Оценка перспектив алмазоносности Онего-Двинской площади (Архангельская провинция) по типоморфным особенностям минералов — спутников алмаза

На территории Архангельской алмазоносной провинции (ААП) в настоящее время продолжается изучение и доразведка на площади известного месторождения алмазов им. М. В. Ломоносова и в районе открытой в 1996 г. алмазоносной трубки им. В. Гриба (Зимний берег Белого моря). Кроме того, ведутся поисково-разведочные работы на всей территории Архангельской области с целью оценки перспектив алмазоносности сопредельных площадей. К числу таких территорий относится и Онего-Двинская площадь, расположенная в юго-западной части ААП и протянувшаяся от Онежского полуострова до реки Сев. Двина. Поисковоразведочные работы на этой территории были начаты в 1974 г., еще до открытия месторождения им. М. В. Ломоносова, и продолжаются до сих пор. За это время в районе обнаружено и исследовано Ненокское поле оливиновых мелилититов (35 неалмазоносных трубок). В пределах этого поля обнаружены еще 5 эруптивных тел, для которых оценка алмазоносности еще не закончена. В связи с тем, что в течение прошедших 25 лет поиски приводили к обнаружению лишь неалмазоносных тел, возник вопрос о целесообразности дальнейших капиталовложений и проведения поисковых работ на Онего-Двинской площади. Вместе с тем неоднократно подтвержденные минералогические данные — находки минералов-спутников алмаза на этой территории в целом свидетельствуют о необходимости определения ее перспектив.

Цель предлагаемой работы — на основе типоморфизма минералов — спутников алмаза из трубок Архангельской провинции выявить особенности этих минералов из рыхлых отложений и оценить перспективы алмазоносности Онего-Двинской площади.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить наиболее эффективную методику интерпретации данных по химическому составу минералов — спутников алмаза.

2. Провести сопоставление химического состава минералов-спутников из алмазоносных, слабои неалмазоносных щелочно-ультраосновных пород Mg-Al и fie-Ti^cepHH.

3. Детально изучить морфологию и химический состав минералов-спутников из рыхлых отложений Онего-Двинской площади. В соответствии с выделенными критериями алмазоносности и признаками кимберлитового магматизма выявить минералы — спутники из высокобарических парагенезисов.

4. определить участки концентрации минералов-спутников и оценить возможные источники этих минералов на данной площади;

5. провести сопоставление минералогических, тектонических, геофизических и геохимических признаков и предпосылок алмазоносности, проявленных в пределах каждого из участков.

Объектами исследования являются минералы-спутники алмаза из щелочно-ультраосновных Архангельской провинции, а также минералы-спутники алмаза, обнаруженные в рыхлых отложениях Онего-Двинской площади.

Диссертация является обобщением результатов минералогических исследований, проведенных в связи с геологическим доизучением площадей в районе Онежского полуострова, (масштаб 1:200 000, общая территория работ занимала 16 960 л км). Эта работа проведена Сюзьминскей партией ЗАО «Архангельскгеолразведка» в течение 1992 — 1998 г.

С помощью минералогического анализа (по сокращенной методике — на алмаз и его минералы — спутники) исследовано 758 шлихов, а 10% их количества направлялись на полный минералогический анализ. Были отобраны и исследованы 4 мелкообъемные пробы (до 1 т). Для изучения минерального состава тяжелой фракции литологических разностей пород из керна скважин и обнажений было отобрано 9 проб-протолочек и 238 штуфных проб на полный минералогический анализ.

Минералогический анализ проб частично проведен автором (320 шлиховых, 185 штуфных, 4 мелкообъемных и 5 проб-протолочек). Остальные пробы исследованы минералогами Юрасской поисково-съемочной экспедиции Ураго Т. А., Кечик Г. В. (1982 — 1983 годы) и сотрудниками минералогического отдела Комплексной лаборатории НТЦ ОАО «Архангельскгеолдобыча», ответственный исполнитель — Скрипниченко Г. А. Автором изучена морфология 561 зерна минералов-спутников из рыхлых отложений Онего-Двинской площади.

