Вещественный состав кимберлитов Верхнемунского поля (Якутия) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, кандидат геолого-минералогических наук Яковлев, Дмитрий Анатольевич

• Яковлев, Дмитрий Анатольевич
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Яковлев, Дмитрий Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ГЕОЛОГО-ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ТРУБОК

1.1. Краткий обзор предыдущих исследований.

1.2. Особенности геологического строения.

1.3. Основные черты тектонического строения района.

1.4. Возраст кимберлитов.

1.5. Морфология и строение кимберлитовых тел.

Глава 2. ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КИМБЕРЛИТОВ

2.1. Основные разновидности кимберлитов Верхнемунского поля.

2.2. Петрографическое описание кимберлитов.

Глава 3. ПЕТРОХИМИЯ КИМБЕРЛИТОВ

3.1. Статистические параметры петрохимического состава кимберлитов Верхнемунского поля.

3.2. Особенности изменения содержания главных оксидов.

Глава 4. ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КИМБЕРЛИТОВ

4.1. Особенности распределения элементов группы железа.

4.2. Особенности распределения некогерентных элементов.

4.3 Изотопный состав Sr и Nd в кимберлитах.

Глава 5. МИНЕРАЛОГИЯ КИМБЕРЛИТОВ

5.1. Минералы основной массы кимберлитов.

5.2. Состав макро - и мегакристов минералов из кимберлитов Верхнемунского поля.

Глава 6. КСЕНОЛИТЫ ГЛУБИННЫХ ПОРОД.

6.1. Петрографическое описание мантийных ксенолитов.

6.2. Минералогия ксенолитов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Вещественный состав кимберлитов Верхнемунского поля (Якутия)»

Кимберлит - богатая летучими, калиевая ультраосновная магматическая порода. Чаще всего кимберлиты петрографически описываются как сложные перавномернозернистые породы, состоящие из фаз, кристаллизовавшихся из расплава, а также продуктов дезинтеграции мантийных ксенолитов разных типов (Доусон, 1983, Mitchell, 1986). Структура кимберлитов характеризуется наличием в основной тонкозернистой массе относительно крупных (1-10 мм) округлых и эвгедральных кристаллов, называемых макрокристами. Среди включений в кимберлитах особо выделяются мегакристпые мономинеральные образования - крупные (более 1 см) кристаллы оливина, магнезиального ильменита, пиропа, хромсодержащего клипопироксена, флогопита, энстатита, низкотитанистого хромшпииелида. Эвгедральные или субгедральные кристаллы (оливин, флогопит, перовскит, хромшпипелид, монтичеллит, апатит, кальцит, серпентин) размером менее 1 мм представляют собой минералы основной массы (Митчелл, 1986). Вариации соотношений всех этих компонентов обусловливают значительные различия в вещественном составе кимберлитов.

Якутская кимберлитовая провинция занимает северо-восточную часть Сибирской платформы и включает в себя пять промышленно алмазоносных полей, группирующихся в пределах центральной части Сибирского кратона: Малоботуобинское, Накынское, Далдынское и Алакит-Мархинское, Верхнемунское. Последнее из них относится к числу слабо изученных киберлитовых полей. Новый импульс к изучению кимберлитов Верхнемунского поля появился в связи с геолого-разведочными работами, развернутыми в последние годы на кимберлитовых трубках данного поля, Амакинской экспедицией АК "АЛРОСА".

Актуальность исследований. Рассматривая кимберлиты Верхнемунского поля, исследователи в основном затрагивают вопросы геологии, петрографии, состава и содержания типоморфных минералов-спутников алмаза. Практически отсутствуют данные по изотопно-геохимической характеристике кимберлитов, типоморфизму минералов-спутников алмаза (МСА) и минералов основной массы. Отсутствие комплексных и достаточно детальных исследований кимберлитов и глубинных ксенолитов Верхнемунского поля собственно и явилось стимулом к написанию данной работы. Основное внимание в ней было уделено изучению петрохимического, микроэлементного, изотопно-геохимического и минерального состава кимберлитов. Изучение пород глубинных ксенолитов, мега- и макрокристов из кимберлитов позволило оцепить глубину магматического очага, особенности строения литосферной мантии, которые являются важными при разработке минералогических критериев потенциальной алмазоносности пород. Широкое применение шлихо-минералогического метода в геолого-поисковой практике, к сожалению, до самого последнего времени происходило, главным образом, на основе морфологического анализа зерен минералов-спутников алмаза без учета их химического состава. Одной из главных задач настоящего исследования явилось проведение минералогической паспортизации трубок Верхнемунского поля.

Цели и задачи работы. Основной целыо проведенных исследований было выявление особенностей петрохимического, изотопно-геохимического и минералогического состава кимберлитов, слагающих Верхнемунское поле. Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

• Провести детальное петрографическое описание кимберлитов Верхнемунского поля.

• Изучить петрохимический состав кимберлитов, распределение и соотношение элементов-примесей и изотопно-геохимический состав.

• Изучить химический состав, количественные соотношения и взаимоотношения минералов из связующей массы кимберлитов.

• Провести паспортизацию трубок Верхнемунского поля по составу минералов-спутников алмаза.

• Изучить состав ксенолитов мантийных пород.

