Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Геолого-петрографическая характеристика кимберлитов Китая 9
1.1. История открытия кимберлитов в Китае 9
1.2. Краткое геологическое описание кимберлитов и алмазоносных отложений Китая...9
1.2.1 .Южно-Китайская платформа (Янцзы) 9
1.2.2. Северо-Китайская платформа (Хуабэй) 11
1.3. Геологическая характеристика алмазоносных кимберлитов Хуабэй 12
1.3.1.Поле Шандун 12
1.3.2.Поле Ляонин 16
1.4. Петрология и геохимия кимберлитов Хуабэй 21
1.4.1.Петрографическая характеристика 22
1.4.2. Кимберлиты глубинных фаций 26
1.4.3. Типы пород глубинных фаций 28
1.5. Минералогия кимберлитов Хуабэй 32
1.6. Алмазоносность 34
Глава II. Алмазы в кимберлитах Хуабэй 35
2.1. Результаты предыдущих исследований алмазов Китая 35
2.1.1. Спектры оптического поглощения алмаза 35
2.1.2. Изотопный состав алмазов северо-Китайской платформы 37
2.1.3. Включения в алмазах 39
2.2. Новые результаты исследования алмазовХуабэй 40
2.2.1. Морфология 40
2.2.2. Люминесценция алмазов 50
2.2.3. ИК-спектроскопические исследования 62
2.2.4. ЭПР примесей и дефектов в алмазах 66
Глава III. Мантийная минерализация в кимберлитах Хуабэй 70
3.1. Мантийные ксенолиты 71
3.1.1. Результаты предыдущих исследований ксенолитов Китая 71
3.1.2. Новые результаты исследования ксенолитов Хуабэй 75
3.1.2.1. Петрография 75
3.1.2.2. Химический состав минералов 79
3.2. Гранаты 83
3.2.1. Формы выделения 83
3.3.2. Химический состав гранатов 86
3.3. Оливины 116
3.3.1. Морфология 116
3.3.2. Химический состав оливина 118
3.3.3. Состав вторичных минералов 135
3.4. Хромшпинелиды 138
3.5. Флогопит. 159
Глава IV. Минералогия связующей массы из кимберлитов Хуабэй 163
4.1 .Петрографическая характеристика пород 163
4.2. Изучение вещественного состава основной массы кимберлитов 168
4.2.1. РІК — спектроскопия 168
4.2.2. Термический анализ 171
4.3. Микрокристаллические оксиды из связующей массы кимберлитов 178
4.3.1. Трубка №50...' 180
4.3.2. Трубка№42 187
4.3.3. Трубка Победа 1 197
Глава V. Сравнительная характеристика кимберлитов Северного Китая (Хуабэй) и Архангельской алмазоносной провинции (ААП) 204
5.1. Общая характеристика кимберлитов ААП 205
5.2. Сравнение алмазов из кимберлитов Хуабэй и ААП 208
5.3. Сравнение минералогии глубинных пород из кимберлитов Хуабэй и ААП 216
5.3.1. Сравнение ксенолитов из кимберлитов Хуабэй и ААП 216
5.3.2. Сравнение гранатов из кимберлитов Хуабэй и ААП 219
5.3.3. Сравнение хромшпинелидов из кимберлитов Хуабэй и ААП 228
5.3.4. Сравнение оливинов из кимберлитов Хуабэй и ААП 230
5.3.5. Сравнение флогопитов из кимберлитов Хуабэй и ААП 232
5.4. Сравнение микрокристалических оксидов из связующей массы кимберлитов Хуабэй и ААП 234
Заключение 236
Список литературы
- Северо-Китайская платформа (Хуабэй)
- Изотопный состав алмазов северо-Китайской платформы
- Новые результаты исследования ксенолитов Хуабэй
- Изучение вещественного состава основной массы кимберлитов
Введение к работе
Исследования кимберлитов имеет большое практическое и научное значение. Во-первых, кимберлиты - это главный промышленный источник алмазов, качество и количество которых существенно варьирует в различных телах (Ферсман, 1955; Орлов, 1973; Бартошинский, Квасница, 1991; Зинчук, Коптиль, 2003). Во-вторых, кимберлиты -это главный источник сведений о строении мантийных глубин Земли (Соболев, 1974; Уханов и др., 1988; Похиленко и др., 1976, 1982, 2001). Исследованию кимберлитов посвящено много обобщающих работ (Бобриевич и др., 1959; Трофимов, 1980; Мальков. 1988; Харькив и др., 1998) , в том числе и минералогической направленности (Афанасьев и др., 2001). Лучше всего изучены кимберлиты Ю. Африки (работы Дж. Доусона, Р. Митчелла, С. Хаггерти и др.) и Якутии (работы Н.В. Соболева и др., Н.Н. Зинчука и др., А.Д. Харькива и др., В.И. Ваганова). Исследования, проведенные в России (работы В.К. Гаранина и др.), на территории Якутской и Архангельской алмазоносных провинций показали, что алмазоносность кимберлитов определяется тремя основными факторами: глубиной и условиями заложения очагов кимберлитового магматизма; условиями и степенью проработки мантийного субстрата глубинными флюидами; условиями становления кимберлитовых тел в земной коре. В данной работе эти основные проблемы рассмотрены для кимберлитов Северного Китая (Хуабэй).
