Ишуткина А.А.    Магистерская    Электронная библиотека    Cсылки    Отчет по работе с поисковой системой    Назад   

   Донецкий Национальный Технический Университет

 

   Ишуткина Анна Анатольевна

 

   Геохимическая характеристика хромпиропов и перспективы алмазоностности некоторых частей Украинского щита

 

   Специальность 7.070701 : Геологическая съемка, поиски и разведка

   Автореферат магистрской выпускной работы

   Руководитель работы: Б.С.Панов

 

   Донецк 2002

 

e-mail: ishutkina@rambler.ru

 

Аннотация

Цель и основные задачи исследований.

Главная цель работы - изучение химического состава минерала-спутника алмаза (хромпиропа) из кимберлитов Приазовского блока Украинского щита и решение на этой основе вопросов, связанных с условиями образования и перспективами их алмазоносности. Основные задачи работы:

1. Установить геологическую позицию и петрохимические особенности кимберлитовых тел Приазовья.

2. Выяснить закономерности распределения элементов-примесей в хромпиропе из кимберлитов Приазовья.

3. На основе интерпретации новой информации о химическом составе хромпиропа определить палеогеотермальные условия его образования (Р-Т параметры, характер метасоматических процессов и д.р.) .

Научная новизна.

1. На представительном количестве анализов (более 500 проб), выполненных на электронном и, впервые, на протонном микрозондах, изученные закономерности распределения элементов-примесей в хромпиропах из кимберлитов Приазовья, что позволило выявить типохимические особенности их состава.

2. На основе оригинальных данных определены термобарические и другие условия образования хромпиропов и сделаны выводы о природе их глубинных материнских источников.

Личный вклад автора.

1. Обработка результатов анализов на ЭВМ, их минералогическая и геолого-геохимическая интерпретация.

2. Обобщение результатов и сопоставление полученных данных с аналогичной информацией по известным алмазоносным провинциям мира.

Степень использования полученных результатов: внедрены в учебный процесс.

Публикации: Алехин В.И., Панов Б.С., Ишуткина А.А. «Вернадский о геохимической истории марганца в осадочной толще» Сборник трудов международной научной конференции. Донецк: Донбасс: 2001г. стр. 294-297.

Содержание

Введение

1. Методика работ.

2. Краткая геологическая характеристика Приазовья и его кимберлитовых тел.

3. Геохимические особенности пиропов из кимберлитов Приазовья.

4. Редкоземельные элементы в хромпиропах из кимберлитов Приазовья.

5. Условия образования и алмазоносность кимберлитов Приазовья по новым данным.

Выводы

Перечень ссылок

Введение
Актуальность темы работы определяется необходимостью совершенствовать и повышать эффективность методов проведения геолого-поисковых и разведочных работ в Украине на один из важнейших коренных источников алмаза – кимберлит. Наличие или отсутствие алмазов в кимберлитах зависит от особенностей Р-Т условий и иных параметров минералообразующей среды. На основе учения о типоморфизме минералов-спутников алмазов, можно разрабатывать поисково-оценочные критерии. Пироп относится к типоморфным минералам кимберлитов и может служить индикатором глубинности образования кимберлитовой магмы и ее потенциальной алмазоносности. Выявление характера распределения в пиропе малых элементов и элементов примесей способствует решению ряда задач поискового и оценочного характера.
Применение современных высокоточных методов анализа позволило установить химический состав хромпиропов (и других индикаторных минералов кимберлита) в зависимости от их положения в земной коре, геохимических особенностей района, воздействия изменяющих процессов и др. Под влиянием всех этих факторов минералы обогащались или обеднялись различными элементами-примесями, соотношение которых друг с другом и с главными компонентами состава являются важной генетической и прикладной (в частности поисково-оценочной) информацией.

Методика работ.

