ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2007, том 49, № 6, с. 483-505
УДК 553.81:553.061.12
АЛМАЗОНОСНОСТЬ КИМБЕРЛИТОВ ЗИМНЕБЕРЕЖНОГО ПОЛЯ
(АРХАНГЕЛЬСКАЯ ОБЛАСТЬ)
© 2007 г. В. А. Кононова, Ю. Ю. Голубева, О. А. Богатиков, А. В. Каргин
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 14.07.2007 г.
Сопоставлены кимберлиты трех проявлений (Золотицкое, Верхотинское, Кепинское) с разными содержаниями алмазов Зимнебережного поля (Архангельская область) с целью выявления петро-геохимических критериев алмазоносности. Проведено детальное петрографо-геохимическое изучение новой коллекции образцов (21 образец) высокоалмазоносной трубки им. В. Гриба, отобранных с глубины 207-940 м из девяти скважин, характеризующих состав центральной и западной частей трубки. Все образцы изучены с применением комплекса прецизионных аналитических методов (изотопия Sr, Nd, Pb; ICP-MS-геохимии и др.). Установлены вариации состава кимберлитов, которые обусловлены изменением структурно-морфологического типа пород: наиболее четко порфировые кимберлиты (ПК) отличаются от автолитовых кимберлитовых брекчий (АКБ). Автолиты (Ав) и ПК обогащены Th, U, Nb, Ta, La, Ce, Pr, P, Nd, Sm, Eu, Ti, легкими и средними REE, тогда как содержание HREE довольно близко во всех структурно-морфологических типах кимберлитов. Пространственные (центр - периферия трубки) вариации состава одного и того же структурно-морфологического типа кимберлита в пределах трубки не наблюдались. В Зимнебережном поле состав кимберлитов и их алмазоносность заметно меняются: в ряду проявлений Золотицкое - Верхотинское -Кепинское возрастают концентрации титана, увеличиваются отношения La/Yb от 18-44 до 70-130, в кимберлитах Кепинского проявления падает алмазоносность. Рассмотрены процессы, определяющие вариации состава кимберлитов, в том числе степень плавления верхней мантии, роль летучих и др. Основываясь на поведении Ce/Y, можно допускать, что кимберлиты Золотицкого проявления образовались при более низкой степени плавления, а Кепинского проявления - при более высокой. Даже в пределах одной трубки им. В. Гриба присутствуют продукты разных степеней плавления: автолиты, по-видимому, образованы при несколько более высокой степени плавления, чем АКБ. Судя по изотопному составу неодима и стронция, фиксируется значительная изотопная неоднородность мантии, отражением которой являются вариации изотопного состава кимберлитов. Кепин-ские кимберлиты имеют источники, слабо обедненные относительно CHUR (eNd до +4), они близки кимберлитам I группы Южной Африки. К ним примыкают кимберлиты с переходным изотопным составом неодима, расположенные на диаграмме eNd-eSr вблизи BSE (кимберлиты трубки им. В. Гриба). Источники кимберлитов Золотицкого проявления располагаются на диаграмме eNd-eSr в поле обогащенной мантии и могут быть объяснены взаимодействием компонентов астеносферного плюма и литосферной мантии с древним возрастом обогащения. Кимберлиты, деплетированные Ti, Zr, Th, отражают расплавы, источник которых образован в результате мультистадийного процесса, включающего мантийный метасоматоз с участием флюидов. Именно девонские кимберлиты, источник которых обнаруживает воздействие материала коры (сдвиг 206Pb/204Pb, минимумы на гистограммах Th, U, Nb, Ta), оказались алмазоносными на ВЕП (Золотицкое, Верхотинское проявления), как и на Сибирском кратоне (Накынское поле).
ВВЕДЕНИЕ
К настоящему времени в Мире изучено несколько тысяч трубок кимберлитов, но до сих пор остаются неясными многие вопросы, в том числе касающиеся природы кимберлитовой магмы, а также характера ее изменения на пути подъема к поверхности. В 1996 г. в Зимнебережном районе Архангельской области при геологическом изучении площади Верхотинского проявления была обнаружена богатая алмазами кимберлитовая трубка им. В. Гриба. Это открытие принадлежит
Адрес для переписки: В.А. Кононова. E-mail: victoria@igem.ru
акционерному обществу "Алмазный Берег" (руководитель - Е.М. Веричев), учредителем которого являлись три компании (российская, канадская и британская). В 2002 г. была завершена оценка месторождения алмазов в ГКЗ России и утверждены их запасы; в ходе разведки был выполнен большой объем буровых работ (глубина отдельных скважин приближается к 1 км), что позволило получить материал, характеризующий кимберлиты этой трубки в объеме. Трубка расположена в 115 км к северо-востоку от г. Архангельска и в 25 км к северо-востоку от месторождения им. Ломоносова. Наряду с трубкой им.
В. Гриба, трубки кимберлитов изучались нами ранее еще в двух проявлениях - Золотицком и Ке-пинском, материалы по которым нами были получены от АК "Алроса-Поморье" (Богатиков и др. 2001; Кононова и др., 2002).
