Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геолого-минералогическое значение флогопита и серпентинов - индикаторных минералов кимберлитовых пород 9
1.1. Анализ основных направлений по использованию флогопита и серпентинов при поисках и разведке кимберлитовых тел 9
1.2. Проблемы изучения вторичных преобразований кимберлитовых пород Западной Якутии 13
1.3. Кристаллическая структура флогопита и условия его образования в кимберлитах 16
1.4. Кристаллическая структура серпентинов и условия их образования в кимберлитах 23
Глава 2. Используемые методы исследований флогопита и серпентинов 31
2.1. Рентгенографический метод 31
2.2. Метод инфракрасной спектроскопии 35
2.3. Микрорентгеноспектральный метод 37
2.4. Термографический метод 37
2.5. Метод электронографии 38
2.6. Метод рентгеновской флюоресценции 38
Глава 3. Особенности флогопита и серпентинов из основной массы кимберлитов западной якутии 39
3.1. Реальная структура флогопита и анализ условий его образования 39
3.2. Свойства рентгенодифракционных характеристик серпентинов из кимберлитов 65
Глава 4. Использование особенностей флогопитов, серпентинов и минерального состава основной массы кимберлитов для анализа постмагматических преобразований и локализации кимберлитовых тел 76
4.1. Вторичные минералы основной массы кимберлитов и их ассоциации. 76
4.2. Серпентины основной массы кимберлитов 95
4.3. Совершенствование методов локального прогнозирования коренных месторождений алмазов 105
4.3.1. Сравнение флогопитов из кимберлитов и эксплозивных брекчий щелочно-ультраосновных пород Прианабарья 110
4.3.2. Диагностика минерального состава обломков и цемента породы при установлении их принадлежности к кимберлитовым телам 117
Заключение 118
Список использованной литературы 121
- Проблемы изучения вторичных преобразований кимберлитовых пород Западной Якутии
- Метод инфракрасной спектроскопии
- Свойства рентгенодифракционных характеристик серпентинов из кимберлитов
- Серпентины основной массы кимберлитов
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время прогнозно-поисковые работы на алмазы проходят на закрытых территориях и в сложных ландшафтно-геологических обстановках. Это требует расширения сведений о минералах, используемых для локализации кимберлитовых тел на исследуемых площадях, что стало причиной возобновления интереса к флогопитам и серпентинам, являющимся индикаторными минералами кимберлитов. Однако использование этих слоистых силикатов ограничено недостатком сведений об особенностях структуры, отражающей физико-химические условия среды их образования. Поэтому изучение особенностей флогопитов и серпентинов из кимберлитовых пород с использованием современных методов анализа и аппаратуры является актуальным. Кроме того, не в полной мере изучены факторы, связанные с изменением кимберлитовых тел в ходе геологической эволюции, влияние которых необходимо учитывать при поиске и эксплуатации алмазных месторождений. Между тем, нами накоплен обширный материал по рентгенографическому изучению основной массы кимберлитов Сибирской платформы, требующий анализа и обобщения. Решение этих проблем связано с необходимостью детального рассмотрения развития вторичных минералов в основной массе кимберлитовых пород, которая представлена тонкоагрегатной смесью серпентина, карбонатов и слюдистых образований. Анализ минеральных ассоциаций вторичных минералов, а также использование выявленных особенностей серпентинов позволит выделить общие и индивидуальные черты коренных алмазных месторождений Западной Якутии.
Цель исследования - получение новых данных об особенностях флогопитов, серпентинов и развития вторичных минералов основной массы кимберлитов Западной Якутии, позволяющих использовать их для локализации и выявления признаков изменения кимберлитовых тел.
Основные задачи, которые решались для достижения поставленной цели, следующие:
:> 1 Изучить комплексом современных методов особенности реальной структуры флогопитов из кимберлитов, заключающиеся в характере замещений в тетраэдрическом слое, заполнения межслоевых промежутков, распределения октаэдрических катионов и нарушений кристаллического строения.
