663

 

Существенным достижением последних лет стало выявление геохимической неоднородности кимберлитов, которая была впервые продемонстрирована при изучении Архангельской провинции. Геохимические параметры кимберлитов этой провинции оказались существенно отличными от параметров алмазоносных пород традиционных алмазоносных районов Якутии, которые считаются формационным эталоном алмазоносных кимберлитов [2]. Позднее в связи с открытием алмазоносных кимберлитовых трубок в Средне-Мархинском районе (Накынское поле) неоднородность кимберлитов была установлена и внутри самой Якутской алмазоносной провинции [1,3,4]. Геохимически аномальные кимберлиты недавно выявлены так же в провинции Слейв, Канада [3].

Очевидно, что исследование геохимической неоднородности кимберлитов имеет важное значение для эффективного минерагенического прогнозирования и перспективной оценки щелочных ультраосновных магматитов, поскольку позволяет более точно обозначить параметры потенциально алмазоносных объектов. В то же время решение этой проблемы представляет и несомненный научный интерес, так как обеспечивает необходимые условия для создания адекватных петрологических моделей наиболее глубокогенерированных магматических формаций. Учитывая это, с целью углубленного исследования рассматриваемой проблемы, получения достоверных характеристик контрастных геохимических типов пород и анализа вероятной природы геохимической неоднородности кимберлитов авторы провели сравнительное петрогеохимическое изучение кимберлитов Средне-Мархинского района и традиционных алмазоносных районов Якутии.

По петрохимическим параметрам сопоставляемые породы образуют единую совокупность, в которой индикаторные петрохимические параметры пород Накынского поля находятся в пределах интервалов значений, свойственных кимберлитам традиционных алмазоносных районов Якутии. Совершенно иные выводы вытекают из сравнения геохимических параметров кимберлитов Средне-Мархинского района и традиционных алмазоносных районов Якутии. По геохимическим параметрам эти группы кимберлитов существенно различаются, что позволяет выделять два геохимических типа пород. Основной геохимический тип соответствует формационному петротипу кимберлитов, т.е. породам традиционных алмазоносных районов Якутии – Мало-Ботуобинского, Далдыно-Алакитского и Верхне-Мунского. Породы этого типа характеризуются умеренно повышенными содержаниями высокозарядных редких и радиоактивных элементов.

С этими породами контрастируют кимберлиты Накынского поля, отличающиеся резко пониженными концентрациями Nb, Ta, Ce, U и Th. Этот геохимический тип кимберлитов определяется отрицательной аномалией высокозарядных редких и радиоактивных элементов, а так же пониженными по сравнению с другими проявлениями кимберлитовых пород концентрациями титана и более низкими величинами отношений Сe/Y, Nb/Zr и Th/U. Кроме кимберлитов Накынского поля подобные характеристики свойственны так же породам алмазоносных трубок Архангельской провинции [1, 2]. Разделение кимберлитов на два геохимических типа четко проявляется на графиках зависимости между содержаниями высокозарядных литофильных элементов Zr – Nb (рис. 1, а), U – Th (рис. 1, б) и их индикаторными отношениями Zr/Nb – Ce/Y и Ce/Y – Th/U. На всех графиках породы Накынского поля отчетливо обособляются от кимберлитов традиционных алмазоносных районов Якутии, занимая положение, сходное с породами Золотицкого поля и трубки им. В. Гриба в Верхотинском поле Архангельской алмазоносной провинции.

Анализ геохимических различий, в особенности, индивидуальный характер корреляционных связей элементов двух типов кимберлитов свидетельствует о том, что эти различия имеют глубокие генетические причины, которые отражают специфику мантийных источников этих пород. На это указывает характер зависимости между содержаниями Ce и Y (рис. 2, а) и Ce и P₂O₅ (см. рис. 2, б) в двух типах кимберлитов. На диаграмме Ce-Y (рис. 2, а) породы каждой из трубок традиционных алмазоносных районов Якутии преимущественно занимают свои характерные области, которые в совокупности располагаются на общей линии регрессии. Породы трубок Ботуобинская и Нюрбинская в Накынском поле так же занимают характерные для каждой из трубок частично перекрывающиеся области, связанные единой линией регрессии, положение которой существенно отличается от предыдущей как углом наклона, так и значительно более низким уровнем содержаний церия. Диаграмма зависимости между содержаниями Ce и Y (см. рис. 2, а) демонстрирует значительные различия не только в концентрации цериевых земель, но и в составе р.з.э. в кимберлитах двух рассматриваемых групп. Аналогичные соотношения наблюдаются на диаграмме Ce – P₂O₅ (см. рис. 2, б)_, на которой две корреляционные прямые – одна для кимберлитов из традиционных алмазоносных районов Якутии, а другая – для пород Накынского поля указывают на преобладание различных форм нахождения цериевых земель в двух типах кимберлитов – фосфатной в первом случае и силикатной или окисной – во втором.

