Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткая характеристика якутской алмазоносной провинции
1.1. Краткая характеристика исследуемого района 10
1.2. Обзор ранее проведенных исследований по изучению состава пикроильмснита , 14
Глава 2. Особенности состава макрокристов пикроильменитов из кимберлитов далдынского поля 34
2.1. Краткая геологическая характеристика поля 34
2.2. Распространение пикроильмснита в кимберлитах 37
2.3. Особенности состава макрокристов иикроильмепитов из кимберлитов 44
2.4. Анализ структуры Далдынского поля на основе изучения особенностей состава пикроильменита 67
2.5. Результаты сравнительного анализа состава пикроильмснита из четвертичных осадочных коллекторов и трубочных тел в пределах поля 71
2.6. О происхождении макрокристов пикроильменита 79
Глава 3. Типохимизм пикроильменита из кимберлитов якутской провинции 83
3.1. Характеристика состава макрокристов пикроильменитов из кимберлитов 83
3.2. Геохимические особенности пикроильмснита из кимберлитовых трубок провинции 113
3.3. Геохимические особенности пикроильменита из кимберлитовой трубки имени Гриба, Архангельская провинция 118
Глава 4. Петрологические особенности ильменитсодержащих ксенолитов из кимберлитов якутской провинции 124
4.1. Петрографическое описание нльменитсодержащих ксенолитов 124
4.2. Особенности состава минералов мантийных ксенолитов из кимберлнтовых трубок провинции 134
4.3. Оценка Р-Т условий кристаллизации нльменитсодержащих ксенолитов 145
4.4. Петрологические особенности ильменит-клшюпирокновых срастаний 146
Глава 5 . О происхождении макрокристов пикроильменитов из кимберлитов якутской провинции 148
5.1. Особенности состава кристаллических включений в макрокристах пикроильменитов 148
5.2. Оценка Р-Т условий кристаллизации макрокристов пикроильменитов пзкимберлитов ] 53
5.3. Рассмотрение трендов изменчивости составов гшкроильмепита и уточнение представлений об источнике минерала 153
Заключение 161
Список опубликованных работ по теме диссертации
- Обзор ранее проведенных исследований по изучению состава пикроильмснита
- Особенности состава макрокристов иикроильмепитов из кимберлитов
- Геохимические особенности пикроильмснита из кимберлитовых трубок провинции
- Особенности состава минералов мантийных ксенолитов из кимберлнтовых трубок провинции
Введение к работе
Макрокристы пикроильмеинта принадлежат к числу наиболее характерных акцессорных минералов кимберлитовых пород. К ним мы относим зерна ильменита размером более 0,5 мм. Термин «макрокристы» используется как в российской, так и зарубежной литературе (Dawson, 1980; Mitchell, 1986, 1995; Moor et.al., 1992, 1997; Соловьева, 1994; Костровицкий, 1986, 2003). Благодаря своей широкой распространенности и устойчивости при экзогенных процессах пикроильмепит играет важную роль при геологопоисковых работах, направленных на обнаружение новых кимберлитовых тел в пределах Якутской алмазоносной провинции. Изучение пикроильмеинта па протяжении многих лет проводили И.П. Илупип (1976,1988, 1990, 1999), U.K. Гаранин и др. (1984, 1998, 2003), Ю.С. Геншафт и др. (1983, 1987), СИ. Костровицкий (1986, 1989, 1992). А.Н. Пономаренко (1971, 1977, 1979), Н.В. Соболев и др. (1974, 1980, 1985), Л.В. Соловьева (1984, 1994), А.Д. Харькив и др. (Ї99І, 1997, 1998), R.II. Mitchell (1986), R.O. Moore, W.L. Griffin cLal. (1992, 1997). Однако, несмотря на достаточно высокий уровень изученности минерала, до настоящего времени отсутствуют обобщающие работы, систематизирующие данные, основанные, в первую очередь, на изучении представительных коллекций ильменита, как макрокристои, так и из ильменитсодержащих ксенолитов.
Основной темой настоящего исследования явилось изучение состава макрокрнстпого пикроильмеинта в пределах Якутской кимберлитовой провинции. Актуальность исследования.
Как известно, Якутская провинция является основным источником алмазного сырья в пашей стране. Близость к завершению эксплуатации таких крупных месторождений Мир, Айхал, Удачная, отсутствие в последние годы открытия новых алмазоносных кимберлитовых трубок заставляет совершенствовать методы поиска и, в частности, минералогические. В связи с этим в настоящее время отмечается повышенный интерес к пикроильмешпу, как к одному из важнейших минералов при поисковых работах. Перед автором была поставлена задача: детально изучить особенности состава пикроильмеинта в пределах отдельных полей и всей Якутской провинции. Проблема происхождения пикроильмеинта в кимберлитах остается до настоящего времени дискуссионной. Ни одна из гипотез практически не привлекает к своему обоснованию такой важный для понимания генезиса аргумент, как особенности пространственного распределения и специфику трендов составов ильменита в пределах отдельных кимберлитовых полей Якутской провинции. Получение убедительной аргументации в пользу того пли иною решения и создание достоверной модели
5 образования пикроильменнта позволит по-новому подойти к оценке условий кристаллизации не только пикроильменнта, но и всей макрокристпой ассоциации в целом.
Результаты проведенного автором исследования позволили совершенно по-новому оценить возможности использования пикроильменнта в поисковых целях, а также существенно уточнить представления о его происхождении.
Цель работы.
