ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 4, с. 339-360
УДК 552. 333.5
КИМБЕРЛИТЫ И ЛАМПРОИТЫ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ: ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ
© 2007 г. О. А. Богатиков, В. А. Кононова, А. А. Носова, И. А. Кондратов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия; e-mail: oleg@igem.ru; victoria@igem.ru
Поступила в редакцию 10.11.2006 г.
Кимберлиты Восточно-Европейской провинции (ВЕП) формировались многоактно в течение продолжительного (около 1.5 млрд. лет) периода времени: от позднего палеопротерозоя (около 1.8 млрд. лет назад) в пределах архейских Украинского и Балтийского щитов до среднего палеозоя (около 0.36 млрд. лет назад) преимущественно в Архангельском, Тиманском и примыкающих регионах. Основываясь на обобщении данных по 16 проявлениям кимберлитового и 4 проявлениям лам-проитового магматизма, на территории ВЕП могут быть выделены 5 временных этапов, причем средний палеозой (средний ордовик, девон) - наиболее продуктивная на алмазы эпоха в северном полушарии (ВЕП, Сибирская платформа и часть Китайской платформы). Анализ особенностей петрологии и геохимии кимберлитов (лампроиты исследовались менее детально) выявил вариации составов пород и их корреляцию с рядом факторов: пространственной приуроченностью к северному или южному архейским блокам кратона, временем формирования источника кимберлитовых расплавов, насыщенностью летучими и автолитами и др. Обосновано выделение 3 петрогеохимиче-ских типов кимберлитов: высоко-, умеренно- и низкотитанистые (TiO2 соответственно >3 мас. %, 31 мас. % и <1 мас. %). Фиксируются два интервала времени формирования источников кимберлитов и лампроитов на территории ВЕП: TNd(DM) около 2 млрд. лет (до 2.9 млрд. лет, Порьегубское проявление) и около 1 млрд. лет. Причем в пределах последнего интервала различаются группы объектов с модельными возрастами источников около 1 млрд. лет (низко- и умеренно-титанистые кимберлиты Золотицкого и Верхотинского проявлений) и около 0.8 млрд. лет (высокотитанистые кимберлиты Кепинского и ряда других проявлений), т.е. намечается эволюционный тренд в составе кимберлитов. Проявлены элементы центрально-концентрической зональности. Обсуждается роль коры в источниках кимберлитов; допускается, что захороненные остатки океанической литосферы (мегалиты) подстилают целые континенты. Уникальная черта состава низкотитанистых кимберлитов, в частности золотицких (в меньшей степени умеренно-титанистых кимберлитов трубки им. В. Гриба), - явное деплетирование высокозарядными элементами, в том числе отчетливые отрицательные аномалии Ti, Zr, Th, U, Nb, Ta в спектрах редких элементов, что свидетельствует об участии коры в источнике этих кимберлитов. Показано, что автолиты существенно влияют на дифференциацию кимберлитового вещества, обогащая породы всем спектром некогерентных элементов. Рекомендовано в дополнение к известным, в том числе минералогическим (минералы-спутники), критериям использовать и геохимические критерии для оценки перспектив алмазоносности объектов на территории ВЕП. Можно надеяться, что комплексный подход в дальнейшем принесет значимые результаты.
Природа кимберлитового магматизма остается одной из наиболее дискуссионных в петрологии и продолжает привлекать внимание исследователей, поскольку кимберлиты являются источником алмазов. Учитывая прогнозное значение термина "кимберлит", его употребление требует тщательного обоснования, однако нередко к кимберлитам причисляют породы, имеющие лишь некоторое сходство по составу, но принадлежащие другим видам и сериям магматических пород (например, ультрабазиты Жлобинского поля в Белоруссии). В последние годы на Восточно-Европейской платформе открывают все новые объекты, сложенные кимберлитами и лампроитами,
что расширяет масштабы этой алмазоносной провинции. Открыты новые провинции кимберлитов и в пределах других континентов, в том числе в Южной (Венесуэла) и Северной (Канада) Америках. Многие из вновь открытых кимберлитов по особенностям геохимии и петрологии заметно отличаются от классических кимберлитов Южной Африки (I и II группы по Smith et al., 1985; кимберлиты и оранжиты по Mitchell, 1995). Такие кимберлиты известны в Архангельском регионе Восточно-Европейской провинции (ВЕП), в На-кынском поле Якутии, а также в ряде других регионов мира, в том числе в Западной Африке и Австралии (Taylor еt al., 1994). В монографиях по-
следних лет (Лапин и др., 2004; Фролов и др., 2005) рассматриваются различные аспекты кимберли-тового магматизма, в том числе минерагения. Настоящая статья основана на анализе особенностей петрогеохимии кимберлитов различных полей ВЕП. При этом сопоставление проводилось на базе данных, полученных комплексом прецизионных методов (ICP-MS, изотопия Sr, Nd, Pb и др.). Цель этого сравнительного анализа - выявление причин петрогеохимических вариаций состава кимберлитов и их алмазоносности, включая влияние геологических, петрологических и геохимических (характер мантийных источников, роль составов мантии и коры, флюидный режим и др.) факторов, определяющих условия формирования кимберлитов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Корректность сопоставления пород зависит в значительной степени от подготовки проб (тщательное освобождение от ксенолитов) и качества аналитики. В работе использован комплекс методов и процедур: породообразующие элементы определяли XRF-методом; H2O, CO2, FeO, K2O, Na2O анализировали химическими методами; редкие элементы определяли методом ICP-MS (35 редких и REE элементов, аналитик Д.З. Журавлев); Nb, Zr, Y, Rb, Ni, Cr - контролировали методом XRF, Li, Rb, Cs, V - методом атомной абсорбции. Изотопные системы анализировали в ИГГД РАН на масс-спектрометрах Finnigan MAT-262 (Sr, Nd) и Finnigan MAT-261 (Pb-Pb). Подчеркнем, что до ICP-MS и изотопии вычислялся индекс контаминации (C.I. по Taylor et al., 1994), и только образцы, которые удовлетворяли предложенным Тейлором параметрам, использовались для этих прецизионных определений.