Фактический материал и методы исследований. В основу работы положены материалы, собранные в процессе проведения исследований по плановым темам НИР Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (ИГХ), а также в результате выполнения хоздоговорных работ с АК «АЛРОСА» с 2003 по 2006 годы. Данные исследования были поддержаны грантами РФФИ (02-05-64793, 03-05-06120, 06-05-64981). Каменный материал был собран в результате проведенных полевых работ в Якутской алмазоносной провинции (ЯАП) в 2003-2005 гг. и характеризует 12 основных трубочных тел Верхнемунского поля. В пробоподготовку входил комплекс работ по изготовлению шлифов, аншлифов, подготовки проб для анализов: электронно-зондового, ICP-MS, РФА. Аналитические работы по определению химического и микроэлементного состава были выполнены в лабораториях ИГХ. Микрозондовые анализы состава минералов были произведены в Центральной Аналитической Лаборатории Ботуобинской ГРЭ АК «АЛРОСА» на приборе "Superprobe JXA 8800R" фирмы "GEOL" и в ИГХ на микроанализаторе "Superprobe JXA-733". Были проведены следующие виды исследований: 1) полный силикатный анализ кимберлитов методом РФА - 306 проб (Институт геохимии, Иркутск); 2) анализ щелочных элементов, в том числе, редких (К, Na, Li, Rb) - методом пламенной фотометрии - 306 проб (Институт геохимии, Иркутск);

3) анализ элементов группы железа (Ni, Со, Cr, V, Pb, Си, Zn, Ti, Mn, V) атомно-абсорбцнонным методом - 306 проб (Институт геохимии, Иркутск); 4) анализ щелочноземельных элементов (Sr, Ва, Zr) методом РФА - 306 проб; 5) анализ радиоактивных элементов (Th, U), а также группы Zr, Nb методом РФА - 50 проб; 6) анализ на полный спектр редких элементов, в том числе, редкоземельных, методом ICP-MS - 25 проб (ИГХ, Иркутск); 7) анализ микроэлементного состава минералов - 30 проб («Сашеса IMS ion probe», Институт микроэлектроники РАН, Ярославль); 8) микрозондовый анализ минералов - более 2500 определений (Институт геохимии, Иркутск и ЦАЛБ ГРЭ АК «АЛРОСа»); 9) анализ изотопного состава Rb и Sr масс-спектрометрическим методом в целях определения первичных отношений и построения изохроны - 20 определений (Институт геохимии, масс-спектрометр Finnigan МАТ 262); 10) анализ изотопного состава Sm, Nd масс-спектрометрическим методом в целях определения первичных отношений - 3 определения (Университет города Шинши, Finnigan МАТ 262); II) анализ изотопного состава Sr, Nb в гранатах масс-спектрометрическим методом в целях определения первичных отношений - 5 определений (Институт геохимии, Finnigan МАТ 262).

Научная новизна работы. Впервые проведено обобщение химического, микроэлементного и минерального состава кимберлитов Верхнехмунского поля, и на значимом фактическом материале показаны их существенные отличия от кимберлитов других алмазоносных полей Якутской провинции. На примере изменчивости КгО и относительно широкого интервала значении (87Sr/86Sr), в кимберлитах, доказано, что вариации химического состава кимберлитов обусловлены, в основном, вторичным перераспределением компонентов, связанным с процессами дифференциации кимберлитового расплава-флюида при становлении трубок, а также с процессами наложенной карбонатизации и серпентинизации.

На основании полученных данных были выявлены особенности минерального состава основной массы, которые в определенной степени указывают на относительно высокотемпературные условия заключительных этапов становления кимберлитов Верхнемунского поля.

Автором впервые показано, что значительный процент (около 8 %) гранатов из тяжелой фракции кимберлита принадлежит низкохромистому дунит-гарцбургитовому парагенезису, па основании чего сделан вывод об особом составе литосферной мантии под этим полем в сравнении с другими алмазоносными полями.

Изучение глубинных ксенолитов из трубок показало, что кимберлитовая магма Верхнемунского поля, по сравнению с другими полями, вынесла на поверхность фрагменты пород более ультраосновных и истощенных. Данные термобарометрии клинопироксена из мантийных ксенолитов свидетельствуют о том, что его кристаллизация происходила в широких диапазонах температур от 900 до 1400 °С и давлений 40-65 кбар; причем кристаллизация подавляющей части проанализированных клинопироксенов происходила в области стабильности алмаза.

Практическая значимость. Обобщение аналитического материала позволило обнаружить ряд характерных особенностей состава кимберлитов Верхнемунского поля. Практическая значимость исследования заключается в том, что типоморфные характеристики минералов-спутников алмаза послужили основой минералогической паспортизации* кимберлитов Верхнемунского поля. Проведение паспортизации способствует совершенствованию шлихо-мипералогического метода поисков новых тел и расширению минерально-сырьевой базы алмазодобывающей промышленности.

Изученные особенности химического состава минералов основной массы, характера взаимоотношений их между собой и оценка специфики физико-химических условий становления кимберлитов Верхнемунского поля могут использоваться при разработке критериев оценки алмазоносности кимберлитов.

Основные защищаемые положения:

1. Кимберлиты Верхнемунского поля относятся к наиболее распространенному в южных нолях Якутской провинции магнезиально-железистому типу. Вариации составов кимберлита связаны с дифференциацией кимберлитового расплава-флюида при становлении трубок и интенсивностью проявления вторичных процессов. Особенности изотопно-геохимического состава кимберлитов указывают на слабоистощенный астсносферный источник.

2. Своеобразие составов минералов основной массы указывает на относительно высокотемпературный характер кристаллизации кимберлитовых расплавов.

3. Кимберлиты Верхнемунского поля характеризуются четким типоморфизмом барофильных минералов, что послужило основой минералогической паспортизации трубочных тел.

4. В строении литосферной мантии под Верхнемунским полем преобладают породы существенно оливинового состава, среди которых заметную роль играет В минералогический паспорт (портрет) трубки, куста трубок, поля трубок, ореола рассеивания минералов вкладывается понятие индивидуализированной характеристики состава минералов-спутников для соответствующих кимберлитовых тел, групп тел, или вторичных ореолов их рассеивания, которая дается с помощью графических и табличных средств. ассоциация низкохромистых гранатов дунит-гарцбургитового парагенезиса, очень редко встречающаяся в других алмазоносных полях.

