Труды VIII научной студенческой школы "Металлогения древних и современных океанов 2002. Открытие, оценка, освоение месторождений". Миасс 2002.

 

Новые данные о термобарических условия образования индикаторных минералов из кимберлитов Приазовья

 

Донецкий Национальный Технический Университет

 

Панов Ю.Б.,Ишуткина А.А.

 

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 субширотным 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.[ Князьков 1992]

Для кимберлитов характерны минералы, очень редко встречающиеся в других типах пород: алмаз, магнезиальный гранат (пироп), магнезиальный ильменит (пикроильменит), высокохромистый хромит (хромшпинелид), хромдиопсид и др.Эти минералы обладают рядом типоморфных химических особенностей, заключающихся в определенном количественном и качественном распределении их элементов-примесей и основных оксидных компонентов.[Панов 1999]

Определение содержаний элементов-примесей и основных оксидных компонентов в минералах-спутниках алмаза стало возможным благодаря использованию уникального протонного микроанализатора, созданного в Объединенной Организации научных и инженерных исследований (CSIRO) и разработанным группой доктора Билла Гриффина новым методикам, которые позволяют быстро и экономически эффективно оценивать алмазоносность регионов.

По данным 522 анализов хромпиропа, хромшпинелидов, пикроильменита и хромдиопсида из кимберлитов Приазовья были определены палеогеотермальные условия их образования и сделаны выводы относительно потенциальной алмазоносности содержащих их кимберлитов. Для этого применялись так называемые “Ni-термометр” и «Сг-барометр».

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.[ Griffin 1995] (рис 1). Температуры образования хромпиропов из кимберлитовых трубок Приазовья по Ni-термометру соответствуют диапазону 1000 - 1100°С, при единичных значениях 800-900 и 1350- 1450°С. (рис 2).

Сопоставление полученых данных с таковыми из других регионов мира демонстрируют значительное их сходство с температурами образования пиропов из продуктивных кимберлитов трубки Финч (ЮАР) – 950-1250°С, трубки Удачной (Якутия) – пик 1050°С, провинции Ляонин (КНР) – около 1200°С. Следовательно температурные условия глубинных частей литосферы и верхней мантии под Приазовским блоком Украинского щита благоприятствовали образованию «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.

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.[ Griffin1995] Изученные ксенокристаллы хромшпинели из кимберлитовых трубок Приазовья указывают на то, что барические условия их образования составляли 3,0-4,2 ГПа.

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.

Кимберлитовая магма является лишь транспортером ксеногенных кристаллов алмаза к поверхности, тогда как зарождаются они на значительных глубинах при специфических условиях.[ Доусон 1986] Следовательно, установление нижней границы литосферы (уровня взаимодействия магмы со стабильными породами) будет во многом определять наличие или отсутствие алмазов в кимберлитовых телах региона. По геохимическим данным литосферой можно считать толщу, состоящую из стабильного, относительно деплетированного материала, в отличии от конвективной и, вероятно, обогащённой широким набором элементов астеносферы. Следовательно, примерную мощность литосферы можно установить по температуре образования высокохромистых (Сr2O3>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  

.[ Griffin1995] Такие же температуры образования диплетированных пиропов были определены при изучении Каапвальского кратона в ЮАР (1100°С) и Западной зоны в Танзании (1000°С), что, как установлено многими исследователями указывает на мощность литосферы порядка 140 – 160 км [Griffin 1997].

Делая вывод, можно сказать, применение современных высокоточных методов анализа позволяет установить химический состав  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 обогащаются или обедняются различными элементами-примесями, соотношение которых друг с другом и с главными компонентами состава являются важной генетической и прикладной (в частности поисково-оценочной) информацией.

 

Перечень ссылок

1.Князьков А.П.,Панов Б.С.,и др.Новые находки кимберлитов в

Приазовье // Доклады НАН Украины.-Сер. Б.-1992.-С.-82-86.

2.Панов Б.С, Гриффин В.Л и др. Новые данные о пиропе и пикроильмените из кимберлитов Приазовья. // Тезисы докл.Международной научно-практической конференции”Прогнозирование и поиски коренных алмазных месторождений”.-Симферополь.-1999.

3.Доусон Дж. «Кимберлиты и ксенолиты в них», М. 1983г.

4.Griffin W.L., Trace element in indicator minerals: Area selection and target evaluation in diamond exploration // J. Geochem. Explorations. 1995. Vol 53. P. 311-337.

5. Griffin W.L.Cr-pyrope garnets in lithosperic mantle // 1997.р-р. 1-17.

 

Заключение руководителя

Актуальность темы работы определяется необходимостью совершенствовать и повышать эффективность методов проведения геолого-поисковых и разведочных работ в Украине на один из важнейших видов минерального сырья – алмазы. Наличие или отсутствие алмазов в кимберлитах зависит от особенностей Р-Т условий литосферной мантии и иных параметров минералообразующей среды в момент становления кимберлитовых тел.

В настоящей работе использованы результаты полученных впервые для Украины оригинальных протонномикрозондовых определений элементов-примесей в выборках минералов-спутников алмаза из трубок Южная и Новоласпинская Приазовского блока Украинского щита.

Студенткой Ишуткиной А.А. проведена следующая работа: изучена геологическая ситуация района проявления кимберлитовых тел, отбораны монофракции изученных минералов, обобщены результаты протонномикрозондовых анализов элементов-примесей в выборках минералов-спутников алмаза из кимберлитовых трубок Приазовья (Южная и Новоласпинская), проведено сопоставление полученых данных с аналогичной информацией по основным алмазоносным регионам мира и сделаны выводы относительно условий образования типоморфных минералов из кимберлитов Приазовья.

Приведенная информация представляет интерес для широкого круга геологов, занимающихся поисками и изучением алмазоносных кимберлит-лампроитовых месторождений и может быть опубликована в открытой печати.