокруг граната и а хлкногпроксене

В результате детального изучения алмазов в ксенолитах эклогитов из трубки Удачная установлено, что в редких образцах присутствуют два типа кристаллов, отличающиеся по морфологии, цвету, физическим свойствам и другим характеристикам (табл. 4), которые могут быть отождествлены с двумя генерациями роста, разобщенными во времени и различными по РТ-параметрам и среде алмазообразоваиия [ПО].

При этом, крупные монокристаллы, преимущественно октаэдрической формы были образованы скорее всего в стабильных условиях и кристаллизовались по тангенциальному закону из расплава одновременно с основными породообразующими минералами мантийных эклогитов. В отдельных ксенолитах эти алмазы демонстрируют признаки сложной последующей истории -они могут быть пластически деформированы, иногда расколоты и резорбированы. Алмазы второй генерации, представлены кубами, кристаллами в оболочке (возможно, только внешние зоны этих кристаллов) и микроалмазами. Более вероятно, что их рост происходил при пониженных РТ-условиях, не исключено, что иногда в метастабильной области. Кристаллизовались они из сульфидно-силикатного расплава, насыщенного флюидами или из сложного металлизированного флюид-расплава.

Косвенным подтверждением этой гипотезы является показанная выше тождественность состава и, соответственно, параметров образования эклогитов с алмазами и без них как из кимберлитов Якутии, так и южноафриканских трубок (см. рис. 15). Определения возраста [Richardson et al., 1984, 1995, 1998] говорят о том, что алмазы могут формироваться в течение длительного периода истории Земли, особенно алмазы эклогитового парагенезиса.

Существуют также другие прямые доказательства вторичного роста алмазов в эклогитах и связи их с процессом частичного плавления. К ним могут быть отнесены: а) находки расплавных включений в алмазах из трубки Мир и кристаллах кубического габитуса из Заира и Ботсваны [Буланова и др., 1988; Navon et al., 1988; Shrauder et al., 1995], б) обнаружение флогопита и плагиоклаза в алмазах из трубки Моиастерн [Moore, Gumey, 1989].

По-видимому, с аналогичным ростом алмазов второй генерации, при широком участии флюидных компонентов, в

Таблица 4

Сравнительная характеристика алмазов двух генераций в ксенолитах эклогитов из кимберлитовой трубки Удачная

Первая генерация алмазов

Число Размер, Морфологи Цвет Цвет ф/л образца кристаллов мм я

Уд- 24 12 1-3 октаэдр бесцв., дымчатый голубой

Уд-28 2 2,3 комбинац. Бесцв, светло-серый

Уд-45 4 >2 октаэдр серый а

Уд - 151 4 2-5 а коричневый а

Уд - 161 5 2-7 дымчатый светло-голубой

Уд - 200 6 3-5 бесцв голубой продолжение таблицы 4

Вторая генерация алмазов

Число Размер, Морфологи образца кристаллов мм я

Цвет

Цвет ф/л

ON U>

Уд- 24 Уд-28

Уд-45 Уд - 151 Уд - 161

Уд - 200

10 <0.5 октаэдр 2 0.2-0.3 октаэдр, агрегаты 4 0.5-1.0 в оболочке 2 0.3-0.5 октаэдр 6' 1-1.5 светло-розовый бесив 1

1 светло-желтый белый в оболочке, бледно-розовый агрегаты пластин. дымчато- серый окт., в оболочке светло-голубой нет ф/л светло-голубой, нет ф/л желто-голубой нет ф/л желый 8 эклогитах и, возможно в редких случаях в перидотитовых ксенолитах, связано и присутствие в алмазах проблематичных включений с высоким содержанием калия (Загенидзе и др., 1988) равно как и других фаз неопределенного парагенезиса.

Распространенность зональных кристаллов, рост их в сильно восстановительных и неравновесных условиях говорят о кристаллизации алмазов в изменяющейся окислительно-восстановительной обстановке при флюидном воздействии [17, 27, 91]. Как было показано [14, 69, 100, 110], подобные условия могут быть реализованы на одном из этапов мантийного метасоматоза (частичного плавления), которые протекают при активном флгоидно-магматическом воздействии летучих компонентов. Рост-алмазов эклогитового парагенезиса в открытой системе при участии флюидов предполагается и по данным изучения включений в алмазах из лампроитов трубки Аргайл [Griffin et al., 1988].

6. Образование алмазов в субстрате верхней мантии является многостадийным процессом и возможно в различных породах мантии, где реализуются условия для их зарождения и стабильности. Кристаллизация алмазов происходит при сочетании ряда благоприятных факторов, включающих не только РТ-нараметры, но и обеспечивающих: а) определенный окислительно-восстановительный потенциал; б) достаточное количество углерода в той или иной форме; в) наличие элементов переходных металлов, (г) присутствие флюидных компонентов. Этим условиям могут удовлетворять как первичные расплавы, так и расплавы, образующиеся при частичном плавлении мантийных пород.

Результаты исследования алмазосодержащих перидотитов и эклогитов, данные по изучению включений в алмазах, изотопии углерода алмазов, определения модельного возраста алмазов [Kramers, 1979; Richardson, 1986; Gurney, 1990] и ряд других сведений по особенностям их нахождения в кимберлитах показывают, что источник большинства алмазов находится в поле их стабильности на глубинах 145-300 км. Эти факты и данные, изложенные в первом и предыдущем тезисах, не вызывают сомнений в ксеногенном происхождении если не всех, то подавляющего большинства кимберлитовых алмазов.

Можно полагать и принять в качестве отправного положения общепринятое представление о том, что естественные алмазы росли в условиях стабильности и, следовательно, при температурах выше 1000 °С и давлениях превышающих 45 кбар. Общими условиями, необходимыми для зарождения и роста алмазов в области их термодинамической стабильности, являются: 1) достаточно хорошая растворимость углерода в расплаве, из которого происходит кристаллизация; 2) наличие в среде кристаллизации переходных металлов, катализирующих процесс зарождения алмазов; 3) возможность образования по время переноса углерода трехмерпоупорядочснных комплексов, где углерод приобретает гибридизацию алмазного типа БрЗ; 4) обеспечение диффузии углерода и углеродных комплексов к поверхности растущих кристаллов алмазов; 5) медленные скорости роста; 6) низкая фу п пи в и ость к на 1 о рода.

