Сравнительная петрогеохимия кимберлитов Якутии и гетерогенность их источников тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.04, кандидат геолого-минералогических наук Голубева, Юлия Юрьевна

• Голубева, Юлия Юрьевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Голубева, Юлия Юрьевна

Введение.

Глава 1. Особенности размещения изученных кимберлитовых полей в геологической структуре Якутской алмазоносной провинции и во времени.

1.1. Этапы тектонического развития и место кимберлитового магматизма в ir истории Сибирской платформы.

1.2. Пространственные вариации состава литосферной мантии Якутской алмазоносной провинции.

1.3. Возраст кимберлитовых полей Якутии.

Глава 2. Петрогеохимические особенности кимберлитов Якутии и их связь с положением в структуре Сибирской платформы.

2.1. Вариации составов кимберлитов в пределах кимберлитовых трубок, кустов трубок и полей.

2.1.1. Палеозойские кимберлиты Маганского и Анабарского (Далдынский и

Мархинский террейны) геоблоков.

2.1.2. Палеозойские и мезозойские кимберлиты Оленекского геоблока.

2.1.3. Мезозойские кимберлиты Маймечинского террейна (Харамайское поле).

2.2. Вариации составов кимберлитов в пределах Якутской алмазоносной провинции.

Глава 3. Источники кимберлитов Якутской алмазоносной провинции (по данным изучения Sr-Nd-Pb изотопных характеристик).

3.1. Sr-Nd-Pb изотопный состав источников кимберлитов.

3.2. Время обогащения мантийных источников.

Глава 4. Критерии диагностики кимберлитов Якутской алмазоносной провинции и их петрогеохимическая классификация.

4.1. Петрохимические и геохимические критерии диагностики кимберлитов

Якутии.

4.2. Минералогические критерии диагностики кимберлитов Якутии.

4.3. Петрогеохимические группы кимберлитов Якутии.

Глава 5. Вопросы генезиса и некоторые причины вариаций составов кимберлитов

Якутии.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сравнительная петрогеохимия кимберлитов Якутии и гетерогенность их источников»

Актуальность исследований. Изучение геохимии кимберлитов современными прецизионными методами (ЮР-МБ, изотопия Бг, N(1 и РЬ) направлено на решение как фундаментальных, так и практических задач. Фундаментальные задачи включают: исследование особенностей состава кимберлитов, выделение их петрогеохимических типов, выявление корреляции состава кимберлитов с возрастом и геолого-структурными особенностями территорий. Полученные данные используются для расшифровки глубинного строения древних кратонов, установления неоднородности верхней мантии и построения различных генетических моделей формирования глубинных алмазоносных пород. Данные задачи включены в перечень приоритетных направлений исследований Наук о Земле, утвержденный постановлением Президиума РАН 1 июля 2003 г. Практической задачей на данный момент является определение закономерностей в распределении кимберлитов с различными петрогеохимическими характеристиками в пределах минерагенических таксонов (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле, алмазоносная провинция), что может быть использовано при прогнозе и поисках кимберлитов как на новых перспективных территориях, так и в пределах уже открытого кимберлитового поля. Прогнозирование минеральных ресурсов входит в перечень критических технологий РФ, утвержденный Президентом РФ 30 марта 2002 г.

В отличие от петрографо-минералогических критериев, детально разработанных за многие годы изучения кимберлитов Якутии Н.В. Соболевым и другими исследователями, геохимические и изотопно-геохимические исследования явно оказались на втором плане, и не соответствуют современному уровню. Это, возможно, объясняется тем, что только в последние годы появилась доступная аналитическая база, которая может дать уникальные данные в свете поставленных в диссертации задач. Настоящая работа посвящена петрологической интерпретации новых геохимических данных по кимберлитам Якутии, что позволяет считать проведенные исследования актуальными и практически значимыми для дальнейшего изучения петрогеохимических особенностей кимберлитов Якутии.

Цели и задачи работы. Основной целью исследования является сравнительный анализ петрогеохимических характеристик кимберлитов в пределах разных таксонометрических единиц (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле, алмазоносная провинция); выявление взаимосвязи между петрогеохимическими особенностями пород и их положением в структуре Сибирской платформы и характера гетерогенности источников кимберлитов Якутии. Проведенные исследования основаны на комплексном петролого-геохимическом изучении коллекции образцов кимберлитов

Якутии, отобранных из кимберлитовых тел (трубок, даек) полей разного возраста и географического положения, с привлечением прецизионных методов анализа вещества. Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Установить характер петрогеохимической неоднородности и пределы вариаций содержаний редких элементов в ряде минерагенических таксонов (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле, алмазоносная провинция) на примере Якутской алмазоносной провинции.

2. Изучить ЯЬ-Бг, Бт-Ш и РЬ-РЬ изотопные системы для определения характеристик мантийных источников кимберлитов из разновозрастных полей Якутской алмазоносной провинции.

3. Изучить представительную коллекцию кимберлитов Якутии, включающую образцы из трубок в разновозрастных полях трех главных тектонических геоблоков восточной части Сибирской платформы. Получить банк данных по содержанию петрогенных и редких элементов в кимберлитах Якутии и систематизировать их для создания петрогеохимической классификации пород.

4. Определить петрогеохимическую и изотопную специфику высокоалмазоносных кимберлитов Накынского поля для выяснения генезиса данных кимберлитов и разработки новых поисковых критериев.

Фактический материал и методы исследований. В основу работы легли результаты комплексного петролого-геохимического исследования коллекции кимберлитов Якутии, включавшие: 1) изучение шлифов кимберлитов под поляризационным микроскопом; 2) определение петрохимического состава пород (главные компоненты); 3) анализ геохимического состава пород (редкие элементы, изотопный состав Бг, N(1 и РЬ); 4) интерпретацию химического состава слюд и перовскитов из кимберлитов изученной коллекции; 5) компьютерную обработку полученных данных с использованием различных геохимических диаграмм (распределение редких и редкоземельных элементов, нормированных к примитивной мантии и хондриту; соотношения петрогенных и редких элементов и др.).

Каменный материал частично был собран во время посещения автором г. Мирный (2001 г.), а также любезно предоставлен сотрудниками ЦНИГРИ МПР РФ и ЯНИГП ЦНИГРИ АК «АЛРОСА». Проанализированный материал характеризует 38 кимберлитовых тел (трубок и даек) из 13 полей южной и северной части Якутской алмазоносной провинции (в скобках - трубки и количество проб), а именно: Мирнинское (Интернациональная (1), Мир (1)); Накынское (Ботуобинская (6), Нюрбинская (5)); Алакитское (Молодость (1), Юбилейная (I)); Далдынское (Удачная-Восточная (1),

Дальняя (1), Осенняя (1), Зарница (2)); Верхне-Мунское (Поисковая (2), Заполярная (2), Деймос (1)); Чомурдахское (Чомур (2), Светлая (2), Надежная (2), Олимп (1), Уральская (1)); Огонер-Юряхское (Аэрогеологическая (3), Сестра-19 (1), дайки Ан. 1 (1), Ан. 5 (1), Ан. 12 (1)); Куранахское (Малокуонамская (1)); Нижне-Куонамское (Мачала (1), Майская (1)); Средне-Куонамское (Небайбыт (1), Харахтах (1)); Куойское (Дьянга (1), Мгришница (1), Русловая (1)); Лучаканское (Лыхчан (2), Поздняя (2), Дама (2)); Харамайское (Улахан-7 (1), Базовая-2 (1), Биллях-4 (1), Лесная-1 (1)). Под микроскопом просмотрено более 100 прозрачных и прозрачно-полированных шлифов по образцам из исследованной коллекции. Созданный банк аналитических данных включает 58 анализов главных и редких элементов. В 20 образцах изучены Sm-Nd, Rb-Sr, Pb-Pb изотопные системы. Кроме этого, для 11 кимберлитовых тел, вошедших в коллекцию, получены 70 анализов слюд и 10 анализов перовскитов.

Особое внимание при подборке материала для аналитических исследований уделялось качеству образцов. Подготовка к анализу включала несколько предварительных этапов, в том числе: 1) изучение кимберлитовых пород под поляризационным микроскопом для отбора наименее измененных разностей с невысоким количеством ксеногенного материала (порфировые кимберлиты); при отсутствии таковых изучались автолитовые кимберлитовые брекчии и кимберлитовые туфобрекчии; 2) пробоподготовка для аналитических исследований, включающая дробление кимберлитового материала до фракции 1-2 мм, освобождение его от ксеногенного материала, отбор однородных обломков кимберлитов и их дальнейшее истирание. Аналитические исследования образцов кимберлитов включали: 1) определение главных элементов рентгенофлюоресцентным методом (VRA-20 (Karl Zeiss Jena), ОИГГиМ СО РАН, Новосибирск), СОг, FeO, Н2О, ЫагО, КгО химическими методами (ИГЕМ, Москва); 2) отбраковка анализов, отвечающих контаминированным породам с индексами контаминации C.I. = (Si02 + А1203 + Na20)/(2K20 + MgO) > 1.5 (по Clement, 1982) и SiÜ2/MgO >1.7 (по Ilupin, Roshchina, 2002); 3) определение редких и редкоземельных элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (Elan-6100 DRC (Perkin Elmer), ИМГРЭ, Москва); 4) изучение изотопного состава пород (Finnigan МАТ-261, ИГГД РАН, Санкт-Петербург); 5) изучение химического состава слюд и перовскитов (Camebax SX-50, Гинцветмет, Москва).

