Петрохимические критерии алмазоносности неизмененных кимберлитов Якутии и их петрологические следствия

Василенко В.Б.*, Кузнецова Л.Г.*,Толстов А.В.**, Ротман А.Я.**

*Институт геологии и минералогии им.В.С.Соболева, СО РАН, Новосибирск, Россия; titan@ uiggm.nsc.ru

** Акционерная компания «АЛРОСА, Мирный, республика Саха, Россия.

 

В одной из своих последних публикаций (Василенко и др,, 2010) мы сообщили о наличии сопряженности между содержаниями K₂O и алмазов в кимберлитах алмазных месторождений Вилюйско-Мархинской зоны Якутской кимберлитовой провинции. Было установлено наличие двух регрессионных квазилинейных зон: для богатых кальцием пород (CaO>10 мас.%) и для кимберлитов с меньшими содержаниями CaO. При этом в расчет принимались как измененные, так и неизмененные кимберлиты.

Исследование этого феномена только по неизмененным породам показало, что деление кимберлитов на более и менее известковые определялось вторичными гидротермально-метасоматическими процессами. Тем не менее, зависимость между величинами содержаний алмазов от величин содержаний K₂O сохранилась в виде единой квазилинейной последовательности (рис. 1).

Рис.1. Фигуративные точки средних составов алмазных месторождений.

 

Выделенная последовательность описывается эмпирическим уравнением (1).

LgA = -1.42 + 1.86 K₂O (1),

где LgA – логарифм среднего содержания алмазов в трубке;  K₂O – среднее содержание K₂O в трубке.

Коэффициент корреляции между логарифмом алмазов и содержаниями K₂O равен 0,95 при r₀₁ = 0.80. Это обозначает, что корреляционная зависимость имеет линейный вид и установлена с высокой достоверностью. Для использования уравнения (1) в практических целях, состоящих в оценке средней алмазоносности неизвестной трубки по среднему содержанию в ней K₂O необходимо убедиться, что средний состав этой трубки по значениям отдельных оксидов соответствует составам трубок, использованных для расчета уравнения. Для этих целей могут быть применены эмпирические распределения частот концентраций породообразующих оксидов в кимберлитах алмазных месторождений Якутии, описанные в монографии (Василенко и др., 1997).

 Общее количество химических анализов, использованных для вычисления 9 средних составов трубок, составляет 2281 или в среднем 253 анализов для одного месторождения. Следовательно, потенциальная алмазоносность неизвестного месторождения может быть предсказана с высокой вероятностью лишь по близкому количеству наблюдений. В случаях меньшего количества наблюдений предсказания будут менее достоверны. В качестве примера использования уравнения (1) определим вероятную алмазоносность трубки Заря. Для этого убедимся, что значения содержаний породообразующих оксидов этой трубки попадают в соответствующие эмпирические распределения средних значений породообразующих оксидов эталонных трубок. В данном случае это условие выдерживается. Тогда поставим среднее содержание K₂O трубки Заря в уравнение (1) и  получим, что среднее содержание алмазов в трубке Заря 0,17 кар/т, что весьма близко к истинному содержанию.

Нельзя не обратить внимание на то, что изученные трубки образуют некоторый ряд последовательных значений алмазоносности и щелочности. Объяснение этому может быть найдено в предположении о том, что протокимберлитовые расплавы изученных месторождений формировались в последовательно изменявшихся условиях. Согласно предложенной В.Б.Василенко и Л.Г.Кузнецовой петрохимический популяционной модели кимберлитов Якутии (Василенко и др., 1997, 2010; Vasilenko et al., 2002), состав кимберлитов определяется глубиной заложения кимберлитовых очагов. Наиболее глубинные популяции кимберлитов (популяции – сообщество химических составов пород, сформировавшихся в одинаковых условиях) характеризуются минимальным содержанием TiO₂ и максимальным содержанием K₂O (Василенко и др., 2010). Наименее глубинные популяции отличаются максимальным содержанием TiO₂ и минимальным K₂O. Между наиболее глубинной (1-я популяция) и наименее глубинной (7-я популяция) происходит последовательное изменение составов популяций по указанному тренду.

Изучение связей алмазоносности месторождений с содержанием в кимберлитах TiO₂ показало наличие квазилинейной отрицательной зависимости (рис.2).

 

Рис.2. Фигуративные точки средних содержаний в популяциях (1-7 – номера популяций).

 

Схожесть зависимостей LgA = f K₂O и LgA=f TiO₂ и их обратная направленность позволяют считать, что последовательность месторождений на рис.1 определяется тем, что месторождения сложены, в основном, дискретным набором близких популяций и в каждом меторождении эти популяции являются модальными. Например, трубка Айхал сложена преимущественно 1-й и 2-й популяциями, в трубке Юбилейная преобладают 3-я и 4-я популяции, в трубке Сытыканская – 5-я и 6-я популяции.

Приуроченность отдельных популяций к отдельным кимберлитовым месторождениям (и вмещающих их кимберлитовых полях) вскрывает последовательную смену более глубинных популяций менее глубинными (табл.)

Таблица

Относительное содержание (%) популяций неизмененных кимберлитов в полях Вилюйско-Мархинской зоны Якутской кимберлитовой провинции

Поле	Кол-во анализов	Популяции
		1	2	3	4	5	6	7
Мирнинское	283	50	30	6	6	5	3	-
Накынское	249	46	37	17	-	-	-	-
Алакит-Мархинское	807	10	9	21	29	20	10	1
Далдынское	1099	-	4	46	37	9	3	1
Верхне-Мунское	353	-	-	16	49	31	2	2

 

Поля с преобладанием наиболее глубинных популяций (Мирнинское, Накынское) в направлении на север сменяются наборами популяций, лишенных 1-й популяции, а в Верхне-Мунском поле – даже лишенных 2-й популяции. По нашему мнению это свидетельствует об уменьшении давлений в очагах магмообразования или уменьшения глубины расположения очагов. Примечательно, что тренды изменения популяционных наборов в кимберлитовых полях совпадают с трендами уменьшения глубины залегания подошвы литосферы (Василенко и др., 2000). Это совпадение позволяет отнести места возникновения протокимберлитовых расплавов к низам литосферы. С этих позиций для кимберлитовых полей не обязательно обычно предъявляемое условие разновозрастности. Можно представить, что отдельные части мантийного плюма инициировали селективное плавление литосферы в разных частях региона и в зависимости от глубины залегания этих частей продуцировались соответствующие составы кимберлитовых проторасплавов. Рельеф подошвы литосферы и глубина ее залегания являются главными факторами, определяющими состав и алмазоносность кимберлитов в разных частях провинции.

 

Василенко В.Б., Зинчук Н.Н., Кузнецова Л.Г. Петрохимические модели алмазных месторождений Якутии / Новосибирск: Наука, 1997. 557 с.

Василенко В.Б., Зинчук Н.Н., Кузнецова Л.Г. Геодинамический контроль размещения кимберлитовых полей центральной и северной частей Якутской кимберлитовой провинции (петрохимический аспект) . Всетник ВГУ, серия геология, 2000. №3. с.37-55.

Василенко В.Б.,Толстов А.В., Кузнецова Л.Г., МининВ.А. Петрохимические критерии оценки алмазоносности кимберлитовых месторождений Якутии / Геохимия, 2010 № 4. с.366-376.

Vasilenko V.B., Zinchuk N.N., Krasavchikov O.V., Kuznetsova L.G., Khlestov V.V., Volkova N.I. Diamond potential estimation based on kimberlite major element chemistry //Journal of Geochemical Exploration, 2002. V. 76, V. 2. P. 93-112.