Химический состав пиропов и клинопироксенов из пород этой территории определен рентгеноспектральным микроанализом (179 зерен). Аналитики — И. П. Лапутина, А. И. Якушев (Лаборатории изучения минерального вещества ИГЕМ РАН). В работе использованы результаты геофизических, геологических и геохимических работ Т. Н. Зоренко, В. И Сотникова, С. П. Главатских.

Для определения наиболее корректных критериев алмазоносности и исследования особенностей химического состава минералов-спутников привлечены литературные данные. Это химические анализы минералов-спутников алмаза из работ Е. М. Веричева, И. С. Сагайдака, В. С. Щукина, Ф. В. Каминского, В. С. Корепанова, В. А. Ларченко и С. М. Саблукова. Всего из литературных источников использовано: по Зимнему берегу — 1842 полных и 164 сокращенных анализапо Терскому берегу — 17 полных анализовпо Онежскому полуострову 95 полных и 12 сокращенных анализов). В целом банк данных составил 2130 рентгеноспектральных микроанализов.

При интерпретации результатов рентгеноспектрального микроанализа минералов — спутников алмаза использованы следующие методы. Особенности состава гранатов прослежены по соотношению СаО и Сг203 [Соболев, 1971], клинопироксенов — по соотношению Na20 и А1203 [йлупин, 1991]. Анализ особенностей химического состава минералов — спутников алмаза также проведен по химико-генетической классификации В. К. Гаранина, Г. П. Кудрявцевой и др. [1991, 1999]. В основу классификации положены особенности химического состава минералов, соотнесенные с парагенезисами мантийных пород. В рамках этой классификации гранаты подразделяются на 30 типов, клинопироксены — на 22 типа, хромшпинелиды — на 13 типов. Диагностика химико-генетических типов предполагает интерпретациию содержаний всех элементов, определенных микрорентгеноспектральным анализом. Кроме того, на основе этого же банка данных по катионному методу [Булах, 1985] рассчитаны кристаллохимические формулы, по которым определен компонентный состав минералов.

Защищаемые положения.

1. В трубках Архангельской провинции, сложенных алмазоносными кимберлитами Mg-Al и Fe-Ti серий, большинство пиропов (>50%) принадлежит к парагенезису алмазоносных лерцолитов, повышена доля клинопироксенов (>15%) и хромшпинелидов (>5%) ультраосновных алмазоносных парагенезисов, что может использоваться как критерий алмазоносности щелочно-ультраосновных пород региона.

2. Индикаторами щелочно-ультраосновных пород Архангельской провинции являются минералы со следующими особенностями компонентного состава: для кимберлитов Fe-Ti серии — помимо пикроильменитов, пиропы с > 1.5 мол. % титанового компонента, для кимберлитов Mg-Al серии — хромшпинелиды с > 40 мол. % алюминий-магниевого компонента, для алмазоносных кимберлитов обеих серий — клинопироксены с > 8,5 мол. % хромового компонента.

3. Присутствие минералов — спутников алмаза (хромпиропов, хромдиопсидов, магнезиальных оливинов и хромшпинелидов) в верхнерифейских и средневендских терригенных толщах Онего-Двинской площади указывает на проявление протерозойского этапа кимберлитового магматизма в регионе.

4. В пределах Онего-Двинской площади установлен комплекс признаков и предпосылок алмазоносности: гранатов и клинопироксенов алмазоносного парагенезиса, разломов II порядка и их пересечений, магнитных аномалий, указывающих на наличие магматических тел, что позволяет прогнозировать скрытые коренные источники алмазов на этой территории.

К моменту исследований автора определены региональные типоморфные особенности минералов-спутников Архангельской провинции [Соболев, 1991, Харькив, 1995, 1998]. Выявлены особенности химического состава минералов-спутников для трех крупных полей эруптивных тел — Золотицкого, Верхотинского и Кепинского [Гаранин, Кудрявцева, Васильева, 1996, 1999]. В диссертации типохимизм минералов-спутников впервые обсуждается в связи с минералогическими и петрохимическими особенностями пород Mg-Al и Fe-Ti серий.

До исследований автора основным методом интерпретации данных по химическому составу гранатов, клинопироксенов и хромшпинелидов был графический. Для этих минералов показаны возможности метода определения химико-генетических типов, привязанных к парагенезисам мантийных пород. Установлены корректность использования этого метода в пределах Архангельской провинции и его высокая эффективность при оценке потенциальной алмазоносности площадей.