Апробация работы. Материалы по теме диссертации обсуждались на научных конференциях: Конференция молодых ученых "Современные проблемы геохимии" (Иркутск, 2004); Международное петрографическое совещание "Петрография XXI века" (Апатиты, 2005); V Молодёжная научно-техническая конференция (Иркутск, 2005); Международный симпозиум «Эволюция континентальной литосферы, происхождение алмазов и их месторождений» (Новосибирск, 2005); Конференция молодых ученых "Современные проблемы геохимии" (Иркутск, 2006), Традиционные чтения, посвященные памяти В. И. Вернадского (Иркутск, 2007), Конференция молодых ученых "Современные проблемы геохимии" (Иркутск, 2007).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения общим объемом 160 страниц, 30 таблиц, 120 рисунков и списка цитируемой литературы из 84 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Яковлев, Дмитрий Анатольевич

Выводы

1 .Изотопный состав Sr и Nd кимберлитов Верхнемунского поля соответствует значениям слабоистощенного мантийного источника, характерного для базальтоидного типа кимберлитов (область составов кимберлитов типа 1);

2.Отклонения изотопного состава стронция кимберлитов от значений истощенного источника, в сторону более обогащенного обусловлены проявлением процессов наложенной карбонатизации и связанной с ними ассимиляцией осадочно-морского стронция. Существует прямая корреляция между содержанием С02 и величиной отношения (87Sr/86Sr)i, отражающая прямую зависимость изотопной характеристики от степени карбонатизации кимберлитов.

Глава 5. МИНЕРАЛОГИЯ КИМБЕРЛИТОВ

Большое научное и поисковое значение имеют работы по изучению распределения в породе, количественных соотношений, условий кристаллизации, степени вторичной измененности и химического состава минералов слагающих кимберлит. Что касается Верхнемунского поля, исследователи (Бобриевич и др. 1964, Доусон, 1983, Костровицкий, 1986, Уханов, 1988, Харькив, 1978, Харькив и др., 1998) уделяют значительно больше внимания изучению минералов порфировых вкрапленников и МСА, заключенных в связующую массу кимберлита, в то время как, состав минералов основной массы остается практически не изучен. Имеется ряд публикаций, дающих характеристику по составу оксидных минералов - шпинелидов, ильменита, рутила, перовскита (Благулькипа и др. 1975; Бовкун, 2000; Гаранин, 1983; Корнилова, и др. 1983; Серов, 2000). Известно, что типорморфизм этих минералов коррелирует с алмазоносностыо тел и отражает химизм расплавов и их дифференциацию в процессе консолидации (Кротков и др., 2001). Что касается общего описания основной массы кимберлитов, то оно практически отсутствует. Стоит подчеркнуть, что изучение как порфировых вкрапленников (макрокрист), так и минералов связующей массы является важным при комплексном исследовании кимберлитов. К макрокристам обычно относят (Костровицкий, 1986) бесформенные округлые зерна размером до 1 см (обычно это зерна около 2 мм). Эвгедральные или субгедральные кристаллы размером менее 2 мм представляют собой минералы основной массы (Mitchell, 1986). Одиночные кристаллы большого размера (обычно больше 1 см) широко распространены в виде включений в кимберлитах; они называются мегакристаллами или дискретными нодулями (Доусон, 1983). При рассмотрении этих образований предполагается, что, судя по их размерам, они не могли быть отторгнуты при разрушении верхпемантийных пород, в которых размер зерен обычно составляет 2—5 мм. Тем не менее, в отношении происхождения отдельных мегакрист имеются исключения. Например, что касается крупных округлых зерен оливина, то некоторые из них, имеющие зеленый цвет и наблюдающиеся в непосредственной близости от разрушающихся ксенолитов перидотита, происходят из этих нодулей. Такое же происхождение Доусон (1983) приписывает отдельным мегакристам, у которых отмечаются такие особенности, как полосы деформации, волнистое погасание или периферическая рекристаллизация и сросткам минералов.

5.1. Минералы основной массы кимберлитов

Изучены наименее измененные вторичными процессами образцы массивных кимберлитов из трубок Комсомольская-Магнитная, Новинка, Заполярная, Деймос,

Поисковая, Зимняя. Массивные кимберлиты представляют собой породы порфировой структуры, в которой отдельные вкрапленники (мега-и макрокристы) заключены в базис кимберлита. Вкрапленники представлены выделениями индикаторных минералов кимберлитов - силикатов и оксидов Mg и Fe (оливина, граната, флогопита, хромита, ильменита). Базис кимберлита (основная масса, связующая мелкокристаллическая масса) состоит из тех же минералов, но другой формы и другого состава и таких минералов, как перовскит, магнетит, монтичеллит, хлорит, апатит, кальцит и серпентин. Размер изученных минералов основной массы варьирует от 0,005 мм до 1 мм, большинство из них демонстрирует идиоморфизм зерен. Преимущественно ксеноморфная форма характерна лишь для минералов, кристаллизация которых связана с вторичными процессами, в первую очередь, для серпентина, кальцита и хлорита. Среди минералов связующей массы кимберлитов наиболее распространены карбонат и серпентин, содержание которых варьирует в широких пределах. Крайне неравномерным распределением характеризуются и другие минералы, например, флогопит, монтичеллит, апатит. Среди массивных порфировых кимберлитов в трубках Новинка и Заполярная встречаются разновидности, обогащенные флогопитом (до 20 %) и которые можно отнести к слюдяным кимберлитам. В основной массе неслюдяных кимберлитов встречаются отдельные участки, обогащенные мелкими чешуйками флогопита и хлорита (до 15 %).

