кімберліту у східній частині Українського щита та їх мінералогічні особливості

Панов Б.С., Кривонос В.П., Меляховецкій А.М., Морозова Г.В.

В східній частині Українського щита (Приазовський кристалічний масив, ПКМ) нещодавно виявлені кімберлітові тіла в корінному заляганні, детальне вивчення мінералого-геохімічних та інших особливостей яких дозволяє підійти до оцінці їх потеннціальной алмазоносності. ПКМ складний архейські і ніжнепротерозойскімі метаморфогенних утвореннями (гнейсами, кристалічними сланцями тощо), які прорвані інтрузіями гранітоїдними і лужних порід протерозойського віку. На частку метаморфогенних комплексів припадає понад 60% всієї площі Приазов'я, тоді як інтрузивні комплекси займають 30%. Північна частина ПКМ зчленовується з складчастими структурами Донецького басейну.

В зоні зчленування Донбасу з Приазов'ям на докембрійських кристалічному субстраті незгодне залягають середньо-і верхнедевонскіе осадочно-вулканогенні освіти, перекриті ніжнекаменноугольнимі осадовими породами. Найбільш потужно магматизм проявився в пізньому девоні у зв'язку з відокремленням в тілі Руської влатформи по Південно-Донбаському глибинного розлому палеоріфтогенной зони глобальної протяжності-лінеаментів Карпінського. Глибинне будова зони зчленування характеризується загальною для більшості ріфтогенних зон особливістю - підйомом поверхні Мохо, яка залягає тут, за даними глибинного сейсмічного зондування, на позначках 35-40км (50км в центральній частині Донбасу).

порушеною земної кори по всій її потужності в зоні зчленування Донбасу і Приазов'я створює сприятливі умови для утворення кімберлітових порід, в парагенезісе з якими могли виникати і карбонатіти. Найбільш примітні два прояви кімберлітових порід: на Петровському ділянці і на південь від нього, у верхів'ї балки Мостовий, що впадає в р.Кальміус.

Петровське тіло еруптивних брекчія і туфобрекчії кімберлітів має овальну форму (400 * 200м), потужність 35-50м. Воно залягає серед базальтоідних порід Петровської товщі, яка розміщена між вулканіти антон-тарамской свити (D2-D3) і теригенно-карбонатними отложентямі миколаївської свити (D2) і рясніє ксеногенним матеріалом (до 60-80% об'єму породи). Автоліти кімберлітів становлять 10-20%, цементуючим маса переважно карбонатної складу-10-30%.

Ксеногенний матеріал кімберлітових брекчія складається з ксенолітов ультраосновних порід, кристалічних утворень фундаменту і ксенолітов девонських осадових порід. Тіпоморфнимі мінералами кімберлітів є піроп, округлі зерна або уламки хромітів і чорних рудних включень, представлених головним чином пікроільменітом. За даними ізотопних аналізів кисню і вуглецю, виконаних в ізотопної лабораторії Фрайберзької гірничої академії, для оюломков ультраосновних прод, заміщених карбонатом, отримані значення С = від 8.8 до -9.5% І О = від +21.5 до +21.9%, а для базальтоідних туфів петровської товщі З =- 6.1% і О = +14.5%. Ці дані вказують на глибинний джерело вуглецю і істотну роль приповерхневого кисню при експлозівних процесах формування кімберлітових брекчія і базальтоідних туфів.

На другий прояві кімберлітів вияявлени чотири кімберлітових тіла, геологічна позиція яких однозначно, ніж Петровського прояви. Перше з них представлено кімберлітовій трубкою Надія, овальної в плані форми (60-30м). Трубка, що прориваються протерозойський (2050-2000 млн.років) біотіт-амфіболовие граніти Дубівського масиву, падає на південний захід і з глибиною переходить в Дайк. Друга трубка Південна (в плані 300 * 150м) має складну звивисту форму і простежено бурінням до глибини близько 300м. У кількох кілометрах на північний захід від Південної бурінням виявлено ще два тіла. Всі ці тіла складені кімберліту і кімберлітових брекчія.

кімберліту представлені масивної породою від темно-зеленого до блакитно-сірого кольору порфірову структури. Порфірову виділення (до 30% об'єму породи) складені олівін, часто повністю серпентінізірованним, флогопіту, Піроп, пікроільменітом, хромшпінелідом. Піроп зазвичай червоного і фіолетово-червоного кольору. Хромшпінеліди утворюють дрібні до 1мм кристали. Зрідка зустрічаються дуже дрібні зерна яскраво-зеленого хромдіопсиди. Основна маса породи включає мікрозерна серпентини, хроміту, слюд, апатиту і магнетиту. Кімберліту місцями сильно карбонатізіровани.

