УДК 553.81:552.323.6
АЛМАЗЫ И СОПУТСТВУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ В ПРОДУКТАХ ТРЕЩИННОГО ТОЛБАЧИНСКОГО ИЗВЕРЖЕНИЯ 2012-2013 гг.
© 2014 г. Г. А. Карпов1, В. И. Силаев2, Л. П. Аникин1, В. И. Ракин2, Е. А. Васильев3, С. К. Филатов4, В. А. Петровский2, Г. Б. Флеров1
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: karpovga@kscnet.ru 2Институт геологии Коми НЦ УрО РАН 167982 Сыктывкар, ул. Первомайская, 54 3Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия, 2
4Санкт-Петербургский государственный университет 199034 Санкт-Петербург, Университетская набережная, 7/9, e-mail: filatov.stanislav@gmail.com Поступила в редакцию 15.04.2014 г.
"Будем собирать факты, чтобы появились идеи" Луи Пастер
Рассматриваются результаты минералого-петрографических и петрохимических исследований алмазосодержащих вулканитов Трещинного Толбачинского извержения 2012—2013 гг. Впервые комплексно охарактеризованы кристалломорфологические, спектроскопические, термические и изотопно-геохимические свойства алмазов из свежих базальтоидов. Проанализированы особенности сопутствующих алмазам микроминерализаций. Обоснован факт существования в природе неизвестного ранее типа некимберлитовых алмазных проявлений.
Б01: 10.7868/80203030614060042
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время происходит неуклонное сокращение потенциала открытия новых алмазных месторождений кимберлитового (лампроит-ким-берлитового) типа — основы современной алмазодобывающей промышленности. Это рано или поздно приведет к острейшему кризису, поскольку промышленное и ювелирное использование алмазов только возрастает. Главным фактором снижения эффективности поисков алмазных месторождений является укоренившееся в сознании специалистов представление об образовании их промышленных месторождений только в пределах кратонов древнейшей (архей-раннепроте-розойской) консолидации и, следовательно, ориентация на почти исключительно месторождения кимберлитового типа. Тем не менее, с начала прошлого века непрерывно накапливаются данные о существовании в природе не только кимберлито-вых, но и так называемых некимберлитовых маг-
матогенных алмазных месторождений [Каминский, 1984; Саблуков, 2005], приуроченных к кар-бонатитам [Боровинская, 1985]; гипербазитовым массивам, включая офиолитовые [Геворькян и др., 1976; Шило и др., 1978, 1979]; золотоплатино-вым россыпям, образовавшимся за счет гиперба-зитов [Щека и др., 2006; Кукуй и др., 2001]; пикритам [Головко, Гадецкий, 1976; Каминский и др., 1986]; континентальным и островодужным базальтоидам, включая и камчатские [О^оН, 1923; Каминский и др., 1975; Горшков и др., 1995; Кутыев, Кутыева, 1975]. И хотя проявления алмазов в некимберлитовых породах пока уступают алмазоносным кимберлитам по содержанию, запасам и качеству алмазов, они пользуются гораздо более широким распределением по геотектоническим структурам и геодинамическим обста-новкам, включая срединные массивы, пассивные и активные континентальные окраины, островные дуги, орогенно-складчатые зоны и пояса. В
настоящее время уже можно предполагать, что обнаруживаемые в таких геологических обста-новках алмазные месторождения могут в перспективе оказаться эффективным компенсатором сокращающегося потенциала кимберлито-вых месторождений.
Главным пробелом в исследованиях некимбер-литовой алмазоносности является крайне низкий уровень изученности соответствующих алмазов. Фактически за последние 20—25 лет после формулирования Ф.В. Каминским [1980] постулатов о типоморфных свойствах алмазов, связанных с не-кимберлитовыми первоисточниками, ничего не изменилось. Как и прежде считается, что для таких алмазов характеры преимущественно округлая форма (додекаэдроиды, октаэдроиды, кубоиды), примесь к монокристаллам карбонадо, пониженная концентрация структурного азота и относительно низкая степень его агрегации, обо-гащенность микропримесями, облегченный изотопный состав, парастерическая ассоциация с самородным золотом, платиноидами, корундом, алюмофосфатами. Причиной такого застоя служат, очевидно, единичность и малоразмерность обнаруживаемых алмазов, медленный прогресс в развитии локальных методов исследования, не всегда достаточная квалификация авторов соответствующих находок. Однако обнаружение ал-мазоносности лав и пеплов последнего крупного извержения на вулкане Толбачик в 2012—2013 гг. может уже в ближайшее время радикально изменить ситуацию в области знаний о некимберлито-вой алмазоносности.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Объектами наших исследований послужили образцы алмазоносного вулканита, алмазы и наиболее характерные минералы-спутники, обнаруженные в непосредственной парастерической связи с алмазами. В процессе изучения мы использовали широкий комплекс методов: оптическую микроскопию (Полам Р-312 в комплекте с компьютеризированным комплексом OLYMPUS BX51); рентгенофлюоресцентный анализ химического состава горных пород (MESA-500W); определение содержания углерода в горных породах методом кулонометрического титрования по величине pH (экспресс-анализатор Ан-7529М); определение содержания микроэлементов методом масс-спектрометрии индуктивно связанной плазмы (на квадрупольном масс-спектрометре Perkin Elmer ELAN 9000); аналитическую сканирующую растровую электронную микроскопию (JSM-6400, оснащенный энергодисперсионным
и волновым спектрометрами); ИК-спектроско-пию поглощения (фурье-спектрометр Люмекс Инфра ЛЮМ ФТ-02 и спектрометр Vertex 70 с микроскопом Hyperion1000); рамановскую спектроскопию с использованием спектрометра Ren-ishaw in Via (лазеры 514 и 785 нм); масс-спектро-метрическое определение изотопного состава углерода и азота в углеродистом веществе (спектрометр Delta V Advantage с пробоподгото-вительным устройством Flash EA1112); рентгеновскую дифрактометрию (Shimadzy XRD-6000); термический анализ (дериватограф Shimadzy DTG-60A/60AH).
СОБЫТИЕ ТТИ-50
Трещинное Толбачинское извержение им. 50-летия ИВиС ДВО РАН (ТТИ-50) произошло на ЮЮ-З склоне вулкана Плоский Толбачик в период 27.12.2012-09.10.2013 (рис. 1). В начальный период эрупции происходили синхронно из двух трещин субмеридионального простирания, имеющих протяженность по 500 м. Затем извержение локализовалось в двух центрах - в более верхнем Прорыве Меняйлова и более нижнем Прорыве На-боко. Через пять дней Прорыв Меняйлова прекратил свою активность, и в дальнейшем извержение происходило только через Прорыв Набо-ко, который имел в разное время до трех действующих жерл. ТТИ-50 помимо обычных динамических, морфологических и геофизических свойств, отличалось аномальными особенностями [Гордеев и др., 2014]: 1) заложением трещин непосредственно на теле вулкана Плоский Толба-чик на большой высоте около 2100 м; 2) специфичным составом и строением лав; 3) уникально большим притоком лавы на начальной стадии извержения, достигавшим 430 м3/с; 4) невиданной ранее алмазоносностью продуктов извержения.
АЛМАЗОНОСНЫЕ ПОРОДЫ
Порода, в которой обнаружены алмазы, представляет собой черный пемзовидный вулканит, состоящий до 80% по объему из округлых пор-пустот, размер которых колеблется от долей до нескольких мм (рис. 2а, 2б). Под оптическим микроскопом обнаруживается, что вещество в этой породе в значительной степени сложено варьирующим по составу вулканическим стеклом, в котором наблюдаются микролиты породообразующих минералов (см. рис. 2в). Последние, по данным рентгеновской дифрактометрии, представлены оливином, энстатитом, эгирином, ак-тинолитом, плагиоклазом, флогопитом. Валовый
Рис. 1. Карта трещинного Толбачинского извержения имени 50-летия Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (27.12.2012-09.10.2013).
1 — лавовое поле начального периода извержения; 2 — лавовые поля последующих стадий извержения (нерасчленен-ные); 3 — абсолютные отметки высот; 4 — старые трещины; 5 — трещины, в которых заложились прорывы извержения 2012—2013 гг. (прорыв Меняйлова и прорыв Набоко).
химическим состав породы отвечает титанистым и относительно низкоалюминистым трахианде-зибазальтам (мас. %): 8Ю2 51.96; ТЮ2 2.27; А1203 14.37; Fe203 общ. 13.73; МпО 0.21; Mg0 2.94; СаО 8.01; Ш20 3.62; К20 2.19; Р205 0.65; 8г0 0.05. Вулканическое стекло довольно контрастно варьируется по железистости, подразделяясь на две разновидности — относительно маложелезистую и железистую. Состав относительно маложелезистого стекла (мас. %): 8Ю2 52.84—59.35; ТЮ2 2.21— 2.32; А1203 14.33—15.86; Fe20з общ. 8.42—9.32 Mg0 4.25—6.49; Са0 3.09—8.25; Ш20 5.09—7.53 К20 3.14—5.38. Состав железистого стекла (мас. %) 8Ю2 37.11—43.92; Т102 1.73—3.22; А1203 8.80—12.04 Fe203 общ. 24.14—33.49; Мп0 0—0.32; Mg0 3.58— 5.06; Са0 4.35—5.08; Na20 3.15—6.30; К20 2.38—3.85 Си0 0—1.19. В исследуемой породе установлено около 40 микроэлементов, в том числе (г/т) 8с 23—24, V 320—330, Сг 40—45, Со 30—35, N1 35—37 Си 270—275, 2п 125—130, Rb 65—70, 8г 320—330 У40—45, 2г 270—280, Nb 7—8, Мо 1—2, Cd 0-0.2 8п 3—4, С8 1—2, Ва 570—590, Ln 160—165, Н 6—7 Та 0.4—0.5, W 0.6—0.7. Re 0—0.1, Т1 0—0.1, РЬ 6—7
В1 0—0.1, ТЬ 2—3, и 1—2. Кроме того, в исследуемой породе определено валовое содержание углерода, составляющее 0.04—0.06 мас. %, и определен его изотопный состав, варьирующий в пределах 813С = —24.41...—24.30%с.
Сопоставление с продуктами толбачинских извержений показывает, что алмазосодержащий вулканит по петрохимическим и геохимическим свойствам явно коррелируется с трахиандезиба-зальтами, но при этом особенно близко совпадает с трахиандезибазальтами (рис. 3), которые являются, вероятно, производными первой фазы извержения, реализованной в прорывах Меняйлова и Набоко, сменившимися позже второй фазой извержения, представленной трахибазальтами прорыва Набоко (наши данные и материалы [Во-лынец и др., 2013]). В сравнении с лавами других Толбачинских извержений (БТТИ, ТД), исследуемые вулканиты выглядят аномальными, отличаясь более низкой магнезиальностью в сочетании с повышенной щелочностью и титанистостью.
Структура основной массы в алмазосодержащих трахиандезибазальтах гиалопилитовая,
Рис. 2. Алмазоносные пемзовидные вулканиты.
а
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.