Стоит подчеркнуть, что присутствие в основной массе значительного количества монтичеллита (до 30 %) является особенностью кимберлитов, слагающих Верхнемунское поле. Таким образом, по составу основной массы можно кимберлиты разделить па монтичеллитовые и слюдяные разновидности (Харькив и др., 1998). Монтичеллитовые кимберлиты широко распространены в трубках Новинка, Деймос, Зимняя, слюдяные доминируют в трубках Заполярная, Комсомольская-Магнитная и Поисковая.

Оливин

Оливин основной массы обычно наблюдается в виде: идиоморфпых кристалликов 0,1 мм-1 мм (трубка Поисковая, Заполярная, Деймос, Комсомольская-Магнитная, Легкая), либо зерен округлой формы размерами от 0,05 мм до 1 мм. Как правило, большая часть оливина основной массы представлена псевдоморфозами, частично или полностью замещена серпентином. В тяжелой фракции кимберлитов трубок эвгедральные минералы оливина связующей массы обнаруживаются сравнительно редко. Обычно оливин, кристаллизующийся в ромбической сингонии, образует кристаллы призматической, несколько уплощенной формы.

5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Fe/(Fe+Mg)*100 Fe/(Fe+Mg)*100

5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Fe/(Fe+Mg)*100 Fe/(Fe+Mg)*100

Рис. 5.1.1. Гистограммы железистости оливинов (тр. Новинка, Комсомольская-магнитная, Поисковая, Заполярная, Деймос, Легкая): а макрокристы оливина (1-2мм); б - мегакристы (тр. Новинка, размер более 1 см); в -оливины из мантийных ксенолитов (гранатовые перидотиты); г- оливины основной массы (идиоморфпые зерна и обломки от 0,1мм до 1мм).

О составе оливина из разных групп можно судить по гистограммам, приведенным на рис. 5.1.1. Оливины основной массы (рис. 5.1.1 г) по сравнению с одноименными макро- и мегакристами (рис. 5.1.1а и 5.1.16) характеризуются в целом при широком диапазоне изменчивости более высокой железистостью, а также довольно узким диапазоном содержания NiO (0,3-0,4 мае. % ). Сравнение гистограмм железистости оливинов из макрокрист и мантийных ксенолитов с оливинами из основной массы на рис. 5.1.1 приводит к выводу, что, по меньшей мере, кристаллизация какой-то части макрокрист оливина размером 1-2 мм происходила в кимберлитовом расплаве. Несмотря на различия, которые демонстрируют макрокристы оливина разных трубок, оливины основной массы из кимберлитов Верхнемунского поля по составу между собой почти не отличаются. Оливин из трубок Поисковая (в среднем 9,0 мае. % Fe/(Fe+Mg)*100) и Зимняя (в среднем 8,7 мае. % Fe/(Fe+Mg)*100) является более железистым по сравнению с другими. Особенностью оливина основной массы является наличие прямой и обратной зональности, в зависимости от размеров. На рисунке 5.1.2. показано изменение состава зерен оливина от центра к краевым зонам в координатах

Mg/(Mg+Fe) - NiO. На графике 5.1.2.А представлены идиоморфные оливины с размером более 0, 5 мм (1- 0,7x0,5 мм, 2- 0,6x0,5 мм, 3- 1x0,6 мм, 4- 2x1 мм), а на графике 5.1.2.В - это идиоморфный оливин от 0,1 мм до 0,5 мм. В первом случае магнезиальность от центра к краю зерен снижается, а во втором, наоборот, - возрастает. При этом содержание NiO и в крупных, и в мелких кристаллах оливина к периферии снижается.

91 92 93

Mg/(Mg+Fe)100% центр зерна край зерна

90 91 92

Mg/(Mg+Fe)100%

Рис. 5.1.2. Вариационная диаграмма для оливина из трубок Верхнемунского поля. Обозначения: А- идиоморфные зерна оливина (0,1 - 0, 4 мм), В- оливин из связующей массы размером от 0,5 до 1,8 мм.

Для круппых зерен зональность объясняется кристаллизационной дифференциацией кимберлитовой магмы, в результате которой по мере кристаллизации оливина и пикрохромитов остаточная магма прогрессирующе обогащается окислами титана и железа. На конечной стадии кристаллизационного процесса происходит выпадение железа в оксидную форму таких минералов как титаномагнетит, и расплав становится магнезиальнее, оказывая метасоматическое воздействие на краевые части мелких фенокристов. Таким образом, зональность изменения состава оливинов отражает лишь контактово-диффузионный эффект обмена с дифференцирующимся по составу кимберлитовым расплавом.

Гранат

Уникальной находкой оказались обнаруженные в тяжелой фракции трубки Поисковая зерна граната желтовато-зелёного цвета размером от 0,2 до 0,8 мм с мелкими включениями титаномагнетита. На рисунке 5.1.3 гранаты представлены кристаллами, с хорошо развитыми гранями ромбододекаэдра (d- 110) в комбинации со слабо выраженными гранями тетрагон-триоктаэдра (п- 211). Все кристаллы аномально анизотропны (рис. 5.1.4).

Рис. 5.1.3. Идиоморфные кристаллы гроссуляра из тяжелой фракции, тр. Поисковая.

Рис. 5.1.4. Гроссуляр с включениями магнетита и секториальным двойникованием (николи X и ||).