Материалы, представленные в диссертации свидетельствуют о широком распространении минералов — спутников на исследованной территории. Показано, что высокохромистый состав характерен для большинства пиропов. Установлена связь коллекторов минералов — спутников со всеми генетическими типами четвертичных отложений. Впервые на исследованной территории значительные количества этих минералов были обнаружены в древних (нижнепротерозойских, рифейских и вендских отложениях). Впервые минералы-спутники алмаза были обнаружены в районе реки Ухта.

Ранее в качестве перспективных выделялись район реки Лая, район Унской губы, реки Верховка. Результаты работы позволяют подтвердить перспективность районов реки Лая и Унской губы, а также выделить новый важный в поисковом отношении участок на реке Ухта.

Терминология, использованная в диссертации, в основном, является общепринятой. Однако, с течением времени появляются новые исследования, результаты которых требуют уточнения «старых» терминов.

Кимберлит — существенно оливиновая порода с низким содержанием кремнезема и глинозема и высоким — магния, хрома, никеля, кобальта [Францессон, 1995]. Для кимберлитов характерна порфировая структура, массивная или брекчиевая текстура. К числу основных породообразующих кимберлитовых минералов, кроме оливина, относятся флогопит, кальцит, серпентин, монтмориллонит, иногда монтичеллит. Среди второстепенных и акцессорных минералов следует выделить алмаз, пироп, пироп-альмандин, хромдиопсид, хромшпинелид, пикроильменит, циркон, энстатит. В петрохимическом отношении важными особенностями кимберлитов являются высокая магаезиальность и щелочность. По содержанию магния эти породы близки к ультраосновным. В то же время высокое содержание некогерентных элементов сближает их с калиевыми щелочными базальтоидами [Францессон, 1995]. Для «классических» кимберлитов характерно преобладание калия над натрием. Но среди кимберлитов Архангельской провинции есть породы, у которых отмечается обратное соотношение содержаний натрия и калия.

Массивные кимберлиты состоят из порфировых вкрапленников, погруженных в микролитовую или апостекловатую основную массу.

Кимберлитовые брекчии — это сложные породы, состоящие из обломков, сцементированных кимберлитом. Выделяются гетеролитовые брекчии, в состав которых входят преимущественно обломки вмещающих пород и автолитовые брекчии, которые содержат большое количество автолитов [Францессон, 1968].

Кимберлитовые туфы, туфобрекчии и ксенотуфобрекчии состоят из кимберлитовых минералов и обломков, сцементированных отложениями гидротермальных растворов. Туфобрекчии содержат до 50% обломков вмещающих пород, ксенотуфобрекчии — свыше 50% обломков вмещающих пород.

Мелилититы из щелочно-ультраосновного комплекса Архангельской провинции по структуре, химическому и минеральному составу в целом близки к пикритам. Их основное отличие — большое количество мелилита, особенно среди минералов основной массы.

Кимпикриты и киммелилититы [Саблуков, 1995] - породы, «промежуточные» по химическому и минеральному составу между кимберлитами и пикритами, а также между киберлитами и мелилититами соответственно.

Эклогит — метаморфическая порода фации высокого давления, состоящая из пироп-альмандин-гроссулярового граната и омфацита (эгирин-жадеитдиопсидового клинопироксена). В диссертации этот термин использован применительно к глубинным «мантийным» эклогитам, с которыми, вероятно, связаны соответствующие по составу ксенолиты основного состава в кимберлитах и базальтах. Среди второстепенных и акцессорных минералов этих пород следует перечислить дистен, корунд, коэсит, рутил, санидин, плагиоклаз, ильменит, алмаз.

5.6. Выводы.

В рифейских и вендских отложениях Онего-Двинской площади установлен.

141 комплекс кимберлитовых минералов — пиропов, хромдиопсидов и оливинов. Морфологические особенности зерен этих минералов показывают, что источник пиропов, хромдиопсидов, оливинов и части хромшпинелидов находится в районе Унской губы. Наличие значительных количеств минералов из алмазоносных парагенезисов позволяет предположить, что этот источник является алмазоносным.

Глава 6. МИНЕРАЛЫ — СПУТНИКИ АЛМАЗА ИЗ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ.