1.1 Стратиграфия1.2 Тектоника
2 Геологическая характеристика месторождения
2.1 Литология
2.2 Структура и морфология тел
2.3 Вещественный состав
3 Минералогические особенности минералов-спутников алмазов
1 Геологическая характеристика района
1.1 Стратиграфия
Восточно Приазовский субблок является частью Приазовского блока Украинского щита (УЩ) и расположен на юго-востоке Украины к северу от Азовского моря. Восточно Приазовский блок представляет собой выступ дорифейского фундамента со всех сторон ограниченный разломами, а зона его сочленения с юго-восточным бортом Днепрово-Донецкой впадины (ДДВ) является одной из важнейших провинций УЩ для проявления ультраосновного магматизма. В Восточном Приазовье к настоящему моменту открыто четыре кимберлитовые трубки: Петровская, Надежда, Новоласпинская и Южная, а такжк две дайкисопряженные с Новоласпинской и Южной трубками.
В геологическом строении района принимают участие метаморфические и магматические породы докембрия, прорванные основными-ультраосновными породами. На севере района распространены вулканогенные и осадочные породы палеозоя, залегающие на докембрийских гранитах.
Докембрийские и палеозойские породы перекрыты чехлом кайнозойских осадков мощностью 0-40м.
К архею отнесены породы западно-приазовской серии, в состав которой объединены образования мощностью 6-7км. Они представлены гнейсами основного состава, кристаллосланцами, амфиболитами, амфибол-магнетитовыми кварцитами. К архейским образованиям отнесен комплекс основных и ультраосновных пород (габбро-нориты, габбро-амфиболиты).
К нижнему протерозою отнесенны породы Центрально-Приазовской серии мощностью 9-9.5км, расчлененные на темрюкскую, сачкинскую, каратышскую, осипенковскую свиты.
К верхнему протерозою относятся каменномогильский и дайковый комплексы. Терригенно-осадочные породы это, в первую очередь, верхнедевонские гравелиты, песчаники, сланцы, а так же породы нижнего карбона: известняки, доломиты, глинистые сланцы, гравелиты.
Мезозойские отложения представлены меловыми пестроцветными континентальными глинами, песчаными мергелями, известняками ракушечниками, песками. В пределах района эти отложения заполняют Конско-Ялынскую впадину, Покрово-Киреевскую и Еланчикскую депрессии на юге района (по побережью Азовского моря). Кайнозойские отложения плащеобразно перекрывают породы докембрия, палеозоя, мезозоя. Наибольшие мощности они имеют в вышеуказанных депрессиях, где развиты отложения мела, средняя их мощность 10-30м.
1.2 Тектоника
Геотектонические особенности этой территории обусловлены расположением ее в пределах юго-западной окраиной Донбасса и восточной части Приазовского блока УЩ. Указанные области находятся между собой вслоных геотектонических соотношениях, которые характеризуются развитием в зоне сопряжения крупных разломов и блоковых структур. Тектоническую позицию данного района следует рассматривать в нераздельной связи с ДДВ и близлежащей с запада от Восточно-Приазовского субблока впадиной, так как наличие круглых глубинных структур, ограниченных региональными разломами большой протяженности и большой глубины заложения, представляется предпосылкой для возможного внедрения кимберлитообразующих магм.
Швом сочленения Восточно-Приазовского субблока и ДДВ является Волновахская зона разломов, которая может рассматриваться как микроавлакоген.Так как палеозойский этап Русской платформы оказал сильное влияние на развитие и строение Приазовья, определенно намечается теснейшая связь палеозойских разломов с древними зонами протерозойских разломов. Они накладывались на уже существующие системы. В некоторых случаях палеозойские разломы имели очень глубокое заложение и могут быть отнесены к категории глубинных разломов, с которыми связана главнвя масса основных, ультраосновных, щелочно-основных и в том числе кимберлитовых пород. Таким образом Волновахская зона разломов является структурой типа краевого шва. Шовная зона на всех этапах геологического развития играла важную магмоконтролирущую роль. В девонское время разломы этой зоны способствовали внедрению щелочно-ультраосновной магмы.
В Восточном Приазовье выделяются следующие основные системы разломов: субмеридионального и субширотного простирания, северо-западного и северо-восточного простирания.
Большинство разломов имеют протерозойский возраст заложения, однако, их заполнение свидетельствует о том, что они испытывали тектоно-магматическую активизацию в фанерозое. Восточное Приазовье сложено интрузивными образованиями гранитов, но есть и щелочные массивы.
Большое значение для внедрения ультраосновных пород, в том числе и кимберлитов имели узлы пересечения разломов разнной ориентировки. В распределении продуктов магматической деятельности в девонское время, субширотные разломы играли большую роль, а закономерности пространственного размещения кимберлитовых пород ненапрямую связаны с: видом и путями движения магмы, местами локализации магматических тел, глубинными тектоническими факторами.