Большая часть этих условий может быть реализована, если предположить механизм образования алмазов в природе с участием сульфидов, присутствие которых в процессе роста алмазов обосновано нами в 4-ом защищаемом положении. Допустим, что блок углеродсодержащего мантийного субстрата основного или ультраосновного состава (дианир) при подъеме и повышении температуры начинает плавиться. Альтернативой может быть декомпресспонпый механизм плавления [Шкодзипский, 1985]. При степени плавления 20-50% образуется силикатный расплав, в котором в виде капель находится сульфидный. Судя по распространенности сульфидов в глубинных ксенолитах [67], количество сульфидного расплава составляет около 1-3%. Растворимость углерода различна в силикатном и сульфидном расплавах: в силикатном растворяется около 0,1% углерода, а в сульфидном около 1% до насыщения расплавов [73]. При достижении пересыщения по силикатным компонентам и углероду и снижении температуры этот гетерогенный расплав начнет кристаллизоваться. Кристаллизация силикатов, как тугоплавких соединений, опережает сульфиды на 200-300 °С , и поэтому сульфидный расплав остается жидким до гораздо более низких температур, обеспечивая кристаллизацию алмаза при пониженных параметрах.

Из двух сосуществующих расплавов сульфидный более предпочтителен как место зарождения и роста алмазов. Растворимость углерода в нем на порядок больше, чем в силикатном [ЫЫткаш-Сато е1 а!., 1998]. Кроме того, в сульфидном расплаве концентрируются такие элементы как Ре, N1 и Со, которые могут присутствовать в ионизированном виде, оказывая катализирующее воздействие на процесс зарождения алмазов. Если сульфидный расплав, даже как тончайшая оболочка, облекает растущие кристаллы алмаза, отделяя их от силиката, то она, подобно металлической при искусственном синтезе алмазов, может обеспечивать образование трехмерноупорядоченных комплексов углерода [73, 93]. Благодаря тому, что в сульфидном расплаве находится значительно меньше переходных элементов, чем в металлическом, скорость образования и диффузии комплексов к растущей поверхности кристалла будет ниже, чем при синтезе, что обеспечит медленные скорости роста природных алмазов. Причем, по мере расхода углерода на кристаллизующийся алмаз сульфидная пленка обедняется углеродом и атомарный углерод диффундирует в нее из силикатного расплава или даже твердых фаз. Подобный механизм согласуется с данными по распространенности сульфидов в алмазах, приуроченности сульфидов к одной ростовой зоне, находкам сульфидов в виде центральных включений, окружению алмазов каймами сульфидов.

Расчет состава сульфидного расплава, сосуществующего с алмазами [67], совпадающий с результатами других авторов, показывает практически постоянное содержание в нем серы (3438%) и суммы металлов (Ре+Си+№=66-62%). Такие составы отвечают доэвтектическим на диаграмме плавления Бе - РеС [Кеннеди, Рыженко, 1973], что согласуется с результатами экспериментов [Чепуров, 1988] о зарождении алмазов в расплавах доэвтектического состава (содержание серы менее 35 ат.%) и чистых металлах. Следовательно, состав природных сульфидных расплавов отвечает тому соотношению металлов и серы, при котором происходит рост алмазов.

Фуппивпость кислорода является еще одним параметром, лимитирующим образование природных алмазов. Изучение зонально распределенных в монокристаллах алмаза сиигенетичных включений силикатов и окислов показало, что интервал изменения летучести кислорода в процессе роста алмазов находится в пределах границ буферов 1\У-0РМ [Буланова и др., 1979, 1986, 1993]. Сходные оценки получены при изучении минералов из алмазоносных перидотитов [Кадик и др., 1989, 1995, 1997], а также эклогитовых ксенолитов (рис. 17). Такая низкая фугитивность кислорода на стадии зарождения и последующего роста алмазов обеспечивает стабильность и преобладание восстановленных форм серы в виде твердых сульфидов, Б2 - в расплаве и Ы28 - во флюиде. Выше буфера С>РМ становится устойчивой уже сульфатная сера.

Полученные оценки окислительно-восстановительных условии в процессе алмазообразовапия отражены на схематичной диаграмме (рис. 18). Основой для ее построения послужили значения термодинамических параметров и летучести кислорода в мантийных условиях |Агси1пя. 1975|. С учетом линии равновесия графит-алмаз и вариаций Г02, соответствующих буферам ОРМ-^, выделена область стабильности алмаза, т.е. намечены значения РТ-параметров и окислительно-восстановительной обстановки во время кристаллизации алмазов в мантийном субстрате. Области формирования основных и ультраосновных пород из трубок Удачная и Обнаженная выделены по рассчитанным температурам равновесия исследованных образцов [67]. При определении положения границ образования комплексов пород учтены также особенности фазового состава присутствующих в них минералов системы Ре-М-СО-Си-Б, в частности наличие или отсутствие магнетита и самородного железа. Поля устойчивости минеральных ассоциаций глубинных ксенолитов демонстрируют, что благоприятной средой для алмазообразовапия могут быть эклогиты и ультрамафиты алмазоносной трубки Удачная. Более низкие РТ-параметры и тенденция к увеличению относительной окислешюсти среды при образовании мантийных пород трубки Обнаженная, вероятно, обусловили неблагоприятные условия для кристаллизации в них алмазов.

Подчеркнем, что не вызывает сомнений наличие в кимберлитах двух популяций алмазов - перидотитовой и эклогитовой. Подавляющее большинство сведений говорит о том, что образование алмазов перидотптового типа происходит в стабильных условиях. Хотя в ксенолите алмазоносного гранатового перидотита из трубки Мир п присутствуют некоторые признаки

Рис. 17. Оценка окислительно-восстановительных условий образования алмазоносных пород 1-хром-пироповые гарцбургиты и пироповый лерцолит, 2-хром-пироповые гарцбургит и дуниты, 3-ильминит-пироповый и катаклазированный лерцолит, 4-5-кимберлитовые силлы, 6-кианитовый эклогит; по: [Кадик и др., 1989] с дополнением автора

СО о\

1000

Эялогтч 'ММ VIОЧОСНЪ:* грубая

Ультромофи'а Юг ясны/ трубок

КсгнОАиты из трубки Обцик^./к-сп 0 5л о:.! * бизм&ъчои крае,- змизации самозо б мои г и и

Рис.18. Схематичная диаграмма параметров алмазообразования и поля устойчивости минеральных ассоциаций мантийных пород возможного более позднего роста алмаза по сравнению с породообразующими минералами [68] и в отдельных кристаллах зафиксировано резкое увеличение концентраций Sr по периферии включений пиропа, что логично объясняется более молодым возрастом алмазов [Sliimizii, Sobolev, 1997], однако, по ряду изотопных датировок и других данных, в большинстве случаев перидогитовые алмазы образованы в мантийных условиях задолго до захвата их кимберлитовой магмой. Подобная точка зрения представляется обоснованной [Kesson, Ringwood, 1989; Gurney, 1990] и отражена на схематичной РТ-диаграмме (рис. 19а).

