Введение к работе
Актуальность проблемы. Несмотря на довольно длительную историю промышленного освоения трубки Сытыканская, достаточно обширный материал, накопленный к настоящему времени по ее геологии, петрографии и минералогии работами таких исследователей как В.И.Коптиль, В.П.Серенко, А.И.Пономаренко, А.Д.Харькив, Н.П.Похиленко, Е.Е.Лазько, В.К.Гаранин и др., разбросан в многочисленных публикациях и имеет фрагментарный характер. Таким образом, систематизация имеющихся данных и комплексное изучение мантийного материала в этой трубке, включающего как ксенолиты глубинных пород, так и алмазы с включе иями представляется нам достаточно актуальным. Детальное рассмоірение глубинных минеральных парагенезисов из конкретного кимберлитового объекта, с одной стороны, дает непосредственную возможность воссоздать верхнемантийный разрез в области заложения трубки и реконструировать процессы минералобразования, дифференциации вещества при РТ-параметрах мантии в рассматриваемом районе, что может представлять интерес для построения общих моделей эволюции литосферы древних платформ. С другой стороны, исследование ксенолитов мантийных пород и минералов, включенных в алмазы, является также весьма актуальным с точки зрения решения одного из кардинальных практических вопросов - выявления, обоснования и уточнения вещественных критериев алмазоносности кимберлитов, разработки новых эффективных методов поисков коренных месторождений алмазов.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлось получение комплексной минералогической и петрологической характеристики ксенолитов глубинных пород из кимберлитовой трубки Сытыканская и статистически достоверной информации о характере и минералогических особенностях кристаллических включений в алмазы как важной составляющей базы данных, необходимой для создания объективной модели строения и петрологических процессов мантии, опробуемой трубкой, а также для определения вещественного состава и условий образования материнских для алмаза пород.
В связи с этим необходимо было решить следующие конкретные задачи: 1) изучить вариации составов минералов в ксенолитах глубинных пород и определить закономерности этих вариаций; 2) исследовать комплекс кристаллических включений в алмазы из трубки Сытыканская; 3) изучить особенности химического состава минералов из кимберлитового концентрата данной трубки; 4) провести сравнительный анализ вариаций
составов одноименных минералов из алмазов, из ксенолитов мантийных пород и комплекса мегакристов; 5) определить условия образования глубинных ксенолитов и алмазогенерирующих систем для верхней мантии под трубкой Сытыканская; 6) на основе минералогического исследования кристаллических включений в алмазах провести сравнительный анализ применимости существующих минералогических критериев алмазоносное для данного конкретного объекта и в случае необходимости -корректировку этих критериев для прогнозирования и поисков объектов типа трубки Сытыканская.
Методы и объемы исследования. Материалом для исследования послужила коллекция ксенолитов мантийных пород и шлиховых проб из трубки Сытыканская, собранная при участии автора в период полевых работ с 1984 по 1988 гг. в количестве более 260 образцов. Кроме того в распоряжении автора находилась коллекция алмазов с включениями (около 300 кристаллов).
Исходя из специфики поставленных задач, основным методом исследования являлся рентгеноспектральный микроанализ с электронным зондом, с помощью которого было выполнено около 900 полных и более 1500 частичных анализов глубинных минералов. Для изучения внешней морфологии алмазов и кристаллических включений из них, а также для выявления фазовых неоднородностей во включениях использовался сканирующий электронный микроскоп марки JXA фирмы Jeol с энергетической приставкой KEVEX. Определение вхождения редких элементов в глубинные минералы из ксенолитов и алмазов было проведено доктором У.Л.Гриффином (CSIRO Division of Exploration Geoscience, Австралия) на протонном микрозонде. Изотопный состав углерода алмазов изучался Э.М.Галимовым в ГЕОХИ РАН по разработанной им методике (Галимов, 1968). Диагностика некоторых фаз, включенных в алмазы, например, графита, проводилась методом рентгеновской спектроскопии. Определение фотолюминисцентных свойств алмаза производилось визуально при помощи установки ЛЮМ-1. Кроме того, традиционными оптическими методами минералогического и петрографического исследования изучено более 50 шлифов и аншлифов.