Целью данной диссертационной работы явилось изучение особенностей химического состава пикроильменнта в пределах отдельных кимберлитовых полей и Якутской провинции в целом, выявление закономерностей в пространственном распределении составов ильменита, оценка Р-Т условий его образования, а также уточнение существующей модели образования пикроильменнта в кимберлитовых породах.
Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решить следующие основные задачи:
Детально исследовать закономерности пространственной изменчивости состава пикроильменнта из кимберлитов на примере Далдынского поля и оценить возможности использования минерала для расшифровки вещественной структуры поля.
Изучить распределение состава ильменита в других кимберлитовых полях Якутской провинции, рассмотреть тренды изменчивости составов и уточнить представления об условиях кристаллизации минерала.
3. Осуществить мипералого-петрографическос исследование представительной
коллекции ильменитсодержащих мантийных ксенолитов из кимберлитов Якутской
провинции. Изучить особенности состава пикроильменнта из этих ксенолитов и
оцепить Р-Т условия образования ильменитсодержащих пород из разных
кимберлитовых полей Якутской провинции.
Фактический материал и методы исследований.
В основу работы положены материалы, собранные а процессе проведения исследовании по плановым темам НИР Института геохимии СО РАН, а также в результате выполнения хоздоговорных работ с АК «АЛРОСа». Данные исследования в разные периоды были поддержаны грантами РФФИ (98-05-64174, 02-05-64793, 03-05-06120). База данных была сформирована на основе представительной коллекции ильменитов из большинства кимберлитовых тел южных полей, макрокристов минерала с кристаллическими силикатными включениями из трубок Удачная, Мир, Дальняя (Якутская провинция) и трубки Гриба (Архангельская провинция),
ильменитсодержащих глубинных ксенолитов трубок Удачная, Слюдянка, Поисковая, Обнаженная, собранной, в основном, к.г.-м.н. СИ. Костровицким при участии мне Н.В. Алымовой и аспиранта Д.А. Яковлева с 1974 по 2005 г.г в ходе полевых работ. Значительная часть образцов ильменитсодержащих ксенолитов была любезно предоставлена д.г.-м.н. С.С. Манюком. В процессе работы также были использованы аналитические данные из литературных источников. Полевые геологические работы выполнялись при поддержке АК «Алмазы России-Саха».
Для решения поставленных задач были использованы петрографические, пстрохимическне и геохимические методы исследования. В процессе работы было изучено более 80 шлифов и 50 аншлифов ильменитсодержащих мантийных ксенолитов, а также макрокриетов пикроильменита с кристаллическими включениями, было проведено обобщение литературных и фондовых материалов. Вклад разных исследователей в решение тех или иных проблем отражен в совместных публикациях.
Характеристики состава минералов были основаны па более 10000 электропно-зопдовых анализов, выполненных в Центральной Аналитической Лаборатории Ботуобипской ГРЭ АК «АЛРОСа» на приборе «Snpcrprobe JXA-8800 R» фирмы «GEOL», г. Мирный (аналитик А.С. Иванов); в МГУ па приборе «JXA-50A» фирмы «GEOL», г. Москва; а также в Институте геохимии СО РАН па приборе «Superprobc JXA-733» фирмы «GEOL», г. Иркутск (аналитик Л.Ф. Суворова). Содержание редких элементов (Zr, Nb, Та) определялось в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН на спектрометре S4Pionccr (аналитик Т.С. Айсуева). Содержание редких элементов в пикроильмените из трубки имени Гриба (Архангельская провинция) определялась в Department of Earth and Planetary Sciences (Сидней, Австралия).
Научная новизна и практическая значимость результатов исследования.
Сформирована представительная база данных состава ильменита из кимберлитов разных полей Якутской провинции, а также минералов ильменитсодержащих мантийных ксенолитов (оливин, клинопироксен, ортопироксен, гранат, флогопит).
Получены принципиально новые данные, свидетельствующие о неоднородности распределения состава ильменита в пределах Далдынского кимберлитового поля. Показаны возможности использования типохимических особенностей пикроильменита для выделения кустов трубок в пределах кимберлитового поля.
На значимом представительном материале показаны существенные отличия трендов изменчивости составов ильменита в пределах разных алмазоносных кимберлитовых полей Якутской провинции.
На примере трубки Удачная (Далдынское поле) проведено сравнение составов пикроидьмепитов из кимберлитов и мантийных ксенолитов и показано их четкое отличие, свидетельствующее о разном их происхождении.
Оценены Р-Т условия образования ильменитсодержащих мантийных ксенолитов, показывающие, что относительно низкотемпературными и низкобарными условиями кристаллизации характеризуются ксенолиты из трубок северных полей Слюдяика Ильменнтовыс ксенолиты из алмазоносной трубки Удачная по РТ характеристикам относятся к высокобарной области образования.
Практическая ценность выполненной работы определяется полученными принципиально новыми данными по особенностям пространственной неоднородности состава пикроильменита в пределах кимберлитовых полей. Созданные минералогические паспорта для большинства трубок из Далдынского, Верхне-Мунского полей, а также подробное изучение трендов состава минерала значительно расширяют возможности использования минералогических методов поиска новых кимберлитовых трубок, а также прогнозирования новых площадей на предмет обнаружения ранее неизвестных кимберлитовых полей. Проведенные исследования позволили уточнить генетические представления о кристаллизации пикроильменита в кимберлитах.
Защищаемые научные положении.
Пикроильменн г является высокоипформативным минералом кимберлитов, который можно использовать для расшифровки вещественной структуры кимберлитового поля. Кимберлиты из одного куста трубок содержат близкий по составу пикроильменит, в то время как, ильменит из разных кустов заметно отличается по составу.