Популяция алмазов эклогитового парагенезиса, по-видимому, образуется в различных условиях и в широком временном интервале. Крупные монокристаллы алмазов эклогитового типа скорее всего росли в стабильных условиях мантии [Bulanova, 1955], что не исключает их роста а результате суидукции океанической коры, как показано на схеме (рис. 196) предложенной А.Рипгвудом [1989]. Первичный характер кристаллизации этих алмазов, вероятно, одновременно с породообразующими минералами ксенолитов подтверждается обнаружением включений силикатов в них [Соболев и др., 1972], а также наличием следов пластических деформаций в алмазах некоторых образцов и даже расколотых и частично сдвинутых кристаллов в отдельных эклогитах, причем линии сдвига и деформации совпадают с направлением деформации породы [112]. Ранний рост такого типа кристаллов, обычно октаэдрического габитуса, подтверждается проведенными нами исследованиями двух уникальных эклогигов из трубки Удачная, содержащих алмазы с включениями [90, 92]. Определение редкоземельного состава минералов включений в алмазах и породообразующих минералах с использованием высокочувствительного ионного зонда (SHRIMP) /¡оказало, что включения граната и клипопироксена в алмазах обеднены несовместимыми редкими элементами (рис. 20), что отражает метасоматическое обогащение эклогигов после формирования алмазов [81, 92, 96].

По как свидетельствует ряд фактов, несомненно, что какая-то часть алмазов к эклогитах образовалась позже, в уже закристаллизованной породе, что произошло, вероятнее всего, в процессе частичного плавления, связанного с мантийным а

О .•'1 м

- fi.il

Тар! 7/ штдщщш- - *'1

1!. \ 'о-'о

V"

У ч,').'.' ''00 ;?«о ¡.год и.лп ¡ьоа 6 х/л гО<? гпо

300 4 00

Л') с

7Ь0С.

Рис.19а,б. Схематичная РТ-диаграмма возможных моделей образования алмазов в породах верхней мантии а-поле кристаллизации большинства алмазов перидотитового парагенезиса, б-поле кристаллизации большинства алмазов эклогитового парагенезиса

Рис. 19в. Схема образования алмазов в эклогитах при метасоматозе и частичном плавлении(интервал 100-150 км содержит линзы метасоматизированных эклогитов)

I А П(1146 С1пюругохспе8

10!- ? и I.

С :■ ■-.,.-/ /\ | паралоанрилукшит и , \ / А • *

СП СО

0.

V*- •'

Я\лш!41ис Я алиам

К ЫЬ Ьа С с Г'г .Чг N<1.4111 /г Ш [и: Г: V Но УЬ ю ;. в п (v с

Со

I?

Сь

I 0. т

0.01

Ш94 Сагпе1х Г

А \ ' / .■ 'г I' ¿'г'-1 с г.! ;

• Аклячеиисбипмам'

К N1) Ьа Се Рг Хг 7л И Г Ни Т| V Но УЬ

Рис.20. Сравнение содержаний РЗЭ в породообразующих минералах и включениях в алмазах из эклоги гов трубки Удачная метасоматозом (рис. 19в). Судя по данным изучения алмазоносных ксенолитов и полученным нами результатам детального исследования состава вторичных твердых фаз вокруг алмазов in situ [107], часть алмазов в эклогитах росла одновременно с минералами, образовавшимися при метасоматозе и частичном плавлении пород. Многие микроалмазы и, возможно, все кристаллы кубического габитуса образованы при таком процессе [110], что подтверждается внутренним строением этих алмазов и составом микропримесей в кубах [Navon et al., 1998; Shrauder et al, 1995, 1996], а также их ростом в вязкой среде при высоких пересыщениях [57]. Скорее всего, в подобных условиях росли алмазы в оболочке, которая формировалась из пересыщенной высокоплотной флюидной фазы [Новгородов и др., 1990] и, очевидно, кристаллы с облаковидными включениями, которые присутствуют в кимберлитах Южной Африки и Сибири и содержат флюидные компоненты [Israeli et al, 1998J. Следует подчеркнуть высокую роль флюидных компонентов в процессе зарождения и роста подобного рода алмазов, что подтверждается как распространенностью в них микровключений, детально изученных в волокнистых алмазах из трубки Джваненг (Ботсвана), и представленных мантийными флюидами под высоким давлением [Shrauder et al, 1996], так и сведениями об особенностях их нахождения в ксенолитах эклогитов [110, 111]. Причем, по-видимому, иногда процесс образования алмазов был близок к моменту развития соответствующего этапа кимберлитового магматизма, а условия их роста обеспечивались потоками интрателлурических флюидов предваряющих внедрение кимберлнтовых магм и формирование трубок. Следует также подчеркнуть возможность эффективного взаимодействия и гомогенизации в расплавах сульфидов и флюидов. По экспериментальным данным [Горбачев, Каширцева, 1986], взаимодействие флюида с силикатным расплавом мала из-за преимущественного распределения серы во флюидную фазу. Все это указывает на высокую вероятность кристаллизации алмазов в сложном сульфидно-силикатном флюидизированном расплаве.

Таким образом, предлагаемая модель образования алмазов в породах верхней мантии базируется на том, что зарождение и рост алмаза определяется не только наличием углерода при параметрах отвечающих его стабильности, но и тем, что кристаллизация алмазов возможна только при сочетании следующих благоприятных факторов: соответствии РТ-параметров условиям роста алмазов, насыщенности среды углеродом, создании определенного окислительно-восстановительного потенциала, присутствии элементов переходных металлов и флюидных компонентов. Такая обстановка и, следовательно, кристаллизация алмазов возможны не только в первичных расплавах, но и при частичном плавлении и метасоматозе мантийных пород, когда в них образуются гетерогенные сульфидно-силикатные расплавы, насыщенные флюидными компонентами.