Оптическая аномалия может быть объяснена различием химического состава отдельных зон монокристальных индивидов и вызванными этой неоднородностью напряжениями в кристаллической решетке. Напряжения могли возникать также при охлаждении граната после его образования. Параметры кристаллической решетки аср-11,903 A, Z = 8 А; V = 1,686 А соответствуют гроссуляровому гранату. Микрозондовый анализ показал, что гранаты из тяжелой фракции характеризуются следующим минальным составом (по данным 12 анализов); Руг4.7 Spesso,2-o,4 Gross^j Andri926 Ti-Andro.s-j Uvar(),264U7. Таким образом, данный гранат, действительно, имеет преимущественно гроссуляровый состав, с заметным содержанием андрадитового и пиропового миналов. Для микрокристаллов гроссуляра из кимберлита тр. Поисковая характерны мелкие включения титаномагнегита (табл. 5.1.1). К краевым частям гроссуляров наблюдается снижение содержания Si02. Как видно из табл. 5.1.1, от центра к краю зерна содержание Т1О2 повышается, а магнезиальность понижается (рис. 5,1.5), Это указывает на процесс нормальной кристаллизации грос суляр-а нд ра д и та на фоне снижения температуры при постоянном давлении, приведший к образованию прямой ростовой зональности в минерале.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение вещественного состава кимберлитов позволило обобщить петрологические, геохимические и минералогические особенности Верхнемунского поля:

1) Для данного поля наиболее характерными являются в разной степени серпентинизированные порфировые монтичеллитовые и слюдяные кимберлиты с массивной текстурой; нередко встречаются блоки относительно слабоизмененного кимберлита со значительным содержанием свежего оливина. Наиболее широкое развитие монтичеллитовые кимберлиты получили в трубках Деймос и Новинка. Как правило, в кимберлитах, содержащих монтичеллит, устанавливается факт очень высокой степени монтичеллизации ксенолитов вмещающих пород. Появление в основной массе кимберлитов наряду с монтичеллизацией признаков скарнирования (граната, клинопироксена) указывают на проявление высокотемпературного метасоматоза, что является отличительной характеристикой Верхнемунских кимберлитов. Другой особенностью кимберлитов является наличие разновидностей с высокой, но неравномерной насыщенностью флогопитом.

2) В петрохимическом отношении кимберлиты из большинства трубок Верхнемунского поля в сравнении с другими алмазоносными полями более однородны и отвечают магнезиально-железистому типу кимберлитов (с содержанием FeOtotal > 6 мае. %, ТЮ2 > 1 % и содержанием К20 < 1,0 мае. %), наиболее распространенному в южных полях. По сравнению с кимберлитами других полей кимберлиты Верхнемунского поля отличаются более низким содержанием глинозема, карбонатной компоненты и высоким содержанием магния, а относительно соседнего Далдыно-Алакитского поля более высоким содержанием кремнезема.

3) Вариации химического состава кимберлитов обусловлены, как первичными причинами - изначально разным составом протокимберлитового расплава, так и вторичным перераспределением компонентов, связанным с процессами дифференциации кимберлитового расплава-флюида при становлении трубок, а также с процессами наложенной карбонатизации и серпентинизации.

4) Корреляция между породообразующими оксидами и микроэлементами разных групп обусловлена, в первую очередь, содержанием их в минералах-концентраторах. Кимберлиты разных трубок Верхнемунского поля по уровню накопления элементов-примесей несколько отличаются между собой. Между массивной разновидностью порфировых кимберлитов и кимберлитовой брекчией по составу микроэлементов обнаруживаются определенные различия, связанные с разной степенью наложенных процессов и с контаминацией вмещающими породами. Особенностями микроэлементного состава кимберлитов является относительно высокий уровень содержания в них микроэлементов группы железа и некогерентных элементов по сравнению с кимберлитами других алмазоносных полей. Относительно низкая степень вторичной измененности кимберлитовых пород Верхнемунского поля, а с другой стороны, более широкое развитие гипабиссальной фации (массивных порфировых кимберлитов) предопределили высокий уровень содержания в них микроэлементов группы железа и некогерентных элементов по сравнению с кимберлитами других алмазоносных полей. Распределение некогерентных элементов для кимберлитов Верхнемунского поля является типичным и не отличается от других алмазоносных кимберлитов. Предполагается, что для кимберлитов источник этих элементов был астеносферный. Анализ данных изотопного состава Sr и Nd позволил уточнить генетические представления о кимберлитах Верхнемунского поля. Изотопный состав Sr и Nd кимберлитов Верхнемунского поля соответствует значениям слабоистощенного мантийного источника, характерного для базальтоидного типа кимберлитов (область составов кимберлитов группы I). Отклонения изотопного состава стронция кимберлитов от значений истощенного источника, в сторону более обогащенного обусловлены проявлением процессов наложенной карбонатизации и, связанной с ними, ассимиляцией осадочно-морского стронция.

5) Кимберлиты характеризуются крайне неоднородным распределением минералов основной массы, их неоднородным составом и зональностью большинства минералов. Среди них широко распространены монтичеллит, перовскит, кальцит с относительно высоким содержанием стронция (в среднем 0,5 мае. % Sr), а также обнаружен гранат гроссуляр-андрадитового состава. Количественные соотношения и химический состав этих минералов в определенной степени указывают на относительно высокотемпературный характер кристаллизации кимберлитовых расплавов в районе Верхнемунского поля.