Научная новизна работы. В результате комплексных петролого-геохимических исследований коллекции кимберлитов Якутской провинции впервые создан банк данных, содержащий 58 представительных анализов кимберлитов, выполненных прецизионными методами (ЮР-МБ: 43 элемента) в одних и тех же лабораториях. Принципиально новыми результатами для кимберлитов Якутии являются следующие:

1. Установлено, что в пределах большинства изученных трубок и кустов трубок кимберлиты имеют близкие концентрации устойчивых при вторичных процессах и не зависящих от контаминации вмещающими породами редких элементов. В пределах поля наблюдается гораздо более выраженная неоднородность, обусловленная наличием кимберлитовых трубок, принадлежащих к разным петрогеохимическим типам. Подобная неоднородность может явиться основой как для выделения разновидностей кимберлитов, характерных для кустов трубок, так и для определения зональности поля.

2. На основе петрогеохимических данных установлены отличия между кимберлитовыми полями, находящимися в пределах разновозрастных тектонических геоблоков восточной части Сибирской платформы.

3. Бг, N<1 и РЬ изотопные особенности кимберлитов Якутии показывают, что их источники имеют сложную историю. По-видимому, они формировались в ходе разновременного, и вероятно, неоднократного обогащения источника типа деплетированной мантии (БМ) литофильными элементами при возможном участии процессов контаминации коровым материалом. Среди изученной коллекции наибольшими отличиями от других кимберлитов Якутии обладают трубки Ботуобинская и Нюрбинская (Накынское поле), что может отражать изотопно-геохимическую специфику их мантийного источника, претерпевшего наиболее раннюю и/или многократную метасоматическую переработку.

4. Уточнена классификация щелочно-ультраосновных пород Якутии, основанная на использовании минералогических критериев (химический состав слюд и перовскитов).

Практическая значимость

1 .Проведенные детальные исследования коллекции образцов кимберлитов Якутии позволили предложить ряд петрогеохимических признаков (концентрации ТЮг, КЕЕ, Ш^Е) для обоснования выделения минерагенических таксонов в пределах ЯАП (кимберлитовой трубки, куста трубок, кимберлитового поля). Выявленные закономерности (однородность геохимического состава в пределах трубки и куста, геохимическая зональность полей) предоставляют еще один независимый подход к выяснению внутренней структуры поля и определению его границ, что может быть использовано при рассмотрении процессов формирования кимберлитов, а также при планировании поисковых работ на обнаружение кимберлитовых трубок в пределах поля.

2.Установлено, что кимберлиты в разновозрастных геоблоках Сибирской платформы различаются по петрогеохимическим и изотопным характеристикам. Это открывает новые возможности для разработки критериев алмазоносности древних платформ и может быть использовано при прогнозировании перспективных площадей.

3. У станов ленная четкая изотопно-геохимическая специфика кимберлитов Накынского поля дает дополнительные геохимические критерии, использование которых, в комплексе с минералого-петрографическими характеристиками и особенностями геологических структур, контролирующих размещение трубок, позволит определять наиболее перспективные направления поисков высокоалмазоносных кимберлитов.

Защищаемые положения

В результате проведенного полного комплекса прецизионных аналитических исследований (XRF, ICP-MS, Sr-Nd-Pb-изотопия) единой коллекции образцов, а также использования данных геолого-структурных, петрологических и геохронологических исследований, полученных другими исследователями, впервые выявлена петрогеохимическая специфика отдельных кимберлитовых тел и полей в пределах Якутской алмазоносной провинции, обусловленная гетерогенностью их мантийных источников. Полученные выводы имеют важное значение для понимания генезиса алмазоносных кимберлитов и могут быть использованы при прогнозировании новых кимберлитовых полей, трубок в пределах кимберлитовых полей. В решение данной проблемы сформулированы следующие защищаемые положения:

1. Выявлены петрогеохимические особенности кимберлитов Якутии, позволяющие выделять минерагенические таксоны (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле) в пределах провинции. При выделении минерагенических таксонов следует предпочтительно использовать содержания ТЮг, REE, HFSE, как наименее подверженные влиянию контаминации вмещающими породами и вторичных изменений.

Кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле различаются вариациями концентраций главных и редких элементов, возрастающими в направлении от конкретного тела к кимберлитовому полю. В пределах трубки и куста трубок кимберлиты в большинстве случаев имеют довольно устойчивый состав. Различия между петрографическими разновидностями (автолитовые кимберлитовые брекчии и порфировые кимберлиты) кимберлитов незначительны и касаются лишь элементов, подверженных сильному влиянию контаминации вмещающими породами (СаО, Sr, Ва) и вторичных изменений (К2О, Rb, Cs). В пределах кимберлитового поля проявлена более значимая петрогеохимическая неоднородность кимберлитов. Самые высокие колебания концентраций отмечены для ТЮ2, К20, Li, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, HREEe>lu.

2. Показана зависимость петрогеохимических особенностей изученных кимберлитов Якутской алмазоносной провинции от их положения в геоблоках восточной части Сибирской платформы с разным возрастом консолидации коры фундамента. Выделенные на основании структурного положения группы кгшберлитовых полей, имеют ряд сходных черт: похожие вариации породообразующих и редких элементов и совпадение характерных особенностей распределения редких элементов в кимберлитах.

Кимберлитовые объекты центральной и южной частей ЯАП в пределах наиболее древних архейских Маганского и Анабарского геоблоков (мощность литосферной мантии 260-300 км) характеризуются умеренными и пониженными содержаниями титана и редких элементов. Это свидетельствует об относительно низкой геотерме и более сильном обеднении литосферной мантии в данном регионе. Кимберлитовые объекты северной (периферийной) части провинции в пределах протерозойского Оленекского геоблока (мощность литосферной мантии до 200-150 км), характеризуются повышенными содержаниями титана и редких элементов, что свидетельствует о более слабом обеднении и высокой геотерме литосферной мантии данного геоблока.

3. Установлено, что Sr, Nd и Pb изотопные особенности кимберлитов Якутии отражают разнообразие их мантийных источников, связанное с разным временем, степенью и характером обогащения деплетированной мантии литофильными элементами в разных тектонических геоблоках Сибирской платформы.

Большинство изученных кимберлитов Якутской алмазоносной провинции формировались за счет деплетированного мантийного источника (DM). Они близки источникам кимберлитов группы I Южной Африки. Изотопный состав кимберлитов Накынского поля приближается к значениям среднего состава силикатной Земли (BSE) (трубка Ботуобинская). В кимберлитах трубки Нюрбинская возможно участие вещества обогащенной литосферной мантии первого типа (EMI). Рассчитанные модельные возраста дают несколько групп значений в интервале 1.4-0.5 млрд. лет. Самые древние модельные возраста получены для источников кимберлитов Накынского поля (1.4-0.9 млрд. лет), а самые молодые — для мезозойских кимберлитов Куойского поля (0.5 млрд. лет).

4. Выделены три петрогеохимических типа кимберлитов Якутии. Они отличаются по содержанию и распределению редких элементов и титана, а также изотопным характеристикам. Петрогеохимические особенности выделенных типов кимберлитов связаны с комплексом факторов: геолого-структурным положением, типом мантийного метасоматизма; особенностями мантийного источника.

Низкотитанистые кимберлиты (содержания ТЮ2 < 1 мас.%; ZHREEef-lu 0.8-2.1 ppm; Y 5-15 ррш, Zr 18-160 ppm; La 9.31-119.45 ppm) представлены высокоалмазоносными кимберлитами Накынского поля. Умеренно-титанистые кимберлиты (ТЮ2 1-2.7 мае. %; IHREEEr-Lu 1.1-4.3 ppm; Y 6-31 ppm; Zr 51-457 ppm; La 29.98-226.16 ppm) являются наиболее распространенным типом, слагающим практически все трубки южной части провинции (Маганский и Анабарский геоблоки), за исключением Накынского поля, и примерно половину трубок северной части провинции (Оленекский геоблок). Высокотитанистые кимберлиты (Т1О2 > 2.7 мае. %; EHREEEr-Lu 1.7-6.6 ppm; Y 11-45 ppm; Zr 119-690 ppm; La 49.15-152.19 ppm) распространены, в основном, среди северных полей (Оленекский геоблок).

Апробация работы. Результаты исследований обсуждались на научно-практической конференции, посвященной пятидесятилетию открытия первой алмазоносной кимберлитовой трубки «Зарница» «Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (АЛМАЗЫ-50)» (Санкт-Петербург, ВСЕГЕИ, 2004), а также ряде симпозиумов, совещаний и семинаров, в их числе: 17 Симпозиум по геохимии изотопов имени ак. А.П. Виноградова (Москва, ГЕОХИ РАН, 2004); Всероссийский семинар с участием стран СНГ по Щелочному магматизму Земли (Москва, ГЕОХИ РАН, 2005); международный симпозиум, посвященный 70-летию академика Николая Владимировича Соболева «Эволюция континентальной литосферы, происхождение алмазов и их месторождений» (Новосибирск, ОИГГиМ СО РАН, 2005); Международное (X Всероссийское) петрографическое совещание (Апатиты, КНЦ РАН, 2005).