Заключение

Гипотеза о вторичной природе части алмазов в ксенолитах мантийных пород является дискуссионной, и для сс окончательного доказательства необходимы дальнейшие исследования. Подтверждение многоэтапное™ процесса роста алмазов и наличия нескольких генераций кристаллов в мантийных ксенолитах и, соответственно, кимберлитах снимет ряд противоречивых моментов во взглядах на происхождение алмазов и на природу адмазопосностп кимберлитов и других пород. Однако, несмотря па огромное количество публикаций и новых данных, посвященных алмазам и алмазосодержащим мантийным ксенолитам, только за последнее десятилетие, дискуссия по вопросу генезиса алмазов не завершена.

Одним из проблемных аспектов является соотношение алмазов эклогитового и перидотитового иарагенезисов. Так как количество алмазов с видимыми включениями силикатных и окис пых минералов в кимберлитах не превышает 10% от общей совокупности кристаллов [67], простое сопоставление по количеству алмазов с включениями того пли иного парагенезиса, содержащихся в какой-либо кимберлитовой трубке, не совсем корректно [100]. В результате исследования физических свойств алмазов из различных типов мантийных ксенолитов нами обнаружены различия в специфике спектров возбуждения и характере ИК-спектроп поглощения кристаллов из ксенолитов основного и ультраосновного состава [71], что может быть использовано для выяснения соотношения алмазов этих парагенетических типов в кимберлитовых трубках или других месторождениях. Обнадеживающие данные о возможности диагностики парагенетической принадлежности алмазов по оптическим характеристикам получены и при изучении никелевых центров [Надолинный и др., 1995]. Достоверность оценки соотношений алмазов двух популяций в кимберлитах представляется важной в прикладном аспекте и необходимой для окончательной расшифровки их генезиса, но она может быть осуществлена только по представительным партиям кристаллов и с использованием комплекса различных методов исследования.

Другой аспект касается датировки возраста алмазов. Несмотря на то, что Sm/Nd определения по включениям силикатов дают в большинстве случаев древний возраст для перидотитовых алмазов и довольно широкий разброс для кристаллов с эклогитовым парагенезисом включений [Richardson, 1986, 1987; Pearson ct al., 1997], существуют предпосылки более молодого возраста некоторых алмазов обоих парагенетических групп кристаллов [Shimizu, Sobolev, 1997; Navon, 1998]. По-прежнему, спорным вопросом остается время образования алмазов в оболочках, кубов, микроалмазов и кристаллов с флюидными и проблематичными включениями. Подтверждение предполагаемого нами роста их па временном этапе, близко связанном с образованием кимберлитовых магм, и соответствующая датировка вероятны в ближайшем будущем благодаря разработке высокоточной аппаратуры изотопного анализа включений in situ, особенно в результате датировки сульфидных включений в отдельных кристаллах алмазов [Eldridge et al., 1991; Pearson etal., 1998].

Ряд модельных возрастов силикатных включений эклогитового парагенезиса свидетельствует о многократных эпизодах роста алмазов, а Re-Os-вый модельный возраст включений сульфидов обоих парагенетических групп указывает на широкий спектр возрастов кристаллизации алмазов даже из одной трубки [Pearson et al., 1998]. Только детализация возраста алмазов поможет окончательно выяснить, образовались алмазы перидотитового и эклогитового типа в результате квази-длительиого процесса или же их рост происходил в дискретные периоды, связанные скорее всего с коропо/маптнйными коллизиями, которые сопровождались глобальным метасоматозом. Одним из спорных моментов, разрешаемых при этом и при доказательстве присутствия вторичной, более поздней генерации роста алмазов, является возможность образования части алмазов в предкимберлитовый этап развития магматизма, когда зарождение глубинных очагов кимберлитовой магмы предваряется снятием напряжений и прохождением интенсивных потоков интрателлурических флюидов в породах верхней мантии и кристаллизация отдельных разновидностей алмазов (микрокристаллы, кубы, алмазы в оболочке и, возможно, другие) генетически связанных с мантийными породами, в то же время обусловливается непосредственными агентами кимберлитового магматизма.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пономаренко А.И., Специус З.В. Алмазоносные эклогиты из кимберлитовой трубки Сытыканская.-Геология и геофизика, 1976. №6, с. 103-106.

2. Специус З.В., Пономаренко А.И. Корундовые ассоциации из нижних горизонтов коры и верхней мантии Земли,- Тез.докл. III Всес. симп. по метаморфизму. Свердловск, 1977, т.2, с. 59.

3. Специус З.В., Пономаренко А.И. Реакционные каймы в ксенолитах эклогитоподобных пород из кимберлитовой трубки Удачная,- В сб. Минералы и минер, ассоциации Вост.Сибири. Иркутск, 1977, с. 164-171.

4. Пономаренко А.И., Специус З.В, Любушкин В.А. Кианитовый эклогит с коэситом. - Докл. АН СССР, 1977, т.236, № I.

5. Специус З.В., Пономаренко А.И. Составы гранатов из пород коры и верхней мантии (ксенолиты из кимберлитовой трубки Удачная). - В сб. Мат. Y конф. мол. учен. МГУ. Деп. в ВИНИТИ 14.07.1978, № 2415, с. 217-225.

6. Пономаренко А.И., Специус З.В. Коэсит из эклогитов трубки Удачная, Якутия. - Тез. докл. XI съезда ММА. Новосибирск, 1978, т.2, с. 21-22.

7. Специус З.В. Сосуществующие гранаты и моноклинные пироксеиы в ксенолитах эклогитоподобных пород железистого ряда из кимберлитовой трубки Удачная. - Редкол. ж. Изв. вузов.

Геол. и разведка. М.,1979, № 7. Деп. в ВИНИТИ 27.03.1979, № 1069, с. 2-11.

8. Специуе З.В., Гаранин В.К. Рудные минералы в ксенолитах эклогитоподобных пород. - В сб.: Мат. YI конф. мол. учен. МГУ. Деп. в ВИНИТИ 21.08.1979, № 3132, с. 89-92.

9. Специуе З.В. Природа частичного плавления эклогитов из кимберлитовых трубок. - В сб.: Мат. YI конф. мол. учен. МГУ. Деп. в ВИНИТИ, 21.08.1979, №3132, с. 78-85.

10. Специуе З.В., Пономаренко А.И. Аморфизованные эклогиты -представители астеносферы Земли. Докл. АН СССР, 1979, т. 248, № 6, с. 1415-1419.

11. Специуе З.В. Петрохимические особенности гранат-клинопироксеновых пород с плагиоклазом из кимберлитовой трубки Удачная. - Вестник МГУ, 1979, № 2, с. 79-84.

