ПЕТРОЛОГИЯ, 2009, том 17, № 6, с. 651-671
УДК 552.333
ПОЛИГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ КИМБЕРЛИТОВ, СОСТАВЫ МАГМ И АЛМАЗОНОСНОСТЬ (НА ПРИМЕРЕ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ
И СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМ)
© 2009 г. О. Ä. Богатиков, В. Ä. Кононова, Ä. Ä. Носова, Ä. В. Каргин
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: victoria@igem.ru Поступила в редакцию 15.07.2009 г.
Сравнительный анализ петролого-геохимических особенностей кимберлитов двух провинций России (север Восточно-Европейской платформы (ВЕП) и Сибирской платформы (СП), причем особенно детально для Якутской алмазоносной провинции - ЯАП), а также афанитовых кимберлитов трубки Джерико (Канада) был использован для решения некоторых аспектов генезиса этих пород. Сопоставление ВЕП и ЯАП показало, что они представлены единым набором пород с некоторыми вариациями состава кимберлитов для отдельных полей и районов, что отчетливо проявилось на диаграммах: TiO2-K2O, TiO2-(Y, Zr, HREE), SiO2-MgO, SiO2-Al2O3, MgO-Ni, MgO-CO2, MgO-H2O и вариации отношений легких элементов (Li/Yb, Be/Nd, B/Nb). Точки составов кимберлитов ЯАП доминируют в Ш квадранте, т.е. их источником была преимущественно деплетированная мантия, тогда как точки составов кимберлитов ВЕП разместились во всех четырех квадрантах, занимая области как в поле обогащенной мантии, так и слабо деплетированной. Значения первичного отношения неодима (143Nd/144Nd) изученной коллекции кимберлитов Якутии варьируют в пределах 0.51210.5126. Изотопный состав свинца изученных кимберлитов ВЕП и ЯАП близок к мантийному: изотопные данные отвечают пределам 206Pb/204Pb 16.19-19.14, 207Pb/204Pb 15.44-15.61, 208Pb/204Pb 34.9938.55. На диаграмме 207Pb/ Pb-206Pb/204Pb часть изученных кимберлитов, в том числе данные по трубке Ботуобинская, попадают в нижнюю часть поля кимберлитов группы I Южной Африки вблизи значений изотопного состава Pb деплетированной мантии. Показано сходство химических составов афанитовых кимберлитов трубки Джерико (предположительно по составу близки первичным магмам) с таковыми для единичных образцов кимберлитов ЯАП и ВЕП. Предполагается, что исходный расплав кимберлитов поступал из астеносферы и был обогащен водой и летучими (преимущественно С02). В ходе подъема к поверхности расплав ассимилирует мантийные компоненты, насыщаясь в первую очередь MgO; в результате он приобретает состав наблюдаемых в настоящее время кимберлитов. Последующие вариации их состава зависят от множества факторов (тип мантийного метасоматоза, степень плавления и др.). Подчеркивается значение петролого-геохимиче-ских (низкое содержание HREE и Ti в породах; источник кимберлитов близкий к BSE либо EMI) критериев для оценки алмазоносности пород.
За последние десятилетия были открыты новые кимберлитовые провинции, трубки и новые типы кимберлитов. В России - это новая кимбер-литовая Восточно-Европейская провинция (ВЕП), в пределах которой установлены широкие вариации возраста (от протерозоя до девона) и состава пород (Архангельская алмазоносная провинция, 1999; Кононова и др., 2007; Богатиков и др., 2007). На территории Сибирской платформы (СП) кимберлитовый магматизм проявлен в основном в Якутии (Якутская алмазоносная провинция - ЯАП), где также были открыты новые кимберлитовые районы и поля (Накынское и др.), возраст которых варьировал от среднего палеозоя до палеогена; варьировал и составов кимберлитов (Голубева и др., 2006; Каргин и др., 2008 и др.). Единичные наиболее древние (протерозойские) проявления кимберлитового магматизма на СП отмечались на юго-западе (Ингашинское по-
ле). До последнего времени сравнительному анализу кимберлитового магматизма ВЕП и СП было посвящено ограниченное количество работ, причем они были направлены в основном на сопоставление данных по геологии, геоморфологии и минеральному составу кимберлитов (Харькив, 1992; Милашев, Соколова, 2000 и др.). В новой фундаментальной работе (Белов и др., 2008) сравнительному анализу кимберлитов ВЕП и СП не уделяется должного внимания.
Остается дискуссионным и еще один вопрос -состав первичного кимберлитового расплава. Неопределенность связана, в первую очередь, с тем, что быстро закаленные лавы кимберлитового состава практически не встречаются, а появляющиеся переодически в литературе сообщения о нефракционированных кимберлитах не имеют строгих доказательств первичности их составов. Кимберлитовые магмы обычно контаминирова-
ны веществом коры, мантийными ксенолитами и ксенокристами; кроме того они сильно изменены, в основном за счет серпентинизации или сапони-тизации оливина. Иногда к исходным расплавам причисляют тонкозернистые автолиты (Fergus-son et al., 1975), каймы афанитовых кимберлито-вых даек и силлов (Price et al., 2000; Le Roux et al., 2003 и др.). Зоны контакта с сохранившимися закаленными участками кимберлитового расплава в одной из трубок (трубка Джерико) кратона Слейв в Канаде (Price et al., 2000) наиболее аргументировано отнесены к первичным кимберлитам и используются нами в качестве эталона для сравнения с кимберлитами севера ВЕП и ЯАП.
