2013

УЛЬТРАОСНОВНОЙ – ЩЕЛОЧНОЙ МАГМАТИЗМ КОСТОМУКШСКОГО РУДНОГО РАЙОНА (ЗАПАДНАЯ КАРЕЛИЯ)

Горьковец В.Я.¹, Попов М.Г.¹, Рудашевский Н.С.², Рудашевский В.Н.², Дударев А.Г.³, Максимович Л.А.³

¹Институт геологии КарНЦ РАН, Петрозаводск, gorkovet@krc.Karelia.ru;

²«OOO HC+», Санкт-Петербург;

³ОАО «Карельский окатыш»;

Общая закономерность размещения лампроитов и кимберлитов является нахождение их в пределах древних кратонов. Проблема соотношений геодинамических магматогенных и седиментогенных геологических процессов приобретают фундаментальное значение при решении формирования в земной коре полигенных и полихронных рудных месторождений. В этом отношении Костомукшский рудный район западной Карелии Карельского кратона представляет несомненный интерес как эталонный объект, в пределах которого были установлены различные генетические типы месторождений железа, золота, а также ультраосновных – щелочных комплексов алмазоносных лампроитов и кимберлитов [1,2].

Для докембрия Фенноскандинавского щита выявлен кимберлитовый и лампроитовый магматизм. Находки алмазов, минаралов-спутников, поля трубок кимберлитов и многочисленные дайки лампроитов известны во многих частях щита.

Анализ распределения кимберлитовых и лампроитовых полей в Карельском кратоне Фенноскандинавского щита позволил установить, что необходимым условием их возникновения является предшествующий активный разновозрастной базальтовый и коматиитовый вулканоплутонизм, эволюция которого отражает последовательное углубление источников расплава. Наиболее перспективными для поисков алмазов являются краевые наддиапировые зоны, испытавшие многократную тектоническую переработку, для которых кимберлитовый и лампроитовый магматизм является завершающим. Неравномерное распределение даек лампроитов, даек и диатрем кимберлитов в Костомукшском железорудном районе объясняется их приуроченностью к узлам пересечения сопоставимых по рангу разновозрастных дуговых и линейных тектонических структур глубинного заложения. Здесь возникают наиболее благоприятные условия формирования высокопроницаемых участков, способных спровоцировать внедрение в земную кору мантийного вещества. Пространственное сочетание раннеархейского Вокнаволокского блока (3.5 млрд лет) и позднеархейских (2.9–2.7 млрд лет) вулканогенно-осадочных кристаллических образований лопия Костомукшского рудного поля включающих рифейский (1.23 млрд лет) ультраосновной – щелочной магматизм в зоне Маанселька [1] имеет черты сходства со взаимоотношением архейских ядер и подвижных зон Западной Австралии, Южной и Западной Африки, которые контролируют структурное положение лампроитовых и кимберлитовых интрузий [4].

Костомукшский щелочной интрузивный комплекс представлен лампроитами оливин-флогопитовыми и флогопит-лейцитовыми разностями, а также щелочными лампрофирами камптонит-монцекитового ряда и керсантитами известкого-щелочными лампрофирами [5].

В данной работе рассмотрены ультраосновные – щелочные лампроиты и кимберлиты. В Костомукшском районе выявлено более 120 дайковых тел лампроитов (мощность 0,5–15 м). Наибольшее их количество установлено в пределах Костомукшского железорудного месторождения. Возраст лампроитов и кимберлитов (калий-аргоновый метод по флогопиту) 1230 млн лет, что соответствует рифейскому позднепротерозойскому этапу протоактивизации.

Ультраосновные щелочные комплексы лампроитов в Костомукшском районе слагают дайки мощностью от 0,1 до 10-15 м, приуроченные к субмеридиональной (СВ 15⁰) зоне глубинных разломов протяженностью 25 км. Ширина зоны достигает 20 км [1]. Дайки залегают среди лопийских вулканогенно-осадочных образований контокской и гимольской серий. Лампроиты имеют порфировую структуру и интенсивно изменены: «порфировые вкрапленники» сложены серпентином в контакте с ультраосновными породами коматиитового ряда или сапонитом (размером 30-500 мкм) в железорудно-сланцевых толщах. Основная масса ламппроитов представлена слюдами группы флогопита и тетрифлогопита. Реликты других породообразующих минералов: полевой шпат, моноклинные и ромбические амфиболы – эдинит, грюнерит, гиперстен, диопсид, форстерит. Вторичные минералы сапонит, кальцит, кварц. Многочисленные акцессорные минералы представлены хромшпинелидами имеющими пористое внутреннее строение, а также оксидами титана – анатаз, рутил; сульфидами – пирит, пирротин, пентландит, халькопирит, галенит, сфалерит; бариевыми (барит, прайдерит, генримеерит, баотит, атстонит); стронцевыми; циркониевыми и редкоземельными минералы, которые подчеркивают редкометально-редкоземельную специализацию пород характерную для всех лампроитов.

По особенностям минерального и химического состава лампроиты хорошо сопоставляются с лампроитами классических лампроитовых объектов Австралии, США, Испании, Гренландии, Африки и Антарктиды [4].

Среди минералов лампроитов выявлены характерные ксенокристы глубинных мантийных пород: изумрудно-зеленые «хромдиопсиды», хромшпинелиды в том числе высокохромистые (64,3 – 66,5 мас. % Cr₂O₃).