12. Пономаренко А.И., Спецпус З.В., Соболев II.В. Новый'тип алмазоносных пород - гранатовые пироксениты. Докл. АН СССР, 1980, т.251,№ 2, с. 438-441.

13. Пономаренко А.И., Специуе З.В. Петрохимический состав высокоглиноземистых образований верхней мантии. Тез. докл. IY Всес. совещ. по алмазам. Симферополь, 1980, с. 22-23.

14. Специуе З.В. Форма, природа и условия частичного плавления в ксенолитах кимберлитовых трубок. - Вестник МГУ, 1980, № 5, с. 101-105.

15. Специуе З.В, Заячковскип А.А., Горохов С.С. Находка алмазов "днестровского" типа в ксенолитах эклогитов и некоторых россыпях. Минералогический сб. Львовского ун-та, 1981, № 35, вып. 1, с.7 1 -73.

16. Пономаренко А.И., Специуе З.В. Минеральные оторочки на алмазах из кимберлитов. Зап. ВМО, 1981, ч.110; вып. 3, с.298-304.

17. Специуе З.В. Роль летучих компонентов в формировании коренных месторождений алмазов. Тез.докл. II Всес. сов. "Природные газы земли п их роль в формировании земной коры и месторождении полезных ископаемых". М., 1982, с. I 16-1 17.

18. Специуе З.В, Никишоп К.Н., Махотко В.Ф. Эволюция кпапитоиых эклогитов при частичном плавлении. Тез. докл. IX семинара по геохимии магматических пород. М., ГЕОХИ, 1983, с. 104-105.

19.Специус З.В. Геолого-технологическая изученность и особенности типизации кимберлитовых руд. Тез. докл. сессии ВМО "Роль технологической минералогии в развитии сырьевой базы CCCP.JI., 1983. с. 12 1-122.

20. Специус З.В. Аспекты использования рентгеновских методов анализа в исследовании кимберлитов. Тез. докл. IY семинара "Рентгеновские методы анализа в науч.исслед. и контроле производственных процессов". Красноярск, 1983, с.139-141.

21. Специус З.В. Геолого-технологическая изученность кимберлитовых руд и возможности их типизации. В кн.: Новости науки и техники. Деп. в ЦНТИ, N 251, Як утек, 1983, с. 1-8.

22. Специус З.В, Харькив А.Д.,.Зинчук H.H. Некоторые аспекты вещественного состава кимберлитов и их возможное влияние на технологию обогащения этих пород и извлечения алмазов. Тез. докл. семинара в сб. Свойства природных алмазов и проблема их извлечения из сырья. Мирный, Якутнипроалмаз, 1983, с. 12-19.

23. Специус З.В, Никифорова Т.М. Взаимосвязь кристалломорфологии с физическими свойствами алмазов и некоторые аспекты дальнейших исследований. Тез. докл. в сб.: Свойства природных алмазов и проблема их извлечения из сырья. Мирный, Якутнипроалмаз, 1983, с.85-89.

24. Специус з.в., Зинчук H.H., Харькив А.Д., Зуев В.М, Минералого-пегрохимические особенности кимберлитов и некоторые аспекты их металлогении. Тез. докл. Всес. симпоз.в сб.: Ультраосновные магмы и их металлогения. Владивосток, 1983, с. 121-122.

25. Специус З.В., Клопотов В.И., Зинчук H.H., Клопотова Л.В. Генетическое значение рудных минералов кимберлитовых тел. Тез.докл.Всес.симпоз.в сб.: Ультраосновпые магмы и их металлогения. Владивосток, 1983, с.121-122.

26. Специус З.В. Некоторые проблемы алмазоносности и эволюции кимберлитов. Тез.докл.Всес.симпоз. в сб.: Ультраосновные магмы и их металлогения. Владивосток,-1983, с.145-146.

27. Специус З.В. Динамика геохимических факторов алмазообразования в кимберлитах. Тез.докл. в сб.: X семинар "Геохимия магматических пород". М., ГЕОХИ, 1984, с. 177-178.

28. Зайцев Л.И., Зольников Г.В, Ковальский В.В., Ненашев II.И., Нпкпшов К.Н., Сафронов А.Ф., Специус З.В. Серенко 13.11., Харькив А.Д. Рубидий-стронциевая изотопная геохимия кимберлитовых пород трубки Мир. Препринт. Якутск: изд.ЯФ СО АН СССР, 1984, 46 с.

29. Спеииус З.В., Никишов К.Н., Махотко В.Ф. Кианитовый эклогиг с санидином из кимберлитовой трубки "Удачная". Докл. AM СССР. 1984, т.279, № 1, с.177-178.

30. Специус З.В. Частичное плавление эклогитов - механизм генерации щелочноземельных магм. Тез.докл.науч.семинара в сб.: Серии магматических горных пород - происхождение и металлогения. М., 1985, с.31-32.

31. Специус З.В., Зинчук H.H., Зуенко В.В., Бабенко В.В. Петрохимические особенности кимберлитовых пород трубки Удачная. Тез.докл. IY Вост.-Сиб. регион, петрогр. сов. в сб.: Петрология, рудоносность и коррел.магмат.и метаморф.образ., флюидный режим эндогенп. процессов. Иркутск, 1985, с. 15-16.

32.Сиецпус З.В. Петрология, алмазоносность и некоторые аспекты номенклатуры эклогнтовых пород из кимберлитовых трубок. Тез.докл. IY Вост.-Сиб. регион, петрогр.сов. в сб.: Петрология, рудоносность и коррел. магмат. и метаморф. образ., флюидный режим эндогенных, процессов. Иркутск, 1985, с.15-16.

33. Платонов А.П., Таран М.П., Соболев П.В., Мацюк С.С., Специус З.В. Оптические спектры поглощения и окраска природных образцов хромсодержащего днстсна. Минералогический журнал. 1985, т.7, № 3, с.22-30.

34.Специус З.В. Некоторые особенности алмазов в ксенолитах эклогитовых пород и проблема генезиса алмазов в кимберлитах. Тез.докл.Всес. конф. Самородное элементообраз.в эндогенных процессах. В сб.: Минералы углерода в эндогенп.пропессах. ч.Ш, Якутск, 1985, с.4 1 -44.

35. Специус 3.13., Серенко В.П. Процессы преобразования пород верхней мантии. Тез.докл.Всес. симпоз. В сб.:Формационное расчленение, генезис и металл о ген. ультрабазитов. Свердловск, 1985, с.6-7.