Кимберлиты Китая открыты в 1966 г. Добыча алмазов составляет около 1млн. карат,
но не покрывает растущие потребности промышленности и в стране остро стоит
вопрос об открытии новых месторождений. Эти объекты изучали в различных
геологических организациях КНР, однако обобщающих минералогических работ мало
[Бао Яньнань,1991; Lu Fengxiang, 1996]. Сравнение кимберлитов Китая с кимберлитами
Архангельской алмазоносной провинции (ААП) не проводилось. Минералы связующей
| массы кимберлитов Китая также изучены не достаточно. Не было проведено анализа
типохимизма индикаторных минералов и микрокристаллических оксидов из связующей
массы для кимберлитов Китая на основе их единой химико-генетической
классификации. В работе впервые для кимберлитов Китая применён методический
подход, разработанный в проблемной лаборатории месторождений алмаза
геологического факультета МГУ, успешно использованный в других районах Мира. В
качестве модельного объекта для сопоставительных исследований выбрана
» Архангельская алмазоносная провинция, на объектах которой эта методика была
применена наиболее полно и успешно (Богатиков и др., 1999). ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы — выявление минералогических и генетических особенностей кимберлитов Северного Китая (Хуабэй) и сравнение их с кимберлитами Архангельской
\ 4
провинции (Россия); исследование типоморфизма алмазов и минералов-спутников в алмазоносных и неалмазоносных кимберлитовых трубках Северного Китая; выявление минералогических критериев алмазоносности.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:
Изучение особенностей морфологии и спектроскопии алмазов из специально подобранной коллекции из алмазоносных кимберлитов Хуабэй и трубки им. В. Гриба и выявление их типоморфных особенностей.
Изучение особенностей состава специально подобранной коллекции индикаторных минералов (оливин, гранат, хромшпинелид и флогопит) из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй и сравнение их с минералами из кимберлитов ААП на основе единой химико-генетической классификации.
Изучение фазового и химического состава глубинных ксенолитов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с ксенолитами из кимберлитов ААП.
Изучение фазового и химического состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй, сравнение их с оксидами, силикатами и карбонатами из кимберлитов ААП, реконструкция условий формирования алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В основе работы лежат исследования, выполненные автором в период обучения в аспирантуре на Геологическом факультете МГУ в период с 2005 по 2008 г. Они включают анализ геологической информации, исследование алмаза и его минералов-спутников, ксенолитов глубинных пород из разных кимберлитовых трубок Хаубэй. Были изучены образцы кимберлитов из нескольких алмазоносных трубок: Победа - 1, Красный флаг № 6 и № 28 (район Мэн Инь), трубки № 42 и 50 (район Фусянь). Достоверность результатов исследований подтверждается разнообразным аналитическим материалом:
минералого-петрографическими исследованиями образцов (более 45) кимберлитов и ксенолитов из алмазоносных трубок Хуабэй;
- изучением кристаллов алмаза из трубок Китая и ААП (55 кристаллов) с помощью оптической микроскопии в лаборатории месторождений алмаза МГУ и с применением спектроскопических методов: ЭРП (26 спектров), цветная фотолюминесценция (26 спектров), ИК-спектроскопия (32 спектра);
микроскопическим изучением, электронно-микроскопическими и электронно-зондовыми исследованиями минералов-спутников алмаза (гранаты - 116, оливины - 52, хромшпинелиды - 127 и флогопиты - 58) с целью уточнения морфологии, особенностей состава и физических свойств;
- комплексным изучением фазового и химического состава минералов связующей массы кимберлитов: 13 анализов ИК-спектров; 13 анализов термических кривых; 14 количественных и качественных рентгенофазовых анализов; 71 электронно-зондовый анализ.
Рентгеиофазовый полуколичественный анализ осуществлялся на дифрактометре ДРОН-3,0. Морфологическое изучение алмаза и минералов-спутников выполнено под бинокулярной лупой и на растровом электронном микроскопе JSM-820 фирмы «JEOL» (Япония). Определение фазового и химического состава пород и минералов выполнено на микроанализаторе Camebax-CX-50 (Франция), а также растровом электронном микроскопе JSM-6480 (Япония). Изучение ИК-спектров минералов и пород проводилось на спектрофотометрах ФСМ-1201 (Россия), IR-435 производства фирмы «SHTMADZU» (Япония) и Specord М-80 фирмы «Carl Zeiss, Jena» (Германия). Изучение ЭПР-спектров алмазов проводилось на спектрометрах «Varian» Е-115 и РЭ-1306 в Х-диапазоне ( ~ 9ГТц) при комнатной температуре. Результаты анализов обрабатывались статистически с применением программ дискриминантного анализа на основе единой химико-генетической классификации, разработанной в проблемной лаборатории геологического факультета МГУ (Гаранин и др. 1991). НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ
Впервые на основе единой химико-генетической классификации проведено сравнение особенностей химического состава индикаторных минералов (гранаты, оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй.