В настоящей работе используются результаты анализов главных оксидных элементов и полученных впервые для Украины оригинальных протонномикрозондовых анализов элементов-примесей в пиропах из кимберлитов Приазовья.
Разработанные группой доктора В.Л. Гриффина в Объединенной Организации научных и инженерных исследований (CSIRO) новые способы позволяют быстро и экономически эффективно оценивать алмазоноснооть регионов. Они обеспечивают достоверное выявление перспективных объектов на основании изучения элементов-примесей в индика­торных минералах кимберлитов (пиропах, хромитах, пикроильменитах).
Уникальный протонный микроанализатор, созданный в CSIRO позволяет получать принципиально новую геологическую информацию, которая обеспечивает достоверность оценки кимберлитов и лампроитов в отношении алмазоносности. Необходимые для этого данные дает распределение примесных элементов в отдельных зернах минералов, отобранных из коренных пород и осадочных образований, в том числе почв и наносов.
Содержание никеля в хромовом пиропе является надежным показателем температуры и глубины его образования в восходящем потоке внедрившейся кимберлитовой или лампроитовой магмы. Применение никелево-термометрического метода на ранней стадии исследований позволяет определять перспективные объекты. Группа доктора Гриффина выявила, что определенные взаимоотношения между глав­ными элементами и элементами-примесями в хромитах дают намного больше информации, чем только лишь обычно учитываемые главные элементы.
Исследования в (CSIRO), основанные на статистическом анали­зе большого, количества проб (банка данных), показывают, что по диаграммам распределения главных и примесных элементов можно различать хромиты из алмазоносных и неалмазоносных пород. Распределение элементов-примесей в пикроильменитах позволяют четко определять кимберлитовые и некимберлитовые их источники, как и щелочные базальты. Весьма существенно, что характер распределе­ния элементов-примесей в ильменитовых концентратах из индивидуаль­ных проб кимберлитов может служить в качестве "отпечатков пальцев" для отличия одних кимберлитов от других. Это может использоваться для перспективно-прогнозной оценки на основании выявления источ­ников и условий образования изученных образцов. Новые разработки-группы (CSIRO) позволяют существенно экономить время и деньги при решении вопросов изучения алмазоносности. Протонный анализа­тор HJAF характеризуется высокой разрешающей способностью опре­деления элементов-примесей, а имеющийся банк данных дает широкие возможности для существующей информации.
Формирование изученных выборок минералов-спутников алмаза производилось путем отборки их под бинокуляром из протолочек кимберлитов Приазовья. Подготовка проб для анализов заключалась в монтировке округлых эпоксидных шашек диаметром около 20 мм с включениями зерен минералов и пришлифовке их поверхности до получения качественного искусственного аншлифа. Всего было смонтировано семь таких препаратов, в каждом из которых содержалось от 129 до 32 зерен минералов.
Всего было выполнено 522 анализа по выборкам хромпиропа, хромшпинелидов, пикроильменита и хромдиопсида из кимберлитов Приазовья, в которых установлены содержания как главных оксидных компонентов (от 10 до 13), так и элементов - примесей (от 9 до 21).
Для данной работы использовались данные только по хромпиропам.
Краткая геологическая характеристика Приазовья и его кимберлитовых тел
Приазовье - часть Украинского щита, перспективная в отношении открытия месторождений алмазов. Многочисленные находки мелких зерен алмазов нескольких генетических типов отмечены в различных регионах Украины (Волынь, Среднее Приднепровье, Северное Причерноморье, Донбасс, Побужье и др.). Однако, только в Восточном Приазовье геологами Приазовской ГРЭ открыты первые в Украине кимберлитовые трубки и сопровождающие их дайки, распологающиеся в зоне сочленения складчатых структур Донбасса с Приазовским кристаллическим массивом и контролирующиеся субъширотным Южно-Донбасским глубинным разломом протерозойского заложения. Корни этой трансрегиональной структуры типа краевого шва уходят в мантию, что фиксируется подъемом поверхности Мохо на 10 - 15 км по сравнению с центральной частью Донбасса, и подчеркивается проявлением щелочно-ультраосновного и щелочно-базальтоидного магматизма. Геологическая позиция зоны сочленения Донбасса с Приазовьем характеризуется тем, что на докембрийскам кристаллическом субстрате несогласно залегают средне-верхнедевонские осадочно-вулканогенные образования, перекрытые нижнекаменноугольными осадочными породами. Наиболее мощно магматизм здесь проявился в позднем девоне, в связи с глобальными процессами формирования Днепровско-Донецкой палеорифтогенной структуры - линеамента Карпинского. Нарушенность земной коры по всей ее мощности благоприятствовала внедрению и локализации кимберлитовых трубок Надежда, Южная, Новоласпинская и сопровождающих их даек, прорывающих протерозойские гранитоиды различного состава.