2. Установить причину нестабильности относительных интенсивностей
линий рентгеновской дифракции от плоскостей hkl=00l и изменения
соответствующих межплоскостных расстояний, зафиксированных у
серпентинов из кимберлитовых пород.
3. Выявить особенности распределения флогопитов, серпентинов и
ассоциаций вторичных минералов в основной массе кимберлитов различных
алмазных месторождений Западной Якутии с использованием результатов
рентгенографического анализа.
4 Определить возможности использования особенностей флогопитов и серпентинов для локализации коренных месторождений алмазов.
Фактический материал и методы исследований. Общий объем
аналитических исследований при выполнении настоящей работы составил 3182
различных анализов, выполненных следующими методами
рентгенографическим - 3070, электронографическим — 20, термографическим -17, микрорентгеноспектральным - 45, рентгеновской флюоресценции - 8, инфракрасной спектроскопии - 22. В результате получены структурные характеристики 52 образцов флогопитов I, II и III морфологических типов из кимберлитовых пород трубок Интернациональная, Нюрбинская, Иреляхская, Ботуобинская, Юбилейная и кимберлитоподобных пород Западной Якутии Для ряда образцов серпентинов из кимберлитовых пород трубок Поисковая, Зарница, Ботуобинская изучено изменение дифракционных характеристик и степени дефектности структуры минерала при его разрушении в процессе прокаливания Непосредственно автором проведены рентгенографические и термографические измерения, полуколичественный рентгенофазовый анализ основной массы кимберлитов и выполнена обработка результатов, полученных
методами инфракрасной спектроскопии, микрорентгеноспектрального анализа и рентгеновской флюоресценции. Научная новизна.
1 Впервые исследованы особенности флогопитов из кимберлитов, определяемые областями когерентного рассеяния и микродеформациями решетки, особенностями заполнения октаэдрических слоев и межслоевых промежутков.
Выявлены новые особенности рентгенодифракционных характеристик серпентинов из кимберлитов, такие как нестабильность относительных интенсивностей линий отражения 001, связанные с различной степенью нарушений структуры в области ОН групп.
Получены новые сведения, касающиеся развития серпентинов и минеральных ассоциаций вторичных минералов в основной массе кимберлитов Западной Якутии.
Установлено отличие флогопитов из кимберлитов и кимберлитоподобных пород Западной Якутии по параметрам с элементарных ячеек, содержанию молекулярной воды и степени нарушений кристаллического строения
Практическая значимость работы заключается в следующем.
Выявлены критерии, позволяющие диагностировать флогопит и серпентины при установлении их принадлежности к кимберлитовым породам
Разработан экспрессный способ качественной оценки нарушений кристаллического строения серпентинов из кимберлитов Западной Якутии, основанный на определении величины отношения WIooi, где 102 и looi -интегральные интенсивности полосы 02 и линии 001 дифракции, соответственно. Способ позволяет, в совокупности с другими характеристиками минерала, повысить информативность рентгенографического анализа минерального состава породы
Для 17 коренных месторождений алмазов Западной Якутии получены данные по распределению и степени распространения вторичных минералов в основной массе кимберлитов, которые дают возможность диагностировать
7 минеральный состав обломков и цемента различных пород вмещающих коллекторов при установлении их принадлежности к кимберлитам
4. Установленные особенности флогопита и рентгенодифракционных характеристик серпентинов позволяют усовершенствовать методику прогнозно-поисковой оценки перспективных территорий при локальном районировании
Защищаемые положения.
Типоморфными особенностями флогопитов I, II, III морфологических типов из кимберлитов являются характерные параметры элементарных ячеек, нарушения кристаллического строения, распределения октаэдрических катионов и состав межслоевых промежутков.
Свойственное серпентинам из кимберлитов разнообразие рентгенодифракционных характеристик обусловлено различной степенью ослабления относительных интенсивностей линий отражения 001 и изменением соответствующих им межплоскостных расстояний, вызванных нарушениями структуры минерала в области ОН-групп и присутствием септехлорита.