Впервые проведено изучение типоморфных особенностей химического и фазового состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй и выявлена их связь с алмазоносностью пород.
Впервые проведено комплексное морфолого-спектроскопическое изучение алмазов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с недавно открытой трубкой им. В. Гриба и алмазами из месторождения им. Ломоносова.
4. Проведено комплексное изучение особенностей фазового и химического состава
минералов из глубинных ксенолитов для кимберлитов Хуабэй и их сравнение с
ксенолитами из кимберлитов ААП.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Подтверждены минералогические критерии алмазоносное кимберлитов, разработанные на основе типохимизма индикаторных минералов (гранаты, оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из различных химико-генетических групп.
Подтверждены минералогические критерии алмазоносное кимберлитов, разработанные на основе типохимизма микрокристаллических оксидов из связующей
массы кимберлитов.
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Различная степень алмазоносности изученных кимберлитов связана с неоднородность мантийного субстрата Хуабэй. Высокая алмазоносность кимберлитов Шандун определяется их формированием из высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов, лерцолитов и других Mg-перидотитов с высокохромистыми гранатами и хромшпинелидами. Средняя алмазоносность кимберлитов Ляонин определяется их формированием из равномерно-зернистых лерцолитов с низко- и среднехромистым гранатом и шпинелидами. Низкая алмазоносность других кимберлитов Хуабэй определяется их формированием из лерцолитов, вебстеритов, Mg-Fe эклогитов, неалмазоносных Mg-перидотитов с низкохромистыми шпинелидами и гранатами и ильменитовых гипербазитов с высокожелезистыми оливинами.
2. По особенностям химического и фазового состава минералов связующей массы
установлена длительная и сложная эволюция кимберлитов Хуабэй, которая была
индивидуальна в каждой трубке. От первой фазы внедрения к третьей нарастает
окислительный потенциал и щелочность среды минералообразования. В ранних фазах
установлены пикрохромиты — показатель значительной глубины зарождения
кимберлитового расплава. Во второй фазе - микрокристаллические шпинелиды с
изъеденными краями и зональностью: увеличивается содержание Fe и уменьшается
содержание Сг к краям зерен. Последние фазы содержат магнетит, специфические
люминесцирующие минералы и минералы, содержащие НгО, в них много перовскита и
сульфидов. Во всех телах отсутствует пикроильменит, преобладают серпентины
различной железистости, доломит характерен для трубки 50.
3. Минералогические особенности алмазоносных кимберлитов Китая: низкий
выход тяжелой фракции, отсутствие ильменита, низкая доля эклогитовых
парагенезисов, преобладание округлых додекаэдре и дов алмаза с разнообразной
фотолюминесценцией (голубая, желто-зеленая, розовая, зональная) и особыми
спектральными характеристиками (без парамагнитных центров, много азота в форме
А-центра, отсутствие Ni) и включениями (нет сульфидов) можно объяснить особыми
условиями их образования, близкими с месторождением им. М.В. Ломоносова в ААП.
Кимберлиты были сформированы на ультраосновном мантийном субстрате, который
был в значительной степени переплавлен, в отличие от кимберлитов трубки им. В.
Гриба (ААП), аналоги которой среди изученных кимберлитов Китая не установлены.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Материалы по теме диссертации обсуждались на 14-ой Всероссийской конференции «Ломоносов-2007» (Москва, 2007), 13-ой и 14-ой Международной конференция «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2007 и 2008), Всероссийском
семинаре «Щелочной магматизм Земли» (Санкт-Петербург, 2008), 9-ой международной кимберлитовой конференции (Германия, 2008). Всего по теме диссертации опубликованы 4 научные работы, включая тезисы докладов, 2 работы приняты к опубликованию. Благодарности:
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доценту кафедры минералогии к.г.-м.н. Т.В.Посуховой за консультации, всестороннюю поддержку и постоянное внимание к проводимым исследованиям.
Автор выражает признательность сотрудникам лаборатории месторождений алмаза МГУ им. М.В. Ломоносова: д.г.-м.н. В.К. Гаранину, к.г.-м.н. Е.Р. Васильевой, к.г.-м.н. А.В. Бовкун и Е.Б. Бушуевой за критическое обсуждение глав работы.