Кимберлитовая трубка Надежда имеет овальную в плане форму размером 60х30 м (площадью около 1600 м ) и перекрыта суглинками, мощностью от 0,5 м в центре трубки, до 8 м на ее периферии. Контакт с вмещающими породами крутой (60 - 80°), падение юго-западное. Трубка разбурена до глубины 140 м.
Кимберлитовое тело сложено ксенотуфобрекчиями, брекчиями кимберлитов и массивными порфировыми кимберлитами. Кимберлиты тяготеют к центральной части трубки и содержат большое количество ксенолитов, занимающих до 30 % объема породы. Ксенолиты представлены, в основном, фрагментами пород кристаллического фундамента - крупнозернистых субщелочных амфибол-биотитовых гранитов, граносиенитов. Встречены также единичные обломки известняков николаевской свиты среднего девона. Связующая масса представлена тонкочешуйчатым агрегатом карбонат - хлоритового состава.
В 2 км на юго-восток от трубки Надежда выявлено более крупное (300х150 м, площадь 2,2 га) кимберлитовое тело сложной амебообразной формы - трубка Южная. Она перекрыта четвертичными суглинками мощностью 8-11 м. и прослежена скважинами до глубины около 320 м. Углы падения в северной части тела 45 - 60°, южной - до 90° к горизонту, общее падение - юго-юго-западное. Диатрема сложена эруптивными брекчиями автолитовых кимберлитов и подчиненными им массивными кимберлитами темно-зеленого и голубовато-серого цвета. Эруптивные брекчии на 60 - 70 % состоят из собственно кимберлитового материала и на 30-40% из обломков гранитоидов и известняков, песчаников и сланцев николаевской свиты среднего девона и диабазов додевонского возраста. Кимберлиты массивной текстуры имеют хорошо выраженную порфировую структуру. Содержание ксеногенного материала в них низкое. Основная масса кимберлитов сложена мелкими зернами моноклинного пироксена и флогопита, сцементированными серпентиноподобным веществом. В основной массе встречаются перовскит, ильменит, апатит. Вкрапленники составляют 40-50% объема породы и представлены псевдоморфозами серпентина по оливину. На восточном фланге трубки Южная была обнаружена и прослежена на 2 км к востоку дайка кимберлитов. Состав ее аналогичен диатремовому кимберлиту.
В нескольких километрах к юго-западу от трубки Южной бурением выявлены еще два тела - трубка и дайка Новоласпинские. Трубообразное кимберлитовое тело имеет в плане форму овала, длинная ось которого ориентирована в северо-восточном направлении. Размеры тела в плане 40 х 100 метров (около 0,3 га). Углы падения стенок трубки и вмещающих гранитоидов крутые (до вертикальных). Трубка разбурена на глубину 90 м, причем скважина не вышла за ее пределы. Кимберлиты перекрыты четвертичными суглинками мощностью 13 — 14 метров. Структурно-тектоническая и геологическая позиция трубки и дайки Новоласпинских, кимберлиты и кимберлитовые брекчии слагающие их по составу близки кимберлитам трубки Южной.
Трубку Новоласпинскую сопровождает кимберлитовая дайка, строение которой осложнено несколькими разрывными нарушениями. Она прослежена по простиранию на 300 м к западу, юго-западу и на глубину до 75 м. Углы падения 75 - 80° на юго-юго-восток. Мощность тела колеблется от 5 до 10, а в раздувах до 15м
Химический состав Приазовских кимберлитов, в частности содержания МgО, К2О, Nа2О, SiO2 и других компонентов, свидетельствует о том, что они располагаются в границах поля типичных кимберлитов, аналогичных продуктивным кимберлитам Якутии, Китая, Канады.
Разностороннему изучению кимберлитов Приазовья посвящены работы многих исследователей из ряда научных, производственных и учебных организаций Украины, России и др. стран. Литолого-стратиграфические факторы контроля локализации кимберлитопроявлений, минералого-геохимическая и петрографо-петрохимическая характеристики кимберлитов Приазовья и их минералов-спутников и ряд других проблем рассмотрены в трудах В.Н.Квасницы, С.С. Мацюка, Б.С. Панова, Н.В. Бутурлинова (ДонГТУ), С.Н. Стрекозова (Южукргеология) и многих других. Однако определение концентраций и характера распределения ряда элементов-примесей (TR и др.) в индикаторных минералах кимберлитов Приазовья произведено впервые. Получена принципиально новая информация, необходимая для решения конкретных теоретических и прикладных вопросов, связанных с условиями образования и перспективами алмазоносности известных в регионе кимберлитовых тел.
Геохимические особенности пиропа из кимберлитов Приазовья
Гранат относится к наиболее распространенным минералам кимберлитов, а хромовый, винно-красно-пурпурный пироп рассматривается в качестве одного из основных минералов, используемых при поисках кимберлитов.[2]
В кимберлитах Приазовья пироп встречается постоянно, количественно уступая лишь пикроильмениту. Представлен он, как правило, овальными, часто трещиноватыми зернами и их обломками с шероховатой поверхностью. Подавляющее большинство исследованных зерен пиропов по своим химическим характеристикам (5,7 - 6,2 % СаО; 5,5 - 6,5 % Сr2Оз) относится к пиропам лерцолитового парагенезиса. Лишь единичные зерна имеют сходство с пиропами из гарцбургитовых и верлитовых перидотитов.
Основной акцент при изучении химического состава хромпиропов из кимберлитов Приазовья делался на определение содержания главных оксидов и РЗЭ.