35.Жиляева В.А., Зинчук H.H., Катеринчук H.H., Трухин В.И., Специус З.В. Особенности магнитных свойств кимберлитов трубки Удачная. Депониров.рукоп. М., 1985.

36.Специус З.В. О степени дифферепцировапности кимберлитовых расплавов. Тез. докл. XI семинара: Геохимия магмат.пород. М., Г'ЕОХИ AI I СССР, 1985, с. 41-42.

37. Специус З.В. Внутреннее строение, проблемы последовательности формирования и денудационного среза кимберлитовых трубок. Тез.докл.3-х Всес. чтений им. М.М. Одинцова: Кимберлиты и кимберлитоподобные породы. Иркутск, 1986, с.52-53.

38. Специус З.В. Некоторые петро- и геохимические особенности кимберлитов как показатели их эволюции. Тез. докл. XII семинара: Геохимия магмат. пород. ML, ГЕОХИ АН СССР, 1986, с.97-98.

39. Специус З.В., Серенко В.П. Петрохимические модели земной коры и верхней мантии по ксенолитам в кимберлитах. Тез. докл. XII семинара: Геохимия магмат. пород. М., ГЕОХИ АН СССР,

1986, с. 183-184.

40. Специус З.В., Зуев В.М. Проблемы и особенности типизации кимберлитовых руд на примере трубки Удачная. Тез. докл. на Всес. конф.: Роль технологической минералогии в расширении сырьевой базы СССР. Челябинск, 1986, с. 124-125.

41. Специус З.В., Серенко В.П. Общность и отличия кимберлитового и других типов вулканизма. Тез. докл. YI Всес. вулканол. совет.: Вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский, 1986, с. 116-118.

42. Специус З.В. Закономерности эволюции состава и проблема генезиса мантийных эклогитов из кимберлитовых трубок. Тез. докл. XII Всес. петрограф, совет.: Происхожд. и эволюция магмат. формаций в истории Земли. Новосибирск, 1986, т. 2, с.67-69.

43. Специус З.В., Сафронов А.Ф. Некоторые особенности состава рутила в эклогитовых ассоциациях и в парагенезисе с алмазом. Зап. ВМО. 1986, ч. 115, вып. 6, с.699-705.

44. Специус З.В., Буланова Г.ГГ, Лескова Н.В. Джерфишерит и его генезис в кимберлитовых породах. Докл. АН СССР, 1987, т. 293, № I.e. 199-202.

45. Специус З.В., Буланова Г.П. Самородное железо в алмазоносных эклогитах из кимберлитовой трубки Удачная. Докл. АН СССР,

1987, т. 294, N 6, е. 1445-1448.

46. Специус З.В., Буланова Г.П., Шестакова O.E. О причинах попадания некоторых алмазов в магнитную фракцию. Тез. докл. Всес. сов.: Основные проблемы и пути совершенствования технологии обогащения природных алмазов. Мирный, 1987, с. 39.

47. Специус З.В., Шишков К.Ю., Живанков Г.В. Сравнительная оценка морфологии и некоторых физических свойств алмазов, извлеченных из концентрата и хвостов пенной сепарации. Тез. докл. Всес. сов.: Основные проблемы и пути совершенствования технологии обогащения природных алмазов. Мирный, 1987, с.4.

48. Колчеманов H.A., Клюев Ю.А., Непша В.И., Специус З.В. Исследование некоторых физических свойств алмазов в связи с проблемой обогащения. Тез. докл. Всес. сов.: Основные проблемы и пути совершенствования технологии обогащения природных алмазов. Мирный, 1987, с.43-44.

49. Специус З.В. Эволюция состава кимберлитов и проблема алмазоносности. В сб.: Ультраосновные магмы и их металлогения. Владивосток, 1987, с.137-148.

50. Специус З.В. Особенности минералого-геохимического картирования кимберлитовых пород при типизации руд коренных алмазных месторождений. Тез. докл. Всес. петролог. симпоз.: Оценка перспектив рудоносности геологич. формаций при крупиомасштабн. картировании. J1., 1988, с.48-49.

51.Специус З.В. Литосфера кимберлитовых провинций Сибири и Южной Африки. Тез. докл. межд. симп.: Глубинное строение Тихого океана и его континентального обрамления. Благовещенск, 1988, ч. Ill, с.67-68.

52. Специус З.В. Эволюция первичных расплавов в мантии по продуктам частичного плавления в ксенолитах из кимберлитов. Тез. докл. XIY семинара: Геохимия и физико-химическая петролог ия магматизма. М., ГЕОХИ АН СССР, 1988, с. 176.

53.Специус З.В. Степень дифференцированное™ и алмазоносность кимберлитовых магм. Тез. докл. XIY семинара: Геохимия и физико-химическая петрология магматизма. М,. ГЕОХИ АН СССР, 1988, с.267-268.

54. Специус З.В., Буланова Г.П. О природе сульфидной минерализации в мантии. Тез. докл.: Информация о новых экспериментальных работах в области геохимии глубинных процессов: Магмаобразоваппе, гвердофазовые превращения, техника и методика эксперимента. М., ГЕОХИ АН СССР, 1988, с.64.

55.Специус З.В., Серенко В.П. Петрохимическая модель земной коры в областях проявления кимберлитового магматизма Якутии. Докл. АН СССР, 1988, т. 299, № 2, с.471-476.

56.Бескрованов В.В., Специус З.В. Сравнительная характеристика алмазов из кимберлитов и эклогитовых ксенолитов. Тез. докл. Межд. сипм.: Состав и процессы глубинных. зон континентальной литосферы. Новосибирск, 1988, с.12-14

57. Панков В.Ю., Специус З.В. Включения силицидов железа и самородного кремния в муассаните из кимберлитовой трубки Сытыканская. Докл. АН СССР, 1989, т. 305, № 3, с. 704-707.

58.Специус З.В. Рентгеновские методы в применении к геолого-гехнологической оценке кимберлитовых руд. Информационные материалы XI Всес. сов. по рентгенографии минерального сырья. 1989, Свердловск, т. II, с. 133.

59. Специус З.В. О специфике методов поиска и оценки возможных коренных источников алмазов в переходной зоне Азиатского континента. Тез. докл. III советско-китайского симпозиума: Геология и экология бассейна р.Амур, 1989, Благовещенск, ч.П, с.160-161.