кімберлітові брекчії складаються на 20% з автолітов кулястої або сплюснуте-видовженої форм, складених без остачі карбонатізірованнимі овальними зернами олівіну, і лусочками інтенсивно зміненого флогопіту, 30% породи представлені ксенолітамі гранітоїдів, рідше вапняків, глинистих сланців і пісковиків, розміром до 2-7см, а 45-50% припадає на цемент карбонат-хлорітового складу. Средіцементірующей маси виділяються крісталлокласти, складені дрібними (від 1 до 2мм) лусочками флогопіту і псевдоморфози вторинних мінералів по олівін.

За хімічним складом кімберліту Приазов'я схожі з кімберліту з інших регіонів, але відрізняються пониженим вмістом MgO і підвищеним K2O і TiO2. Порівняння хімічних складів кімберлітів з Приазов'я, провінції Шандун (Китайська платформа) і Якутії показує, що китайські та якутські характеризуються збільшеними концентраціями MgO й зниженими TiO2, Al2O3, K2O, P2O5. Повсюдно в кімберлітових породах Приазов'я K2O різко переважає над Na2O, що зближує їх з лампроітамі, а кількість глинозему значно перевищує суму лугів. Варіації змістів K2O і Al2O3 пов'язані з непостійним кількістю флогопіту в породах. Відносно низький вміст MgO в кімберлітах Приазов'я пояснюється інтенсівностьюпроцессов руйнування олівіну, який майже повністю замінений серпентини, слюда, Хлорити та ін

Серед мінералів вивчених порід в Приазов'ї одним з найбільш важливих індикаторів глибинність освіти кімберлітовій магми і її потенційної алмазоносності є гранати. В якості характеристик складу гранатів використовують зазвичай їх хромистої і кальцієво, тобто зміст Cr2O3 і CaO (у відсотках). За даними вивчення Піроп з 150 кімберлітових трубок з різних регіонів земної кулі (росія, ПАР, Лесото, Індія та ін) однозначно доведено: присутність хромомісткої Піроп, бідних кальцієм, є індикатором алмаз-піроповой фації глибинність кімберлітів, тобто алмазоносності.

Хімічний склад (у мас.%) гранатів варіює за змістом магнієвого (68.5-77.8), хромового (7.9-29.3) та кальцієвого (12-17.4) компонентів. Виділяються схожістю Піроп з кімберлітових трубок Приазов'я: магнієвий компонент змінюється від 69.6 до 70.7 (мол.%), хромовий від 17.5 до 20.3, кальцієвий від 14.9 до 16.7. Наведені величини говорять про те, що ці гранати, як і окремі зерна гранатів з дільниці Петровського, наближається за складом до гранат продуктивних кімберлітів. Якщо судити по кількості Cr2O3 (вес.%) у вивчених гранатах, то за цим показником вони наближаються до гранат з кімберлітових трубок Якутії. Однак, як зазначено Н. В. Соболєвим та іншими авторами, підвищена хромистої гранатів без урахування вмісту в них CaO може призвести до помилкових висновків про потенційну алмазоносності. Мінералів-індикатором алмазоносності можуть служити також хромшпінеліди, особливо високохромистого різниці, що містять більше 60% Cr2O3. Середня кількість цього компонента у хроміту із включень в алмазах становить 65%, у ряді випадків наближається до 69%, що властиво стехіометричні, практично чистим, безгліноземістим хроміту.

Цікаві результати мікрозондових аналізів хромшпінелідов з алювіальних концентратів зони зчленування Донбасу з Приазов'ям. Із 12 проаналізованих зразків лише в одному зміст трехокісі хрому складає 60.13%, тобто наближається до критеріального. В інших спостерігається досить великий розкид значень хромистої-глиноземистому (від 34.89 до 58.83 і від 8.14 до 16.39 відповідно), істотні коливання вмісту двоокису титану (від 0.08 до 5.92) і окису заліза (від 12.53 до 37.38). Особливості складу хромшпінелідов, в цілому характерні для кімберлітових порід, відповідають тому набору парагенетичних типів цього мінералу, який зустрічається і в алмазоносних кімберлітах.

За отриманими даними можна виділити два типи хроміту: високо-і нізкохромістий. Перший (52-60% Cr2O3) об'єднує більшу частину проб з малою залозистого (15-17% FeO) і низьким вмістом титану (близько 1-1.5% TiO2). Другий тип (до 36% Cr2O3) відрізняють висока залозистого (до 37% FeO) і підвищені кількості двоокису титану (до 5.9%). Вміст глинозему та окису магнію в хроміту обох типів приблизно однакові.