6) Барофильные минералы тяжелой фракции из кимберлитов Верхнемунского поля характеризуются следующими особенностями:

- присутствие в кимберлитах изученных трубок двух групп мегакрист граната -хромистой и титанистой. И высокотитанистые, и высокохромистые мегакристы демонстрируют кривую распределения РЗЭ в мегакристах граната, характерную для минералов магматического происхождения;

- большой процент низкохромистых гранатов дунит-гарцбургитового парагенезиса (около 20 %); шпинелиды образуют два тренда кристаллизации: "ксеногенный" (низкотитанистая) и "кимберлитовый" (с переменным ТЮг); сделан вывод, что в тяжелой фракции кимберлитов присутствуют шпипелиды из двух источников - 1) попавших в результате дезинтеграции мантийных шпинельсодержащих пород ультраосновного парагенезиса и 2) кристаллизовавшихся непосредственно в кимберлитовом расплаве. Сопоставление средних составов хромшпинелидов из кимберлитов разных локализаций свидетельствует об отсутствии значимых различий между трубками;

- ильмениты из разных трубок имеют как общую для всего Верхнемунского поля четко индивидуализированную картину трендов состава (по сравнению с пикроильменитами других кимберлитовых полей Якутской провинции), так и индивидуальные типоморфные особенности состава, которые выражаются в кристаллизационных трендах состава для каждой трубки;

- высокие параметры Р-Т условий кристаллизации клинопироксена из кимберлитов по данным (45-75 кбар и 900-1400 °С), что согласуется с представлениями о зарождении расплавов в астеносферном слое мантии;

7) Кимберлитовый расплав в трубках Верхнемунского поля вынес из мантийных глубин обломки пород преимущественно ультраосновного состава. Наиболее характерными особенностями парагенетического состава разреза литосферной мантии под Верхнемунским полем является очень высокий процент участия в нем пород низкохромистого дунит-гарцбургитового парагенезиса, который практически не встречается в других алмазоносных полях. Одинаково синусоидальный характер распределения REE в гранатах дунит-гарцбургитового парагенезиса, независимо от содержания Сг20з указывает на единый источник формирования их редкоэлементного состава, возможно, связанный с криптометасоматозом. По термодинамическим параметрам формирования (Р=45-65 кбар, Т=950-1350 °С) мантийные ксенолиты относятся к алмаз-пироповой фации глубинности.

Проведенное изучение особенностей химического состава минералов основной массы, характера взаимоотношений их между собой и оценка специфики физико-химических условий становления кимберлитов изучаемого поля может использоваться при разработке критериев оценки алмазоносное™ кимберлитов. Типоморфные характеристики минералов-спутников алмаза послужили основой минералогической паспортизации кимберлитов Верхнемунского поля. В результате проведенной паспортизации были выявлены как определенные различия между трубками по составу граната, шпинели и пикроильменита, так и общие особенности составов этих минералов-спутников характерные для всего Верхнемунского поля.

В настоящей работе, к сожалению, в недостаточной степени рассмотрены вопросы становления кимберлитов в трубочных условиях. В перспективе дальнейших исследований планируется изучить особенности состава минералов основной массы кимберлита в зависимости от структурно-текстурного типа и степени вторичной измененное™ породы, а также провести оценку физико-химических условий кристаллизации кимберлитов по составу минералов основной массы с целью выяснения вопроса сохранности алмазов в этом процессе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Яковлев, Дмитрий Анатольевич, 2007 год

1. Агашев Л.М., Орихаши 10., Ватанабе Т. Изотопно-геохимическая характеристика кимберлитов Сибирской платформы в связи с проблемой их происхождения //Геология и геофизика, 2000, т. 41, №1, с. 90-99.

2. Балаганская Е.Г., Савченко Е.Э. Перовскит в породах йолит-уртитовой дуги Хибинского массива //Зап. ВМО, 1998, №1, с. 69-80.

3. Благулькина В.А., Тарновская А.Н. О перовските из кимберлитов Якутии //Зап. ВМО, 1975,ч. 104, вып. 6, с. 703-710.

4. Бобриевич А.П., Бондаренко М.Н., Гневушев М.А., Красов А.М;, Смирнов Г.И., Юркевич Р.К. Алмазные месторождения Якутии. Под. ред. B.C. Соболева. М.: Госгеолтехиэдат, 1959. 536 с.

5. Бобриевич А.П., Илупин И.П., Козлов И.Т. и др. Петрография и минералогия кимберлитовых пород Якутии. М.: Недра. 1964. 191 с.

6. Бовкун А.В., Серов И.В., Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П. Микрокристаллические оксидные минералы из связующей массы кимберлитов как показатель эволюции кимберлитовых расплавов и их алмазоносности //Experiment of Geosciences, М, 1999, с. 16-17.

7. Бовкун А.В. Минералогия оксидов из связующей массы кимберлитов Якутии (генетические и прикладные аспекты) //Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 2000,22 с.

8. Брахфогель Ф.Ф. Геологические аспекты кимберлитового магматизма севере- востока Сибирской платформы. Якутск, 1984, 128 с.

9. Ваганов В.И. Алмазные месторождения России и мира (Основы прогнозирования). -М.: ЗАО "Геоинформмарк", 2000. 371 с.

10. Ваганов В.И. Алмазные месторождения России и Мира. М.:Геоинформмарк. 2000. 372 с.

11. Василенко В.Б., Зинчук Н.Н., Кузнецова Л.Г., и др. Химизм и алмазоносность кимберлитов Якутии //Геология и геофизика, 1995, №9, с. 66-74.

12. Василенко В.Б., Зинчук Н.Н., Кузнецова Л.Г. Петрохимические модели алмазных месторождений Якутии. Новосибирск: Наука, 1997, 575 с.

13. Виноградов А.П. Метеориты и земная кора//Изд. АН СССР, 1959, сер. геол., №10.

14. Владимиров Б.М., Соловьева J1.B., Киселев А.И. и др. Кимберлиты и кимберлитонодобные породы: Кимберлиты ультраосновная формация древних платформ. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. - 264 с.