Результаты исследований отражены в 7 статьях в журналах «Доклады Академии наук», «Геохимия», «Петрология», «Региональная геология и металлогения», а также статья в сборнике Алмазная геология в АК «АЛРОСА» - настоящее и будущее (геологи АК «АЛРОСА» к 50-летнему юбилею алмазодобывающей промышленности России)».

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 178 страницах, включая в себя 10 таблиц, 56 рисунков и список литературы из 109 наименований.

Заключение диссертации по теме «Петрология, вулканология», Голубева, Юлия Юрьевна

Выводы, полученные в данной работе, позволяют остановиться лишь на некоторых аспектах, связанных с формированием кимберлитов Якутии на основании петрогеохимических характеристик. Это, прежде всего, вопросы, связанные с гетерогенностью мантийных источников кимберлитов и мантийно-коровым взаимодействием, распределением разных петрогеохимических типов кимберлитов в пределах минерагенических таксонов — куста трубок, кимберлитового поля, алмазоносной провинции. Особый интерес вызывает также вопрос, связанный с генезисом кимберлитов Накынского поля. По-видимому, выявленная гетерогенность кимберлитов вызвана комплексом факторов, оказавших влияние (в разной степени) как на источники кимберлитов, так и на характер сопровождающих магматизм процессов (метасоматоз, ассимиляция и др.). Обсудим некоторые из них.

Мантийные источники и мантийно-коровое взаимодействие. По ряду важных вопросов генезиса кимберлитов, включая природу источника их расплава, до сих пор существуют серьезные разногласия. Это вызвано отрывочным характером экспериментальных данных для модельных кимберлитовых систем, а также трудности установления состава их первичных расплавов (Рябчиков, 2002). Одним из способов, позволяющих судить о характерных особенностях состава мантии (истощенная, обогащенная), а также доле и природе корового (верхняя, нижняя кора) материала в источнике кимберлитов, является анализ изотопных данных.

Полученные изотопные данные (табл. 5-7) свидетельствуют о том, что изученные образцы кимберлитов имеют разные источники. Мантийный источник большинства умеренно-титанистых и высокотитанистых разностей кимберлитов приближается к деплетированной мантии (DM), как и источник кимберлитов группы I Южной Африки.

R7 ЯЛ

При этом первичные отношения ( Sr/ Sr)x варьируют в широких пределах - от отрицательных до положительных значений. Отмечается определенная тенденция в поведении изотопов стронция: eSr в высокотитанистых кимберлитах Оленекского геоблока приближается к значению этого параметра BSE, а умеренно-титанистые кимберлиты Маганского и Анабарского геоблоков (южной части провинции) обогащены радиогенным стронцием (см. главу 3). Кимберлиты трубок Накынского поля резко отличаются от всех остальных проанализированных образцов по изотопному составу Nd, приближаясь к BSE. При этом установлены четкие различия изотопного состава Nd в кимберлитах трубок Нюрбинская и Ботуобинская, при довольно близких отношениях изотопов стронция: в образцах трубки Нюрбинская значения eNd варьируют от -0.2 до -3.1, т.е. источник этих пород, вероятно, соответствовал обогащенной мантии I типа. Образцы трубки Ботуобинская имеют небольшие положительные значения eNd (от +1.2 до +2.0), т.е. мантийный источник этих кимберлитов был слабо деплетирован. Все образцы Накынского поля обогащены радиогенным стронцием (sSr от +33 до +55 в кимберлитах трубки Ботуобинская и от +16 до + 54 - в Нюрбинской).

Наблюдаемые различия в изотопных отношениях первичного свинца (рис. 30) свидетельствуют о вовлечении компонентов коры, причем в разных пропорциях, в процесс образования кимберлитов. Анализы образцов ряда полей (Мирнинское, Далдынское, Чомурдахское, Куойское), как и трубки Ботуобинская, перекрываются с полем кимберлитов группы I Южной Африки. Кимберлиты трубки Нюрбинская, а также Лучаканского и Огонер-Юряхского полей смещаются в область менее радиогенных значений свинца. Обращает на себя внимание, что точка состава образца 24/7-240 трубки Нюрбинская отклоняется от мантийной кривой в сторону кривой нижней коры (рис. 30), что подтверждает присутствие в составе ее источника некоторой доли вещества нижней коры. По-видимому, этим обусловлено и смещение точек всех трех проанализированных образцов Лучаканского поля (трубки Лыхчан, Дама) и дайки Огонер-Юряхского поля с кривой мантийных составов в сторону составов нижней коры.

Обсуждая характер мантийно-корового взаимодействия при формировании кимберлитов, следует учитывать, что состав и мощность коры и литосферной мантии резко меняется в разных полях ЯАП (см. главу 1). По результатам изучения гранатов из кимберлитов Якутии, B.JL Гриффиным с соавторами (Griffin et al., 1999) был построен разрез (рис. 52), на котором отражены пространственные вариации состава литосферной мантии. Строение разреза кратона под Накынским полем имеет некоторые специфические черты по сравнению с другими районами Сибирской платформы (Ащепков и др., 2004).

• По И.В. Ащепкову с соавторами (Ащепков и др., 2004), ксенолиты перидотитов по модальному составу здесь высоко деплетированы и представлены пироповыми дунитами. Среди мантийных пород очень велика доля эклогитовых ассоциаций, большая часть которых относится к глубинам менее 130 км (40 кбар) и представлены высокожелезистыми разновидностями; самые глубинные уровни (62-55 кбар) могут быть существенно эклогитовыми, что доказывается находками алмазсодержащих эклогитов. По мнению Н.П. Похиленко с соавторами, минералогические и геохимические особенности кимберлитов Накынского поля могут объясняться значительно более глубоким

• положением здесь зоны взаимодействия литосферы и астеносферы (Pokhilenko et al., 2003). Согласно полученным нами данным, источник большинства изученных кимберлитов располагался в пределах астеносферной мантии и лишь для кимберлитов Накынского поля предполагается участие обогащенной литосферной мантии I типа.

Вопрос о механизме взаимодействия мантийного и корового вещества рассматривается многими исследователями с привлечением, в основном, процессов субдукции (Kesson, Ringwood, 1989; Сорохтин и др., 2004 и др.). О.Г. Сорохтин с соавторами (Сорохтин и др., 2004) считает, что все вещество кимберлитовых, ф карбонатитовых и щелочно-ультраосновных магм произошло за счет переплавления пелагических осадков, затянутых по зонам субдукции на большие глубины под континенты (рис. 53). Это, по мнению О.Г. Сорохтина, подтверждается изотопными составами углерода в алмазах. Отсюда следует вывод, что углерод, фосфор, азот, большинство литофильных элементов (Li, В, F, С1, К, Ti, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, Та, Pb, Th, U), карбонаты, вода и другие флюиды в алмазоносных породах являются первично-осадочного происхождения. Эти элементы накапливаются в надсубдукционных областях, расположенных над погружающимися пластинами океанической литосферы, и являются одним из индикаторов примеси вещества корового происхождения (Hawkesworth et al., 1993).

Своеобразие геохимии изученных кимберлитов Куойского и Накынского полей, особенно в отношении высоких содержаний бора, лития и бериллия и пониженных содержаний HFSE может служить подтверждением этой идеи. Допускается, что данные геохимические особенности связаны с особенностями геодинамического развития

Коту йка некая Билляхская

3 зона зона

МгТ АМрТДТ МрТ Ахп

Рис. 52, Разрез коры п литосфер ной мантии Якутской алмазоносной провинции, построенный на основании изучения минералов в кимберлитах (Grit'fin et al., 1999)

Буквами обозначены: Мг'Г, ДТ, МрТ. БТ, ХП - соответственно - Маганский, Далдынский, Мархинский и Биректинский террейны и Хапсчанский складчатый пояс. Цифрами в кружках обозначены: 1 - Мири и некое, 2 -Алакитское, 3 - Далдынекое, 4 - Верхне-Мунское, 5 - Чомурдахское, 6 -Огонер-Юряхское, 7 - Мерчимденское, 8 - Толуопское. рй Фв в г ЕЛ

Рис. 53. Процесс формирования глубинных расплавов щелочно-ультраосновного, лампроитового и кимберлитового составов (Сорохтин и др., 2004).

А - ситуация в конце раннего протерозоя; Б - на рубеже раннего и среднего протерозоя; В - в рифее или фанерозое (показан момент прорыва глубинных магм к поверхности и образования: а - щелочно-ультраосновных интрузий; б - мелилититовых и карбонатитовых интрузий; в - алмазоносных лампроитовых и кимберлитовых субвулканических комплексов). 1 - литосфера, 2 - астеносфера, 3 -раннепротерозойская океаническая кора с перекрывающими ее тяжелыми железистыми осадками; 4 - континентальная кора (АЛ - архейского, РЯ, -раннепротерозойского возрастов); 5 - глубинные расплавы. подстилающей литосферы, в том числе с выплавлением расплавов из литосферы, которая предварительно была метасоматизирована под влиянием флюидного потока, обогащенного бором, отделявшегося на ранних стадиях дегидратации субдуцирующей океанической коры. При этом прослеживаются некоторые аналогии с островодужными комплексами: повышенные содержания LIL, пониженные - ТЮг и HFSE (Foley, Wheller,

• 1990). Данный вывод подтверждает также изучение гранулитовых ксенолитов из трубок Обнаженная и Слюдянка Куойского поля, которые указывают на островодужную природу их протолита (Соловьева и др., 2004). Пониженные содержания титана (практически полное отсутствие ильменита в кимберлитах Накынского поля) и HFSE могут быть связаны также с ранней потерей (в источнике) фракции расплава, содержащего эти элементы, или с отделением HFSE в титановые фазы, которые остаются как остаточные в мантийном источников процессе частичного плавления (Foley, Wheller, 1990).

Необходимо отметить, что против гипотезы о субдукции выступал А.В. Уханов с

• соавторами (Уханов и др.,1988), предлагая альтернативное объяснение, заключающееся в процессе «скучивания» земной коры, уподобляющееся современной обдукции. Модель формирования и обогащения источников кимберлитов, предложенная И.Д. Рябчиковым (Рябчиков, 2002), предполагает наличие двухстадийного механизма обогащения сильно несовместимыми элементами при формировании малой доли частичного расплава в сублитосферной мантии, затем ее перенос в нижнюю континентальную литосферу и повторное плавление этого обогащенного литосферного материала. Подобная последовательность событий может произойти при восходящем движении глубинного

Ф горячего диапира.

Таким образом, допускается, что не только различие мантийных источников, но и влияние мантийно-корового взаимодействия, усугубляющегося вариациями состава литосферы и коры, - еще одна причина гетерогенности кимберлитов ЯАП.

Типы мантийного метасоматоза и характер обогащения мантийного источника кимберлитов. Современные экспериментальные и теоретические разработки показали, что вода играет важную роль в проявлениях мантийного метасоматоза, в том числе в формировании кимберлитов. Описаны метасоматические текстуры мантийных ксенолитов (Bonadiman et al., 2002), выделения стекла в мантийных перидотитах (Ciuffi et al., 2002) и др. Оценивая содержания воды в верхней мантии Земли, Г. Драйбус с соавторами (Драйбус и др., 1997) пришли к выводу, что "Земля в наше время является влажной как изнутри, так и снаружи". Вода содержится даже в мантийном оливине (Berry et al., 2004). Это создает благоприятные условия для развития процессов мантийного метасоматоза, в рамках которого принято выделять два типа: скрытый и явный. Явному (модальному) метасоматозу приписывают крупные масштабы переноса вещества, выражающиеся в новообразованных минералах (амфиболах и слюдах). Входящие в состав этих минералов вода, калий, легкие редкие земли и другие элементы-примеси не содержатся в достаточном количестве в породах, подвергшихся изменениям и, следовательно, должны иметь внешний, скорее всего, глубинный источник (Уханов и др., 1988). Следы явного метасоматоза выявлены, например, в глубинных ксенолитах трубки Удачная (Соловьева и др., 1997). При этом для обогащения летучими высококалиевых магм (кимберлиты и др.) не требуется аномально высоких концентраций этих компонентов в источнике - этот процесс объясняется низкими степенями плавления мантии, поведением летучих в расплаве при высоком давлении (Рябчиков, 2002). В отличие от модального процесса, проявляющегося прежде всего в реакционных взаимоотношениях новообразованных и первичных минералов, скрытый метасоматоз распознается по устойчиво повышенным концентрациям в породах и минералах LIL и LREE элементов, а также по характерному изменению изотопных отношений Sr, Nd, Pb.

Результаты проведенных исследований показали, что характер распределения редкоземельных и редких элементов в кимберлитах разных полей заметно меняется (см. главу 2), следовательно, регионы имеют источники, характеризующиеся различным стилем обогащения редкими элементами. Эти различия выявляются при анализе распределения редких элементов (рис. 54) с применением методики Дж. Пирса (Реагсе, 1983). Ее суть - в различии механизма и основного агента метасоматоза верхней мантии, а в качестве агента может выступать либо флюид, либо расплав. На врезке (рис. 54) показаны две кривые распределения элементов: кривая Ко определяет коэффициент распределения элементов между гранатовым лерцолитом и расплавом; другая флюидная кривая Z/r отражает мобильность (подвижность) элемента в водном флюиде. Из сопоставления этих характеристических кривых с кривыми распределения редких элементов в кимберлитах Якутии видно, что кривая Z/r почти точно повторяет распределение редких элементов в породах Накынского поля, а расплавная кривая Ко - в породах остальных изученных полей, причем как северных (кимберлиты Оленекского геоблока), так и южных (кимберлиты Маганского и Анабарского геоблоков). Учитывая эти данные, предполагается, что для мантийного источника кимберлитов Накынского поля характерен "флюидный" характер процессов мантийного метасоматоза; для остальных изученных полей - "расплавный". Подчеркнем, что только Мархинский террейн, в южной части которого располагается Накынское поле, сложен биотит- и амфиболсодержащими плагиогнейсами архейского возраста (Розен и др., 2003). Можно

100

10 -=

0.1 1000

100

10 -з

0.1

Мирнинское, Далдынское, Алакитское, Верхне-Мунское поля п-1-1-г--т-1—~т-1-1-1-1-1-1-г

СЗ поля: Лучаканское, Куонамские

СВ поля: О гоне р-Юря хское, Чомурдахское

I-1-1-1-1--т-1-г т-1-1-1-г 1-1—

Бг К,0 ЯЬ Ва ТЬ Та ЫЬ Се Р,0, 2г Ш ТЮ: У УЪ

Рис. 54. Распределение редких и редкоземельных элементов в кимберлитах Якутии,

Принцип построения по (Реагсе, 1983). допустить, что процессы субдукции, которые имели место в древней геологической истории региона, сопровождались погружением обогащенных водосодержащими минералами блоков континентальной коры погруженного фундамента, что и привело к возникновению флюидных потоков, вызвавших метасоматические преобразования источников кимберлитов. Возможность такого процесса подтверждается и другой уникальной чертой состава низкотитанистых кимберлитов Накынского поля - явным деплетированием HFSE элементами, в том числе отчетливыми отрицательными аномалиями Ti, Zr, Th, U, Nb на спайдерграммах (см. рис. 5 в главе 2).

Еще один признак участия субдуцированного вещества в мантийном источнике кимберлитов - это повышенные содержания Ве в кимберлитах Накынского поля, который, как известно (Hawkesworth et al., 1993), накапливается в океанических осадках (глинах). Высокое отношение Be/Nd может быть связано с низкими степенями плавления метасоматизированного мантийного субстрата, содержащего амфибол и, более вероятно, флогопит. Данные по легким элементам не противоречат предположению о вкладе субдукционной компоненты в генезис накынских кимберлитов, но ограничивают момент отделения флюидов умеренно-глубинным (но более глубинным, чем в случае куойских кимберлитов) положением океанической пластины. Кроме того, если высокие концентрации бериллия и лития, которые высокомобильны в процессах мантийного метасоматоза (Paquin, Altherr, 2002), заимствованы из литосферной мантии, то между ее обогащением и формированием кимберлитов не происходило каких-либо относительно высокотемпературных событий. Древний рифейский модельный возраст кимберлитов трубки может указывать на продолжительный период «спокойствия».

Разный характер и интенсивность метасоматических процессов в литосфере Якутии фиксируется даже при сопоставлении двух трубок Загадочная и Удачная Далдынского поля, как показано на основании изучения Сг-диопсида и пиропа из мантийных ксенолитов (Dencker et al., 2003). Причем более высокая степень метасоматического обогащения отмечается в образцах из алмазоносной трубки Удачная. В целом же выявленные закономерности о характере метасоматоза могут рассматриваться как критерий оценки степени проявления глубинного метасоматоза и учитываться при оценке алмазоносности кимберлитовых трубок.

Модель образования кимберлитовых магм. Формирование кимберлитовых магм, согласно наиболее общепринятому мнению (Ваганов, 2000), связывают с частичным плавлением карбонатизированного, метасоматизированного, ильменитсодержащего гранатового лерцолита верхней мантии в присутствии существенно водно-углекислого флюида в диапазоне температур 1300-1600°С (резко преобладают 1400-1500°С), давлений 1.0-7.0 ГПа (преобладают 5.0-6.0 ГПа). Распределение летучих определяется главным образом термодинамическими параметрами: уменьшением концентрации воды с понижением давления и возрастанием концентрации углекислоты с понижением температуры. В ходе эволюции кимберлитовых расплавов существенно меняется их химический состав. В последнее время достаточно широко обсуждается идея гибридной природы кимберлита (Ваганов, 2000), по которой процесс плавления развивается одновременно во всем вертикальном разрезе верхней мантии, приводя к формированию множества изолированных порций кимберлитовой магмы, различающихся по составу в зависимости от давления, температуры и степени плавления, которая нарастает вниз по разрезу. Конечный кимберлит, таким образом, представляет собой результат смешения различных порций расплава. Кимберлитовое поле при этом можно рассматривать как проекцию глубинного очага, или глубинной вертикальной (стволовой) магмогенерирующей (кимберлитогенерирующей) зоны, а куст трубок — локального магматического очага на уровень современной поверхности, иными словами, как пространственно-временную развертку процесса формирования поля (Ваганов, 2000).

В.М. Иванов и В.Т. Подвысоцкий (Иванов, Подвысоцкий, 2001) предлагают модель формирования зон глубинного магматизма, согласно которой закономерности размещения магматитов объясняются внедрением мантийного диапира на более высокие уровни литосферы. После этого происходит метасоматическая переработка ультраосновных пород, что заканчивается формированием камеры, связанной с мантией в нижней своей части, процессы в которой протекают по принципу «доменной печи». Во второй этап в результате тектономагматической активизации платформы и прилегающих складчатых структур, происходит подток мантийных флюидов в камеру, представляющую закрытую систему и начинается процесс плавления исходного мантийного вещества с нарастанием РТ-условий внутри нее. В третий, заключительный, этап в результате адиабатического расширения летучих компонентов, давление внутри камеры достигает критических величин и начинает превышать давление перекрывающих толщ. Происходит образование систем трещин, переход закрытой системы в открытую, сопровождающийся взрывом или серией взрывов.

Анализ данных, полученных при изучении петрогеохимических особенностей кимберлитов Якутии, выявил существенную неоднородность, возрастающую в направлении кимберлитовое тело (трубка или дайка), куст—»кимберлитовое поле—»алмазоносная провинция. В пределах трубки и куста трубок геохимический состав кимберлитов довольно устойчив: вариации связаны, в основном, с разной степенью контаминации ксеногенным материалом кимберлитов разных фаз внедрения. В пределах поля установлена значительная петрогеохимическая неоднородность: самые высокие колебания концентраций отмечены для ТЮг (до 60%); КгО (до 95%); 1Л (25-90%); Шэ (1090%); Бг (20-80%); У, Ъх, № (до 40%); Се (5-95%); НЯЕЕ (10-40%); отмечены также колебания остальных элементов, превышающие колебания в трубке (Ве, Бс, V, N1, Сг). На основании полученных данных можно предполагать следующую зональность кимберлитовых полей: увеличение содержаний от центральных частей поля к периферийным "П (Чомурдахское поле), 7х, ЫЬ (Далдынское, Огонер-Юряхское поля) и уменьшение содержаний Со, Сг, N1 (Далдынское, Куонамские, Куойское поля), 1л (Далдынское, Чомурдахское, Куойское поля), НЯЕЕ и ЯЕЕ (Куонамские, Куойское, Чомурдахское поля). В единичных случаях встречаются и обратные закономерности: увеличение содержаний 1л и НЫЕЕ от центра к краю (Огонер-Юряхское поле).

Несмотря на фрагментарность исследований, по ряду признаков (тектонические, минералого-петрографические, петрогеохимические данные), можно сделать вывод о том, что вещественная зональность кимберлитовых полей реально существует. Причем порядок распределения кимберлитов в пределах поля подчиняется принципу центральной (Илупин и др., 2003), или плоскостной (Костровицкий и др., 2003) симметрии. Например, согласно данным В.И. Ваганова (Ваганов, 2000), кимберлиты с различными величинами ликвидусных температур располагаются в пространстве закономерным образом и построенные изотермы обрисовывают симметрично-зональную структуру поля — это овал, в центральной части которого значения температур минимальны и возрастают к периферии (рис. 55). Согласно нашим данным, увеличение ликвидусных температур от центра к краю поля сопровождается повышением "Л, 7х, ЫЬ и уменьшением Со, Сг, N1, О.

Линейное расположение кимберлитовых тел в пределах поля (куст трубок) обычно связывают (Илупин, 2003) с близповерхностными структурными особенностями толщи вмещающих пород - трещиноватостью и зонами повышенной проницаемости, сами же магматические очаги располагаются значительно глубже. Общий для поля магматический очаг в ходе эволюции распадается на ряд локальных очагов, различающихся по содержанию индикаторных минералов, особенностям состава последних, петро- и геохимическими особенностями расплава. Среди исследованных нами объектов сходством геохимического состава (проценты колебаний не выше, чем в пределах трубки) обладают кусты кимберлитовых трубок Ботуобинская и Нюрбинская (Накынское поле), Чомур и Светлая (Чомурдахское поле), Заполярная и Деймос (Верхне-Мунское поле). Случаи, когда трубки, отнесенные предположительно к одному кусту, отличаются по петрогеохимическим особенностям, редки (Лыхчан и Дама, Лучаканское поле) и требуют а

Ш. ш2

Рис. 55. Статистическое распределение ликвидусных температур (С°) в плане (а) (Алакитское поле) и вертикальная термальная структура кимберлитового поля (б) (по Ваганов, 2000).

1 - очаги кимберлитовой магмы; 2 - каналы внедрения отдельных трубок; 3 - области, где кимберлитовые расплавы не генерируются. уточнений с привлечением дополнительных исследований. Трубки, принадлежащие разным кустам имеют различные геохимические характеристики (трубки Интернациональная и Мир Мирнинского поля; трубки Чомурдахского поля, дайки и трубки Огонер-Юряхского поля).

Закономерности, полученные при интерпретации петрогеохимической неоднородности кимберлитового поля, предоставляют еще один независимый подход к выяснению внутренней структуры поля и определению его границ, что может быть использовано при рассмотрении процессов формирования кимберлитов, а также при планировании поисковых работ на обнаружение кимберлитовых трубок в пределах поля.

Зоны локализации алмазоносного магматизма: связь с положением в структуре Сибирской платформы. К настоящему моменту существует множество концепций, объясняющих размещение и формирование алмазоносных и потенциально алмазоносных пород на территории платформ.

Полученные нами данные подтверждают наличие связи между петрогеохимическими особенностями кимберлитов и их положением в структуре Сибирской платформы. Кимберлиты полей, приуроченные к определенной структурной единице фундамента (террейн или протерозойский складчатый пояс), характеризуются сходным характером распределения главных и редких элементов. При этом кимберлиты южной (или центральной) части провинции приурочены к Маганскому и Анабарскому геоблокам с архейским, а кимберлиты северной (или периферийной) части - к Оленекскому геоблоку с протерозойским возрастом консолидации коры фундамента (см. рис 1).

По ряду петрогеохимичеких особенностей (характер распределения редких элементов, содержание титана, изотопные характеристики) были выделены три петрогеохимических типа кимберлитов Якутии. При этом наиболее распространены умеренно-титанистые и высокотитанистые кимберлиты. Похожие разности встречены также на территории Архангельской области (Кепинское поле). Умеренно-титанистые кимберлиты распространены, преимущественно на Юге или в центральной части Сибирской платформы (Маганский и Анабарский геоблоки), а высокотитанистые - на Севере, или ближе к периферии платформы (Оленекский геоблок). Петрогеохимические различия между данными типами пород напоминают различия между кимберлитами групп IA и IB Южной Африки (приуроченных, соответственно, к центру и периферии платформы) (Smith et al., 1985) (табл. 10).

Как известно, кимберлиты группы I распространены на всех континентах, а II — установлены пока только в Южной Африке, где они географически ассоциируют с мезозойскими кимберлитами группы I, образуя несколько более древнюю провинцию. Кимберлиты Накынского поля, выделенные в низкотитанистый петрогеохимический тип, по некоторым характеристикам напоминают кимберлиты группы II Южной Африки (содержание титана, некоторые минералогические особенности, участие в формировании источника обогащенной литосферной мантии EMI - типа, самый древний модельный возраст среди кимберлитов ЯАП). Существенным отличием кимберлитов Накынского поля от кимберлитов группы II Южной Африки являются пониженные содержания LREE и HFSE элементов, а также близость источника к BSE, что позволяерт отнести их к самостоятельному петрогеохимическому типу. Единственным аналогом низкотитанистых кимберлитов Накынского типа на данный момент является выделенный O.A. Богатиковым с соавторами (Богатиков и др., 2001) «золотицкий» тип кимберлитов.