Кристалічні зерна хромшпінелідов нерідко мають неоднорідне, зональне будову, часто пов'язане з вторинними процесами гіпергенеза: заміщенням по тріщинах і контактам зерен хромшпінелідов магнетиту, гематиту та іншими змінами. Значно більший інтерес становить первинна, гіпогенная зональність мінералу. Результати хімічного вивчення центральної і периферичної частин двох зерен хромшпінелідов виявляють розходження в отриманні як окремих компонентів, особливо залізисто-тітаністого, так і співвідношень хром-глиноземистому і магній-залізистих. Така зміна тітаністості, залізистих і відносини Cr: Al типово для хромшпінелідов з кімберлітів.

При оцінки потенційної алмазоносності кімберлітових порід слід враховувати хімічні особливості ільменіту. Парагенетичних тип ільменіту, що асоціюється з діамантом, представлений високотітаністим (до 60% TiO2) маложелезістим пікроільменітом з 15% MgO і більше. Хімічний склад такого пікроільменіта закономірний, тому що відповідає дуже низькій фугітівності кисню, характерною для області стійкості алмазу у верхній мантії. Алмазоносних кімберліту властиві також високохромистого (до 11% Cr2O3) пікроільменіти. Мікрозондовое вивчення хімічного складу 18 зерен ільменіту показало, що при високій залозистого кількість TiO2 не перевищує 48%, MgO-8, Cr2O3-2.5%.

Розрахунок поформульним коефіцієнтами виявив мінливість складу ільменіту, що містять від 47% до 65% ільменітового минала, від 17.9% до 30% гейкелітового і від 15% до 30% гематитових. Отримані дані не дозволили поки виявити ті різниці ільменіту, які можна було б визначено віднести до мінералу-супутнику алмаза.

Таким чином, вперше для кімберлітів і кімберлітових порід зі східної частини Українського щита отримані досить представницькі (більше 100) рентгеноспектрального аналізи основних мінералів-супутників алмазів: гранатів, хромшпінелідов, ільменіту. Результатами аналізів встановлено висока хромистої гранатів, підвищений вміст хрому і титану в хромшпінелідах, магнію і титану в пікроільменітах. Окремі проби гранатів за співвідношенням Ca-Cr розташовуються поряд з полем гранатів, що асоціюються з алмазами. Виявлення кімберлітових трубок в південно-східній частині Українського щита безсумнівно свідчить про їхню присутність і в решті геоблоці цієї структури, неодноразово зазнала тектоно-магматичну активізацію. Пошуки алмазоносних кімберлітів на Східно-Європейської плптформе (ВЕП), південною частиною якої є Український щит, набувають важливого значення, особливо у зв'язку з недавніми їх виявленням в Архангельській області, Карелії, Фінляндії та інших районах.

Для ВЕП виділяються сім магматичних циклів платформеного розвитку фундаменту і чохла-від раннепротерозойского (2100-1700 млн.років) до позднефанерозойского (300-160 млн.років). Серед них описані прояви чотирьох різновікових кімберлітових формацій. До найбільш ранньої відноситься Карахтінскій комплекс Літнього берега Білого моря (600-390 млн.років). Більш молодим є Умбінскій комплекс Середнього Тімана (400-350 млн.років). Найбільш цікаві Зімнебережний комплекс Беломор, Приазовські кімберліту і Кухотско-Волинський комплекс Прип'ятського валу, що утворилися в середньому палеозої (380-270 млн.років). Останніми за часом прояви передбачаються позднегерцінская і древнекіммерійская кімберлітові формації європейського північного сходу Росії, а також лампроїтові формація на півдні Донбасу і Приазов'я. Їх вивчення з метою виявлення нових кімберлітових тіл і оцінки потенційної алмазоносності - актуальне завдання геологів Росії та України.

Список літератури

1. Бутурлін Н.В., Кисіль С.І.// Розвиток девонського вулканізму в зоні зчленування Донбасу з Приазовським кристалічним масивом// Докл. УРСР, 1985.

2. Кімберлітові породи Приазов'я// Наука, 1978.

3. Князьков А.П., Кривонос В.П., Панов Б.С.// Нові знахідки кімберлітів в Приазов'я// Докл. АН України, 1992.

4. Мінералогія Приазов'я// Київ: Наук. думка, 1981.

5. Панов Б.С.// Про деякі особливості кімберлітів Сибірської і Китайської Платформ// Мінерал. збірник 1987, Вып.2.

6. Соболєв Н.В., Харків А.Д., Похиленко Н.В.// кімберліту, лампроіти і проблема складу верхньої мантії// Новосибірськ, 1978.

7. Соболєв Н.В., Похиленко Н.П., Лаврентьєв Ю.Г., Усова Л.В.// Роль хрому в гранатах з кімберлітів// Проблеми Петрологія земної кори і верхньої мантії// Новосибірськ, 1978.

8. Харків А.Д.// мінералогічні основи пошуків алмазних родовищ// М.: Недра, 1978.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://masters.donntu.edu.ua