Тренды изменчивости состава макрокрист пикроильменита из кимберлитов Якутской провинции, в основном, направлены в сторону уменьшения магпезиалыюсти при возрастании роли Fe \ что свидетельствует о происхождении ильменита в результате фракционной кристаллизации магмы.
Общие особенности состава ильменита из разных полей Якутской провинции, из разных кустов Далдынского поля указывают на единый источник, который мы соотносим с астеносферным. Своеобразие состава пикроильменита в пределах кустов трубок отражает специфику в формировании соответствующих магматических очагов и, вероятнее всего, обязано участию разных литосферных источников.
4. Кристаллизация пикроильмепнта из мантийных литосферных парагенсзисов по сравнению с иикроильменитом из кимберлитов в южных алмазоносных полях происходила из более магнезиального расплава и и более восстановленных условиях.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались па различных всероссийских, международных и региональных симпозиумах и конференциях: XXXIX Международная студенческая конференция (Новосибирск, 2001); Всероссийский семинар Геохимия магматических пород (Москва, 2002); Вторая научно-техническая конференция (Иркутск. 2002); Первая Сибирская молодежная конференция (Новосибирск, 2002); XX Всероссийская молодежная конференция (Иркутск, 2003); Третья научно-техническая конференция (Иркутск, 2003); VII Международная конференция по кимберлитам (Канада, г. Виктория, 2003); Научно-практическая конференция, посвященная пятидесятилетию открытия первой алмазоносной кимберлитовой трубки Зарница (Санкт-Петербург, 2004); Международное петрографическое совещание " Петрография XXI века" (Апатиты, 2005); XXII Всероссийская молодежная конференция (Иркутск, 2005); Международный симпозиум «Эволюция континентальной литосферы, происхождение алмазов и их месторождений» (Новосибирск, 2005). Структура н объём работы.
Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 177 страниц, 34 таблиц, 81 рисунков и списка цитируемой литературы из 92 наименований.
Благодарности.
Работа выполнена в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН в лаборатории геохимии основного и ультраосновного магматизма. Автор выражает искреннюю благодарность научным руководителям работы к.г.-м.и. СИ. Костровицкому и д.г.-м.н. А.И. Альмухамедову за оказание неоценимой помощи, всесторонней поддержки н за ценные консультации в период выполнения работы, а также д.г.-м.н. С.С. Мацюку за предоставленную уникальную коллекцию ильменитсодержащих глубинных ксенолитов.
Автор глубоко признателен за сотрудничество на разных этапах работы академику Н.В. Соболеву, д.г.-м.н. Л.В. Соловьевой, д.г.-млі. З.В. Специусу, д.г.-м.н. А.Я. Медведеву, д.г.-м.н. B.C. Антипину, д.г.-м.н. О.М. Глазунову, д.г.-м.н. Б.М. Шмакину, д.г.-м.н. Г.П. Кудрявцевой, д.г.-м.н. А.Я. Ротману, к.г.-м.н. М.А. Горновой, к.г.-м.п. А.С. Мехопошипу, к.х.н Л.Ф. Суворовой, к.г.-м.н. В.К. Гаранину, к.г.-м.н. И.В- Серову, к.г.-м.н. И.В. Ащепкову, к.г.-м.п. В.Г, Мальковцу, к.г.-м.н. А.С. Иванову, аспиранту
9 Д.А. Яковлеву, коллективу геологов Амакинской экспедиции АК АЛРОСа, главному геологу Амакинской экспедиции В.П. Серову и главному геологу Ботуобинской экспедиции А.В. Толстову, а также всему коллективу аналитиков Института геохимии СО РАН и других организаций, упомянутых выше.
Публикации. Научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в 4 статьях рецензируемых журналов, в 14 научно-практических сборниках статей и 10 тезисах научно-технических конференций.
Обзор ранее проведенных исследований по изучению состава пикроильмснита
Макрокристы пикроильмснита из кимберлитов. Макрокристы пикроильменита описаны в кимберлитах Якутской алмазоносной провинции многими исследователями (Лазько, 1979; Гаранин и др., 1978, 1980, 1981, 1983, 1984; Гепшафт и др., 1982, 1983, 1987; Илупин, 1974, 1987, 1992; Костровицкий, 1986; Соловьева, 1994 и др.). Ильмениты обычно имеют округлые, эллипсоидные формы. Как правило, их размеры по длинной оси колеблются от 1-2 мм до 15-18 см (Илупин и др., І974; Лазько, 1979). Иногда они окружены реакционной корочкой из перовскита, титаномагиетита, лсйкоксена (Гсншафт и др. 1982, 1983; Mitchell, 1986).
Как правило, подавляющее большинство макрокристов пикроильменитов однородно и структуры распада в них наблюдаются достаточно редко: например, из 2000 исследованных зерен минерала южноафриканских трубок со структурами распада встречены только девять, из 700 изученных зерен трубки Мир - лишь двадцать (Гаранин и др., 1981). Хотя бывают и кимберлитовые трубки-исключения такие, как Зимняя (Верхне-Мунское поле), в которых наблюдается достаточно большое число ильменитов со структурами распада (Афанасьев и др., 2001).