15. Гаранин В.К. Минералогия кимберлитов и родственных им пород алмазоносных провинций России в связи с их генезисом и поисками //Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 2006, 50 с.

16. Годовиков А.А., "Минералогия", М., "Недра", 1975. 520с.

17. Голубева Ю.Ю. Сравнительная петрохимия кимберлитов Якутии и гетерогенность их источников. //Автореф. дис. па соискание ученой степени докт. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 2006, 50 с.

18. Девис Г.П., Соболев Н.В., Харькив А.Д. Новые данные о возрасте якутских кимберлитов, полученные уран-свинцовым методом по цирконам // Доклады АН СССР. 1980. Т. 254. С. 53-57.

19. Доусон Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: Мир, 1983. 300с.

20. Егоров К.Н., Богданов Г.В. Монтичеллит из кимберлитов Якутии //ЗВМО, 1991, №2, с. 78-87.

21. Жариков В.А. Парагенезисы известковых скарнов. Проблемы метасоматизма. М.: Недра, 1970.

22. Зольников В.Г. Продукты метаморфизма на контакте кимберлитов с вмещающими породами и включениями. Геология алмазных месторождений. М.: Изд-во АН СССР. 1963.

23. Зольников Г.В. Продукты метаморфизма на контакте кимберлитов с вмещающими породами и включениями. В кн»: Геология алмазных месторождений. М.: Изд-во АН СССР, 1963, с 65-87.

24. Илупин И.П. Новые данные о связи между химическим и минеральным составом кимберлитов // Доклады АН СССР. 1974. Т. 217. № 3. С. 667-670.

25. Илупип И.П. Особенности минералогического состава кимберлитов из разных алмазоносных районов Западной Якутии // Геология алмазных месторождений. Труды Якутского филиала Сибирского отделения. Серия геол. Сборник 9. М. 1963. С. 54-63.

26. Илупин И.П., Ваганов В.И., Прокопчук Б.И. Кимберлиты. М.: Недра. 1990. 248 с.

27. Илупин И.П., Каминский Ф.В., Францессон Е.В. Геохимия кимберлитов. М. Недра. 1978.352 с.

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

29. Корнилова В.П., Никишов К.Н., Ковальский В.В., Зольников Г.В. /Атлас текстур и структур кимберлитовых пород./ М.: Наука, 1983. 161 с.

30. Корнилова В.П., Никишов К.Н., Филиппов Н.Д, Махотко В.М. Ассоциация монтичеллита и рудных минералов в некоторых кимберлитовых телах Якутии //Докл. АН СССР, 1983, т. 270, №3, с. 696-700

31. Костровицкий СИ., Днепровская J1.B., Брандт С.С. и др. Корреляция изотопных составов Sr, С и О в карбонатной составляющей кимберлитов. Докл. АН СССР. 1983. Т. 272. № 5. С. 1223-1225.

32. Костровицкий С.И., Фивейская JI.B. О зарождении кимберлитового расплава и кристаллизации минералов. В кн.: Геология, алмазоносность и металлогения Сибирской платформы и ее обрамления. Иркутск: изд. ИЗК СО АН СССР. 1981. С. 45-47.

33. Костровицкий С. И. Геохимические особенности минералов кимберлитов. Новосибирск: Наука, 1986,263 с.

34. Костровицкий С.И., Алымова Н.В., Яковлев Д.А., Серов И.В., Иванов А.С., Серов В.П. Особенности типохимизма пикроильменита из алмазоносных полей Якутской провинции. Доклады РАН. 2006.Том 406. №3.

35. Кривонос В.Ф. Относительный и абсолютный возраст кимберлитов //Отечественная геологи 1997, №1, с. 41-51.

36. Лазько Е.Е. Минералы-спутники алмаза и генезис кимберлитовых пород. М. 1979.

37. Лебедев А.А., Смирнов. Серпентинизация в кимберлитах. Геология алмазных месторождений. М.: Изд-во АН СССР. 1963.

38. Манаков А.В. Особенности строения литосферы Якутской кимберлитовой провинции. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1999, 57 с.

39. Мехоношин А. С, Колотилина Т. Б. Краткий курс петрографии магматических и метаморфических горных пород: Учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. - 160 с.

40. Милашев В.А. Петрохимия кимберлитов Якутии и факторы их алмазоносности. JL: Недра, 1965,160 с.

41. Милашев В.А. Кимберлитовые провинции. JL: Недра. 1974. 238 с.

42. Милашев В.А., Соколова В.П. Сравнительный анализ кимберлитовых полей Якутской и Русской провинций. СПб., ВНИИОкеангеология, 2000. 130 с.

43. Минералы ультраосновных парагепезисов в кимберлитах и условия их образования: Сб. науч.тр./ АН СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т геологии и геофизики;Редкол.: Н.П.Похиленко (отв.ред.) и др. Новосибирск: Изд. ИГиГ СО АН СССР 1988. 93 с.

44. Мокшанцев К.Б., Еловских В.В., Ковальский В.В., Штех Г.И., Адамов С.Д., Брахфогель Ф.Ф., Голубева Т.В., Зимин JI.A. Структурный контроль проявлений кимберлитового магма-тизма на северо-востоке Сибирской платформы. Новосибирск, «Наука», 1974. 98 с.

45. Никишов К.Н. Петролого-минералогическая модель кимберлитового процесса. 1984. 199 с.

46. Перчук JI.JI., Ваганов В.И. Природа кимберлитов Якутии //Проблемы петрологии земной коры и верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1978, с. 27-48.

47. Расс И.Т., Лапутина И.П. Состав и зональность акцессорных минералов щелочно-ультраосновных пород индикатор состава и особенностей дифференциации исходных магм //Геохимия, 1995, №5, с. 720-731.

