О сопряженности составов пиропов и вмещающих их кимберлитов

*Институт геологии и минералогии им. акад. Соболева В.С. СО РАН, Новосибирск, Россия

**Ботуобинская геологоразведочная экспедиция АК «АЛРОСА» (ОАО), Мирный, Саха (Якутия)

Минералы, слагающие кимберлиты, традиционно делятся на две генетические группы – минералы собственно кимберлитов и минералы, образующиеся в результате дезинтеграции пород корового и/или мантийного субстратов. Парадокс заключается в том, что критерии, позволяющие уверенно отделять одни от других до настоящего времени не разработаны. Для доказательства интрателлурической, либо ксеногенной природы минерала исследователи вынуждены пользоваться косвенными признаками, либо следовать традиции – в кимберлите все из мантии. Между тем поиск статистических взаимозависимостей между составом минерала и составом вмещающей его породы позволяют получить однозначный ответ на вопрос о природе того или иного минерала (Минин и др., 2010).

В предлагаемой работе сопоставляются составы пиропов и вмещающих их кимберлитов Якутской провинции.

Главной особенностью кимберлитов, отличающей этот класс пород от других членов магматического сообщества, является обилие ксеногенного материала, захваченного родоначальным расплавом на пути следования к верхним этажам литосферы и в местах становления диатрем. Для описания кимберлита в терминах магматической геологии и для петрологических построений необходимо исследовать состав именно связующей массы, освобожденной от ксеногенного материала. Технически задача отделения примесных компонентов решалась следующим способом. Фрагмент керна скважины или штуфной образец кимберлита распиливался на несколько пластинок, затем под микроскопом каждый ксенолит и автолит обводилсяся маркером, а при необходимости закрашивался. Далее пластинка дробилась в ступе или на наковальне, под микроскопом помеченные ксенолиты и автолиты удалялись из препарата, связующая масса еще раз просматривалась и только после этого поступала на химический и минералогический анализ.

Анализ распределений содержаний оксидов по горизонтам и разрезам кимберлитовых трубок показал, что они подвержены весьма значительным вариациям. На расстоянии 1-2 метра концентрации отдельных компонентов в образцах отклоняются на 20-50% от средних значений, как в сторону увеличения, так и в обратную сторону. Подобные вариации состава устанавливаются и в пиропах из этих же кимберлитов. Очевидно, что при таком разбросе значений выделение основных тенденций изменения состава кимберлитов и пиропов возможно только методом группировки данных, в частности, усреднением до масштабов отдельной трубки. Правомерность такого подхода определяется законом больших чисел, согласно которому среднее арифметическое достаточно большого числа случайных величин с вероятностью, сколь угодно близкой к единице, сколь угодно мало отличается от своего математического ожидания.

Используемые для сопоставления средние составы кимберлитовых трубок Якутской провинции опубликованы в работе В.Б. Василенко с соавторами (2006). Средние составы пиропов из связующей массы кимберлитов рассчитывались по материалам авторов, фондовым материалам Ботуобинской ГРЭ и материалам И.В.Ащепкова. Всего по 33 трубкам Верхне-Мунского, Далдынского, Алакит-Мархинского, Накынского и Мирнинского полей были обработаны данные по 6749 составам кимберлитов и по 3943 составам пиропов. Анализ полученного цифрового материала показал, что составы пиропов тесно сопряжены с составами пород (табл.). Рост содержаний титана и кальция в кимберлитах сопровождается пропорциональным увеличением содержаний данных компонентов в пиропах. Такие компоненты пиропов как Cr₂O₃ и MnO изменяют свои содержания обратнопропорционально содержаниям титана в кимберлите. Аналогичная зависимость свойственна содержаниям CaO в пиропе и MgO в кимберлите. Прямая корреляционная зависимость устанавливается между содержаниями MgO в пиропе и P₂O₅ в кимберлите.

Коэффициенты корреляции (n=33, r_0.01=0.43) между средними (по трубкам) составами пиропов и кимберлитов Якутской провинции

Компоненты кимберлита	Компоненты пиропа
Компоненты кимберлита	TiO₂	Cr₂O₃	MnO	MgO	CaO
TiO₂	0.43	-0.48	-0.49
MgO					-0.48
CaO					0.47
P₂O₅				0.44

Тесная взаимозависимость компонентов пиропов, как мы видим, устанавливается не только с аналогичными составляющими породы, но и с теми, которые не входят в структуру минерала, например, с фосфором. Подобное возможно только при кристаллизации минерала из расплава родоначального для породы в целом. Убедительным свидетельством магматической кристаллизации пиропов является и прямолинейный с равномерным наполнением точками вид регрессионных полос на вариационных диаграммах (рис.).

Из экспериментальной петрологии известно (Дорошев и др., 1997), что содержания хрома в пиропе являются функцией давления – более хромистые пиропы кристаллизуются при больших давлениях. То обстоятельство, что Cr₂O₃в пиропе отрицательно коррелируется с TiO₂ в породе (см. табл. и рис.) еще раз подтверждает правомерность использования содержаний данного оксида для ранжирования кимберлитов по глубинам образования и, следовательно, по продуктивности (Василенко и др.. 1997).

Василенко В.Б., Зинчук Н.Н., Кузнецова Л.Г., Минин В.А., Холодова Л.Д.
Средние составы кимберлитовых тел Вилюйской субпровинции Якутии как основа для формационной идентификации кимберлитов // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Геология - 2006. - № 2. - С. 126-140

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

Дорошев А.М., Брай Г.Л., Гирнис А.В., Туркин А.И., Когарко Л.Н. Гранаты пироп-кноррингитового ряда в условиях мантии Земли: экспериментальное изучение в системе MgO-Al2O3-SiO2-Cr2O3 // Геол. И геоф. 1997. – Т. 38. – № 2. – С. 523-545ю

Минин В.А., Пругов В.П., Подгорных Н.М., Ковязин С.В., Холодова Л.Д.
Особенности состава хромитов из кимберлитов Ботуобинской трубки (Якутия) // Зап. Рос. минерал. о-ва - 2010. - T. 139. - № 3. - С. 54-72.