Таблица 1. Содержание главных оксидов в пиропах из кимберлитов Приазовья

Трубка Южная
Компонент SiO2 TiO2 Al2O3 Cr203 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O NiO Сумма
Среднее по 2 пробам 41,11 0,27 18,56 6,22 6,46 0,21 20,24 6,20 0,03 0,00 0,00 99,32
Пределы, от-до 41,05-41,17 0,13-0,42 18,22-18,91 5,94-6,50 6,09-6,84 0,19-0,23 20,06-20,42 6,19-6,22 0,00-0,06 0,00-0,00 0,00-0,01 99,22-99,42

Трубка Новоласпинская
Компонент SiO2 TiO2 Al2O3 Cr203 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O NiO Сумма
Среднее по 129 пробам 41,64 0,29 18,41 6,52 6,53 0,24 20,04 6,20 0,03 0,00 0,02 99,99
Пределы, от-до 41,14-42,32 0,03-0,54 17,07-20,30 4,12-8,30 5,49-7,87 0,12-0,53 18,34-22,36 4,30-7,26 0,00-0,07 0,00-0,03 0,00-0,12 98,92-100,6

Дайка Новоласпинская
Компонент SiO2 TiO2 Al2O3 Cr203 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O NiO Сумма
Среднее по 66 пробам 41,70 0,26 19,14 6,52 6,53 0,22 20,53 5,85 0,03 0,00 0,01 99,92
Пределы, от-до 40,85-42,71 0,03-0,56 17,72-22,04 2,25-7,36 5,61-7,68 0,08-0,41 19,07-22,22 2,01-4,62 0,00-0,08 0,00-0,02 0,00-0,07 95,56-100,55