3. Характерными для коренных месторождений алмазов Западной Якутии
являются серпентин-кальцитовые, кальцит-серпентиновые, доломит-
серпентин-кальцитовые и хлорит-серпентиновые ассоциации
Индивидуальные свойства кимберлитовых пород и признаки их вторичных изменений обнаруживаются в распределениях указанных ассоциаций, септехлоритов, серпентинов с различной степенью нарушений структуры, а также в соотношениях лизардита и хризотила.
Апробация работы. Отдельные положения и разделы работы докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов» (Казань, 1997), XIV Международном совещании по рентгенографии минералов (Санкт-Петербург, 1999); XV Международном совещании по рентгенографии и кристаллохимии минералов (Санкт-Петербург, 2003), Международной научной
8 конференции «Глины и глинистые минералы» (Воронеж, 2004); на региональных и научно-практических конференциях «Геология, закономерности размещения, методы прогнозирования и поисков месторождений алмазов» (Мирный, 1998); «Общество и технический прогресс на современном этапе» (Мирный, 1999; 2004); «Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века» (Мирный, 2003). По теме диссертации опубликовано 17 научных работ. Основные результаты исследований вошли в три отчета о научно-исследовательских работах ЯНИГП ЦНИГРИ АК «АЛРОСА», выполненных при непосредственном участии автора.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 132 страницы, в том числе 14 таблиц и 38 рисунков и списка литературы из 122 наименований.
Работа выполнена в ЯНИГП ЦНИГРИ АК «АЛРОСА» под руководством доктора геол.-мин. наук, профессора Н Н. Зинчука, которому автор выражает глубокую благодарность за внимание и содействие, оказанное в процессе исследований. Материалы работы использовались в ряде плановых бюджетных научно-исследовательских работ ЯНИГП ЦНИГРИ и договорных тем с Ботуобинской и Амакинской геологоразведочными экспедицициями в 1997-2004 гг. При написании работы учтены критические замечания и ценные советы докторов геол -мин. наук А Э. Гойло, А.Я Ротмана, 3 В. Специуса, кандидатов геол -мин. наук И.И. Антипина, И.Н. Богуш, Е И. Бориса, А В Герасимчука, Н.И Горева, А.С Иванова, Г. А Кринари, В П Корниловой, Н С Занкович, Д.Д. Котельникова, А.П Жухлистова, кандидата физ -мат. наук Л П Шадриной, сотрудников ЯНИГП ЦНИГРИ О Е Ковальчука, Ю Б Стегницкого, О В Тарских, Е В Тарских, Г В Колесникова, Б.С Помазанского, Н О Свиридовой, которым автор выражает глубокую признательность. Автор приносит благодарность специалистам отдела минералогических исследований ЯНИГП ЦНИГРИ за подобранный и предоставленный материал для исследований
Проблемы изучения вторичных преобразований кимберлитовых пород Западной Якутии
Большинство кимберлитовых тел (трубок, даек и жил) представляют собой породы, в разной степени измененные вторичными процессами Образовавшиеся при этом постмагматические минералы, возникшие в результате пневматолито-гидротермальной деятельности, относятся к вторичным минералам [68]. Реальный облик кимберлитовых тел в значительной мере определяется развитием комплекса вторичных минералов, возникших после консолидации породы в результате эндо- и экзогенных преобразований [67]. В процессе изучения кимберлитовых пород были получены многочисленные сведения о вторичных минералах, которые впоследствии были обобщенны в работах [40, 47] К основным результатам этих исследований следует отнести а) определение диагностических признаков силикатов, карбонатов, оксидов и гидроксидов, сульфидов, сульфатов, галогенидов, фосфатов, боратов; б) выявление наиболее распространенных ассоциаций в кимберлитовых породах; с) установление факторов, влияющих на постмагматические преобразования кимберлитов; д) обоснование роли вторичных минералов при поисках кимберлитовых трубок и влияния их на технологические процессы переработки породы Дальнейшее развитие представлений о процессах вторичного преобразования кимберлитов получено в исследованиях по выявлению закономерностей распределения минералов - новообразований основной массы кимберлитов трубок Мир, Удачная, Сытыканская [41]. В результате были получены свидетельства о том, что исследованные кимберлиты претерпели в процессе формирования неоднократные изменения Их интенсивность на разных стадиях формирования трубок имеет индивидуальный характер и зависит от конкретных условий минералообразования Было установлено, что существуют отличия в минеральном составе новообразований не только в разных трубках, но и в плане отдельных тел и блоков. Впервые охарактеризованы наиболее распространенные в кимберлитовых породах ассоциации новообразований, состоящие из двух и более минералов, большинство из которых является парагенетическими, что позволило решить некоторые вопросы постмагматических преобразований кимберлитовых пород [71].