Автор благодарит профессоров Китайского Геологического Университета: Лу Фэнсян, Чэнь Мэйхуа, Чжао Лэй, сотрудников на месторождении Мэн Инь, а также струдентов и магистров Чжу Цзыфа, Чжан Ин, Е.В. Рубанову, A.M. Николаева и других, помогавших в проведении лабораторных работ.
Автор выражает благодарность д.г.-м.н. А.А. Ульянову и к.г.-м.н. И.А. Брызгалову за содействие и помощь в проведении электронно-зондовых анализов, Е.Б. Бушуевой за проведение измерений ИК-спектров пород и минералов; Л.В. Мельчаковой за проведение термического анализа пород и минералов; Е.В. Гусевой и Н.Н. Кортаевой за проведение измерений фазового и химического состава; В.А. Рассулову за проведение измерений фотолюминесценции алмазов во Всероссийском институте минерального сырья; СВ. Вяткину за проведение измерений ЭТТР-спектров алмазов.
Автор благодарен: коллективам кафедры минералогии и геммологического центра Геологического факультета МГУ, проблемной лаборатории месторождений алмаза кафедры минералогии Геологического факультета МГУ за помощь в изучении состава и свойств пород и минералов; коллективам Китайского Геологического Университета (Пекин и Ухайн) за предоставление фактического материала и за консультации.
Благодарю советника отдела по образованию при посольстве КНР в Москве, Директора китайского геологического университета, главного инженера экспедиции Ляонинского геологического управления. Благодарна кабинету инженеров Шандунской геологической экспедиции за содействие при проведении работ.
Спасибо всем геологам, которые принимали участие в этом проекте. Хочется поблагодарить всех, кто тем или иным образом способствовал проведению этих исследований, но не был упомянут.
Северо-Китайская платформа (Хуабэй)
Поле Шандун сложено архейскими роговообманково-биотитовыми гнейсами (2545 - 2216 млн лет). В настоящее время здесь известно более 100 кимберлитовых тел. В центральной части поля располагаются три кимберлитовые трубки под общим названием Победа-1 (другое название Шенгли-1). Кимберлитовый район Мэн Инь Кимберлитовый район Мэн Инь находится в уезде Мэн Инь в провинции Шандун, в средней части антиклиналория Луситай, на восток от разлома Шан Уцзин, на запад от разлома Линьшу в восточной части структурного блока Циньлин (Рис. 1.3.1). В районе Мэн Инь 12 трубок, 49 даек, всего.61 кимбер.?гитовое тело.
Район вытягивается к северо-западу. От центра кимберлитового района, в 80 км к югу и в 80 км к северу расположены щелочные ультраосновные лампрофиры, слюдяные сланцы и карбонатные породы. В кимберлитовых породах часто наблюдаются обломки тонкозернистых изверженных карбонатных пород и лампрофиров. Всего известно примерно 100 кимберлитовых тел. С юго-запада к северо-востоку они группируются в поле I, II, III. Комплекс, состоящий из трёх полей расположен к северо-востоку на 15-30 от площади развития протерозойских мигматитовых гнейсов. Изотопный геологический возраст 2-2,45 миллиарда лет. Простирание вмещающего комплекса мигматитовых гнейсов с востока на запад. В поле II и III известны немногие бедные породы, которые являются пироксенитами и приурочены к сланцам кембрия (рис. 1.3.2).
Поле I Высоко-алмазоносное находится около пункта Чанмачжуан. Оно состоит из большой и маленькой трубок, объединённых в одно тело (Победа 1), из даек Победа: 2, 3, 6, и кимберлитовых тел Красный флаг № 1, 14, 27 и 30. Большинство трубок расположено в зоне разлома и трещиноватости, разнонаправленные разлом и трещины определяют форму и простирание тел.
Поле II Алмазоносное находится рядом с пунктом Сиюй и состоит из кимберлитовых тел Победа № 4, № 5, № 7, № 8, и Красный флаг № 2, № 3, № 4, № 5, № 6(трубка), № 7(трубка), № 8(трубка), № 9, № 10, № 11, № 12, № 13(трубка), № 16, № 18(трубка), № 19(трубка), № 21, № 22(трубка), № 23 (трубка), № 28(трубка), № 31 (трубка), № 32(трубка) и № 33(трубка).
Поле Ш неалмазоносное находится около села Поли, оно состоит из кимберлитовых тел Красный флаг № 20, № 26, № 29, № 34 и №35. Это единственное поле без трубок.
Обычно содержание алмазов в трубках больше, чем в дайках. Поля I, II и III, имеют в ширину вкрест простирания 16 км и 18 км. Более подробно опишем кимберлитовое тело Победа 1, которое состоит из большой и маленькой трубок, и трубку Красный флаг№ 6.
На трубке Победа 1 (имеет название «Шенгли») идёт добыча до глубины 300м. Она делится на одну большую трубку и одну маленькую трубку, ниже 300м они сливаются. Трубка Победа 1 (большая) на поверхности Земли имеет эллиптическую форму (рис. 1.3.3), длина 100м и ширина 50м, направление оси 305 , наклонена к юго-западу, сужена к центру и как бы разделена на западную и восточную части, наклон западной части круче. От верха до глубины 600м трубка наклоняется к юго-западу до 85, её площадь и форма меняются по глубине. Трубка Победа 1 (маленькая) на поверхности Земли имеет длину 60м, ширину 10-20м, наклонена к северо-западу. Границу трубки маркируют трещиноватые структуры. Изменения формы трубки Победа 1 с глубиной доказывают, что магматическое вещество поступало из южной части трубки. От трубки на глубине отходят дайки, достигающие поверхности.
Трубка Победа 1 сложена крупнокристаллическим порфировым кимберлитом, высокоалмазоносным, с малым содержанием флогопита. Свежая поверхность породы серая, псевдоморфы оливина в большинстве - крупнокристаллические. По одному зерну перовскита определен U-Pb возраст: 457 миллионов лет, что представляет собой возраст внедрения(СЫ Jishang 1968).
Эндоконтактовые части трубки сложены кимберлитовой брекчией, содержащей многочисленные обломки вмещающих гнейсов (40 - 60 %); присутствуют также ксенолиты щелочных пород и известняков (5 - 10 %) размером до первых метров. В центральной части трубки развиты порфировые кимберлиты, содержащие включения серпентинизированных перидотитов и автолитов.
Верхняя часть трубки образована кимберлитовыми брекчиями, содержащими до 50 % обломочного материала. Кимберлит сложен псевдоморфозами вторичных минералов по оливину двух групп. Псевдоморфозы первой группы, составляют 40 - 45 % и имеют размер от 2 до 10 мм. Они представлены мелкочешуйчатым серпентином. Некоторые псевдоморфозы имеют зональное строение: в центральной части наблюдается серпентин, а в периферийной - карбонат. Иногда зональное строение псевдоморфоз обусловлено расположением в центре мелкоагрегатных вторичных продуктов, которые окаймлены зоной волокнистого и пластинчатого серпентина. Иногда серпентин образует сложные текстурные узоры: паркетовидные, ленточные, перистые.
Трубка Красный флаг № 6 находится в середине группы трубок Сиюй. Она имеет форму утки (рис. 1.3.4). Её площадь 17309 м2. Это самая большая трубка по площади в районе Мэн Инь. Канал трубки сдвигается к северу по глубине. Это значит, что магма поднималась от северной части трубки.
В трубке Красный флаг №6 тип породы - крупнокристаллический порфировый кимберлит, алмазоносный, большое содержание флогопита, есть флогопитовый кимберлит, псевдоморфозы оливина в меньшей степени крупнокристаллические. Свежая поверхность породы зелёно-серая и серо-зелёная.
Изотопный состав алмазов северо-Китайской платформы
Было изучено 23 кристалла из Трубки № 50 (Ляонин) и Трубки Победа (Шандун). Вес кристаллов от 0.04 до 0.30 кар. Преобладают бесцветные, есть розовые, жёлтые, почти все прозрачные, есть трещиноватые и деформированные, почти все содержат темные включения. Кристаллы относятся к различным морфологическим группам.
Кристаллы из Трубки № 50 (Ляонин) относятся к следующим морфологическим группам (таб.2.2.1 ирис.2.2.1): 1-0 (октаэдры)— тип ІЇ/1 (По классификации Бартошинского, 1983)
Образец № 1 —Lw 116: Кристаллы прозрачные с розовым оттенком. Один - уплощен по Ьз. Видно послойное растворение на гранях. На месте ребер - параллельная штриховка, соответствующая тригональным слоям роста. Ступенчато-пластинчатое развитие граней {Ш}. На одной грани видна крупная треугольная впадина, на другой грани — крупные каналы травления. Установлены темные включения (приповерхностные и в центральной части кристалла). 2-О-Д (комбинационные многогранники ряда октаэдр-ромбододекаэдр)—тип ШЛО (По классификации Бартошинского, 1983)
Образец № 2—Lw 126: Кристаллы прозрачные с голубым оттенком. Один кристалл - груболаминарный индивид переходного габитуса (О-Д), другой - с блоковым и ступенчатым рельефом. Видны темные включения.
3-Д (додекаэдроиды)— тип VI/1 (По классификации Бартошинского, 1983)
Образец № 3—Lw 154: Кристаллы прозрачные с розовым оттенком со скульптиро ванной поверхностью. Один — сросток, есть тонколаминарные додекаэдроиды. Не установлены включения.
Образец № 4—Lw 177: Кристаллы прозрачные, бесцветные, со скульптированной поверхностью. Также есть сростки и тонколаминарные кристаллы. Установлены темные (табачно-коричневые) включения.