Изученные образцы по содержанию главных оксидов могут быть отнесены к группе хромовых пиропов (группа 9), несколко отличаясь от них повышенным содержанием TiO2(0,27 – 0,29% и 0,17% соответственно), Сr2O3(6,52 – 5,62% и 3,47%), СaO(6,20 – 5,85% и 5,75%) и пониженным количеством FeO (6,52 – 6,53% и 8,01%). Содержание MgO в этих пиропах практически совпадает с классификационным – 20,53 – 19,63% и 20,01% соответсвенно. Источником хромовых пиропов могут быть различные мантийные породы – лерцолиты, гарцбургиты и др. Изученный пироп по своим химическим характеристикам (5,8 – 6,2% СaO ; 5,5 – 6,5% Cr2O3) в большинстве своём соответсвует пиропам лерцолитового типа. Лишь единичные зёрна имеют сходство с пиропами гарцбургитового и верлитового парагенезисов.[2]

Редкоземельные элементы в хромпиропах из кимберлитовов Приазовья.
Редкие земли – это лантаноиды (TR) и иттрий (Y). Важнейшей особенностью иттрия, лантана и 15 лантаноидов, расположенных в общей подгруппе ІІІ группы периодической системы Д.И.Менделеева, является их необычайное химическое сходство, предопределившее их совместное нахождение в природе и большую трудность химического и геохимического разделения. Все эти элементы от лантана до лютеция в нормальных природных условиях электроположительны и трехвалентны. Их сходство столь велико, что химики в свое время поместили почти всех в одну клетку периодической системы, принадлежащую лантану, и перечислили внизу таблицы под названием «лантаноиды». А иттрий, с которого началась история этих элементов, получил особое место над лантаном, как будто бы он имеет к ним меньшее отношение.[1]
Д.А.Минеев выделил три геохимические подгруппы:
· Лантановую (La - Nd)
· Иттриевую (Sm - Ho)
· Скандиевую (Er - Lu)
Большинство зерен пиропа из кимберлита по сравнению с гранатами из других ультраосновных пород, а также со средним хондритом значительно обогащены редкоземельными элементами. В хромпиропах трубки Южной установлены следующие их содержания (в г/т):
легкие редкие земли (лантановая группа):
Lа - от 0,06 до 2,11
Се - от 0,21 до 2,29
средние редкие земли (иттриевая группа)
Sm - от 0,58 до 2,74
Еu - от 0,25 до 1,20;
Gd - от 0,50 до 4,29
Dy - от 0,45 до 4,75
тяжелые редкие земли (скандиевая группа)
Еr- от 0,25 до 3,46
Yb - от 0,34 до 4,07
Количество РЗЭ в пиропах трубки Новоласпинской составляет:
легкие редкие земли
Lа - от 0,13 до 1,50 г/т;
Се - от 0,17 до 1,64 г/т;
средние редкие земли
Sm - от 0,74 до 2,95 г/т;
Еu - от 0,35 до 1,49 г/т;
Gd - от 0,92 до 5,15 г/т;
Dy - от 0,92 до 6,51 г/т;
тяжелые редкие земли
Еr - от 0,60 до 3,67 г/т;
Yb - от 0,54 до 3, 63 г/т.
Большинство зерен пиропа из кимберлитов, по сравнению с гранатами из других ультраосновных пород, а также по сравнению со средним хондритом, значительно обогащено редкоземельными элементами (РЗЭ) [3]
В хромпиропах из трубок Южной (41 определение) и Новоласпинской (39 определений), установлены следующие их содержания (табл 2).

Таблица 2
Содержание РЗЭ
Элемент В хондрите_________ В трубке Южной_____________________________ В трубке Новоласпинской____________________
________ Среднее для 20 проб_ Среднее для 41 пробы Минимальное Максимальное Среднее для 39 проб Минимальное Максимальное
La 0,3 0,25 0,06 2,11 0,36 0,13 1,50
Ce 0,84 0,54 0,21 2,29 0,49 0,17 1,64
Nd 0,58 2,01 0,63 3,94 3,06 1,04 22,69
Sm 0,21 1,63 0,58 2,74 1,69 0,74 2,95
Eu 0,074 0,68 0,25 1,20 0,71 0,35 1,49
Gd 0,32 2,56 0,50 4,29 2,62 0,92 6,51
Dy 0,31 2,64 0,45 4,75 3,15 0,92 6,51
Но 0,073 0,57 0,11 1,02 0,63 0,16 1,24
Er 0,21 1,54 0,25 3,46 1,80 0,60 3,67
Y 0,17 1,56 0,34 4,07 1,80 0,54 3,63
Yb 1,8 14,30 2,30 26,40 15,32 1,97 33,11

Содержание, г/т, элементов-примесей в хондрите и пиропе из кимберлитов Приазовья К типоморфным химическим особенностям изученного набора ксеногенных зерен пиропа из кимберлитовых трубок Приазовья можно отнести:

- широкую вариацию содержаний циркония (от 6 до 189 г/т), при среднем его содержании в трубках Приазовья от 66,5 до 85,4 г/т. Эти показатели существенно превышают аналогичные данные по большинству описанных в литературе пиропов из алмазоносных кимберлитов мира;
- высокие цирконий - иттриевые отношения (7,5), что значительно больше, чем это установлено для кимберлитовых тел с промышленным уровнем алмазоносности;
- малую концентрацию стронция (среднее по трубкам от 0,72 до 2,7 г/т), что в 3 - 6 раз меньше, чем в гранатах из алмазоносных кимберлитов Якутии и Канады;
- существенное обогащение тяжелыми и средними редкоземельными элементами (от 3 до 20), при пониженном количестве легких редких земель (от 0,3 до 5), тогда как в большинстве пиропов из алмазоносных трубок мира наблюдается обратная зависимость; (по Дж. Доусону)[2].
На графиках распределения, нормализованных по стандартному хондриту, пиропы приазовских кимберлитов характеризуются высокими и достаточно постоянными содержаниями:
· тяжелых РЗЭ (от 4 до 20)
· средних РЗЭ (от 3 до 15)
· при пониженном содержании легких (от 0,3 до 5).
Эта же закономерность выражается отношением Sc / Y превышающим 30 (обогащение тяжелыми РЗЭ ), и отношением - Nd / Y составляющим менее 0,6 (обеднение легкими).

Таблица 3
Элементы Среднее содержание в пиропах кухотской Волыни Среднее содержание в пиропах трубки "Мир" (Якутия) Среднее содержание в пиропах трубки "Лигорка" (Чехия)
La 0,04 2,47 5,25
Ce 0,42 2,77 10,8
Nd 0,65 1,85 1,1
Sm 0,68 1,85 0,15
Eu 0,35 1,55 0,3
Gd 1,67 1,55 0,3
Dy 3,07 14,28 6,47
Но 0,75 0,29 ---
Er 2,32 1,25 0,3
Y 20,14 14,28 6,47
Yb 2,58 9,32 0,27