Одно из интересных направлений исследований, касающихся макрокристов пикроильменитов, является изучение особенностей пространственного распределения его состава в пределах отдельных кимберлитовых полей и Якутской провинции, в целом. Этому вопросу было посвящено несколько работ, в которых одни авторы не нашли оснований для выделения внутри- и межпровинциальных различий химизма минерала (Р. Митчелл, 1986), другие все же отметили региональные отличия состава ильменита (Илупин и др., 1974; Табунов, 1979; Гаранин, 1984; Костровицкий, 1986). Сопоставляя ильмениты из Якутии с ильменитами из кимберлитов Южной Африки, Ю.С. Гепшафт и др. (1983) пришли к выводу о том, что последние более магнезиальны. Также И.П. Илупин и др. (1974) изучая особенности состава макрокристов пикроильменитов внутри Якутской провинции, выяснили, что северные кимберлитовые поля характеризуются пониженным содержанием СГ2О3 и 0} и повышенными FeO и МпО по сравнению с южными алмазоносными полями. А Малоботуобинскос поле и вовсе отличается от других присутствием ферримагнитного пи крои льм спита (от 18 до 40 % гематитового минала).
Интересное и очень важное наблюдение было сделано И.П. Илупиным (1971, 1976, 1982), впервые показавшим существование в пределах отдельных полей крупных исоднородностей по составу пикроильменита. Изменчивость содержания магния в ильменитах в пределах Мерчимденского, Куойкского и ряда других кимберлитовых полей продемонстрировали А.А. Тимофеев и др. (1984). В тоже время, к противоположному млению пришел Н.В. Соболев (1980). Автор считает, что предварительные результаты изучения пикроильменита из концентратов в пределах одного кимберлитового ноля, или части поля свидетельствуют о практически одинаковом среднем содержании ТІО2, MgO, СГ2О3.
Таким образом, по вопросу пространственной неоднородности состава ильменита в пределах отдельных кимберлитовых полей исследователи расходятся во мнении, И это, явилось основанием для постановки в качестве одной из задач данной диссертационной работы: изучить особенности состава макрокристов пикроильмснитов в разных трубках одного кимберлитового поля (на примере Далдынского) па основе представительного материала. Видна также необходимость сопоставления особенностей состава ильменита в пределах всей Якутской провинции, с использованием как литературных источников, так и собственной базы данных.
Характерными элементами - примесями, которые могут служить индикаторами условий образования пикроильменита, являются Hf, Та, Nb, V, Zr, Sc, Mn, Cr, Ni (Илупин и др., 1974; Мехоношин и др., 1983). Изучая особенности распределения микроэлементного состава ильменита из кимберлитов в пределах отдельных полей и в целом для Якутской провинции, выяснилось, что наблюдаются его широкие вариации (И.П. Илупин и др., 1974. 1982, 1990). Например, в пределах Алакит-Мархинского поля, ильмениты из кустов трубок НИИГА и Искорки по составу отличаются между собой (И,П. Илупин, 1974, 1990). В свою очередь, никроильмениты из Алакит-Мархинекого поля содержат больше Сг, но меньше Sc, Нґи Та по сравнению с пикроильмепитами Далдынского поля, Также И.П. Илупин (1974) установил, что для ильмепитов южных полей (Малоботуобинского, Далдынского, Алакитского и Верхне-Мупского) Якутской провинции характерны наиболее высокие концентрации Сг и Ni, минимальные - Мп по сравнению с ильменитами северных кимберлитовых полей. Последние отличаются также минимальным содержанием V, Со, Си и максимальным содержанием Zr,
Таким образом, на основе полученных ранее данных можно судить о схожести микроэлементного состава макрокристов пикроильменитов в пределах куста кимберлитовых тел, а также о существенных геохимических различиях минерала между полями Якутской провинции. Изучение микроэлементного состава пикроильменита проводилось на примере нескольких кимберлитовых полей (Илупин и др., 1990) и, к сожалению, никаких выводов о существовании каких-либо закономерностей сделано не было. Отсутствуют также исследования зависимости между микроэлементным и химическим составами минерала, что, несомненно, необходимо для выяснения типохимизма ильменита в пределах всей Якутской провинции.
Как известно, в ильменитах из кимберлитовых пород Якутской провинции встречаются разнообразные кристаллические включения других минералов: клипопироксена, оливина, реже оранжево-красного граната, флогопита, а также полисульфидных образований из пирротина, пснтлаидита, джерфишерита (Илупип и др., 1974; Розова, 1980; Boctor, Boyd, 1980; Гаранин и др., 1984). Следует отмстить, что макрокристы пикроильменита, как правило, являются мономинеральными образованиями и ильменит с перечисленными выше включениями встречается в кимберлитовых породах крайне редко. Этой проблеме посвящены работы Л.П. Бобриевича н др. (1964); Е.Е. Лазько (1979, 1988); Е.В. Францсссон (1968); Ю.С. Геншафта и др. (1987); В.К.Гаранина и др. (1984); Boyd, Pastcris (1978); Boctor, Boyd (1980); Haggerty et. al.(1979) и других исследователей.
Большинство авторов отмечают, что, в целом, все силикаты, включенные в пикроильменит, характеризуются повышенной железистостью и по своему химизму соответствуют низкохромистой мегакристовой ассоциации (Соловьева, 1994).
Изучение силикатных включений в ильмените проводилось на малом числе образцов и, к сожалению, сопоставление химизма и оценка Р-Т условий кристаллизации минерала не были выполнены в пределах одной трубки комплексно: из макрокристов с кристаллическими включениями и ильмснитовых гипербазитов. Так как на данный момент гсотермобарометров для ильменита не существует, об условиях кристаллизации минерала можно судить только, основываясь на изучении Р-Т параметров кристаллических включений в нем. Настоящей работой планируется провести детальное изучение силикатных включений клипопироксена, оливина, граната, что явится важным звеном исследования генезиса макрокристного пикроильменита в кимберлитах.