В литературе рассматривается несколько механизмов, объясняющих закономерности локализации алмазоносных кимберлитов в пределах провинции:

1) О.Г. Сорохтин с соавторами (Сорохтин и др., 2004) предлагают объяснять формирование кимберлитов и родственных им глубинных пород за счет затягивания на большие глубины (до 200-250 км) под древние континенты «тяжелых» железистых осадкой раннего протерозоя, их плавления и магматической дифференциации (рис. 56). После возникновения растягивающих напряжений в континентальной литосфере эти расплавы могут стремительно извергаться на поверхность Земли. Родственные кимберлитам породы щелочно-ультраосновного ряда при этом обычно зарождаются на существенно меньших глубинах, чем кимберлиты, располагаются ближе всего к фронту бывшей зоны подвига плит, на расстояниях от 100 до 200-300 км от ее фронта. На расстоянии от 200 до 400 км следует зона расположения кальцитовых карбонатитов и мелилититов, а иногда и неалмазоносных кимберлитов. Алмазоносные кимберлиты располагаются дальше других аналогичных образований — на расстояниях от 300 до 600650 км от фронта раннепротерозойской зоны подвига плит;

2) В.М. Иванов и В.Т. Подвысоцкий (Иванов, Подвысоцкий, 2001) считают, что тела глубинных магматитов локализуются в пределах областей овальной или неправильно-овальной форм, внутренняя часть которых амагматична. Локализация зон определяется расположением глубинных корово-мантийных неоднородностей. Выделяются: Маймеча-Котуйская, Анабарская, Оленекская, Мархинская, Вилюйско-Ботуобинская зоны; о

-100я I

-200

-300 континентальная кора область формирования щелочно-ультраосновных расплавов область формирования мелилититовых и карбонатитовых расплавов область формирования расплавов безалмазных кимберлитов графит алмаз конвектирующая горячая мантия область формирования расплавов алмазоносных кимберлитов и лапроитов подошва литосферы конвектирующая горячая мантия

100 200 300 400 Расстояние от глубоководного желоба, км

500

Рис. 56. Условия затягивания тяжелых (железистых) осадков по ранне-протерозойским зонам поддвига плит на большие глубины (до 250 км) под архейские континенты и области формирования расплавов глубинных пород, (по Сорохтин и др., 2004)

3) О.М. Розен (Розен, 2000) на основании изотопных данных рассматривает горизонтальную миграцию (относительно Сибирской платформы) очагов мантийного магматизма в фанерозое, различно ориентиророванную на разных уровнях глубинности, что объясняется мантийной конвекцией. При этом процесс внедрения кимберлитов начался в Вилюйском и Мунском районах в раннем девоне, предположительно в связи с раскрытием Вилюйского рифта, спустя 14 млн. лет он продолжился северо-восточнее в Средне-Оленекском районе (ранний карбон). Позднее одновременно с внедрением трапповой и щелочно-ультраосновной формацией кимберлиты появились на западе Анабарского щита (начало триаса), сместились восточнее в Куонамский район (средний триас, ранняя юра). В целом перемещение Сибирского кратона над источником кимберлитовых магм (находившимся на глубине порядка 400 км и более составило 800 км с юго-запада на северо-восток в течение 200 млн. лет;

4) В настоящий момент наибольшей популярностью пользуется гипотеза о литосферном мантийном корне (Манаков, 2001) (см. главу 1), объясняющая приуроченность высокоалмазоносных кимберлитов к центральным частям платформы, а низкоалмазоносных — к периферийным. Данная гипотеза предполагает образование в архее высокоистощенных перидотитовых, с линзами эклогитов, литосферных корней с последующим неоднократным наращиванием их снизу в результате взаимодействия с астеносферой или рециклинга земной коры. При высоком термическом градиенте в архейское время погружение холодных коровых блоков приводило к некоторому остыванию горячей мантии и создавало благоприятные РТ-условия для возникновения и сохранности алмазов.

Таким образом, полученные закономерности распределения кимберлитов разных петрогеохимических типов на территории ЯАП обусловлены целым комплексом взаимосвязанных причин:

1) связанных с формированием мантийных источников кимберлитов: влияние мантийно-корового взаимодействия и мантийного метасоматоза;

2) связанных с размещением кимберлитов в пределах разновозрастных геоблоков восточной части Сибирского кратона: уменьшение мощности литосферы вместе с повышением геотермы от центра к краю платформы.

Заключение

Анализ данных, полученных в результате комплексного петрогеохимического изучения коллекции кимберлитов Якутии (38 кимберлитовых тел из 13 полей Якутской алмазоносной провинции), отобранных из кимберлитовых тел (трубок, даек) полей разного возраста и положения в структуре Сибирской платформы, позволил сделать ряд выводов, касающихся неоднородности кимберлитов и гетерогенности их источников:

1. Установлен характер петрогеохимической неоднородности и пределы вариаций содержаний редких элементов в ряде минерагенических таксонов (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле, алмазоносная провинция) (на примере Якутской алмазоносной провинции). В пределах трубки и куста трубок кимберлиты в большинстве случаев имеют довольно устойчивый состав; в пределах поля наблюдается гораздо более выраженная неоднородность, обусловленная геохимической зональностью. Установленные закономерности предоставляют еще один независимый подход к выяснению внутренней структуры поля и определению его границ, что может быть использовано при рассмотрении процессов формирования кимберлитов (эволюция глубинной магмогенерирующей зоны), а также при планировании поисковых работ на обнаружение кимберлитовых трубок в пределах поля.

2. На основе петрогеохимических данных установлены отличия между кимберлитовыми полями, находящимися в пределах разновозрастных тектонических геоблоков восточной части Сибирской платформы. Это открывает новые возможности для разработки критериев алмазоносности древних платформ и может быть использовано при прогнозировании. Кимберлитовые объекты, расположенные в центральной и южной частях ЯАП с мощностью литосферной мантии 260-300 км, в пределах наиболее древних архейских Маганского и Анабарского геоблоках, характеризуются умеренными и пониженными содержаниями титана и редких элементов, что свидетельствует об относительно низкой геотерме и сильном обеднении литосферной мантии в данном регионе. Кимберлитовые объекты, расположенные в северной (периферийной) части провинции с мощностью литосферной мантии до 200-150 км, в пределах протерозойского Оленекского геоблока, характеризуются повышенными содержаниями титана и редких элементов, что свидетельствует о слабом обеднении и высокой геотерме литосферной мантии Оленекского геоблока.

3. Установлены особенности состава мантийных источников кимберлитов Якутии с разными петрогеохимическими характеристиками по их Бш-Ыс!, ЯЬ-Бг, РЬ-РЬ изотопным отношениям: источники большинства изученных кимберлитов Якутии формировались за счет деплетированного мантийного источника (DM) и близки источникам кимберлитов группы I Южной Африки; в источниках отдельных объектов, имеющих менее радиогенные значения свинца, возможно участие корового вещества. Среди изученной коллекции наибольшими отличиями от других кимберлитов Якутии обладают трубки Ботуобинская и Нюрбинская (Накынское поле), что может отражать изотопно-геохимическую специфику их мантийного источника, претерпевшего наиболее раннюю и/или многократную метасоматическую переработку. Четкая изотопно-геохимическая специфика данных кимберлитов дает дополнительные критерии, использование которых, в комплексе с минералого-петрографическими характеристиками и особенностями геологических структур, контролирующих размещение трубок, позволит определять наиболее перспективные направления поисков высокоалмазоносных кимберлитов.

4. Большая часть образцов рассматриваемого сообщества пород (58 образцов из 38 объектов) обладают схожими петрогеохимическими и изотопными чертами с кимберлитами группы I Южной Африки (по Smith et al., 1985). В то же время встречаются образцы, обладающие некоторыми петрогеохимическими особенностями состава, сближающими их с оранжитами, либо лампроитами и маджгаванитами. Однако совокупность петрохимических, геохимических и минералого-петрографических данных свидетельствует и том, что все изученные породы относятся к кимберлитам. При этом установлено несоответствие классификации пород с учетом химического состава слюд, предлагаемой Р. Митчеллом (Mitchell, 1995), и данными по изотопии, которая первоначально была принята за основу разделения кимберлитов Южной Африки на группы. По-видимому, одинаковый состав минералов (слюд) в кимберлитах и родственных им породах обусловлен близкой историей кристаллизации магм, сходством условий вторичных изменений минералов (слюд).

5. Выделены три петрогеохимических типа кимберлитов Якутии, каждый из которых характеризуется рядом петрогеохимических особенностей, обусловленных комплексом причин, связанных с формированием мантийных источников кимберлитов (модельный возраст, влияние мантийно-корового взаимодействия и мантийного метасоматоза) и размещением в пределах разновозрастных геоблоков восточной части Сибирского кратона (уменьшение мощности литосферы вместе с повышением геотермы от центра к краю платформы). При этом наиболее распространены умеренно-титанистые и высокотитанистые кимберлиты, являющиеся аналогами кимберлитов группы I Южной Африки. Похожие разности встречены также на территории Архангельской области (Кепинское поле). Умеренно-титанистые кимберлиты распространены, преимущественно на Юге или в центральной части Сибирской платформы (Маганский и Анабарский геоблоки), а высокотитанистые - на Севере, или ближе к периферии платформы (Оленекский геоблок). Петрогеохимические различия между данными типами пород напоминают различия между кимберлитами групп IA и IB Южной Африки (приуроченных, соответственно, к центру и периферии платформы). Единственным аналогом низкотитанистых кимберлитов Накынского типа является выделенный O.A. Богатиковым с соавторами «золотицкий» тип кимберлитов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Голубева, Юлия Юрьевна, 2005 год

1. Агашев A.M., Орихаши Ю., Ватанабе Т., Похиленко Н.П., Серенко В.П. Изотопногеохимическая характеристика кимберлитов Сибирской платформы в связи с проблемой их происхождения // Геология и геофизика. 2000. Т. 41. № 1.С. 90-99.

2. Архангельская алмазоносная провинция (геология, петрография, геохимия иминералогия). Под ред. O.A. Богатикова. М.: Изд-во МГУ, 1999. 524 с.

3. Арцыбашева Т.Ф., Благулькина В.А. Ровша B.C., Сарсадских H.H. К вопросу оклассификации кимберлитов Якутии (на примере Алакит-Далдынского алмазоносного района) / Сов. Геология, 1963. № 1. С. 70-81.