Содержание, г/т, элементов-примесей в пиропах различных регионов мира

На графиках распределения, нормализованных по стандартному хондриту, пиропы кимберлитов месторождения Кухотская Воля УЩ характеризуются следующими содержаниями:
· Тяжелых (от 2 до 4)
· Средних (от 0.4 до 4)
· Легких (от0.04 до 0.5)
На графиках распределения пиропы кимберлитов алмазоносного месторождения «Мир» характеризуются следующими содержаниями:
· Тяжелых (от 1.2 до 9.3)
· Средних (от 1.8 до 14)
· Легких (от2.4 до 2.7)
На графиках распределения пиропы кимберлитов не алмазоносного месторождения «Лингорка» ЧССР характеризуются следующими содержаниями:
· Тяжелых (от 0.2 до 0.3)
· Средних (от 0.15 до 6.4)
· Легких (от 5.2 до 10.8)
Сравнивая графики мы видим:
трубка Южная:
Легкие РЗЭ: Лигорка > тр.Южная < ”Мир”
Средние РЗЭ: Лигорка < тр.Южная <= ”Мир”
Тяжелые РЗЭ: Лигорка < тр.Южная <= ”Мир”
Форма кривой трубки «Мир» в общих чертах сходна с кривой трубки «Южная», а форма кривой по «Лигорке» существенно отличается от двух предыдущих.
Трубка «Южная» и трубка «Новоласпинская» практически идентичны. Соотношения см. выше.
Кухотская Воля
Легкие РЗЭ: Лигорка > Кухотская Воля < ”Мир”
Средние РЗЭ: Лигорка < Кухотская Воля <= ”Мир”
Тяжелые РЗЭ: Лигорка < Кухотская Воля >= ”Мир”
Форма кривой по «Кухотской Воле» аналогична кривым приазовcких трубок.
В результате изучения содержаний и распределения РЗЭ установлено, что хромпиропы из кимберлитов Приазовья и Волыни значительно обогащены РЗЭ по сравнению со средним содержанием их в хондритах.
Графики РЗЭ Приазовья во многом повторяют конфигурацию графика трубки “Мир”, что может свидетельствовать об общности процессов образования и становления кимберлитовых тел этих регионов. Это позволяет считать Приазовье потенциальной алмазоносной областью Украинского щита, и свидетельствует о необходимости дальнейшего изучения данной территории.
Условия образования и алмазоносности кимберлитов Приазовья по новым данным
Палеогеотермальные условия образования кимберлитов определялись с помощью так называемых Ni-термометра и Сг-барометра. Ni-термометр основан на том, что каждое зерно пиропа, содержащего более 1,5% Сr2О3 (т.е. глубинного Сr-пиропа), образовалось в одинаковых равновесных условиях с оливином мантийных ксенолитов. В этой паре сосуществующих минералов количество никеля отражает температуру мантийных пород и не зависит от состава основных компонентов пиропа и давления, что позволяет установить температуру образования каждого исследованного зерна пиропа с точностью до 50°С. Температуры образования хромпиропов из кимберлитовых трубок Приазовья по Ni-термометру соответствуют диапазону 1000 - 1100°С, при единичных значениях 800-900 и 1350- 1450°С.
Хромовая составляющая хромитов, сосуществующих с хромпиропом, увеличивается как функция давления, вне зависимости от температуры, однако Сr - составляющая пиропов зависит как от давления, так и температуры. Следовательно, в пиропах, сосуществующих с хромшпинелью при высокой температуре, мы найдем максимальную Сr - составляющую, которая будет зависеть от отношения давления к температуре, т.е. от геотермы. Изученные ксенокристаллы хромшпинели из кимберлитовых трубок Приазовья указывают на то, что барические условия их образования составляли 3,0-4,2 ГПа.
Установлены палеогеотермальные параметры минералообразующей среды региона. В Приазовье плотность глубинного теплового потока в период формирования кимберлитовых пород достигала 42-45 мВт/м2, при кондуктивной модели теплопереноса, характерной для литосферы.
Кимберлитовая магма является лишь транспортером ксеногенных кристаллов алмаза к поверхности, тогда как зарождаются они на значительных глубинах при специфических условиях. Следовательно, установление нижней границы литосферы (уровня взаимодействия магмы со стабильными породами) будет во многом определять наличие или отсутствие алмазов в кимберлитовых телах региона.
По типоморфным химическим признакам минералов граница между литосферой (толщей, состоящей из стабильного, относительно деплетированного материала) и астеносферой (конвективной и обогащенной широким набором элементов) установлена по температуре образования высокохромистых (01203 > 1,5%) пиропов с низкими содержаниями циркония, титана и, особенно, иттрия (менее 10 г/т). Применительно к пиропам из кимберлитов Приазовья этот «иттриевый край» располагается в районе температур 1000 - 1100°С, что указывает на мощность литосферы Приазовья порядка 140-150 км.
Для образования в мантийной литосфере алмаза необходимы определенные, строго лимитированные термобарические условия, которые будут выдерживаться в области «алмазного окна». «Алмазное окно» представляет собой температурный ряд (T°Ni) между пересечением региональной геотермы с линией алмаз - графитового равновесия и линий, соответствующей глубине основания литосферы.
Геотермы Приазовья, установленные по хромпиропу, пересекают разграничительную линию полей устойчивости графит - алмаз на уровне температур 1100-1150°С, однако фигуративные точки всех проанализированных зерен пиропа из трубок Южной и Новоласпинской лежат хоть и в непосредственной близости, однако вне поля стабильности алмаза, что соответствует полученным значениям давления (Р) менее 5,0 ГПа.
Немаловажными факторами, во многом определяющими наличие либо отсутствие алмазов в коренных источниках, являются наложенные процессы изменения и преобразования кимберлитов - метасоматоз, изменение окислительно-восстановительного режима и др.
Основная масса кимберлитов Приазовья сложена мелкими зернами пироксена и флогопита, сцементированными серпентиноподобным веществом. Мелкочешуйчатые агрегаты флогопита отмечаются также по периферии заключенных в кимберлит вкрапленников и ксенолитов глубинных пород. Это, а также значительное количество хром пиропов с высоким содержанием Zr (до 75 г/т), Ti (Ti02 до 0,29 мае. %), Са (СаО до 6,2 мас.%) и Y (15-20 г/т) свидетельствует о протекавших в литосферной мантии достаточно интенсивных низкотемпературных процессах инфильтрационного метасоматоза калиевого типа, сопровождавшихся образованием флогопита.
Одним из основных критериев, непосредственно влияющих на сохранность алмаза считается высокая степень окисления в мантии. В пикроильменитах из кимберлитов Приазовья отмечено постепенное возрастание роли железа до 30 % и более при увеличении количества ниобия от 500 до 3000 г/т. Это свидетельствует о повышении содержания гематитовой составляющей до 15 % и более, что намного превосходит аналогичные показатели в пикроильменитах из высокоалмазоносных кимберлитов мира.