Особенности состава макрокристов иикроильмепитов из кимберлитов
Куст трубки Буковинскаи. Эта небольшая группа кимберлитовых тел наиболее своеобразна среди кустов Далдынского поля по характеристике минералов тяжелой фракции. Это куст, в кимберлитах которого макрокристы иикроильменитов или практически отсутствует, или находится в подчиненном количестве. Вместе с тем, именно здесь отмечается максимальный процент выхода фиолетового и малинового граната. Наконец, важной отличительной чертой тяжелой фракции кимберлитов данного куста является се высокая насыщенность хромдиопсидом и хромшпинелидом. Аналогичную характеристику тяжелой фракции минералов имеет еще две трубки в Далдыпском поле - Загадочная и Кусова, расположенных на противоположной южной стороне Далдынского поля.
Куст трубки Удачная. В трубках Сибирская, Синильга и Полуночная содержания пикроильменита и граната оказались крайне низкими («редкие знаки»). Подобная особенность выделяет эти кимберлитовыс тела от крупного промышленного месторождения трубки Удачной, в которой содержание ильменита составляет 0,3 - 0,5 %.
Куст трубки Полярная. Характерными особенностями тяжелой фракции минералов из кимберлитов данного куста являются: 1) минимальная для Далдынского поля концентрация минералов-спутников; 2) значительное преобладание вкрапленников мелких размеров, крупная фракция минералов в некоторых трубках отсутствует совсем; 3) значительное преобладание пикроильменита над гранатом (трубки Студенческая, Фестивальная, Полярная характеризуются максимальной величиной параметра IG, превышающей нередко 1000). Параметр Ю-количествснное соотношение макрокристов пикроильменитов и граната (Костровицкий, 1986).
В более мелких фракциях весовое количество граната по сравнению с пикроильменитом существенно возрастает.
И.П. Илупип (1988) считает, что в Фестивальної! количество ильменита достигает 0,03 %, Полярной - 0,07 %, Студенческой - 0,15 %, Любимой - 0,9 %, Волжанке - 2,4 % .
Куст трубки Зарница. Кимберлитовые тела данного куста отличаются от кимберлитов предыдущего большей насыщенностью пикроильменитом. Трубки Аргыс, Электра, Попугаевой, Зарница и Невидимка характеризуются близким содержанием ильменита (0,65 - 0,9 %), за исключением трубки Иксовая (до 1,1 %) и трубки Чебурашка (около 0,01 %). Другой особенностью тяжелой фракции является относительно низкий показатель параметра IG. Если в трубках куста Полярная отношение весовых количеств обычно достигает 1000 и более, то в данных кимберлитах оно составляет всего несколько единиц (не более 10). Исключением представляет трубка Невидимка, в которой параметр IG в крупных фракциях варьирует от 40 до 60.
По размеру и концентрации минералов из кимберлитов также своеобразна трубка Чебурашка. Это небольшое кимберлитовое тело отличается низким количеством тяжелой фракции, мелкими размерами минералов-спутников (класс +2 отсутствует, а в классе -2+1 мм фиксируются лишь отдельные знаки). Во фракции -0,5+1 -заметно большее содержание хромшпинелида, чем пикроильмепита.
Куст трубки Малютка. Содержание ильменита в кимберлите данного куста составляет 0,4-0,6 %, которое схоже с содержанием трубки Удачная - восточная и единственным отличием от нес является преимущественно мелкие зерна ильменита, от соседнего куста трубок Полярная заметно возрастание объема граната. Не исключено, что указанная асимметричность в распределении минералов объясняется тем, что этот куст оказывается пространственно более близким к кустам трубок Буковинская и Зарница, в составе кимберлитов которых гранат играет существенную роль.
Куст трубки Летняя. Все трубки располагаются в непосредственной близости друг от друга и сравнительно недалеко от куста Зарница. В минералогическом плане они также близки между собой. Расположенные по соседству, трубки Осенняя, Летняя, Зимняя различаются по содержанию ильменита - 0,12 %, 0,15 % и 0,32 % соответственно. По низкому значению параметра IG куст Летняя аналогичен кусту трубки Зарница, С уменьшением размеров фракции относительный объем граната по сравнению с пикроильменитом возрастает.
Своеобразна по составу тяжелая фракция минералов трубки Зимняя. В пей существенную роль играет магнитная фракция, которая, вероятно, состоит главным образом из пикроильмепита.
Куст трубки Аэромагнитная. Выделение этого куста кимберлитовых тел весьма условно: рассмотрение минералогических особенностей двух трубок, пространственно объединенных в один куст, показывает, что они резко различаются. Гак, трубки Эндир и Эврика богаты ильменитом (1,4- 1,6%),
Аэромагнитная и Далдыпская (входящие в этот же куст) резко отличаются от всех близрасположенных трубок очень низкими содержаниями пикроильменита (от редких знаков до тысячных долей процента). Кимберлитовая трубка Мастахская по высокой насыщенности граната, по значительному проценту выхода фиолетовой и малиновой разности в крупной фракции демонстрирует аналогию с кимберлитами куста трубки Зарница.
Куст трубки Рот-Фронт. Две кимберлитовые трубки Рот-Фронт и Овал характеризуются заметным различием в содержании пикроильменита в кимберлитах, соответственно 1,1 %и 2,4%.
Куст трубки Якутская. Трубки бедны минералами-спутниками и, в частности, пикроильменитом (сотые доли процента). Исключением являются Ильменитовая и Украинская, содержание ильменита в этих трубках достигает 1,3 % и 0,9 % соответственно.