В отличие от исследований предшественников наша работа, особенно в последние годы, была сосредоточена на прецизионных геохимических, в том числе изотопно-геохимических, исследованиях кимберлитов, которые лежат в основе решения ключевых проблем петрологии. Чтобы исключить методические ошибки, образцы кимберлитов анализировали по единой описанной ранее схеме (Богатиков и др., 2001) в ограниченном числе известных лабораторий (ИГЕм РАН, ИГГД РАН, ГИН РАН, ИМГРЭ МПР). Подчеркнем, что для исследования были выбраны однотипные образцы - это в первую очередь порфировидные кимберлиты (ПК) и автолитовые кимберлитовые брекчии (АКБ). К сожалению, в нашей коллекции были лишь единичные образцы афанитовых кимберлитов, которые, как показали исследования последних лет, представляют генетический интерес. Из числа проанализированных методом ICP-MS образцов для дальнейших изотопных исследований и сравнительного анализа объектов отбирались наименее контаминированные разности с индексом контаминации (IC) < 1.5 (Clement, 1982; Taylor et al., 1994).
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования послужили кимберлиты двух провинций России - ВЕП и ЯАП, в которых известно более 1000 трубок кимберлитов, не считая силлов и более мелких тел. В одной из первых работ, посвященной сопоставлению материалов по геологии и составу кимберлитов ВЕП и ЯАП провинций (Милашов, Соколова, 2000), обращалось внимание на некоторые их различия, в том числе: различие вмещающих толщ (карбонатных - в Якутии, терригенных - в пределах ВЕП), состав после-магматических изменений (серпентин - в Якутии, сапонит - в пределах севера ВЕП). По масштабам собственно провинций, числу известных кимберли-товых тел, алмазоносных диатрем, содержанию и запасам алмазов Якутия значительно превосходит ВЕП. А.Д. Харькив (Харькив и др., 2003), отмечая особенности кимберлитов севера ВЕП, подчеркивал простое внутреннее строение трубок, высоко-
магнезиальный состав пород, низкое содержание индикаторных минералов и глубинных ксенолитов. Объяснялось (Харькив и др., 2003) и образование сапонита в кимберлитах ВЕП вместо серпентина, доминирующего в большинстве кимберлитовых провинций мира. Сапонит, как более кислый минерал, чем серпентин, появляется в кимберлитах ВЕП в результате воздействия послемагматических растворов, обогащенных SiO2 при обменных процессах с ксеногенным материалом, обогащенным кварцем.
Проведенные нами исследования кимберлитов этих двух провинций (север ВЕП и ЯАП), а также анализ литературных данных по афанитовым кимберлитам трубки Джерико в основном направлены на сопоставление особенностей их петрогеохимии, включая изотопию. При этом были использованы аналитические данные по возможности для каждого конкретного поля каждой провинции. Кимберлиты России, как и в большинстве кимберлитовых провинций мира, представлены несколькими главными морфоструктурными разновидностями. Среди кимберлитов интрузивной фазы различаются ав-толитовая кимберлитовая брекчия и порфировые кимберлиты. Афанитовые кимберлиты, упоминающиеся редко в российских работах, практически не анализировались. Среди магматического материала ПК и АКБ преобладают оливин I и II генераций, сильно измененный; примерно 2% породы составляют кристаллокласты оранжевого граната, пиропа, пикроильменита, флогопита, реже хром-диопсида.
Поскольку при статистической обработке огромного объема накопленных к настоящему времени данных и широких вариациях состава кимберлитов выделяется слишком много разновидностей (до 12 петрохимических разновидностей по (Василенко и др., 1997)), что затрудняет их сопоставление, мы ограничились сравнением анализов, базирующихся на содержании оксида титана, как одного из главных петрохимических признаков кимберлитов. При этом принималось во внимание, что возрастание содержания TiO2 свидетельствует о росте температуры, как было показано в экспериментальных работах (Когарко и др., 1988; Ryerson et я1., 1987). В свое время (Богатиков и др., 2004), учитывая поведение редких элементов, были условно выделены три группы образцов, которые классифицировали как низкотитанистые ^Ю2 < 1.1 мас. %), умеренно-титанистые ^Ю2 < 1.1-2.5 мас. ) и высокотитанистые ^Ю2 > 2.5 мас. %) кимберлиты. В табл. 1 указано количество проанализированных и использованных в нашей работе образцов для каждого поля и провинции. Данные анализов представлены в виде графиков (рис. 1-8), а в качестве примера приведены анализы по нескольким представительным образцам (табл. 2). Конечно, в некоторых полях, помимо доминирующего типа кимберли-
ПОЛИГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ КИМБЕРЛИТОВ Таблица 1. Три типа кимберлитов с разным содержанием ХЮ2 (мас. %) СП и ВЕП
Возраст Кимберлитовые поля, район Количество проанализированных образцов и пределы содержаниий в них ХЮ2
(эпохи) <1.1 (низкотитанистые) от 1.1 до 2.5 (умеренно-титанистые) >2.5 (высокотитанистые)
PRl
№
Юго-запад Сибирской платформы | Ингашинское | 1 |
Северо-восток Сибирской провинции (Якутия)
Рz, Mz, Pg
Pz, Mz
Pz,Mz
Mz-Pg
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.