60. Специус З.В., Буланова Г.П. Первая находка сульфидов в контакте с алмазами в ксенолитах эклогитов из трубки Удачная. Докл. АН СССР, 1989, т. 306, № 1, с. 176-180

61. Специус З.В., Миронов. В.П. Исследование внутреннего строения алмазов методом лазерно-люминесцентной топографии. Тез. докл. II Всес. геммол. сов. Черноголовка, 1989, с.23-25

62. Специус З.В., Полтавская Т.А. Структурно-литологическое районирование карьерных полей эксплуатируемых месторождений. Цветная металлургия, 1989, № 2, с.9-10

63. Яковлев Б.Г., Мацюк С.С., Вишневский A.A., Чубаров В.М., Специус З.В. Эволюция минеральных равновесий и петрогенезис глубинных мафитовых гранулитов ' железистого ряда из кимберлитовых трубок Якутии. Минералогический журнал. 1990, №3, с. 17-26.

64. Специус З.В. Мегаксеполит коэсигового эклогита из кимберлитовой трубки Удачная. Докл. АН СССР, 1990, т.3 13, №1, с. 153-157.

65. Тальникова С.Б., Специус З.В., Павлова Л.А. Включения сульфидов в гранатах из концентрата кимберлита трубки Удачная. Минерал.ж., 1990, т. 12, №6, с.44-51.

66. Буланова Г.П., Специус З.В., Лескова. Н.В. Сульфиды в алмазах и ксенолитах из кимберлитовых трубок Якутии. Новосибирск, Наука, 1990, 120 с.

67. Специус З.В. Алмазоносный ксенолит гранатового перидотита из кимберлитовой трубки Мир. Докл. АН СССР, 1990, т. 313, № 4, с.939-944.

68. Специус З.В., Серенко В.П. Состав континентальной верхней мантии и низов коры под Сибирской платформой. М., Наука, 1990, 272 с.

69. Кадик.А.А., Жаркова Е.В., Специус З.В. Окислительно-восстановительные условия формирования алмазоносных кпапитовых жлогпгов (кимберлнтовая тубка "Удачная", Якутия). Докл.АН СССР, 1991, т.230, № 2, с. 440-444.

70. Бескрованов В.В., Специус З.В., Малоголовец В.Г., Хренов А.Я., Полканов Ю.А. Морфология и физические свойства алмаза из мантийных ксенолитов. Минерал.ж., 1991, т. 13, № 5, с.31-42.

71. Специус З.В., Устинов.В.И., Гриненко В.А. Изменение изотопного состава кислорода в процессе аморфизации эклогптов. Докл. АН СССР, 1991, т. 322, № I, с. 142-146

72. Буланова Г.П., Специус З.В. Роль переходных металлов в генезисе природных алмазов.// Самородное металлообразовапие в магматическом процессе: Сборник научных трудов,- Якутск: ЯИЦ СО АН СССР, 1991.-с.61-67

73. Специус З.В., .Бобров. В.А. Летучие компоненты в гранатах глубинных ксенолитов и петрогенетнческие приложения. // Термобарогеохимия природных процессов: Тезисы докладов к Vlli совещанию по термобарогеохимии: М., 1992., с.53-54

74. Специус З.В. Петрографо-геохимические особенности ксенолитов из кимберлитовых трубок и некоторые следствия в приложении к модели коры и верхней мантии Якутии. В сб: Петролого-геофизические исследования региональных структур СССР. РАИ. Междувед. геофиз. ком.№ 14 (Результаты иссл. по межд. геофиз. проектам). М., 1992, с.35-44.

75.Специус З.В., Буланова Г.П., Гриффин B.JI. Алмазоносный эклогит с включением граната в алмазе из трубки "Мир". Докл. АН СССР, 1992, т. 322, № I, с. 134-137.

76.Специус З.В., Безбородов С.М. Минералогия алмазоносных эклогитов из кимберлитовой трубки Удачная (новые находки). Докл. АН России, 1992, т. 326, № 4, с.717-721

77.Неймарк Л.А., Немчин A.A., Розен О.М., Специус З.В.,Серенко В.П., Шулешко И.К. Sm-Nd-изотопные системы в нижнекоровых ксенолитах из кимберлитов Якутии. Докл. АН России, 1992, т. 327, № 3, с.374-378.

78. Шаронова З.В., Печерский Д.М., Специус З.В. Палеомагпитная оценка стадии сернентинизации кимберлитов и ксенолитов трубки Удачной. Физика Земли, 1993, № 4, с. 69-75

79. Зинчук H.H., Специус З.В., Зуенко В.В., Зуев В.М. Кимберлиговая трубка Удачная. Вещественный состав и условия формирования. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1993, 147 с.

80. Специус З.В., Рудник Р.Л., Иреланд Т.Р., Гриффин В.Л. Примесные элементы во включениях алмазов и породообразующих минералах эклогитов из кимберлитовых трубок Якутии. Тез. докл. IV объединенного Межд. сими, по проблемам прикладной геохимии. Иркутск. 1994, т.1, с. 210-211.

81.82. Геншафт Ю.С., Печерский Д.М., Шаронова З.В., Миронова H.A., Цельмович В.А., Специус З.В., Илупин И.П. Мапипопетрологическое изучение условий формирования недр континентальной земной коры ( на примере изучения ксенолитов из кимберлитов Якутии ). Физика земли , 1995, № 3, с. 26 - 45.

82. Специус З.В. Аспекты взаимосвязи текстурно-структурных особенностей, вещественного состава и алмазоносностн кимберлитов. Тез.докл. VI Вост.-Сиб. Петрографии, сов., Иркутск, 1997, с. 47.

83.Траутман Р. Л., Гриффин Б. Дж., Тэйлор В. Р., Специус З.В., Смит К. Б., Ли Д. К. Сравнение микроалмазов из кимберлитов и лампроитов Якутии и Австралии. Геология и геофизика , 1997, т. 38, №2 , с. 323 - 336.

84. Специус З.В., Гриффин В. JI. Рассеянные элементы в минералах эклогитов из кимберлитовой трубки Удачная (Якутия). Геология и геофизика , 1997, т. 38, № 1, с. 240-246.

85. Bulanova G. P. & Spetsius Z.V. Paragenesis and peculiarities of sulphides in diamonds and mantle xenoliths from kimberlites. Ext. Abstr., 4 th Int. Kimb. Conf., Perth, 1986, p.374-376.

86. Spetsius Z.V.& Bulanova G. P. Inclusions in diamond and minerals of mantle xenoliths from kimberlites as a source of information on the upper mantle composition. Abstr. The 15th General Meeting of IMA, Beijing, China, 1990, p.784-785.