По особенностям минералогии куст Якутская очень напоминает куст трубки Полярная: обеднешюсть кимберлитов минералами-спутниками; чрезвычайно высокий индекс параметра IG (до 1000 и более для крупных фракций), - с уменьшением размера вкрапленников величина параметра IG заметно падает.
Куст трубки Ленинградская. Трубки Молодежная, Ленинградская, Геофизическая характеризуются преобладанием макрокристов ильмепитов (0,1-1 %) над пиропом (0,003-0,8 %), а также присутствием крупных желваков этих минералов). Близрасположенные Долгожданная и Нюрбинская достаточно своеобразны - содержание пиропа незначительно уступает ильмениту (0,41 - 0,48 % и 0,67 - 0,73 % соответственно). Средняя величина параметра IG тяжелой фракции кимберлитового куста варьирует в разных трубках в пределах нескольких десятков единиц. Так, наиболее удаленная трубка Долгожданная характеризуется минимальным в кусте значением параметра IG. Таким образом, в данной группе тел намечается минералогическая зональность, выражающаяся в повышении роли граната в составе тяжелой фракции по мере удаления от основного кимберлитового тела.
Куст трубки Дальний по обилию ильменита (1,5 - 2,2 %) уступает лишь кимберлиту трубки Овал (2,4 %). Часто встречаются и крупные желваки ильменита, наибольшее их содержание отмечено в жиле № 70, расположенной к северо-востоку от трубки Дальняя, Исключением этой группы тел является трубка Мамбо, содержание ильменита в которой достигает всего лишь 0,045 %. Куст трубок характеризуется достаточно широкой изменчивостью в нем состава тяжелой фракции, Величина отношения весовых количеств пикроильменита и граната (параметр IG) варьирует от 15 до 840, максимальное значение установлена для кимберлитов трубки Дальняя, минимальное - для Мамбо и Жилы-74. С уменьшением размерности фракций параметр IG тоже падает. По усредненной минералогической характеристике тяжелой фракции кимберлиты куста трубки Дальняя наиболее близки группе тел Ленинградская.
Геохимические особенности пикроильмснита из кимберлитовых трубок провинции
Графики зависимости Al2Oj и Mg2"7(Mg3++Fe3++Fe2+) в пикроильмеиита образуют прямую корреляцию на интервале от 20 до 40 %, исключение составили трубки Файпттейповская, Юность и Славутич. Хотя в последней все же тренд наблюдается (рис. 3.4). В Файнштсйновской отмечаются две группы ильмеиитов, различающихся по магнезиалышсти, а в трубке Юность - по глииоземистости. Напомним, что в Далдынском поле положительная корреляция на данном графике наблюдается лишь на узком интервале изменчивости магнезиальное (12-18 %).
Таким образом, по своеобразным трендам кристаллизации можно говорить об отличии пикроильмеиита данного поля от ильмеиитов других, уже изученных нами, алмазоносных полей.
Всрхне-Мунское поле, завершает группу «южных кимоерлитовых полей» Якутской провинции (рис. 1,1). Представительное число зерен пикроильмеиита изучено лишь в трубках Деймос, Заполярная, Зимняя (141, 139 и 170 микрозопдовых анализов соответственно, выполнены в рамках договорных работ в ЦАЛ АК АЛРОСа, 2004).
При обработке полученных данных выяснилось, что пикроильмепит Верхне-Мунского поля характеризуется широким диапазоном изменчивости состава (табл. 3.3). Например, ТЮ2 (37,91-59,9 мае. %), А1203 (0,00-3,22 мае. %), Cr2Oj (0,03-8,56 мас. %), MgO (3,12-18,07 мас. %). Отмечается относительно высокий процент высокохромистых и высокомагнезиальных ильмеиитов практически во всех изученных нами трубках поля.
Графики зависимости СГ2О3 - MgO (рис. 3.5) показали, что пикроильмениты отличаются от ильменитов ближайших кимберлитовых полей особым распределением фигуративных точек. Во всех изученных нами трубках всегда обнаруживается многочисленная группа зерен ильменитов, характеризующая узким диапазоном изменчивости (при MgO 6,5-8,0 мас. % содержание Сг20з 0,7-1,0 мас. %). Остальные зерна пикроильменита имеют довольно раесеяный характер распределения.
Особенности состава пикроильменита демонстрируются и на графиках зависимости А120з - Mg27(Mg2++Fe ++Fe +). Ильмениты из всех кимберлитовых трубок данного поля разделяются (рис. 3.6) по магнезиалыюсти па две группы: 1) 20-30 % и 2) 40-50 %. Причем в первой, хотя и не совсем четко, но все же отмечается положительная корреляционная зависимость.
Таким образом, на основе полученных данных по всем алмазоносным полям можно с уверенностью констатировать тот факт, что ильмениты каждого поля в отдельности имеют свои, только присущие им, типоморфные особенности состава, которые выражаются в индивидуализированных кристаллизационных трендах состава для каждого поля.
Чомурдахское кимберлитовое поле принадлежит Средне-Олснекскому району (рис. 1.1). К сожалению, несмотря на достаточно большое количество кимберлитовых тел в пределах данного поля, представительность микрозондовых анализов пикроильменита очень низкая (около 60 анализов). Нами использованы литературные данные Ю.С. Геншафта и др. (1983) и ЦАЛ АК АЛНОСа (1997). Ильмениты характеризуются широким диапазоном изменчивости состава (табл. 3.4): Ті02 (33,18-53,61 мас. %), А1203 (0-0,82 мас. %), Cr203 (0,01-3,16 мас. %), MgO (4,08-13,58 мас. %).