Образец № 6—Lw 261: Кристаллы имеют розовый оттенок, удлинение по L2 или уплощены по L3. Видны линии скольжения и тонкая параллельная штриховка на поверхности. Установлено одно темное включение.
4-О-Д (комбинационные многогранники ряда октаэдр-ромбододекаэдр)—тип ІП/2 (По классификации Бартошинского, 1983)
Образец № 5—Lw 203: Кристаллы прозрачные, бесцветные с розовым оттенком, некоторые уплощены по L3. Есть концентрическая и параллельная штриховки, мелкие ямки и треугольные фигуры растворения на поверхности, притуплённые вершины. Установлены черные включения. Кристаллы, из Трубки Победа (Шаньдун) относятся к следуюшим морфологическим группам (таб.2.2.2 и рис.2.2.2):
1-Д (додекаэдроиды)— тип VI/1 (По классификации Бартоши некого, 1983)
Образец № 7—Sm 364: Кристаллы розового цвета, иногда уплощены по Ьз, часто тонколаминарные. Установлены притуплённые вершины и тонкая концентрическая или параллельная штриховки на поверхности. Установлены темные коричневые включения.
Образец № 8—Sm 370: Кристаллы прозрачные бесцветные. Один - обломок скульптированного додекаэдроида, есть - тонколаминарные. Установлены темные включения.
Образец № 9—Sm 376: Кристаллы розового цвета, иногда уплощены по Ьз. Установлены притуплённые вершины с тонкой параллельной штриховкой, каплевидно-блочный рельеф, линии скольжения и мелкие ямки на поверхности. Установлены темные включения.
2-Д (бесформенные зерна с грубой леденцовой скульптурой)—тип ГХ/2 (По классификации Бартошинского, 1983)
Образец № 10—Sm 394: Кристаллы бесцветные с розовым оттенком, характерна каплевидная или черепитчатая скульптура, состоящая из закономерно сочетающихся сглаженных или пирамидальных холмиков. Установлены темные включения.
Таким образом, можно отметить, что все алмазы относятся к разновидности 1 по классификации IO.JT. Орлов (1984), многие алмазы - кривогранные и имеют скульптуры растворения
Новые результаты исследования ксенолитов Хуабэй
Анализы сульфидов первичных фаз приведены в табл. 3.1.3.а. Как видно, для этих сульфидов характерно высокое содержание никеля (59,08—62,34 мас.%) и кобальта (3,74—4,22 мас.%), низкое содержание железа (0,51—1,02 мас.%). Это миллерит -типичный галогенный минерал, характерный для процессов метаморфизма ультробазитов и появление его в наших образцах закономерно и подтверждает высокую степень метосоматоза изученных ксенолитов.
Анализы сульфидов вторичных фаз приведены в табл. 3.1.3.6. Как видно, это сульфиды с высокими концентрациями железа (44,02—46,45 мас.%). Их отличительные особенности — более высокая сера (52,75—54,64 мас.%), более низкие кобальт (0—0,08 мас.%) и никель (0—0,36 мас.%). Это пириты. Они содержат очень незначительно медь и марганиц.
Сравнения наших (рис.3Л .9) и литературных данных (Кругов и др., 1981) показывает, что изученные наши образцы содержат 2 типа сульфидов: 1. Первичные — миллерит, характерный для процессов метаморфизма; 2. Вторичные — пирит, характерный для гидротермальных процессов.
Такие же сульфиды ранее были изучены в Якутии (Гаранин В.К., Крот А.Н., и др. 1988) и сравнение показывает на их различия. Сравнение с литературой показывает, что в наших образцах очень много Ni и такие сульфиды в мантийных ксенолитах ранее отмечены не были. Ещё одна особенность наших сульфидов — высокие содержание кобальта, примесь которого в миллерите обычно не превышает 3,5%. Таким образом подтверждено правило (Гаранин, 2006) концентрирования Ni в ультраосновных расплавах и расширено поле составов сульфидов для мантийных ксенолитов. Для кимберлитов ААП сульфиды не характерны. Были изучены только включения в алмазе из трубки им. В.Гриба (Веричев и др., 2003), которые отличаются от наших образцов.
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы: 1. Мантийных ксенолитов в кимберлитах Хуабэй мало. Они все сильно изменены. 2. Можно предположить: во время образования кимберлитов породы мантии были переплавлены и их фрагменты не сохранились. Это похоже на кимберлиты Индии и месторождения им. М.В. Ломоносова и отличает наши кимберлиты от Трубки им. В.Гриба в ААП и кимберлитов Мало-Ботуобинского и Далдьшо-Алакитского полей в Якутии (Харькив и др., 2000).