2 Геологическая характеристика месторождения
2.1 Литология
На Петровском участке подстилающая кимберлитовые брекчии толща сложена вулканогенными породами. Брекчия вулканогенных пород состоит из лимбургитов, авгититов, пикритовых порфиритов, Мощность толщи 85м. Залегает она на породах докембрия или на слое гравелитов. Переход от вулканогенной толщи к гравелитам постепенный, существенного перерыва между ними не фиксируется.
Верхняя вулканогенная толща, перекрывающая кимберлитовые брекчии, сложена хорошо отсортированными обломками пористого базальтоида арзмером до 20мм. Эта толща хорошо прослеживается в северной части участка с юго-запада на северо-восток в полосе шириной 100-50м при мощности 47м.
На пирокластические образования наложены поля базальтоидов округлоизометричной или эллипсоидальной формы преимущественно северо-западной ориентировки.
Установленно, что кимберлитовые трубки с глубиной сужаются и теряют изометричность, переходя в дайки и жилы.
К северной части тела Надежда приурочены обломки известняков. Учитывая, что известняки относятся к николаевской свите среднего девона, возраст внедрения кимберлитов предполагается как франский. Кимберлиты прорывают субщелочные гранитоиды восточно-приазовского комплекса нижнего протерозоя и перекрыты суглинками мощностью от 0.5м до 8м.
Гранитоиды трубки Надежда практически неизменены, однако, пронизаны сетью трещин, заполненных кимберлитовым материалом.
2.1 Структура и морфология тел
В структурном отношении Петровский участок кимберлитовых брекчий приурочен к южнлй зоне краевого Южно-Донбасского глубинного разлома. Зона характеризуется блоковой тектоникой, брахиформной мелкой складчатостью, резким изменением фациального состава осадочной толщи, большой протяженностью и интенсивным магматизмом.
Кимберлитовое тело Надежда сложено ксенотуфобрекчиями, брекчиями кимберлитов и массивными порфировыми кимберлитами. Последние тяготеют к центральной части трубки. Трубка осложнена посткимберлитовыми разломами субширотного и субмеридионального направления. Кимберлиты прорывают субщелочные гранитоиды восточно-приазовского комплекса нижнего протерозоя и перекрыты суглинками. В плане Петровское тело имеет овальную форму с отношением осей 1:2. С запада на восток тело вытянуто на 400м при ширине 200м. Ввертикальном продольном разрезе тело имеет сравнительно выдержанную мощность в пределах 35-50м.
Только в западной части участка тело кимберлитовых брекчий резко погружается до глубины 63м и срезается пологим нарушением. На востоке кимберлитовые брекчии упираются в тело лимбургитов. Общая мощность петровской толщи составляет 70-85м. Толща прослеживается с запада на восток более чем на 1000м. В поперечных разрезах кимберлитовые брекчии образуют холм, вершина которого находится примерно в 150м от контакта с вулканитами антон-тарамской свиты.
Трубка Надежда расположена в 5.2км на юго-восток от кимберлитопроявления Петровского участка, в среднем течении балки Папасчалан. Установлено, что оно имеет трубчатую форму. Вблизи поверхности форма трубки в виде изогнутого овала размером 30*60м. Длинная ось овала ориентирована в северо-западном направлении. Канал постепенно сужается и переходит в дайку. Трубка прослежена буровыми скважинами до глубины 137.5м. Трубка расположена в узле сопряжения глубинных разломов субширотного и северо-западного направлений.
2.3 Вещественный состав
Вещественный состав кимберлитов трубки Надежда следубщий: обломки карбонатных доломитистых пород, розоватых и розовых гранитоидов, серых среднезернистых сиенитов, средне- и мелкозернистых буровато-серых песчаников. Отмечается широкое развитие охристых желто-бурых гидроокислов железа, изобилие которых на некоторых участках буквально превращает их в бурые железняки.
Часть обломков кимберлита насыщена ксенолитами известняков, в связи счем они приобретают пятнистую зеленовато-серую (кимберлиты) и серовато-белую (известняки) окраску.
При изучении обломков кимберлитов под микроскопом отчетливо видна типичная для них порфировая структура. В качестве вкрапленников выступают псевдоморфные агрегаты эпигенетических минералов по зернам оливина и светлой слюды. Зерна оливина замещаются с одной стороны карбонатами, с другой серпентином. Повсеместно присутствует мелкая, точечная "сыпь" рудного вещества (магнетит, лейкоксен). Кроме того, присутствует ильменит, сфен, брукит, перовскит.
Из акцессорных минералов присутствуют мелкие (до 0.1мм) столбчатые кристаллы апатита, которые представлены в виде псевдоморфоз по оливину и роговой обманке.
В трубке Петровская среди кимберлитовых пород выделяются две разновидности: эруптитовые брекчии и туфобрекчии кимберлитов.