Однако недостаточно изученным направлением в исследовании закономерностей преобразования кимберлитовых пород, оставалось установление роли каждого из вторичных минералов, реконструкции последовательности их образования, устойчивости в различных условиях С целью решения этих вопросов были выполнены детальные комплексные исследования вещественного состава и процессов вторичного минералообразования на материале из кимберлитовых диатрем Мирнинского, Далдынского, Алакит-Мархинского, Верхнему некого и Накынского кимберлитовых полей Якутской алмазоносной провинции [40]. Получен широкий спектр разнообразных выводов, в том числе касающихся типоморфных свойств минералов, среди которых особое внимание уделено серпентинам, флогопитам и кальцитам, как доминирующим минералам кимберлитов. Важным итогом выполненных работ явились рекомендации по возможностям использования вторичных минералов кимберлитов для определения величины эрозионного среза кимберлитовых диатрем. Также были предложены различные варианты использования основных закономерностей выветривания силикатных пород, особенностей глинистых минералов, типоморфных особенностей слюдистых минералов в корах выветривания и осадочных породах на территории Якутии.
Выполненные исследования позволили в некоторой степени восполнить пробел в изучении кимберлитовых пород, когда все петрографические построения производятся только для первичных магматических минералов, не затронутых процессами вторичного преобразования. В то же время, как показал опыт изучения кимберлитовых пород, нельзя игнорировать процессы их постмагматического преобразования, так как в конечном итоге 90-95 % объема породы составляют вторичные минералы.
Несмотря на полученные результаты по комплексному исследованию вторичных процессов в кимберлитах и возникающих при этом минералов, их нельзя считать завершенными. Для этого требуется расширение сведений о вещественном составе трубок взрыва, что позволит более детально выяснять характер вторичных преобразований кимберлитов. Незаслуженно малая роль в этих исследованиях отведена основной массе кимберлитов, которая представлена в основном тонкоагрегатной смесью серпентина, карбонатов и флогопита. Особая роль при этом должна отводиться флогопиту и серпентинам, которые относятся к индикаторным минералам кимберлитов. Эти минералы являются главными участниками серпентинизации, карбонатизации, хлоритизации - основных процессов постмагматических преобразований кимберлитовых пород, которые развиваются в каждой трубке индивидуально При этом не в полной мере отработаны признаки изменения кимберлитовых пород, которые позволили бы сравнивать различные месторождения и выявлять их общие и индивидуальные черты. Для решения этих проблем следует привлекать новые данные об особенностях вторичных минералов, полученных с помощью современных методов исследования минералов
Таким образом, существует ряд проблем, связанных с выявлением индивидуальных и общих свойств кимберлитовых пород Западной Якутии, измененных под воздействием процессов серпентинизации, карбонатизации и хлоритизации. Одним из способов их решения является анализ развития в основной массе кимберлитов вторичных минералов и в частности такого индикатора условий образования, как серпентин. Основной для этого является обширный фактический материал, полученный в результате рентгенографического изучения минерального состава основной массы кимберлитов Западной Якутии, и использование выявленных особенностей рентгенодифракционных характеристик серпентинов
Метод инфракрасной спектроскопии
Сущность метода состоит в регистрации для исследуемого образца спектра пропускания излучения в инфракрасной области, полученного в результате сравнения спектров источника излучения и прошедшего через образец. Спектр пропускания зависит только от особенностей состава и особенностей кристаллического строения анализируемого вещества
Инфракрасные спектры пропускания регистрировались от флогопитов в естественном состоянии. Это связано с тем, что на ИК-спектрах препаратов флогопита, приготовленных прессованием таблеток на основе КВг, происходит значительное ослабление полос I и N, соответствующих колебаниям ОН, координированного тройными катионными группировками. Причиной этого, вероятно, являются нарушения ОН" связей под воздействием давления создаваемого при прессовании таблеток.