Весьма показательные соотношения выявляются на графике зависимости между содержаниями ниобия и титана (рис. 3). Породы Накынского поля группируются в области низких концентраций ниобия вдоль четкой корреляционной прямой, которая ограничена интервалом низких содержаний титана. В отличие от них кимберлиты традиционных алмазоносных районов Якутии располагаются в области значительно более высоких концентраций ниобия и охватывают значительный интервал содержаний титана, варьирующий от низких до умеренно высоких. При этом, в общей совокупности фигуративные точки пород из отдельных трубок, как правило, занимают свой ограниченный интервал содержаний титана, в пределах которого нередко наблюдается прямая корреляция между содержаниями ниобия и титана, отличающаяся наклоном линии регрессии от корреляционной прямой для кимберлитов Накынского поля.

Примечательно, что характер корреляционных связей между ниобием и титаном в кимберлитах этого типа меняется в зависимости от уровня содержаний титана. При низких содержаниях титана линия регрессии имеет крутой наклон (трубка Интернациональная), при котором незначительное увеличение содержаний титана сопровождается резким ростом концентраций ниобия. По мере роста содержаний титана наклон линий регрессии выполаживается и при высоких содержаниях титана значительное увеличение его содержаний сопровождается слабым ростом концентраций ниобия. Закономерное изменение характера корреляционных связей между ниобием и титаном, заключающееся в постепенном выполаживании линий регрессии по мере роста содержаний титана, свидетельствует о генетической общности кимберлитов традиционных алмазоносных районов Якутии. Подобный характер линии регрессии, вероятно, обусловлен тем, что ниобий как элемент с более высоким по сравнению с титаном зарядом и более низким эффективным ионным радиусом обладает способностью преимущественно входить в титановые минералы на ранних стадиях их кристаллизации. Обособленное положение кимберлитов Накынского поля, не подчиняющееся общей для кимберлитов традиционного типа тенденции связи ниобия и титана, подчеркивает возможность не только геохимического, но и генетического противопоставления двух типов кимберлитов.

Резкие геохимические различия между петрохимически достаточно однородными кимберлитами дают основания для вывода об отсутствии корреляции между геохимическими и петрохимическими параметрами этих пород, которые, вероятно, формируются под влиянием различных факторов. Это может служить дополнительным аргументом в пользу гетерогенной природы кимберлитов и их мантийного источника. Состав пород по главным компонентам определяется, преимущественно, составом мантийного субстрата в области магмагенерации, который в условиях начального плавления и флюидизации инкорпорируется в кимберлит, составляя значительную долю его вещества. Таким образом, петрохимические особенности кимберлитов являются функцией параметров, которые так же как и алмазоносность пород задаются глубиной из зарождения. Отсюда неизбежная корреляция алмазоносности кимберлитов прежде всего с их петрохимическими параметрами и распределением когерентных элементов.

В то же время ведущим фактором, определяющим геохимический облик пород, в частности, распределение в них некогерентных HFS элементов, вероятно, являются неоднократно повторяющиеся процессы метасоматического преобразования мантийных пород под воздействием глубинных флюидов, либо летучих, отделившихся в ходе рециклинга вещества субдуцированной коры. Процессы мантийного метасоматоза, проявляющиеся как задолго до выплавления кимберлитов, так и непосредственно перед их генерацией могут обусловить возникновение геохимически неоднородных субстратов и последующее зарождение геохимически специализированных типов глубинных магм, обладающих признаками индивидуальных мантийных источников.

Наиболее обычным проявлением мантийного магматизма является развитие флогопит-ильменитового парагенезиса, который присутствует в кимберлитах в виде включений флогопит-ильменитовых и флогопитизированных гипербазитов, деформированных ксенокристаллов флогопита, крупнокристаллических стяжений и желваков ильменита. Анализ показывает, что мантийный метасоматоз как фактор, определяющий геохимическую неоднородность мантии и ее наиболее глубинных магматических производных, имеет более универсальное значение по сравнению с субдукционным механизмом и процессом рециклинга вещества земной коры, который обычно рассматривается в качестве альтернативы. В пользу этого свидетельствует ряд аргументов, в том числе значительный диапазон вариаций модельных возрастов мантийного источника кимберлитов различных полей, наличие геохимически специализированных проявлений кимберлитов и конвергентных с ними пород, таких как Коиду в Сьера-Леоне (Nb, Ce, Th, U), Ариес в Зап. Австралии (Nb, Th), провинция Альто Паранаиба в Бразилии (Zr, Ce, U) и др., четкая корреляция между количеством ксенолитов ильменита в породах и концентрацией в них ниобия, циркония и некоторых других элементов, главным носителем которых является ильменит. Наконец, результаты геохимического изучения включений метасоматически измененных ультрабазитов в кимберлитах свидетельствуют о том, что различные проявления глубинного метасоматоза отличаются геохимической специализацией. Так для флогопит-ильменитового парагенезиса характерна ассоциация K, Ti, Nb, Zr, в то время как для низкотитанового амфиболсодержащего парагенезиса характерна ассоциация Na, Ce, Y, Zr.

Доказательством реальности существования геохимически специализированных мантийных метасоматических процессов могут служить породы лампроитовой ветви глубинного щелочного ультраосновного магматизма – оливиновые лампроиты Зап. Австралии и маджгаваниты Индии. Специфика их заключается в беспрецедентном для пород ультраосновного состава уровне концентрации в них Ti, Zr, Ce, K, Rb, Ba, F при повышенных отношениях Zr/Nb, Ce/Y, Ba/Sr. Тот факт, что концентрации большинства указанных элементов в породах лампроитовой ветви значительно выше, чем в породах коры, трудно объясним с позиции смешения и рециклинга корового материала. В то же время эти данные, а так же древний модельный возраст источника лампроитовых пород свидетельствуют в пользу участия наиболее раннего глубинного метасоматоза в формировании геохимически специализированного субстрата, обогащенного несовместимымы HFS элементами и радиогенными изотопами. Прямым подтверждением проявления древнего метасоматоза мантийных пород, имеющего геохимическую специализацию, близкую к специализации лампроитов, может служить описанный З.В. Специусом [7] случай развития древней (1.8 млрд. лет) флогопит-рутил-цирконовой метасоматической ассоциации в гранат-ортопироксеновом включении в кимберлитах трубки Удачная.

Основываясь на приведенных данных можно заключить, что во всех случаях метасоматические изменения мантийных пород под влиянием глубинных флюидов сопровождаются ростом концентраций несовместимых высокозарядных редких и радиоактивных элементов. Это обстоятельство делает маловероятным участие глубинного мантийного метасоматоза в формировании геохимически аномальных кимберлитов Накынского поля и применительно к этим породам заставляет отдавать предпочтение варианту литосферного субстрата, метасоматизированного под воздействием флюидов, поступающих из субдуцированной коры.

 

Литература

1. Архангельская алмазоносная провинция (геология, петрография, геохимия, минералогия). / Под ред. О.А. Богатикова. М.:МГУ, 2000. 524 с.

2. Богатиков О.А., Кононова В.А., Голубева Ю.Ю. и др. Петрогеохимические и изотопные вариации состава кимберлитов Якутии и их причины // Геохимия. 2004. № 9. С. 915-939.

3. Джейкс А., Луис Дж., Смит К. Кимберлиты и лампроиты Западной Австралии. М.: Мир, 1989. 430 с.

4. Лапин А.В., Толстов А.В., Лисицин Д.В. Кимберлиты и конвергентные породы. М.: ИМГРЭ, 2004. 226 с.

5. Лапин А.В., Харькив А.Д. Маджгаваниты – особый петрогеохимический тип алмазоносных магматитов // Геохимия. 2003. № 11. С. 1-10.

6. Похиленко Н.П., Соболев Н.В., Зинчук Н.Н. Аномальные кимберлиты Сибирской платформы и кратона Слейв, Канада, их важнейшие особенности в связи с проблемой прогнозирования и поисков. //Матер. Всерос. Совещания “Алмазоносность Тимано-Уральского региона”. Сыктывкар, 2001. С. 19-21.

7. Специус З.В. Процессы метасоматоза и частичного плавления в ксенолитах из кимберлитовых трубок Якутии: приложение к генезису алмаза. В кн. «Глубинный магматизм, его источники и их связь с плюмовыми процессами». Труды IV Международного семинара. Иркутск – Улан Удэ, 2004. С. 107-143.

 

 

Подписи к рисункам. К статье Лапин, Толстов, Василенко

 

Рис. 1. Зависимость между содержаниями Zr и Nb (а), Th и U (б) в кимберлитах Накынского и Золотицкого полей и традиционных алмазоносных районов Якутии.

1 – кимберлиты традиционных алмазоносных районов Якутии (трубки Мир, Интернациональная, Удачная, Айхал, Юбилейная, Комсомольская, им. ХХIII съезда, Таежная, Дачная); 2 – кимберлиты Накынского поля Якутии, (трубки Ботуобинская, Нюрбинская); 3 – кимберлиты Золотицкого поля Архангельской провинции (трубки им. Ломоносова, Пионерская, Карпинского) 4 – кимберлиты трубки им. В.Гриба в Верхотинском поле Архангельской провинции.

 

Рис. 2. Зависимость между содержаниями Ce и Y (а), а так же Сe и P₂O₅ (б) в кимберлитах СреднеМархинского района и традиционных алмазоносных районов Якутии.

1 – тр. Юбилейная, 2 – тр. Комсомольская, 3 – тр. Дачная, 4 – тр. Удачная, 5 – тр. Айхал, 6 – тр. Интернациональная, 7 – тр. Мир, 8 – тр. им. ХХШ съезда, 9 – тр. Таежная, 10 – тр. Ботуобинская, 11 – тр. Нюрбинская.

 

Рис. 3. Зависимость между содержаниями Nb и Ti в кимберлитах Средне-Мархинского района и традиционных алмазоносных районов Якутии. Условные обозначения соответствуют рис. 2.