48. Рыка В., Малишевская А. Петрографический словарь: Пер. с польского — М.: Недра. 1989,—590 с.

49. Сарсадских Н.Н., Минералогические критерии алмазоносности кимберлитов. В кн.; Геология и прогнозирование месторождений алмазов. Тезисы докладов III Всесоюзного совещания. М.: изд. ЦНИГРИ, 1974, с. 39-42.

50. Сарсадских Н.Н., Благулькина В.А., Силин Ю.И. Об абсолютном возрасте кимберлитов Якутии // Доклады АН СССР. 1966. Т. 168. №2. С. 420-423.

51. Серов И.В. Минералогические и петролого-геохимические характеристики кимберлитовых и родственных пород Якутской алмазоносной провинции. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. МГУ, 2002 г.

52. Соболев II.В. О минералогических критериях алмазоносности кимберлитов //Геология и геофизика, 1971, №3, с. 70-80.

53. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974,264 с.

54. Соболев Н.В., Похиленко Н.П. Ксенолиты катаклазированных перидотитов из кимберлитов Далдыно-Алакитского района Якутии. В кн.: Глубинные ксенолиты и верхняя мантия. Новосибирск: Наука. 1975. С. 48-55.

55. Соловьева JI.B. Состав и эволюция верхней мантии под Сибирской платформой и проблема алмазообразования.//Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. геол.-мин. наук. Иркутск: ИЗК, 19980, 32 с.

56. Соловьева JI.B., Владимиров Б.М., Днепровская JI.B. и др. Кимберлиты и кимберлитоподобные породы: Вещество верхней мантии под древними платформами./ Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма, 1994. — 256 с.

57. Уханов А.В., Рябчиков И.Д., Харькив А.Д. Литосферная мантия Якутской кимберлитовой провинции. М.: Наука, 1988,288 с.

58. Филиппов Н.Д. Минералы окислы хрома, железа и титана в породах кимберлитовой формации Якутии. - Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1989,104 с.

59. Францессон Е.В. Петрология кимберлитов. М.: Наука, 1968, 198 с.

60. Харькив А. Д., Минералогические основы поисков алмазных месторождений. Под. ред. Г.П. Воларовича. М: "Недра", 1978. 136 с.

61. Харькив А.Д., Квасница В.Н., Сафронов А.Ф., Зинчук Н.Н. Типоморфизм алмаза и его минералов-спутников из кимберлитов. Киев: Наук. Думка. 1989. 184с.

62. Харькив А.Д., Зуенко В.В. и др. Петрохимия кимберлитов. М: Недра, 1991, 304 с.

63. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Геолого-генетические основы шлихо-минералогического метода поисков алмазных месторождений. М.: Недра, 1995. - 348 с

64. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Зуев В.М. История алмаза. М.: Недра. 1997. 601 с.

65. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов Мира. М.: Недра. 1998.555 с.

66. Эрлих Э.Н., Тектоника Анабарской антеклизы и закономерности проявления кимберлитового и траппового вулканизма. // Геология алмазных месторождений. Труды Якутского филиала Сибирского отделения. Серия геол. Сборник 9. М. 1963. С. 22-38

67. Boctor N.Z., Boyd F.R. Oxide minerals in the Linghobong kimberlite, Lesoto //Am. Mineral., 1980, v. 65, p. 631-638.

68. Boctor N.Z., Boyd F.R. Oxide minerals in a layered kimberlite-carbonatite sill from Benfontein, South Africa //Contrib. Mineral. Petrol, 1981, v. 76, p. 253-259.

69. Clement, C.R., Skinner, E.M.W., Scott Smith, B.H. 1984. Kimberlite re-defined, J. Geol. 32, 223-228.

70. Chakhmouradian A.R., Mitchell R.H. Occurence, alteration paterns and compositional varition of perovskite in kimberlites //Can. Mineral., 2000, v. 38, p. 975-994.

71. Eggler D.H. Kimberlites: how do they form? //In Kimberlites and Related Rocks, 1989, v.l, Geol. Australia Spec. Publ., т. 14, p. 489-504.

72. Haggerty S.E. The chemistry and genesis of opaque minerals in kimberlite // Physics and chemistry of the Earth. New York. 1975. V. 9. P. 227-243.

73. Harker R. I., Tuttle 0. F. Experimental data on the Pco2-T curve for reaction: calcite + quartz=wollastonite + carbon dioxide. Amer. j. sci., vol. 254, № 4, 1956.

74. Kimura S., Muan A. Phase relations in the system CaO-iron oxide-titanium oxide under strongly reducing conditions //Am. Mineral., 1971, v.56, p. 1347-1358.

75. Meyer H.O.A., Tsai, H., Gurney, J.J. (1979) A unique enstatite megacryst with coexisting Cr-poor and Cr-rich garnet, Weltevreden Floors, South Africa. Prociiding of Second Inter. Conf., vol. 2 Washington, D.C., 279-291.

76. Mitchell Roger H. Kimberlites: mineralogy, geochemistry and petrology. Plenum Press, New York, 1986. 442 p.

77. Mitchell R.H. Kimberlites, orangeites and related rocks. 1995. Plenum Press. New York. 442 P

78. Nimis P., Taylor W.R. (2000): Single clinopyroxene thermobrometry for garnet peridotites. Part 1. Calibration and testing of a Cr-in Cpx barometr and an enstitite-in-Cpx thermometr // Contrib. Mineral. Petrol., v. 139, N 5, p. 541-554.

79. Rollinson H. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation /Longmann press. Singapure. 1993. 352 p.

80. Smith A.L. Sphene, perovskite and coexisting Fe-Ti oxide minerals //Am. Mineral., 1970, v.55, p. 264-269.