Гранаты — важные спутники алмазов. Это один из наиболее информативных минералов-спутников алмаза (Соболев, 1974). Они позволяют реконструировать условия образования алмазных месторождений. [Гаранин, 1991; Харькив и др., 1995]
В нашей работе в качестве объекта исследования выбраны гранаты из трубок Победа 1 , № 50 и № 42 — главных месторождений в Китае. Мы изучили морфологию и химический состав гранатов из этих кимберлитов. Морфологически описано 37 образцов. Химический состав изучен методом электронно-зондового анализа для 11 образцов. Микрозондовые работы проводились на электронно-зондовом микроанализаторе ЄАМЕСА SX-50 (каф. минералогии, МГУ; аналитик— Н.Н. Коротаева). Кроме того, была собрана база данных о химическом составеї 16 гранатов в кимберлитах Хуабэй и выявлены их типоморфные особенности. 3.2.1. Формы выделения.
Гранат — распространенный минерал в китайских кимберлитах [Бао Яньнань, 1990г]. Его содержание варьирует от единичных зерен до 161,71 г на 1 т кимберлита. Наряду с относительно мелкими зернами (от 0,05 до 3 - 4 мм), встречаются мегакристы размером от 5 до 40 мм. Большинство зерен окружено келифитовой каймой шириной до 2 мм. Кайма сложена, в основном, продуктами замещения радиально-лучевого строения: флогопитом, хлоритами, тальками, серпентинами, магнетитами, карбонатами. Некоторые зерна- граната оранжевого цвета прорастают ориентированными игольчатыми выделениями рутила (структуры распада). В районе Мэн Инь имеются гранаты двух цветов: фиолетовый и оранжевый. Фиолетовые гранаты это — фиолетово-зелёные, фиолетово-синие, фиолетово-красные, розовые. Оранжевые гранаты это оранжево-красные и оранжево-жёлтые.
Были изучены петрографические шлифы, изготовленные из кимберлитов трубки Победа 1 (12шт), № 50 (12шт), № 42 (13шт). Выделены следующие морфологические разновидности граната: 1. Мегакристы в центральных частях автолитовых выделений (рис. 1.4.4) Такие гранаты установлены в трубке № 42, в образце из третьей фазы внедрения гранат катаклазированный, без келифитовой каймы. 2. Овализованные зёрна граната в келифитовой кайме (рис. 3.2.1,3.2.4)
Такие гранаты установлены в трубке Победа 1, в образцах из разных фаз внедрения гранат в келифитовой кайме. Каймы разной толщины и состава. Размер кайм обычно 0,1 — 0,3 mm. В каймах минералы часто расположены поясами. Это структура обрастания - кокардовая структура (рис. 3.2.2). Они имеют разный состав: а) кокарда вокруг гранатового макрокристалла или мегакристалла, внутри которой установлены метасоматические остатки граната- желто — зелёный гранат, желто — бурый гранат; б) В кокарде развиваются хромит и шпинель с высоким содержанием Fe; в) Оторочка флогопита; г) Оторочка гематита по магнетиту. Таким образом, кокардовые минералы образовались при низкой температуре и высоком содержанинБе. 3. катаклазированные трещиноватые выделения без каймы (рис. 3.2.3,3.2.5)
Такие гранаты установлены в трубках Победа 1 и № 50. В образцах трубки Победа 1 из разных фаз внедрения. В трубке № 50 из третьей фазы внедрения. Гранаты — катаклазированные, трещиноватые, без каймы. Такие гранаты характерны для катаклазированных лерцолитов.
Изучение вещественного состава основной массы кимберлитов
Термический анализ(термография) служит для изучения свойств веществ и процессов, происходящих при нагревании. Анализ производится с помощью "специальной аппаратуры, и основным его техническим результатом являются термические кривые — термограммы (кривые нагревания). Вид этих кривых зависит главным образом от химического состава и структуры исследуемого объекта.
Зарегистрированные на термограмме, эндотермические или экзотермические эффекты отвечают фазовым превращениям или химическим реакциям, происходящим в веществе при его нагревании.
Основной метод термического анализа — Дифференциальный Термический Анализ (ДТА), который позволяет выявлять и исследовать фазовые превращения и химические реакции, протекающие в веществе при нагревании, по термическим эффектам, сопровождающим эти изменения.
Наряду с ДТА используется метод исследования вещества и процессов, происходящих в веществе при нагревании, с изменением массы, который называется -Термовесовой, или Термогравиметрический Анализ (ТГА). Он дает возможность устанавливать, какие изменения массы (уменьшение или увеличение) происходят в образце при нагревании, и измерять их величину. Результатом этого анализа является термогравиметрическая кривая (термовесовая или кривая изменения массы) - кривая ТГ, которая представляет собой график зависимости изменения массы вещества от времени и от температуры.
Одновременно с ДТА и ТГ применяется метод Дифференциального Термогравиметрического Анализа (ДТГ) для исследования процессов, протекающих в исследуемом объекте и обусловливающих изменение его массы. Кривая ДТГ регистрирует скорость изменения массы вещества (то есть скорость протекания реакции) как функцию от времени или температуры внешней среды и является производной от обычной интегральной кривой потери массы вещества(ТГ).