Метод инфракрасной спектроскопии использован для установления присутствия воды в структуре флогопитов [2, 4, 18, 78]. Спектры поглощения регистрировались на ИК - Фурье спектрометре ФСМ-1201 при комнатной температуре в области 3800-3000 см"1, соответсвующей валентным колебаниям ионов ОН" и молекул Н20 Разрешение прибора -4 см1, количество сканов -36 Спектры регистрировались с диафрагмами диаметром 1-3 мм, в зависимости от размера образца. Выполнена полуколичественная оценка доли кристалогидратной воды в структуре слюды расчитанная согласно разработкам [18] lH2o/Itot=WH,o / niN+0,56Ii+0,Hv)+ WH2O где, IN, 1ь Iv интегральные интенсивности полос поглощения валентных колебаний ионов ОН координированных двухвалентными катионами (N полосы), трехвалентными катионами (I полосы), двух- и трехвалентных катионов и вакансий (V полосы), WHoO - суммарная интегральная интенсивность полос валентных колебаний молекул Н20 в спектральном диапазоне 3480-3345 см"1. Математическая обработка ИК-спектров выполнена с использованием программы PeakFit. Линия фона определялась соединением точек спектра где линии поглощения гидроксильной и молекулярной воды имеют минимальную интенсивность.
Принцип метода состоит в возбуждении вещества образца рентгеновским излучением с последующей регистрацией возникающего при этом характеристического излучения химических элементов, входящих в состав исследуемого образца Определение содержания элементов основано на прямопропорциональной зависимости интенсивности характеристического излучения элемента от его содержания .
Метод использован для определения химического состава флогопитов Измерения выполнены на микроанализаторе JXA-8800R. По полученным данным получены кристаллохимические формулы флогопитов, рассчитанные по кислороду [9].
Метод основан на анализе изменения свойств вещества, связанных с его химическим составом и структурой, происходящих при нагревании Идентификация минералов осуществлялась с помощью сопоставления полученных термограмм с эталонными данными, собранными в атласе термограмм большинства породо- и рудообразующих минералов [49]
С помощью термографического метода исследована степень дефектности серпентинов с измерением интенсивностей экзотермических эффектов [48, 54] Измерения выполнены с использованием термоаналитического устройства Дериватографа-С, снабженного микропроцессорным управлением и компьютерной обработкой данных, позволяющем одновременно измерять и регистрировать кривые температуры - Т, термогравиметрии - TG, производной термогравиметрии - DTG, дифференцированную термоаналитическую - DTA Скорость нагревания вещества 10 С /мин.
Интенсивность экзотермических эффектов определялись по площади пиков, соответствующих реакций. Оценка воспроизводимости метода показывает, что измерения интенсивностей термоэффектов, выполненные с использованием интегральных характеристик, имеют несущественные отклонения Sr=10,9 %.