Уточним некоторые принятые в настоящей статье понятия, в частности "кимберлит", "лам-проит", "оранжит" и "провинция", поскольку в последние годы появились их разные толкования. Кимберлит в соответствии с рекомендациями Подкомиссии по систематике изверженных пород Международного союза геологических наук (Классификация ..., 1997) - это богатая летучими (преимущественно С02), калиевая, ультраоснов-
ная (SiO2 25-39 мас. %) порода, которая обычно имеет неравномернозернистую структуру, обусловленную присутствием макрокристов (общий термин для крупных кристаллов размером 0.5-10 мм), а также многочисленных включений вмещающих пород и кимберлитов более ранних фаз внедрения. В ее составе присутствуют оливин (обычно замещен серпентином, сапонитом), реже флогопит, в акцессорных количествах - хром-диопсид, пироп, шпинель, алмаз. Лампроиты представлены серией разновидностей с варьирующим содержанием SiO2 (37-60 мас. %), повышенным содержанием К20 (около 3.5 мас. %) и других элементов, в том числе флюидной фазы, которая в отличие от кимберлитов обогащена Н20. Наибольший интерес представляют ультраосновные разности лампроитов - оливиновые лампроиты, которые по содержанию ряда элементов (SiO2 38-43 мас. %, MgO около 23 мас. %) близки кимберлитам и нередко алмазоносны. В отличие от кимберлитов для них характерны такие минералы, как тетраферрифлогопит, К-рихтерит, прайдерит и др. Именно оливиновые лампроиты алмазоносны; они, в частности, слагают алмазоносную трубку Аргайл в Австралии, открытую в 1976 г. австралийскими геологами (Богатиков и др., 1991). Позднее Р. Митчелл (Mitchell, 1995) предложил сохранить термин "кимберлит" только применительно к части кимберлитов (группа I), а остальные кимберлиты выделить под названием "оранжиты", поскольку в составе этих пород и слагающих их минералов (богатые REE фосфаты, перовскит, а в дифференцированных разностях - калиевый рихтерит) проявлены переходные к лампроитам признаки. Понятие "кимберлитовая провинция" по аналогии с понятием "провинция петрографическая" (Геологический словарь, 1973) - крупный геотектонический элемент, характеризующийся особой серией магматических пород, в данном случае -кимберлитов. В настоящей статье рассматривается Восточно-Европейская провинция, в пределах которой выделяются поля: Зимнебережное, Тер-скобережное, Кандалакшское, Тиманское, Приазовское и др.
Рис. 1. Главнейшие комплексы кимберлитов и лампроитов Восточно-Европейской провинции (геологическая основа по (Божко и др., 2002) с изменениями).
1-3 - кора: 1 - сформированная в архее, 2 - сформированная в архее и переработанная в неоархее и палеопротерозое, 3 - сформированная в палеопротерозое; 4 - постсвекофеннские неметаморфизованные осадочные и вулканогенные комплексы; 5 - палеопротерозойские граниты; 6 - мезопротерозойские граниты-рапакиви; 7 - докембрийские разломы; 8 - границы платформы; 9, 10 - проявления кимберлитов: 9 - промышленно алмазоносные, 10 - потенциально алмазоносные; 11 - проявления лампроитов; 12 - возраст кимберлитов и лампроитов в млрд. лет (детали см. в тексте). Цифры на карте: 1-11 - проявления кимберлитов: 1- Кандалакшское, 2 - Мельское, 3 - Трубка им. В. Гриба, 4 - Зо-лотицкое поле, 5 - Кепинское поле, 6 - Восточно-Приазовское, 7 - Умбинское, 8 - Терский Берег, 9 - Каави-Куопио, 10 -Кимозерское, 11 - Кировоградское; 12-15 - проявления лампроитов: 12 - Порья Губа, 13 - Костомукшское, 14 - Кух-мо-Лентиира, 15 - Черкасское.
КОРРЕЛЯЦИЯ ЭПОХ КИМБЕРЛИТОВОГО
И ЛАМПРОИТОВОГО МАГМАТИЗМА С ГЛОБАЛЬНЫМИ ТЕКТОНИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ, ПРОБЛЕМА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ
Считается, что эпохи кимберлитового магматизма связаны с периодически возникавшими об-становками планетарного растяжения. С открытием в начале 1980-х годов первой алмазоносной кимберлитовой трубки к северу от Архангельска стало очевидно, что Восточно-Европейская платформа, как и большинство других древних платформ, является алмазоносной. В наших публика-
циях (Богатиков и др., 2001; Кононова и др., 2002) приводились данные по калиевым ультрабази-там, включая кимберлиты, се
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.