Прибор, позволяющий одновременно из одной навески исследуемого вещества автоматически регистрировать четыре кривые, называется дериватограф.
Характер термограммы исследуемого вещества зависит от свойств вещества. К свойствам вещества, влияющим на характер термограммы, относятся его состав, структура и степень ее совершенства, кристалличность, дисперсность, изоморфные замещения, а также теплоемкость, теплопроводность.
Эндотермические эффекты являются результатами следующих фазовых превращений и химических реакций: плавление; кипение: испарение; возгонка; полиморфные превращения (обратимые и необратимые); восстановление; разложение: дегидратация; диссоциация; удаление летучих компонентов.
Экзотермические эффекты являются результатами следующих превращений и реакций: раскристаллизация стекол, коллоидов или продуктов метамиктного распада; реакции соединения твердых фаз; окисление. В результате термического анализа получают серию кривых: 1) температурная кривая (Т) 2) дифференциальная термическая кривая (ДТА) 3) термогравиметрическая кривая (ТГ) 4) дифференциальная термогравиметрическая кривая (Дії).
Поведение вещества при его нагревании изучали с использованием дериватографа Q — 1500 D (Венгрия). Нагрев проводили со скоростью 20/мин от комнатной температуры(20С) до 1000С; Навески вещества колебались от 356 до 378 мг. Чувствительность весов составила 100 мг(т.е. развертка бумаги на самописце соответствовала 100 мг.). Аналитик —Л. В. Мельчакова.
Полученные результаты представлены на рис.2.2.6-10. Анализ кривых и их сравнение с литературой (Костов, 3971) выявил различия в минеральном составе изученных образцов кимберлитов. В образце из трубки Победа J имеем 3 пика (рис.4.2.6): 1) 80 -400С (max = 100С) -удаление Н20; слабый пик. 2) 430 - 830С (max = 685С) - соответствует удалению гидроксильных групп в хризотиле. 3) 830 — 900С (max = 840С)(взрывной) — образование новой фазы(кристаллизация), соответствует переходу серпентин — пироксен. После опыта образец очень побурел. После нагрева до 1000 С до красновато — коричневого и красновато — бурого цвета.
В образце из трубки 42 — 3 имеем только 2 пика (рис.4.2.1): 1) 80 - 520 С удаление воды. 2) 520 -900С (max = 730С) с плечами 640С, 845С, 880С - удаление гидроксильных групп в антигорите(преобладает) и хризотиле(плечо 640С). После опыта образец тоже побурел(желтовато - бурый) и перешел в пироксен (рис. 4.2.11).
В образце из трубки 50—1 имеем 3 пика (рис.4.2.8): 1) 100 - 300 С - слабая потеря воды. 2) 520 - 700 С(тах = 630С) слабый пик соответствует серпентину, потеря 2,6%; диссоциация его с образованием MgO. 3) двойной 700 - 1000 С(тах = 795 или 995 С) — соответствует доломиту: 720 — 870 С - распад и диссоциация MgCCb, 870 -1000 С - диссоциация СаСОз.
Вывод: в образце есть доломит; каленый продукт — механическая смесь оксидов Mg и Са (рис.4.2.12). После опыта побурел обычно, но чуть темнее, чем обр.50 - 2 и 173 обр.50-3.
В образце из трубки 50 — 2 имеем 2 пика (рис.4.2.9): 1) 500 — 800 С(тах = 720С) — соответствует антигориту. 2) 810 — 880 С (max = 850 С) - образование новой фазы — силиката магния — MgSiC 3. После опыта образец побурел обычно: желтовато — бурый.
В образце из трубки 50-3 имеем 3 пика (рис.4.2.10): 1) 100 -500 "С - соответствует потере молекулярной воды, как у нонтронита — Fe2[Si4O10](OH)2-nH2O. 2) 550 - 830 C(max = 745С) — соответствует диссоциации минералов группы серпентина. 3) плечо 830 — 860 С - соответствует лизардиту. После опыта образец побурел обычно: желтовато - бурый. Таким образом, результаты термического анализа подтвердили данные ИК — спекроскопии о различном минеральном составе связующей массы изученных кимберлитов: 1) Только в трубке 50-1 отмечено значительное количество доломита, в остальных пробах примесь карбонатов не велика. 2) В трубке Победа 1 основной минерал близок к чистому хризотилу (температура диссоциации — 685 С), а в трубке 42 - к антигориту (температура диссоциации — 730С ). 3) Отдельные фазы внедрения кимберлита в трубке 50 существенно различаются по минеральному составу. В ранней фазе (трубка 50-1) преобладает карбонат (много доломитов и мало молекулярной воды), а в поздней фазе(трубка 50 - 3) преобладают минераллы, содержащие молекулярную воду(типа нонтронита).
