2010

Сравнительная характеристика кимберлитов  различных платформ мира

Зинчук  Н.Н.

Западно-Якутский научный центр Академии наук Республики Саха (Якутия), Мирный, Россия;

nnzinchuk@rambler.ru

Кимберлитовые породы – сложная гетерогенная система, состоящая из различных пропорций мантийного и корового вещества. Мантийный материал представлен ассоциацией глубинных минералов и ксенолитов пород мантии, а также расплавленной частью мантийного вещества, которое слагает мезостазис. Коровую составляющую образуют ксенозерна и ксенолиты вмещающих пород, а также переотложенный из них растворённый материал. Африканские геологи делят кимберлиты на две группы. Первая имеет слабощелочной состав, содержит мало титана и других некогерентных элементов. Вторая группа характеризуется повышенными содержаниями калия, титана и редких земель. Обычно это слюдистые породы, содержащие мелкие зёрна клинопироксена и К-рихтерита в составе мезостазиса. Количество тел кимберлитов второй группы на Африканской платформе повышено. На Сибирской и Восточно-Европейской платформах кимберлиты этой группы пока не установлены. Широкие вариации минерального состава присущи кимберлитам Сибирской и Африканской платформ, в то время как алмазоносные кимберлиты Восточно-Европейской платформ имеют более простой состав.

Кимберлиты отличаются от лампроитов  пониженным содержанием титанистого  флогопита, калий-содержащего рихтерита,  мельчайших выделений  клинопироксена (диопсида), а также таких редких  минералов, как вэйдит, прайдерит и некоторых других. В мезостазисе лампроитов  в повышенных количествах присутствуют апатит и хромшпинелид П, а в более основных разностях встречен и лейцит. Между кимберлитами и лампроитами существует постепенный переход через промежуточные разности алмазоносных пород – кимберлит-лампроиты. Из промышленно алмазоносных обьектов кимберлит-лампроиты выделены нами в трубке Маджгаван (Центральная Индия). От типичных кимберлитов порода названной трубки отличается повышенным содержанием титана, калия и фосфора. Источником титана в кимберлит-лампроитовой породе трубки Маджгаван служат высокотитанистый  флогопит и анатаз; фосфор сконцентрирован в мельчайших зернышках апатита, а калий – в флогопите. От классических алмазоносных лампроитов порода трубки Маджгаван отличается пониженным содержанием калия и отсутствием редких типоморфных минералов – прайдерита, калиевого рихтерита и некоторых других.

Нашими более ранними исследованиями  показано, что исключительно большую  роль в формировании современного облика кимберлитов играет вмещающая кимберлитовые тела среда (состав и механические свойства вмещающих пород). Изучение вещественного состава кимберлитов, залегающих в среде с различными химико-механическими свойствами, даёт основание выделить несколько основных вещественно-индикационных моделей алмазоносных вулканитов и целый ряд петрохимических признаков, которые сформировались при участии вмещающих диатремы пород. Первый тип – вмещающие породы сложены терригенно-карбонатными осадочными комплексами. Кимберлитовые породы в них подвержены сильной карбонатизации ксеногенной и инфильтрационной природы, Данный тип кимберлитов характерен для Сибирской платформы и главными породообразующими минералами в них являются серпентин и кальцит. В зависимости от минерализации захороненных вод в пределах этого типа можно выделить два подтипа: первый развит в условиях, когда во вмещающих породах содержатся высокоминерализованные воды типа рассолов, а второй – когда воды слабо минерализованы. Первый подтип распространен в центральной части Сибирской платформы, а второй охватывает  все кимберлитовые районы и поля северной части платформы. Отличительные признаки заключаются в менее интенсивном развитии пневматолитово-гидротермальной и гипергенной минерализации и значительно меньшем количестве минеральных фаз во втором подтипе. Второй тип обьединяет кимберлиты, вмещающие толщи которых сложены слабо литифицированными глинисто-кварцевыми алевролитами и песчаниками. В составе кимберлитов присутствует много дезинтегрированного ксеногенного материала, представленного кварцем и глинистой составляющей. Вместо традиционной карбонатизации и серпентинизации в кимберлитах широко развивается сапонитизация. Этот тип характерен для кимберлитовых диатрем Восточно-Европейской платформы. Модель третьего типа – вмещающими трубки породами служат хорошо литифицированные песчаники, алевролиты, глинистые сланцы или изверженные и метаморические образования: граниты, нориты, долериты, фельзиты, габбро, кристаллические сланцы и гнейсы. Кимберлиты в этом типе относительно слабо изменены; присутствует повышенное количество «свежего» оливина как первой, так и второй группы; сохранилась слабо изменённая хорошо раскристаллизованная основная масса. Этот тип кимберлитов отмечен на большей части трубок Африканского континента. Здесь кимберлиты менее всего контаминированы обломками вмещающих пород, а поэтому они наиболее близки к исходному составу, хотя и среди африканских кимберлитов нередко наблюдаются породы с повышенным содержанием кремнезёма за счёт ассимиляции вмещающих кислых образований. К четвертой петрохимической модели можно отнести лампроиты Австралии, которые характеризуются высокими концентрациями калия и титана наряду с пониженной железистостью и повышенной магнезиальностью. Источником лампроитовой магмы были высокометасоматизированные породы верхней мантии, сложенные в основном титанистым флогопитом и некоторыми другими минералами метасоматического генезиса. Зависимость петрохимических и целого ряда других особенностей кимберлитов от состава и механических свойств вмещающих пород следует особо учитывать при прогнозировании и поисках коренных месторождений алмазов. Поиски кимберлитовых пород в новых регионах всех древних платформ мира должны осуществляться с учётом тех возможных изменений, которым могут быть подвергнуты исходные материнские образования в зависимости от состава вмещающих отложений. Под влиянием последних химический состав кимберлитов может стать существенно отличным от привычного состава этих пород, в связи с чем химический критерий типизации может потерять свою диагностическую роль. В кимберлитовых породах с разной интенсивностью и направленностью вторичных изменений по-разному меняются физические свойства (магнитные, плотностные, электрические и др.), что также должно учитываться при использовании того или иного геофизического метода. Всё это необходимо принимать во внимание и при шлихо-минералогическом и геохимическом методах поисков алмазных месторождений.