Трубка им. В. Гриба отличается своеобразием состава, однако ограниченность материала не позволяла раскрыть все аспекты ее природы. Проведенная в последние годы ее детальная разведка дала возможность получить новые материалы и предпринять более детальное изучение кимберлитов этой трубки. Отметим, что только после открытия трубки им. В. Гриба Верхотин-ское проявление было включено в число про-мышленно-алмазоносных. Поскольку трубка им. В. Гриба, как и ряд более поздних открытий, не вошли в опубликованные ранее издания (Ваганов, 2000; Богатиков и др., 1999 и др.), настоящая статья восполняет этот пробел, дополняя материалы, представленные в публикации Е.М. Вериче-ва с соавторами (2003).
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Новые авторские исследования были выполнены на образцах кимберлитов по трубке им. В. Гриба, которые были любезно предоставлены отделом геологии алмазов ФГУП ЦНИГРИ, а также были получены от компании "Архангельскгеолразвед-ка". Основные материалы по кимберлитам Золо-тицкого и Кепинского проявлений заимствованы из опубликованных работ авторов (Богатиков и др., 1999, 2001) и дополнены новыми данными (Кононова и др., 2002; Ларченко и др., 2005 и др.).
Подготовка проб кимберлитов - основа для получения корректных результатов. Отбирались пробы свежих кимберлитов вдали от эндоконтак-тов и обрабатывались в определенной последовательности. На начальном этапе изучались шлифы, что позволяло выбирать образцы наименее измененных пород, пригодных для дальнейших аналитических исследований. Пробоподготовка включала тщательный просмотр грубо раздробленной породы и освобождение от ксеногенного материала. Комплекс химических исследований включал: 1) определение содержания главных элементов в породах рентгенофлюоресцентным
методом с использованием прибора "VRA-20" (Karl Zeiss Jena) в ИГЕМ РАН; 2) определение ряда редких элементов рентгенофлюоресцентным методом с использованием прибора "Philips PW 2400" в ИГЕМ РАН; 3) определение Na2O, K2O, H2O, CO2 и FeO методами классического химического анализа в химической лаборатории ГИН РАН. Из числа проанализированных образцов отбирались наименее контаминированные разности, в которых определялись редкие и редкоземельные элементы методом iCP-MS на приборе "Elan-6100 DRC" (Perkin Elmer) в ИМГРЭ, а в наиболее представительных образцах изучались изотопные Rb-Sr, Sm-Nd, Pb-Pb-системы на приборе "Finnigan MAT-261" в ИГГД РАН (Санкт-Петербург).
Особое внимание уделялось достоверности полученных цифровых данных. Обращает на себя внимание, что анализ пород XRF- и ICP-MS-мето-дами не всегда дает тождественные результаты, особенно для Cr, Rb, Nb, в этой связи проведены дополнительные уточняющие определения.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Геолого-структурное положение кимберлитов Зимнебережного поля
Все проявления кимберлитов Зимнебережного поля приурочены к северному обрамлению Восточно-Европейской платформы и расположены в пределах Кольского геоблока с позднеар-хейским возрастом кратонизации фундамента (фиг. 1). В результате интерпретации геофизических данных установлено, что Золотицкие (с месторождением им. Ломоносова), Верхотинские с промышленно алмазоносной трубкой им. В. Гриба) и Кепинские магматиты Зимнего берега расположены в пределах контура физико-геологической неоднородности размером 85 х 60 км. (Прусакова, 2006). По мнению того же автора, выявленная в разрезе земной коры Зимнего Берега совокупность физико-географических неоднородно-стей может быть проинтерпретирована как субвертикальная область преобразования мантийно-коровой толщи, генетически связанная с формированием и развитием здесь гетерогенной кимберли-тообразующей системы. Допускается, что неодно-
Фиг. 1. Позиция проявлений палеозойского магматизма Зимнего Берега (Прусакова, 2006; с упрощениями). 1 - Кольский позднеархейский геоблок в составе Терского (а) и Мурманского (б) блоков; 2 - грабены Керецко-Лешу-конской ветви Беломорского авлакогена; 3 - Кольско-Кулойское ядро протокоры; 4-6 - элементы глубинного строения, связываемые с формированием и развитием транскоровой гетерогенной кимберлитообразующей системы: 4 -нижнекоровый промежуточный магматический очаг, 5 - область глубинных преобразований коровой толщи, 6 - верх-некоровые ареалы базит-гипербазитового магматизма (в виде изогипс их кровли); 7 - проявления палеозойского магматизма Зимнего Берега: а, б - кимберлитовые трубки (а - в целом, б - промышленно алмазоносные месторождения им. Ломоносова и трубки им. В. Гриба), в - кимберлитовые силлы, г - тела мелилититов; 8 - контуры проявлений магматизма (цифры в кружках): 1 - Золотицкое, 2 - Верхотинское, 3 - Кепинское проявления; 9 - контур Зимнебережного кимберлитового поля, выделенного по геофизическим данным.
родность может быть обусловлена флюидно-маг-матическими процессами. Геофизические исследования не выявили различий между кимберлитами разных проявлений в пределах Зимнебе-режного поля.
В рассматриваемом районе развит полифор-мационный магматизм, где, наряду с десятками трубок кимберлитов, присутствуют оливиновые мелилититы и базальты. Отдельные кимберлито-вые тела были датированы Rb-Sr-методом по слюде и валовым пробам пород; данные приведены в работах (Ларченко и др., 2005 и др.). В частности, Rb-Sr-возраст порфирового кимберлита трубки им. В. Гриба (Верхотинское проявление) сост
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.