87. Spetsius Z.V. Geological and technological assessment of primary diamond deposits. Abstr. The 15th General Meeting of IMA, Beijing, China, 1990, p. 1004-1005.

88. Spetsius Z.V. Geologic-technological appraisal of primary diamond deposits. Geologic-technological assessment of ore minerals, samples and deposits: lnterdepart. coll. of research proceed. "Mckhanobr". Leningrad. 1990, p.63-67.

89. Spetsius Z.V. A review of the diainondiferous eclogite xenoliths from kimberlite pipes of Yakutia: implications for diamonds genesis. Abstr. The 29th Int. Geo). Congress, Kioto, Japan, 1992, v.l, p. 179.

90. Spetsius Z.V. Partial melting of eclogites is a mechanism of magmas generation in mantle. Abstr. The 29th Int.Geo!.Congress, Kioto, Japan, 1992, v.2, p.562.

91. Rudnick R L., Spetsius Z.V. & Ireland T. R. Compositional Contrasts between coexisting Diamond Inclusion and Eclogite minerals in Xenoliths from Siberia. Abstr.of IAVCEI meeting, 1993, Australia

92. Spetsius Z.V. & Bulanova G. P. The role of sulfide melts in genesis of natural diamonds. 1 simposio brasileiro de geologia do diamante. Ext.Abstr.Cuiaba-Bra7.il, 1993, p.53-55.

93. Rudnick R. L„ Ireland T. R. & Spetsius Z.V. Protoliths of diainondiferous Eclogite xenoliths: geochemical constraints. Abstr. of IAVCEI meeting, 1993, Australia.

94. Spetsius Z.V. The regularities of the defect distribution and the internal structure of diamonds from the Yakutian deposits. Physics and Technology of Diamond Materials. Polaron Publishers, Moscow, 1994, p. 31-36.

95. Ireland T. R., Rudnick R. L. & Spetsius Z.V. Trace elements in diamond inclusions from eclogites reveal link to Archean granites. Earth and Planetary Science Letters, 1994, 128, p. 199-213.

96. Spetsius Z.V. Diamondiferous eclogites from Yakutia: Evidence for a late and multistage formation of Diamonds. 6th 1KC Abstracts, Novosibirsk, 1995, p.572-574.

97. Spetsius Z.V.& Griffin W. L. Trace elements in silicate and ore minerals of eclogite xenoliths from kimberlite pipe Udachnaya, Yakutia. 6th IKC Abstracts, Novosibirsk 1995, p. 575-577.

98. Zinchuk N.N., Spetsius Z.V., Zuev V.M. & Romanov N.N. The Experience of mineralogic-petrographic mapping of kimberlite pipes. 6th IKC Abstracts, Novosibirsk, 1995, p. 698-699.

99. Spetsius Z.V. Occurrence of Diamond in the Mantle: a case study from the Siberian Platform. In W.L.Griffm, Ed., Diamond Exploration: Into the 21st Century. Journ. Ceochim. Explor. 1995, 53, p.25-39.

100.Spetsius Z.V. Trace elements in Mafic and Ultramafic Xenoliths from Kimberlites of Yakutia. 6th Goldshmidt Conf. Journal of Conference Abstracts, Vol. 1(1), Heidelberg, Germany, 1996, p. 587.

101. Spetsius Z.V. The Properties of Diamonds and Kimberlite Ores from Primary Deposits of Yakutia: implication to Exploration. ICAM'96 Abstracts, Warsaw, Poland, 1996, p. 116.

102.Spetsius Z.V. Heterogeneity of the Continental Lithosphere and Morphology of the Diamonds of the Yakutian Kimberlite Province. •Abstr. The 30th Int. Geol. Congress, vol.1, Beijing, China, 1996, p. 17.

103.Spetsius Z.V., Zuev V.M. & Zinchuk N.N. Mineralogic-petrographic Mapping of Kimberlite Ores and Distribution of Diamonds in Kimberlite Pipes of Yakutia. Abstr. The 30th Int. Geol. Congress, vol.1, Beijing, China, 1996, p. 17.

104.Kinny P. D., . Griffin B. J., Heaman L. M .Brakhfogel F. F. & Spetsius Z.V. Shrimp U - Pb ages of perovskite from yakutian kimberlites. Russian Geology and Geophysics, 1997, vol. 38, No 1, p. 97 -105.

105.Spetsius Z.V. Petrographic and geochemical evidence for evolution of Siberian lithosphere in xenoliths from kimberlites of Yakutia. 7th Goldshmidt Conf. Journal of Conference Abstracts, Arisona, USA, 1997.

106.Spetsius Z.V., Griffin B. J. Mineralogy and PT-conditions of metasomatic events recorded in diamondiferous eclogites from

Udachnaya kimberlite pipe. 5th Eclogite Conference Abstracts, Ascona, Switzerland, 1997, p. 100. 107.Spetsius Z.V. Diamonds from eclogites: application to the genesis and exploration. Abstr. 2 Simposio brasileiro de geologia do diamante, Guiaba, Brazil, 1997, p. 31. 108.Spetsius Z.V., Taylor W.& Griffin B.J Major and trace element partitioning between mineral phases in diamondiferous and non-diamondiferous eclogites from the Udachnaya kimberlite pipe, Yakutia. 7th I КС Abstracts, Cape Town, 1998, p. 856-858. 109.Spetsius Z.V. Two Generation of Diamonds in the Eclogite

Xenoliths. 7th I КС Abstracts, Cape Town, 1998, p. 844-846. llO.Spetsius Z.V.& Griffin B.J Secondary phases associated with diamonds in eclogites from the Udachnaya kimberlite pipe: implication for diamond genesis. 7th IKC Abstracts, Cape Town, 1998, p. 850-852.

11 l.Spetsius Z.V.& Griffin W. L. Trace element composition of garnet kelyphites in xenoliths from Udachnaya as evidence of their origin. 7th IKC Abstracts, Cape Town, 1998, p. 850-852.

Авторские патенты 1. Патент РФ J^ 2054329 "Способ обогащения алмазосодержащих руд"/ Смольников В.А., Ларионов В.А., Бычкова Г.М., Специус З.В., Петренко В.А., Безбородое С.М. Заявка № 92002084, заявл.26.10.1992. Итоги науки и техники. Сб.Сер."Обогащение полезн.ископ.", т.21, М., 1987, с.119.