Ксеногенный материал кимберлитовых брекчий можно разбить на следующие генетические группы: ксенолиты ультраосновных бесполевошпатовых пород, ксенолиты кристаллических пород фундамента, ксенолиты осадочных пород. Группа включений ультраосновных пород представлена полнокристаллическими, глубинными, изверженными породами и слюдитами. Среди ксенолитов кристаллических пород докембрийского фундамента можно выделить различные по составу гранитоиды, гранито-гнейсы, гнейсы, кристаллические сланцы. Ксенолиты осадочных пород представлены, главным образом, известняком. Известняки, в основном, органогенные (брахиоподы, остракозы, кораллы), хотя иногда встречаются окремнелые или глинистые.
3 Минералогическкие особенности минералов-спутников алмазов
Кимберлиты Петровского тела характеризуются пироп-хромшпинелидовой ассоциацией высокобарических минералов. Минералы-индикаторы трубки Надежда представлены пикроильменитом с повышенным содержанием хрома (до 5% Cr2O3) и марганца, хромшпинелидами (до 60% Cr2O3), пиропом (до 10% Cr2O3).
По данным изучения пиропв в 150 кимберлитовых трубках, из различных регионов мира (Россия, Индия, ЮАР и др.), однозначно доказано: присутствие хромсодержащих пиропов, бедных кальцием, является индикатором алмаз-пироповой фации кимберлитов, т.е. алмазоносности. В связи с этим в Петровских гранатах проводились соответствующие анализы и были получены результаты: MgO 69.6-70.7%, Cr2O3 17.5-20.3%, CaO 14.9-16.7%. Данные химических анализов свидетельствуют о том, что гранаты приближаются по составу к гранатам продуктивных кимберлитов. Если судить только по содержанию Cr2O3, то Петровские гранаты аналогичны Якутским, поэтому очень важно (во избежание ошибок)учитывать содержание CaO. Среди пирропов Петровского тела из 231 микрозондовых анализов только 3 в системе CaO-Cr2O3 попадают в поле стабильности алмаза.
В кимберлитовых телах Петровское и Надежда, а также в дайке Южная хромшпинелиды преобладают над другими минералами-спутниками. Особенно ценны в плане прогноза высокохромистые разности, содержащие более 60% Cr2O3. Так, содержание трехокиси хрома в хромшпинелидах трубки Надежда составляет 60.13%, т.е. приближается к критериальному.
Клинопироксены (хромдиопсид) отмечаются обычно в виде редких зеррен короткопризматического габитуса во всех кимберлитах. Их окраска варьирует от серовато- и травяно-зеленой до изумрудно-зеленой, в зависимости от содержания хрома. В составе многих хромдиопсидов присутствуют те или иные количества Na2O. Между содержаниями оксидов хрома и натрия наблюдается прямая зависимость. Фигуративные точки исследованных минералов с содержанием Cr2O3 больше 0.5% на диаграмме Al2O3-Na2O, за очень редким исключением, попадают в поле клинопироксенов из кимберлитовых пород.
Благодаря исследованиям установлены: высокая хромистость гранатов, повышенное содержание хрома и титана в хромшпинелидах, высокая хромистость и наличие Na2O в клинопироксенах, а также связь этих содержаний с потенциальной алмазоносностью.
В лабораториях Главного нацианального центра геохимической эволюции и металлогении континентов при университете Маквари и Объединения научных и инженерных исследований (CSIRO) с помощью электронно-лазерного и протонного микрозондов был выполнен ряд исследований.
Исследованию были подвергнуты красно-фиолетовые (высокохромистые) пиропы тел Надежда и Петровское, имеющие размер 0.5-1.5мм. По данным анализа основные и второстепенные оксиды не выходят за пределы ранее установленных для пиропов значений. Однако, впервые полученные данные по элементам-прримесям в пиропах помогают решать ряд научных и прикладных задач.
Учеными Австралии была определена тесная корреляционная зависимость содержаний Ni и Cr в пмропах и хромшпинелидах от температуры и давления. Термобарические условия среды минералообразования определяются по Ni-термометру и Cr-барометру. Так, для тел Петровское и Надежда, установлены температура (1000-1200С) и давление (4.0ГПа) минералообразующей среды. Мощность литосферы региона определена по температуре образования пиропов с содержанием Y до 10г/т, которая составляет 1000-1100С, а такие значения соответствуют 140-150км.
Высокие содержания Zr, Ga, Sr, Y и других элементов, а также особенности Zr/Y отношений свидетельствуют об интенсивном калиевом метасоматозе.
Учеными также установлено, что в пиропах алмазоносного парагенезиса отношение Nb/Y должно быть юольше 0.6, а Sc/Y больше 30 (Россия, Австралия, ЮАР). Это условие редко соблюдается для кимберлитовых тел Восточного Приазовья.
Полученные данные свидетельствуют об относительно малой промышленной алмазоносности кимберлитов Восточного Приазовья. Однако, эти данные не позволяют сделать отрицательный вывод об алмазоносности всего Приазовья, поэтому работы в этой области, а именно поиск новых коренных источников алмазов, необходимо продолжать.