4. Атлас текстур и структур кимберлитовых пород./ Корнилова В.П., Никишов К.Н.,

5. Ковальский В.В., Зольников Г.В. М.: Наука, 1983. 161 с.

6. Бобриевич А.П., Бондаренко М.Н., Гневушев М.А., Красов Л.М., Смирнов Г.И.,

7. Юркевич Р.К. Алмазные месторождения Якутии. Москва, 1959. 527 с.

8. Бобриевич А.П., Илупин И.П., Козлов И.Т., Лебедева Л.И, Панкратов A.A.,

9. Смирнова Г.И, Харькив А.Д. Петрография и минералогия кимберлитовых пород Якутии. М.: Недра, 1964. 191 с.

10. Бовкун A.B., Серов И.В., Гаранин В.К. и др. Перовскит из кимберлитов Якутскойалмазоносной провинции // Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. Воронеж: Воронежский гос.унив. 2003. С. 197-202.

11. Богатиков O.A., Рябчиков И.Д., Кононова В.А. и др. Лампроиты. М.: Наука, 1991.• 302 с.

12. Богатиков O.A., Кононова В. А., Первов В. А., Журавлев Д.З. Источники,геодинамическая обстановка образования и перспективы алмазоносности кимберлитов окраины Русской плиты: Sr-Nd изотопия и ICP-MS геохимия // Петрология. 2001. Т.9. №3. С. 227-241.

13. Богатиков O.A., Кононова В.А., Голубева Ю.Ю. Зинчук H.H., Илупин И.П., Ротман

14. А.Я., Невский J1.K., Овчинникова Г.В., Кондратов И.А. Петрогеохимические и изотопные вариации состава кимберлитов Якутии и их причины // Геохимия, 2004. № 9, С. 915-939.

15. Богатиков O.A., Кононова В.А., Зинчук H.H., Носова A.A., Голубева Ю.Ю.

16. Геохимические критерии продуктивности кимберлитов Якутской алмазоносной провинции// Алмазная геология в AK «AJIPOCA» -настоящее и будущее (геологи AK «AJIPOCA» к 50-летнему юбилею алмазодобывающей промышленности России)», 2005

17. Брахфогель Ф.Ф. Геологические аспекты кимберлитового магматизма северовостока Сибирской платформы. Якутск, 1984. 128 с.

18. Ваганов В.И. Алмазные месторождения России и мира (Основы прогнозирования).

19. М.: "Геоинформмарк", 2000. 371 с.

20. Василенко В.Б., Зинчук H.H., Кузнецова Л.Г. Петрогеохимические модели алмазныхместорождений Якутии. Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1997.574 с.

21. Владимиров Б.М., Соловьева Л.В., Киселев А.И. и др. Кимберлиты икимберлитоподобные породы: Кимберлиты ультраосновныая формация древних платформ. Наука. Сиб. отд-ние. 1990. 264 С.

22. Владыкин Н.В., Лелюх М.И. Лампроиты Сибири химизм и систематика. В кн.

23. Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. 2003, Воронеж: Воронежский гос.унив. С. 365-370.

24. Геншафт Ю.С., Илупин И.П., Кулигин В.М., Виторженц Г.Ч. Типоморфизмильменитов глубинных магматических пород // Состав и свойства глубинных пород земной коры и верхней мантии платформ. М., 1983. С. 95-190.

25. Головин A.B., Шарыгин В.В., Похиленко Н.П. и др. Вторичные включения расплавав оливине неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная, Якутия // ДАН. 2003. Т.388. №3. С. 369-372.

26. Голубева Ю.Ю. Илупин И.П., Журавлев Д.З. Редкоземельные элементы (ICP-MSгеохимия) в кимберлитах Якутии. //ДАН. 2003. Т. 390. №5. С. 668-672.

27. Голубева Ю.Ю. Изотопная (Sr, Nd, Pb) гетерогенность кимберлитов Якутии //

28. Тезисы докладов. 17 Симпозиум по геохимии изотопов имени ак. А.П. Виноградова, 2004. С. 65-66.

29. Голубева Ю.Ю. Овчинникова Г.В., Левский Л.К. Pb-Sr-Nd изотопныехарактеристики мантийных источников кимберлитов Накынского поля (Якутия) //ДАН, 20046. Т. 394. №6. С. 796-800.

30. Голубева Ю.Ю. Цепин А.И. Уточнение критериев диагностики кимберлитов

31. Якутии: петрохимия, минералогия // ДАН, 2004. Т. 397. № 3 С. 385-390.

32. Доусон Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: «Мир», 1983. 300 с.

33. Драйбус Г., Ягутц Э., Венке X. Вода в мантии Земли // Геология и геофизика. 1997.1. Т. 38. № 1.С. 269-275.

34. Ф 30. Зайцев А.И., Корнилова В.П., Фомин A.C., Томшин М.Д. О возрасте кимберлитовыхпород Накынского поля / Проблемы алмазной геологии и некоторые пути их решения. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2001. С. 47-54.

35. Илупин И.П., Каминский Ф.В., Францессон Е.В. Геохимия кимберлитов. М. Недра,1978. 352 с.

36. Илупин И.П., Кортман Р.В., Николаев Л.И., Симоненко В.Ф. Новые данные огеохимимической зональности кимберлитовых полей Якутской провинции // Доклады Академии наук СССР. 1979. Т. 249. №2. С. 449451.

37. Илупин И.П. Своеобразие кимберлитовой трубки Обнаженная и Куойского поля. //

38. Отечественная геология. 1997. №6. С. 24-28.

39. Илупин И.П., Ботова М.М., Шавырина М.В. Новые данные о химической составеильменита из кимберлитов Якутии // Руды и металлы. 2001. №2. С. 4454.

40. Когарко Л.Н., Лазуткина Л.Н., Кригман Л.Д. Условия концентрирования циркония вмагматических процессах. М.: Наука, 1988.120 с.

41. Кононова В.А., Левский Л.К., Первов В.А., Овчинникова Г.В., Богатиков O.A. Pb-Sr

42. Nd изотопные характеристики мантийных источников калиевых ультрабазитов и базитов севера Восточно-Европейской платформы. //• Петрология. 2002. Т. 10. №5. С. 493-509.

43. Кононова В. А., Голубева Ю.Ю. Богатиков О. А., Носова A.A., Левский Л.К.,

44. Овчинникова Г.В. Изотопная (Sr, Nd, Pb) и геохимическая (ICP-MS) гетерогенность кимберлитов Якутской провинции: вопросы генезиса // Петрология, 2005а

45. Кононова В.А., Голубева Ю.Ю. Богатиков O.A. Неоднородность составакимберлитов и условия их формирования по данным петрогеохимии (Якутская и Архангельская провинции) / Международное (X Всероссийское) петрографическое совещание. Апатиты, 20056

46. Корнилова В.П., Фомин A.C., Зайцев А.И. Новый тип алмазоносных кимберлитов на

47. Сибирской платформе // Регион, геология и металлогения, 2001. №13-14. С. 105-117.

48. Костровицкий С.И., Морикио Т., Владыкин Н.В., Лепин B.C. Sr-Nd — изотопнаясистематика кимберлитов и родственных пород Севера Якутской провинции //ДАН. 1999. Т. 369. С. 371-374.

49. Костровицкий С.И., Алымова Н.В., Иванов A.C., Серов В.П. Структура Далдынскогополя вещественный аспект проблемы / Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге

50. XXI века. Воронеж: Воронежский гос. унив. 2003. С. 300-306.

51. Костровицкий С.И., Алымова Н.В., Яковлев Д.А., Серов В.П., Мацюк С.С.

52. Минералогические паспорта известных кимберлитовых трубок как методическая основа при поисковых работах / Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (АЛМАЗЫ-50). МПР РФ, ВСЕГЕИ, «АЛРОСА». С. 185-187.

53. Лапин A.B., Харькив А.Д. Маджгаваниты особый петрогеохимический тип• алмазоносных магматитов. // Геохимия. 2003. № 11. С. 1181-1190.

54. Магматические горные породы. Классификация, номенклатура, петрография. Часть1.М.: Наука, 1985. 367 с.

55. Манаков A.B. Технология выделения литосферного корня на основеинтегрированного анализа геофизических данных / Проблемы алмазнойгеологии и некоторые пути их решения. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2001, с. 270-277.

56. Милашев В.А. Термин «кимберлит» и классификация кимберлитовых пород /

57. Геология и геофизика, 1963. №4. С.42-52.

58. Олейников Б.В., Никишов К.Н., Ковальский В.В. и др. Петролого-геохимическиечерты глубинной эволюции вещества кимберлитовой и базитовой магматических систем. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1985. 200 с.

59. Основы региональной геологии СССР. Цейслер В.М., Караулов В.Б., Успенская Е.А.,

60. Чернова Е.С. М.: Недра, 1984. 358 с.

61. Петрохимия кимберлитов. Харькив А.Д., Зуенко В.В., Зинчук H.H. М.: Недра, 1991.304 с.

62. Розен О.М. Мантийный магматизм в фанерозое Сибирской платформы: некоторыеограничения на модели мантийной конвекции // Докл. АН, 2000. Т. 370. №6. С. 785-788.