Метод основан на дифракции электронов на кристаллической решетке вещества, аналогично дифракции рентгеновских волн. Политипная модификация и степень упорядоченности структуры флогопитов определены с использованием электронографического метода косых текстур
Метод основан на возбуждении характеристического рентгеновского излучения элементов, представляющих химический состав изучаемого вещества С помощью метода рентгеновской флюоресценции устанавливалось наличие в составе флогопитов рубидия. Измерения выполнены на микроанализаторе рентгеновском флюоресцентном МАРФ-002/в при V=38 KV, 1=50 дА. Изучались флогопиты в естественном состоянии. Таким образом, использование комплекса методов (микрорентгеноспектральный, рентгенографический, рентгенофлюоресцен-тный, инфракрасной спектроскопии, электронографический) позволяет дополнять и подтверждать результаты, полученные каждым из них. Это служит основной для получения достоверных результатов исследования структурных особенности флогопитов и серпентинов из кимберлитов. Разработанные при этом методические приемы комплексного исследования указанных минералов могут быть использованы для выявления признаков принадлежности слюд и серпентинов к кимберлитовым породам.
Свойства рентгенодифракционных характеристик серпентинов из кимберлитов
За весь период изучения алмазных месторождений Якутии накоплен большой объем информации полученной в результате рентгенографического изучения основной массы кимберлитов, где наиболее распространенными являются минералы группы серпентина. Так как они находятся в тонкоагрегатном состоянии и в смеси с другими кимберлитовыми минералами, то наиболее доступным способом изучения серпентинов является рентгенографический метод. С помощью данного метода получен полный набор дифракционных особенностей, свойственных серпентинам из кимберлитов [63]. Признаки неупорядоченности в наложении слоев, установленные для ограниченного числа серпентинов из кимберлитов методом электронографии [44, 47] проявляются на большинстве дифракционных характеристиках основной массы кимберлитов, где указанные минералы широко распространены. Типичная дифракционная характеристика серпентина приведена на рисунке 10. При этом фиксируются следующие рефлексы серпентина: hOl и 001 с разной степенью уширения и интенсивности; диффузные 060 и 061; асимметричная полоса двумерной дифракции 02. У лизардитов, как правило, отсутствуют рефлексы d = 0,389 нм (hkl = 021) и d = 0,286 нм (hkl = 022). Наличие полосы дифракции hk - 02 также является свидетельством неупорядоченности структуры лизардита и связана с трубчатой формой кристаллов хризотила [11]. Довольно часто дифракционная картина серпентина имеет набор диффузных слабоинтенсивных рефлексов с максимумами в диапазонах d (0,725 - 0,737; 0,452 - 0,460; 0,360 - 0,366; 0,2500 - 0,2481; 0,1537 — 0,1541) нм. То есть интенсивные отражения d = 0,2500 и 0,2450 нм, относящиеся, соответственно, к лизардиту и хризотилу, сливаются в один широкий пик. Кроме того, наблюдается отсутствие отражения d = 0,1500 нм лизардитового дуплета и фиксируется лишь широкий пик с максимумом в области 0,1530-0,1540 нм. Такая дифракционная картина свойственна структуре, имеющей промежуточный между лизардитом и хризотилом характер, которая была изучена [14] и зафиксирована в кимберлитах [83].
Кроме этого у серпентинов обнаружено такое свойство дифракционных характеристик, как нестабильность относительной интенсивности и положения рефлексов 001. Изменение интенсивности линий отражения 001 в серпентинах происходит на фоне более устойчивых небазальных рефлексов
Известно, что одной из причин ослабления интегральной интенсивности линии являются вакансии [99]. У серпентинов из кимберлитов вариации относительных интенсивностеи наблюдаются для линий от серии плоскостей hkl=00l Следовательно, дефекты, приводящие к уменьшению относительных интенсивностеи указанных линий дифракции, локализованы в указанных плоскостях. Наиболее слабым звеном в структурах типа Г1 являются О-ОН связи, соединяющие тетраэдрические и октаэдрические сетки структуры. Все это позволяет рассматривать развитие дефектов, связанных с группой ОН, в качестве основного фактора, приводящего к уменьшению относительной интенсивности линий 001.