Промышленное значение коренных месторождений алмазов определяется прежде всего содержанием этого драгоценного минерала в породе. Важную роль при этом играет качество кристаллов алмаза: при хорошем качестве (повышенная крупность и высокая доля ювелирных камней) рентабельно отрабатываются месторождения с довольно низкими содержаниями (например, кимберлитовые трубки Лесото). Мировой опыт показывает, что рентабельно разрабатываются коренные месторождения алмазов, содержащие десятые доли карата на одну тонну руды (например, трубки района г.Кимберли в Южной Африке), если качество алмазов относительно высокое. В большинстве зарубежных месторождений отмечается отрицательная корреляция между содержанием алмазов и их качеством (трубки Финш, Орапа, Аргайл и др.). Несколько отличаются в этом плане коренные месторождения алмазов Сибирской платформы, где указанная закономерность выражается менее чётко. Так, например, высокоалмазоносные трубки Мир, Интернациональная, Удачная, Айхал и др. характеризуются превосходным качеством алмазов. При этом следует отметить, что промышленно алмазоносные трубки обычно отличаются между собой по морфологии алмазов. В большинстве изученных нами месторождений преобладают кристаллы октаэдрического и комбинационного габитусов. При этом отмечено, что по мере возрастания количества ромбододекаэдричесмких кристаллов снижается общее содержание в кимберлитах алмазов. Интересная особенность отмечена в месторождениях Восточно-Европейской платформы (Архангельская алмазоносная провинция) и лампроитовой трубке Аргайл (Австралия), где в зависимости от класса крупности обособляются две группы кристаллов: алмазы крупнее 1,5 мм представлены ромбододекаэдрами, а кристаллы размером менее 1 мм – плоскогранными октаэдрами. Чтобы кимберлитовая или лампроитовая трубка представляла промышленный интерес, необходимо скопление в ней значительных запасов алмазов. Однако в районах с уже развитой промышленной инфраструктурой могут разрабатываться тела и с небольшими запасами алмазов, но с высоким их содержанием и хорошим качеством, что уже отмечалось при разработке небольших диатрем  имени ХХШ сьезда КПСС и Дачная в Мало-Ботуобинском алмазоносном районе Сибирской платформы.

В подавляющем большинстве кимберлитовых  трубок преобладают алмазы с  ультраосновной ассоциацией включений твердых фаз (оливин, хромит, пироп и др.). Лишь в единичных телах (трубки Орапа, Премьер и др.) главную роль играет эклогитовая ассоциация первичных индикаторных минералов. В лампроитах Австралии также доминирует эклогитовый набор включений в алмазах (пироп-альмандиновый гранат, коэсит, клинопироксен и др.). В кимберлитах широко варьирует содержание основных индикаторных минералов-спутников алмаза – пиропа и пикроильменита. Соотношение этих минералов также различно: в кимберлитах магнезиального типа, как правило, пироп преобладает над пикроильменитом, а в магнезиально-железистых кимберлитах главным среди минералов-индикаторов обычно является пикроильменит. Низким содержанием индикаторных минералов характеризуется большинство магнезиальных кимберлитов, а также лампроиты Австралии.

Несмотря на различный химический состав, все  указанные выше алмазоносные магматиты содержат  комплекс глубинных минералов (гранат-пироп, хромшпинелид, пикроильменит и хромдиопсид), образующий с алмазом  равновесную ассоциацию. Учитывая зависимость состава мантийных магматитов (в том числе и алмазоносных) от состава пород мантии, подвергшихся плавлению, а также сильную дифференцированность пород верхней мантии, есть основания предполагать, что алмазоносными могут быть и вулканические образования, состав которых будет отличаться от перечисленных выше. Это необходимо учитывать при поисках коренных источников мантийных алмазов (особенно в новых районах). Черты ультраосновности кимберлиты приобретают в процессе плавления пород верхней мантии, среди которых преобладают высокомагнезиальные ультрабазиты типа гранатовых дунитов, гарцбургитов, лерцолитов и их шпинелевых аналогов. Как показали исследования представительных коллекций ксенолитов глубинных пород многих кимберлитовых тел Сибирской, Африканской и Восточно-Европейской платформ, ультраосновные породы, хотя и являются преобладающими, но не единственными составными компонентами верхней мантии. В ней присутствуют также основные (эклогиты), щёлочные (слюдистые перидотиты и слюдиты) и щёлочно-титанистые (ильменитовые перидотиты, пироксениты и их слюдисто-ильменитовые разности) дифференцианты. Щелочные и щёлочно-титанистые образования принадлежат к метасоматическим производным верхней мантии. Механическое смешение расплавов с реликтами исходных пород и минералов различных участков дифференцированной по вертикали верхней мантии приводит к формированию кимберлитовых магм, которые переместившись в условиях земной коры, образуют трубчатые, дайковые и силлоподобные тела. Все промышленные скопления алмазов мантийного генезиса приурочены к трубкам взрыва, редко к дайкам, тесно ассоциирующим с первыми на небольшом расстоянии от них.