63. Розен О.М., Серенко В.П., Специус З.В. и др. Якутская кимберлитовая провинция:положение в структуре Сибирского кратона, особенности состава верхней и нижней коры // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 1. С. 326.

64. Рябчиков И.Д. Флюидный режим мантийных плюмов / Мантийные плюмы иметаллогения. Петрозаводск-Москва: Пробел-2000, 2002. С. 194-195.

65. Серов И.В., Гаранин В.К., Зинчук H.H., Ротман А.Я. Мантийные источникикимберлитового вулканизма Сибирской платформы// Петрология. 2001. Т.9. №.6. С. 657-670.

66. Смелов А.П., Ковач В.П., Габышев В.Д. и др. Тектоническое строение и возрастфундамента восточной части Северо-Азиатского кратона // Отечественная геология. №6. 1998. С. 6-10.

67. Соловьева Л.В., Егоров К.Н., Маркова М.Е. и др. Мантийный метасоматоз иплавление в глубинных ксенолитах из трубки Удачная, их возможнаясвязь с алмазо- и кимберлитообразованием // Геология и геофизика.1997. Т. 38. № 1.С. 172-193.

68. Соловьева JI.B. Горнова М.А., Маркова М.Е., Ложкин В.И. Геохимическаяидентификация гранулитов из ксенолитов в кимберлитах Якутии // Геохимия. 2004. № 3. С. 270-287.

69. Сорохтин О.Г., Митрофанов Ф.П., Сорохтин Н.О. Глобальная эволюция Земли ипроисхождение алмазов. М.: Наука, 2004. 269 с.

70. Томшин М.Д., Фомин А.С., Корнилова В.П. и др. Особенности магмообразования

71. Накынского кимберлитового поля Якутской провинции// Геол. и геоф.1998. Т.39. № 12. С. 1693-1703.

72. Францессон Е.Ф., Лутц Б.Г. Кимберлитовый магматизм древних платформ. М.: Нац.геоф. комитет, 1995. 342 с.

73. Уханов А.В., Рябчиков И.Д., Харькив А.Д. Литосферная мантия Якутскойкимберлитовой провинции. М.: Наука. 1988. 286 с.

74. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов Мира.1. М.: "Недра", 1998. 555 с.

75. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Геолого-вещественные моделиалмазоносных магматитов. В кн. Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. Воронеж: Воронежский гос.унив, 2003. С. 162-168.

76. Agashev A.M., Fomin A.S., Watanabe Т., Pokhilenko N.P. Preliminery Age Determinationof Recently Discovered Kimberlites of the Siberian Kimberlite Province / Extended abstracts. Seventh International Kimberlite Conference. Cape Town, SA, 1998. P. 9-10.

77. Agashev A.M., Watanabe Т., Budaev D.A. et al. Geochemistry of kimberlites from Nakynfield, Siberia: evidence for unique source composition // Geology. 2001. V 29. № 3. P. 267- 270.

78. Berry F.J., Hermann J., O'Neill H.St.C. The water site in mantle olivine / Goldschmidt

79. Conference Abstracts, Copenhagen, 2004.

80. Bonadiman C., Beccaluva L., Coltorti M., Siena F. Garnet-spinel subsolidus reequilibrationand K-metasomatism in Cape Verde lithospheric mantle / Goldschmidt Conference Abstracts, Copenhagen, 2004.

81. Ciuffi S., Rivalenti G., Vannucci R. et al. Are the glasses in mantle xenolitha witness of themetasomatic agent composition? / Goldschmidt Conference Abstracts, Copenhagen, 2004.

82. Clement C.R. A comparative geological study of some major kimberlite pipes in thenorthern Cape and Orange Free State. PhD thesis, Univ. Cape Town. 1982. 250 p.

83. Clement C.R., Skinner E.M.W. A textural-genetic classification of kimberlites / Trans.

84. Geol. Soc. S. Afr., V. 88. 1985. P. 403-409.

85. Dencker I., Nimis P., Zanetti A., Sobolev N.V. Major and trace elements composition of

86. Cr-diopsides from the Zagadochnaya kimberlite pipe (Yakutia, Russia):• insights into metasomatic processes in the Yakutian lithosphere // 8 Int. kimb.

87. Conference, Victoria, BC, Canada, 2003.

88. Foley S.F., Wheller G.E. Parralels in the origin of the geochemical signatures of island arcvolcanics and continental potassic igneous rocks: the role of residual titanates //Chemical geology. V. 85. 1990. P. 1-18.

89. Helmstaedt H.H., Gurney J.J. Geotectonic controls of primary diamond deposits:implications for area selections // Journal of geochemical exploration (special issue), 1995. V. 53. P. 1-3

90. Kornilova V.P., Safronov A.F. Kimberlites from Yakutia and South Africa. Aspects ofcomparative study // Extended Abs. 6 IKC. Novosibirsk, 1995, p. 295-297.

91. McDonough W.F., Sun S.S. The composition of the Earth // Chem. Geol. 1995. V. 120. P.223.253.

92. Mitchell R.H. A review of the mineralogy of lamproites// Tran. geol. Soc. S.Afr., 1985.1. V.88. P. 411-437.

93. Mitchell R. H. Kimberlites. Their Mineralogy, Geochemistry and Petrology, 1986. 454 p.

94. Mitchell R. H. Suggestions for revisions to the terminology of kimberlites andlamprophyres from a genetic viewpoint / Proceeding of the Fifth International Kimberlite Conference. Araxa, Brasil. V. 1. 1991. P. 15-26.

95. Mitchell R.H. Kimberlites, Orangeites, and Related Rocks // Plenum Press: New York and1.ndon. 1995. 410 p.

96. Mogg T., Kopylova M., Smith B.S., Kirkley M. Petrology of the Snap Lake kimberlite,

97. NWT, Canada // 8th IKC, 2003.

98. Morikiyo T., Kostrovitsky S.I., Weerakoon M.W.K. et al. Sr and Nd isotopic differencebetween kimberlites and carbonatites from Siberia // 8th IKC, 2003.

99. Nowell G.M., Kempton P.D., Pearson D.G. // Extended abstracts VII Int. Kimberlite Conf.

100. Cape Town. 1998. P. 631-633.

101. Paquin J., Altherr R. Subduction-related lithium metasomatism during exhumation of the

102. Alpe Arami ultrahigh-pressure garnet peridotite (Central Alps, Switzerland) // Contrib. Mineral. Petrol. 2002. V. 143. P. 623-640.

103. Pearce J. A. Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continentalmargins / Eds. Hawkesworth C.J., Norry M.J. Continental basalts and mantle xenoliths. Shiva, Nantwich, 1983. P.230-249.

104. Pokhilenko N., Agashev A., McDonald J. et al. Kimberlites of the Nakyn Field, Siberia,and the SnapLake/King gyke system, Slave Craton, Canada: a new variety of kimberlite with a proposed ultradeep origin // 8th IKC, 2003 a.

105. Pokhilenko N.P., McDonald J.A., Vavilov M.A. et al. Kimberlites and carbonatites of the

106. Snap Lake/King Lake dyke system: structural setting, petrochemistry and petrology of a unique type of association II 8th IKC, 2003b.

107. Rosen O.M., Condie K.C., Natapov L.M., Nozhkin A.D., Archean and early Proterozoicevolution of the Siberian Craton: a preliminary assessment // Archean Crustal Evolution. Elsevier, Amsterdam, 1994. P. 411-459.

108. Shamshina E.A., Zaitsev A.I. New age of Yakutian kimberlites / Extended abstracts

109. Seventh International Kimberlite Conference. Cape Town, SA, 1998. P. 783784.

110. Skinner E.M, Clement C.R. Mineralogical classification of Southern African kimberlites.

111. Kimberlites, Diatremes and Diamonds. // Geol. Petr. And Geochem. Proc. 2th Int. Kimberlite Conf. V. 1. 1979. P. 129-139.

112. Smith C.B. Pb, Sr, and Nd isotopic evidence for sources of southern African Cretaceouskimberlites//Nature. 1983. V. 304. P. 51-54.

113. Smith C.B., Gurney J.J., Skinner E.M.W. et al. Geochemical character of Southern Africankimberlites: a new approach based on isotopic constraints // Trans. Geol. Soc. S. Afr. 1985. V.88. P. 267-280.

114. Stacey J.S., Kramers J.D. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a twostage model // Earth and planet, sci. letters. 1975. V.26. №2. P. 207-221.

115. Taylor W.R., Tompkins L.A., Haggerty S.E. Comparative geochemistry of West Africankimberlites: Evidence for a micaceous kimberlite end member of sublithospheric origin // Geochem. et Cosmoch. Acta. 1994. V.58. № 19. P. 4017-4037.

116. Vasilenko V.B. Petrochemistry of the major diamind deposits of Yakutia./ Sixth1.ternational Kimberlite Conference. Field Guide book, Kimberlites of Yakutia. Novosibirsk, 1995. P. 46-60.

117. Woolley A. R., Bergman S.C., Edgar A.D. et al. Classification of lamprophyres,lamproites, kimberlites and the kalsilitic, melilitic and leucitic rocks. // The Canadian Mineralogist. 1996. V. 34. P. 175-186.