В целях доказательства этого предположения выполнен эксперимент по изучению изменения дифракционных характеристик и степени дефектности серпентинов при разрушении их структуры в процессе прокаливания (рис 8) Устранение влияния текстурированности образца на величину интегральных интенсивностеи линий 001 осуществлялась созданием шероховатой поверхности. Для проведения эксперимента были подобраны серпентины из основной массы кимберлитов с различной степенью ослабления относительной интенсивности линий отражения 001. Для них определялся их структурный тип (по Б.Б. Звягину), а также оценена степень неупорядоченность в наложении слоев и рассмотрено ее изменение в процессе прокаливания (табл. 7).
Анализировались рентгенограммы от исходных образцов и прокаленных до температур от 600С до 720С с интервалом 40 при контроле процесса нагрева с помощью регистрации термограмм. Выбор диапазона температур обусловлен тем, что в нем происходят процессы разрушения структуры серпентинов с одновременным удалением ОН-группы [48]. Сравнение дифракционных картин, полученных после прокаливания в выбранном диапазоне температур (рис. 8) показывает более быстрое уменьшение интенсивности рефлексов hkl— 001 по сравнению с полосой дифракции М=02 серпентина при повышении температуры нагрева а, следовательно, при увеличении степени разрушения структуры минерала. Потеря массы у серпентинов, соответствующая началу нарушений О-ОН связей и удалению конституционной воды начинается при Т=600С. Дальнейшее повышение температуры нагрева приводит к возрастанию количества такого рода нарушений, что сопровождается дополнительным уменьшением интенсивностей линий базальных отражений серпентинов (табл. 7, рис. 11). 12 20 28 2 Theta CuKa Рис. И. Изменение интенсивностей линий 001, 002, и полосы дифракции 02 при прокаливании а - исходный образец, б, в, г — прокаленные до температур 600 С (б), 640 С (в), 680 С (г) Выполненный эксперимент показывает, что выход ОН-групп из структуры серпентинов сопровождается ослаблением относительных интенсивностей линий 001 рентгеновской дифракции. Полное разрушение структуры серпентинов и исчезновение линий дифракции наблюдается при Т=680С Степень упорядоченности структуры, оцененная по асимметрии полосы М=02 и относительной интенсивности линии лизардита 021 с і=0,39 нм, существенно не изменяются (табл 7) Разрушение структуры серпентинов, вызванное высвобождением ОН—групп в большей степени влияет на уменьшение интенсивностей линий отражения 001, по сравнению с 201, 021, 060 и полосой 02.
Серпентины основной массы кимберлитов
Обширный материал минералого-петрографических исследований кимберлитов позволил выявить признаки, показывающие индивидуальный характер процесс серпентинизации, протекающих в каждом коренном месторождении алмазов. Характер и интенсивность развития вторичных минералов в основной массе кимберлитов Якутии показывает разнообразие процессов карбонатизации и хлоритизации, но не раскрывают всех особенностей формирования кимберлитовых пород, связанных с образованием серпентинов. При этом не совсем конкретно определено насколько и чем отличаются кимберлитовые месторождения Якутии Полуколичественных характеристик содержания серпентинов в породе недостаточно для выявления индивидуальных черт различных месторождений. В связи с этим предпринят анализ распределения в основной массе кимберлитов Западной Якутии серпентинов с различной степенью нарушения структуры, а также лизардита, хризотила и септехлорита.
Оценка соотношения хризотила и лизардита осуществлялась по отражениям 201 лизардита и 202 хризотила на рентгенографических характеристиках, согласно [80]. Анализ соотношений данных разновидностей серпентинов показал, что распределены они в основной массе кимберлитов хаотично, как в вертикальных, так и в горизонтальных разрезах различных месторождений Западной Якутии. Не установлена какой-либо закономерности в изменении количества лизардита или хризотила с увеличением глубины залегания порода или в зависимости от принадлежности к определенным кимберлитовым полям. Общим свойством соотношений лизрдита и хризотила в основной массе кимберлитов, является обязательное присутствие обоих разновидностей, выявленное ранее на единичных образцах [83], и подтвержденное нами на большом количестве фактического материала. К закономерным изменениям соотношения разновидностей можно отнести тенденцию к увеличению хризотила в автокимберлитовых брекчиях, по сравнению с порфировыми кимберлитами одного и того же коренного источника алмазов (рис 23). Однако при этом указанные типы пород, относящиеся к разным месторождениям, отличаются по соотношению лизардита и хризотила. Низкотемпературная разновидность преобладает в трубках Айхал, Сытыканская и Новинка, а более высокотемпературная -лизардит - в трубках Заполярная, Иреляхская и Мир.