Породы серии исследованных разновидностей лампроитов Костомукшского рудного района при общем подобии имеют и существенные различия: одни имеют оливин-пироксен-флогопитовый, другие – ортоклаз-амфибол-флогопитовый составы. Ведущий вторичный минерал одних лампроитов – серпентин, других – сапонит. Первые дайковые тела могут быть отнесены к группе ультраосновных лампроитов, вторые – к группе основных пород этого семейства. Причина этих различий, скорее, связана не различным составом материнского расплава, а с процессами контаминации вмещающих пород материнской магмой: одни лампроиты секут и локализованы локализованы среди серпентинизированных перидотитов коматиитового ряда, тогда как другие лампроиты – среди существенно более кислых и обогащенных железом кварц-полевошпат-биотитовых сланцев, ассоциированных с магнетитовыми кварцитами.

В пределах Костомукшского месторождения выявлены серия диатрем и дайковых тел кимберлитов (оранжеитов) – лампроитов, площадь сечения от 3 до 3,5 га, которые прорывают архейские железорудно-сланцевые толщи гимольской серии (возраст 2,8 млрд лет). В диатреме размером до 200 м в диаметре проведены минералогические исследования [3].

Порода диатремы имеет брекчиевидную текстуру (обломки-ксенолиты от 1 до 10 см составляют 50-60 % от общего объема породы). Обломки имеют округлую или неправильную форму. Ксенолиты сложены тонкозернистыми агрегатами-срастаниями талька и серпентина. Цементирующая ксенолиты порода сложена средне- крупнозернистыми агрегатами слюды размерами 10-1000 мкм (флогопит и тероферрифлогопит) и мелкозернистыми скоплениями вторичных минералов (серпентин, тальк, кальцит, доломит и кварц). Встречены также редкие реликты калиевого полевого шпата и (Ti-K)-рихтерита.

В «тяжелых» концентратах накапливаются в первую очередь сульфиды (пирротин, пирит, пентландит, халькопирит, галенит, сфалерит) и хромшпинелиды (шпинель и хромит), а также другие акцессории – апатит (в том числе Sr-апатит), барит гранаты (пироп и альмандин), моноклинный пироксен (хромдиопсид), ильменит ( в том числе Mn-, Mg- и Cr-Mg-разновидности), моноцит (Ce), рутил (в том числе Cr-рутил), циркон, Zr-прайдерит и некоторые другие.

Составы высокохромистых хромитов диатремы (Cr₂O₃ 62-64,5 мас. %) соответствуют составам хромита, ассоциирующими с алмазами.

В лаборатории кампании Де Бирс, г. Иоганесбург в 2005 г. выделены 10 кристаллов алмазов размерами 0,8-1,5 мм в поперечнике.

В карьере Костомукшского месторождения (Западная Карелия) выявлены фрагменты диатремы крупнообломочной жерловой эруптивной брекчии, размер ее обнаженной части 14х20 м. Брекчия локализована в кварц-полевошпат-биотитовых сланцах, ассоциированных с магнетитовыми кварцитами гимольской серии.

Брекчия более чем на 95 % состоит из фрагментов серпентинитов или эллипсоидной или округлой формы размерами от 7х12 см до 20х40 см. Цемент брекчии сложен слюдистым материалом(цемент брекчии). Доминирующий минерал обломков брекчии – высокомагнезиальный серпентин. Реликты первичного минерального парагенезиса – только акцессорные хромшпинелиды (шпинель и хромит) и моноклинный Cr-диопсид. Другие акцессорные минералы в серпентинитах – магнетит, сульфиды (пирит, пентландит, виоларит, сфалерит, галенит), титанит и апатит. В слюдистом цементе породообразующие минералы – флогопит, тетраферрифлогопит и вторичные – серпентин, тальк, кальцит, кварц; акцессорные минералы – сульфиды (пирротин и пентландит, более редкие – пирит, сфалерит, галенит и халькопирит).

По химическому составу, петрографическим особенностям и минеральному составу эруптивная брекчия представлена сильно измененными аполерцолитовыми, апогарцбугитовыми и аподунитовыми серпентинитами с цементом измененных оливиновых лампроитов.

В брекчии установлены акцессории минералов, присутствующих в алмазоносных ксенолитах кимберлитов и лампроитов – хромистый моноклинный пироксен и высокохромистый хромит – 62,5-68,1 мас. % Cr₂O_3.

Данные по минералогии пород брекчии позволяют сделать вывод о потенциальной алмазоносности изученной эруптивной жерловой апоперидотитовой брекчии с лампроитовым цементом.

Литература

1. Горьковец В.Я., Раевская М.Б. Минерагения северо-западной зоны Фенно-Карельского кратона // Минерагения докембрия. Материалы Всероссийской конференции. Петрозаводск, 2009. С. 63-65.

2. Горьковец В.Я., Раевская М.Б., Максимович Л.А. Костомукша – комплексный рудный объект республики Карелия // Горный журнал. 2012, 9/1. С. 19-23.

3. Горьковец В.Я., Рудашевский Н.С., Рудашевский В.Н., М.Г. Попов, Антонов А.В. Минералы – спутники алмазов в лампроитовой диатреме (Костомукшский район, Карелия). Доклады Академии наук. 2013. Т. 450, № 1. С. 62-65.

4. Джейкс А., Луис Дж., Смит К. Кимберлиты и лампроиты западной Австралии. М.: Мир. 1989. 430 с.

5. Попов М.Г., Горьковец В.Я., Раевская М.Б. Костомукшский интрузивный комплекс калиевых щелочных и субщелочных пород, мантийный источник и геодинамическая обстановка // Связь поверхностных структур земной коры с глубинными. Материалы XIV Международной конференции. Часть 2. Петрозаводск. 2008. C. 116-119.