Самые высокохромистые (в основном, 2-3 мас. % СгіОз) и низкомагнезиальные пикроильмениты встречаются в трубке Рассвет (рис. 3.7), хотя в трубке Светлая на фоне низкохромистых зерен наблюдаются единичные с более высоким содержанием Сг203 (до 3,16 мае. %). На графике зависимости Cr203-MgO тренд кристаллизации
Укукитское поле - одно из полей Средне-Оленекского района (рис. 1.1), ильменит изучен из кимберлитовых тел Ленинградская, Лаванда, ан-79, ап-16, ан-91 (ЦАЛ АК АЛРОСа, 1997), ан-168 (собственные данные). Всего проанализировано 124 зерна пикроильменита данного поля, диапазон состава которых довольно широк (табл. 3.5): Ті02 (45,25 - 54,41 мас. %), Al203 (0,08 - 1,14 мас. %), Cr203 (0,00 - 3,95 мас. %), MgO (4,79-П,5б мас. %). 100
Отличием пикроильменитов является их относительная низкохромистость (содержание Сг20з, в основном, не превышает 1,5 мае. %), лишь ильмениты аи-91 характеризуются достаточно высоким содержанием СггОз (до 4,61 мае. %) и разброс содержаний Сг20з крайне велик (от десятых долей процента до почти 5 мае. %). Такая особенность наблюдается на графике зависимости C O -MgO (рис. 3.8), где ильмениты ап-91 обособились в отдельную группу. Пикроильмениты из данной аномалии образуют четкий тренд снижения хромистости при увеличении магпезиальности (рис. 3.8). Составы ильменитов из других кимберлитовых тел каких-либо трендов кристаллизации не образуют.
Мерчимденское кимберлитовое поле входит в состав Нижне-Оленекского района (рис. 1.1). Было проанализировано всего 40 зерен, такое количество пикроильмепита крайне мало для детального изучения типохимизма минерала в пределах данного поля и все же ильменит характеризуется крайне неравномерным составом (табл. 3.6): ТЇО; (41,47-53,81 мае. %), At203 (0,02-0,82 мас. %), Cr203 (0,04-2,02 мас. %), MgO (3,92-12,86 мас. %), FeO (29,23-51,22 мас. %).
Особенностью поля является наличие пикроильмепита с достаточно низким содержанием Сг30з( 0,5 мае. %), лишь ильмениты трубок Флогоиитовая, Крошка, Неуловимая характеризуются относительно повышенной хромистостью ( 0,5 мае. % СГ2О3). Низкой магнезиальностью (3,92 - 4,58 мае. % MgO) отличаются ильмепиты кимберлитовой трубки Крошка, высокой магпезиальностыо (12,36 - 13,34 мае. %) - из трубки Флогопитовая.
Зависимость СггОз с MgO (рис 3.9) подобна «параболе Хаггерти», встреченной нами в ильмснитах Алакит-Мархинекого поля Якутской провинции.
Куойкское ноле входит в состав Нижне-Оленекского района (рис. 1.1). Было изучено порядка 155 зерен гшкроильмснита из кимберлитов, которые характеризуются широкими вариациями состава (табл. 3.7): Т1О2 (35,6 - 52,9 мае. %), Сг203 (0 - 5,24 мае. %), MgO (4,2 - 13,3 мас. %).
Ильмепиты из разных кимберлитовых тел характеризуются разной хромистостыо, встречаются трубки, содержащие только высокохромистые (до 5 мае. % СггОз) ильмепиты. Например, трубка Второгодница содержит только высокохромистый, высокомагнезиальный и высокотитанистый ильменит, который обособился на графике зависимости Сг20з с MgO (рис. 3.10) в отдельную самостоятельную группу. Также четко наблюдается разделение пикроильменита из Жилы-79 па две группы: низкохромистых (до 0,8 мас, % СГ2О3) и высокохромистых (более 2 мае. % СГ2О3). На графике зависимости Сг Оз с MgO отмечается, в целом для поля, достаточно низкое содержание СггОэ (до 0,8 мае. %), остальная часть зерен с широким диапазоном изменчивости носит рассеяний характер распределения.
Особенности состава минералов мантийных ксенолитов из кимберлнтовых трубок провинции
Среди этой группы пород отмечаются как безгранатовые типы, так и грапатсодержащие, Характерны очень широкие вариации модального состава всех породообразующих минералов данного типа ксенолитов: Gto-40+ Cpxs-2j+ Орх2 бо+ РЫ5-25+ ІІГП5.40+ О ю-бо Породы, как правило, средпезернистые, массивные, окрашены в розовато-зелепый цвет. Структура представляет собой наложение разных подтипов - в редких случаях можно распознать первичный таблитчатый рисунок для зерен пироксенов. Преобладающий тип структуры - гран областе вый, благодаря интенсивному развитию граната и затем флогопита. Оба минерала, особенно гранат, содержат большое количество включений клипопироксена, ортопироксена, иногда оливина, вследствие чего зерна граната имеют ситовидное строение. В целом, для пород этой группы характерны реакционные взаимоотношения породообразующих минералов, которые соответствуют процессам гранатизации и более поздней флогопитизации. Процесс гранатизации проявлен в интенсивном развитии минерала за счет пироксенов и ильменита. Гранат образует крупные «ситовидные» зерна, включающие до 10-20 % реликтов ильменита, пироксенов, а иногда и оливина. Пироксены довольно часто имеют форму овальных, иногда гексагональных зерен в гранате, а также же неправильных реликтов, принадлежащих ранее одному зерну. Ильмепит развит в виде более крупных выделений, к которым тяготеют мелкие зерна сульфидов. Клинопироксеи образует удлиненные частично перекристаллизованные пластинки распада в ортопироксене. Оба минерала нередко встречаются во взаимных «лапчатых» прорастаниях, что, вероятно, связано с перекристаллизацией в условиях стресса.