Септехлорит диагностируется по смещению углов отражения линий 001 до 20 = 1230 и больше, при сохранении положения небазальных рефлексов, характерных для серпентинов. Этот минерал довольно часто встречается в основной массе кимберлитов Западной Якутии. При этом трубки различных кимберлитовых полей оличаются по числу зарегистрированных септехлоритов (рис. 24). Так, наиболее часто септехлорит встречается в трубках Далдынского кимберлитового поля. По мере снижения относительного количества зарегистрированных септехлоритов кимберлитовые поля располагаются в следующее порядке: Верхне-Мунское, Мирнинское, Накынское, Алакит-Мархинское. Присутствие минерала не наблюдается в основной массе кимберлитов трубки Сытыканская, Новинка и в единичных случаях он отмечен в кимберлитах трубки Мир. Наиболее часто септехлорит встречается в трубках Зарница и Фестивальная, где минерал зафиксирован в 69 % и 64 % от общего числа изученных образцов, соответственно.
Анализ распределения септехлорита в разных типах кимберлитовых пород Западной Якутии позволил выявить тенденцию к последовательному увеличению числа образцов, содержащих этот минерал, при переходе от порфировых кимберлитов к автолитовым кимберлитовым брекчиям и далее к кимберлитовым туфобрекчиям, принадлежащих к одному кимберлитовому телу (рис. 25). При этом важно учитывать, что одни и те же типы пород, относящихся к разным месторождениям алмазов, могут существенно различаться по степени распространения септехлорита.
В кимберлитовых туфобрекчиях вскрытых скважиной 16/4 этой же трубки, встречаются как септехлорит так и серпентин. Согласно исследованиям [102] развитие септехлорита может происходить по лизардиту в присутствии геля А12Оз диапазоне температур от 400 С, верхняя граница которых в кимберлитах ограничивается 640 С, так как при более высоких температурах начинает кристаллизоваться оливин
Важно учитывать столь широкое распространение септехлорита в кимберлитовых породах Якутии, так как это может искажать закономерную картину преобразований серпентинов в процессе выветривания [45], в силу особенностей состава тетраэдрического слоя минерала.
Индивидуальный характер процессов серпентинизации отражается не только в распределении ассоциаций вторичных минералов, но и в особенностях структуры серпентинов, на которую влияет интенсивность процессов вторичного преобразования пород, связанная с многократным изменением рН — условий среды в период кристаллизации минерала Значительная нестабильность условий образования серпентинов приводит к формированию индивидов с высокой степенью дефектности структуры, рентгенографическим признаком чего является относительное ослабление линий дифракции минерала от серии плоскостей 001. Анализ распределения серпентинов с различной степенью нарушений структуры может быть полезным, так как не всегда простое преобладание этого минерала в основной массе кимберлитов является свидетельством интенсиврюсти изменения пород. Примером может служить сопоставление степени вторичных изменений кимберлитовых пород трубок Верхне-Мунского (Заполярная, Новинка), Алакит-Мархинского (Юбилейная, Сытыканская) и Мирнинского (Мир, Интернациональная) кимберлитовых полей. Известно, что породы трубок Заполярная и Новинка характеризуются менее интенсивными вторичными изменениями по сравнению с трубками Мирнинского и Алакит-Мархинского полей [104]. Однако по степени распространения серпентинов эти коренные месторождения существенно не отличаются.