Научная новизна. Впервые получены данные комплексного изучения ксенолитов глубинных пород и включений в алмазы для конкретной кимберлитовой трубки, сравнительный анализ которых позволил: а) получить информацию по характеру и условиям образования мантийных парагенезисов в разрезе литосферы под трубкой Сытыканская; б) уточнить характер и условия образования алмазсодержащих
ассоциаций. На основе определения РТ-условий равновесия мантийных ассоциаций из трубки Сытыканская получена информация о величине теплового потока мантии в районе этой трубки в палеозойское время. На статистически представительном материале показан аномально деплети-рованный характер алмазогенерирующих систем мантии в районе трубки Сытыканская, на что указывает весьма низкое содержание кальция и титана в этих системах, а также исключительно высокие значения их магнезиальное и хромистости.
Основные защищаемые положения:
-
В вертикальном разрезе верхней мантии под тр.Сытыканская с ростом глубинности степень деплетированности ультраосновных мантийных пород в целом возрастает на интервале от шпинелевой до алмаз-пироповой фации. В пределах последней отмечается тенденция к падению этой величины на глубинах свыше 180-200 км.
-
Материнскими породами для абсолютного большинства алмазов тр.Сытыканская являются древние дезинтегрированные породы холодной чрезвычайно деплетированной мантии, представленные гранатсодер-жащим гарцбургит-дунитовым парагенезисом, при резко подчиненной роли алмазоносных пород неистощенной горячей мантии, минеральные парагенезисы которых характеризуются повышенной титанистостью и железистостью.
-
Значительное перекрытие вариаций составов высокобарических минералов из ксенолитов мантийных пород и комплекса мегакристов кимберлитовой трубки Сытыканская доказывает происхождение последних за счет дезинтеграции первых с поправкой на разную степень устойчивости различных пород к механическим и химическим разрушениям.
-
Разнотипные неоднородности в составе минералов в пределах одного ксенолита, достаточно часто наблюдаемые в исследуемой трубке, свидетельствуют о сложном характере термодинамических условий и химического состава верхнемантийного вещества в связи с процессами мантийного катаклаза и метасоматоза.
Практическая значимость работы. Получены статистически представительные данные о типоморфных особенностях состава минералов, включенных в алмазы из тр. Сытыканская. Результаты исследования могут быть использованы, после проведения доизучения глубоких горизонтов трубки, для создания пространственной модели месторождения, прогноза алмазоносности на глубину для разных фаций внедрения кимберлита на основе пространственного распределения минералов,
равновесных с алмазом.
Ярко выраженная специфичность типоморфных признаков состава минералов, ассоциирующих с алмазом, выявленная для трубки Сытыканская (прежде всего, устойчивая низкая кальциевость пиропа), может быть использована для прогнозирования и поисков алмазных месторождений, аналогичных изученной трубке.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на семинаре молодых ученых "Минералого-геохимические критерии поисков и моделирование процессов формирования месторождений полезных ископаемых" (Львов, 1989), неоднократно обсуждались на семинарах лаборатории. Материалы диссеритации вошли в научно-производственные отчеты Амакнской экспедиции ПГО "Якутскгеолопия". По теме диссертации опубликовано 2 статьи, материалы последних исследований готовятся к публикации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 258 страниц, включая 56 рисунков, 13 фотографий, 32 таблицы, список литературы из 228 наименований и приложение объемом 39 страниц.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук Н.П.Похиленко за постоянное внимание и неподдельный интерес к работе. Полезными для автора были также беседы и консультации с академиком Н.В.Соболевым, докторами геолого-минералогических наук В.С.Шацким, В.П.Афанасьевым, чьи ценные рекомендации и советы существенно помогли в обсуждении различных вопросов. Также хочется выразить глубокую признательность Э.С.Ефимовой, оказавшей неоценимую помощь в работе с коллекцией алмазов, Т.М.Блинчик, за помощь в обработке данных на ЭВМ, аналитикам микрозонда Л.В.Усовой и Л.Н.Поспеловой, М.К.Кочкиной, В.С.Цибульчик, Л.В.Ащепковой и А.М.Логвиновой за содействие в технической подготовке работы.