Процесс флогопитизации явно более поздний по отношению развития граната. Крупные неправильные лапчатые пластинки флогопита развиваются по границам всех минералов и включают в себе сильно корродированные зерна граната, ильменита и пироксенов. В гранате флогопит нередко развивается по трещинам грубой кливажпости, что свидетельствует о проявлении на этом этапе процессов тектонической деформации. Нередко во флогопитах отмечаются два морфологических типа ильменита: 1) пластинки, сконцентрированные в центре и не прослеживающиеся в краевых частях кристаллов флогопита; 2) округлые крупные и редкие нспросвечивающиеся зерна, расположенные в краевых частях кристалла флогопита. В безгранатовом флогопит - ильменитовом вебстерите наблюдаются своеобразные процессы замещения ортопироксена псевдоморфозами клинопироксена, а также неравновесные срастания клиногшроксена и ортопироксена по границам зерен. Скорее всего, это результат перекристаллизации под влиянием стресса. Характер реакционных взаимоотношений минералов в этой группе пород позволяет предполагать следующую эволюцию: 1. Первичное магматическое происхождение безграпатовых парагенезисов. 2. Интенсивная гранатизация пород за счет снижения температуры или возрастания давления с развитием структур замещения минералов предшевствующего парагенезиса (ильменита, клинопироксена, ортопироксена) и развитием необычных отрицательных форм реликтовых минералов в гранате. 3. Интенсивная флогопитизация пород с привносом метасом авизирующего флюида на фоне динамических деформаций, возможно, с возникновением сдвиговых зон.
Катаклазированные Phl-Ilm. Ilm-Gt ортопироксениты из трубок Слюдянка, Ноябрьская, Поисковая (рис. 4,7, 4.8) и катаклаз про ванные Ilm-Gt лерцолиты из трубки Удачная (рис. 4.9, 4.10V
Модальный минеральный состав данных пород: Opxso-70 + Срхю-is + РЫю-15 + Ilitiio.20 + Gar5_io + 01s Характерной особенностью этих пород является первичная шсстоватая структура с длинными расходящимися под небольшим углом кристаллами ортопироксеиа, между которыми располагаются зерна граната, ильменита, флогопита. В трубке Поисковой все образцы представлены породами этого типа. В породах отмечаются все реакционные и метасоматичсские процессы, описанные в группы II, а именно гранатизация с включениями «капель» ильменита (за исключением безгранатового), и более поздняя флогопитизация. Следующим наложенным процессом является интенсивный катаклаз пород. Он проявлен в смещении блоков и фрагментов шестоватых зерен ортопироксеиа, растаскивании и фрагментизации зерен граната, изгибе и смещении в пластинках флогопита. В наиболее интенсивном проявлении отдельные кристаллы ортопироксеиа полностью превращены в тонкозернистый агрегат, а флогопит образует мелкочешуйчатую смазку между зернами. Ильменит теряет форму овальных зерен и превращается в удлиненные зерна с зазубренными контурами, цементирующие блоки зерен ортопироксеиа и граната, нередко секущие последний по кливажной трещиноватости.
Ниже приведено краткое описание основных особенностей состава породообразующих минералов (оливина, клинопирокссна, ортопироксеиа, флогопита, граната).
Оливин один из распространенных минералов в группе ильменитсодержащих ксенолитов, характеризуется относительно высокой железистостью. Среднему составу оливина для 57 изученных ксенолитов отвечает содержание 13,8 % фаялитового минала, варьирующего в пределах 9,3 - 18 % (табл. 4.1). Заметим, что глубинные ксенолиты без ильменита, содержат высокомагнезиальный оливин, с низким содержанием (6 - 12 %) фаялитового минала. неправильной формы в срастании с ильменитом. Характеризуется относительно высокой концентрацией S FeO (от 10-12 до 18,32 мае %) и широкими вариациями содержания других оксидов (0,12-1,44 % TiOj, 0,19-4,41 % СггО), которые представлены в табл. 4.1. Минальный состав гранатов: Руг29.8-7ї.і А1гп]5.з-49.б Spesso-2.o Grosso-22.6Andro.2-6.oUvaro. . Фигуративные точки состава гранатов на графике СаО-СггОз (Соболев, 1974) сосредоточены, в основном, в области лерцолитового тренда (рис. 4.11). От общего числа зерен 76,5 % гранатов относится пироксенито-вебстеритовому; более 10 % - к эклогитовому и эклогитоподобному; около 5% зерен - к низкохромистому дунит-гарцбургитовому; 3,5 % - к верлитовому парагенезисам.
Гранаты из разных трубок характеризуются широкими интервалами вариаций содержания ТіОг (рис.4.12) при довольно узком изменении магнезиальности (69 - 81 %). Несмотря на большой диапазон изменчивости ТІО2 в гранатах трубки Слюдянка (0,12-1,44 мае, %), все же основная часть исследованных зерен группируется в самой низкотитанистой области (рис. 4.12). Более титанистые (0,3-0,5 мае. %) - в трубке Обнаженная; самые высокотитанистые (0,6 ТЮ2 1,2 мае. %) - в трубках Удачная и Поисковая.