ВЫВОДЫ

1. Изученные ксенокристаллы минералов-спутников алмаза из кимберлитов Приазовья во многом сходны как с кимберлитовыми, так и с лампроитовыми аналогами из алмазоносных тел различных регионов мира. Наряду с этим выявлены некоторые необычные аспекты их геохимии, являющиеся для них типоморфными и проявляющимися в определенном количественном и качественном распределении Ni, Cr, Zr, Nb, Y, TR и других элементов-примесей.
2. Верхняя мантия под Приазовским блоком УЩ сложена различными по составу и РТ-условиям образования породами, среди которых преобладают перидотиты, представлены, в основном, пироповыми, хромшпинель-пироповыми и хромшпинелевыми лерцолитами.
3. Геохимические особенности среды минералообразования, характеризуются повышенной окислительной обстановкой и возрастанием роли Cr2O3 при уменьшении содержания Mg0, которые обычно свидетельствуют о низкой потенциальной алмазоносности коренных кимберлитовых тел.
4. Сравнение кимберлитов Приазовья с алмазоносными кимберлитовыми породами Якутии, Южной Африки, Китая, Канады, Австралии и других стран выявили много сходного в их минералого-петрографических, петрохимических и геохимических особенностях, что, в сочетании со структурно-тектоническими и общегеологическими данными позволяет рассматривать Приазовский блок Украинского щита как потенциально алмазоносную область Восточно-Европейской кимберлитовой провинции. Дальнейшие углубленные исследования с помощью различных методов уже известных, а также поиски новых кимберлитовых тел в этом регионе не только целесообразно, но и необходимы.

Перечень ссылок:

1.В.Я. Терехов «Минералогия и геохимия редких и радиоактивных металлов», М. 1987г.
2.Доусон Дж. «Кимберлиты и ксенолиты в них», М. 1983г.
3.Griffin W.L., Trace element in indicator minerals: Area selection and target evaluation in diamond exploration // J. Geochem. Explorations. 1995. Vol 53. P. 311-33

Дополнительная литература

Вверх