Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геолого-геохимические условия образования алмаза по данным изучений термобарогеохимии минералов-индикаторов из кимберлитов Якутии

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Геолого-геохимические условия образования алмаза по данным изучений термобарогеохимии минералов-индикаторов из кимберлитов Якутии"

Р Г Б ОД

Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова

Геологический факультет Кафедра полезных ископайшх

На правах рукописи УЖ 549.6:552.323.6 (571.56)

Касимова Физза Исмулла кызы

ГЕСЯОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИВ УСЛОНВД ОБРАЗОВАНИЯ АЛМАЗА ПО ДАННЫМ ИЗУШКа ТВШОБАРОГЕОтМИ МШБРАЛОВ-ШД1КАТОРОВ из КИМБШИТОВ яклж

Специальность 04.00.11 Геология,поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-шшералогических наук

Москва - 1994

Работа выполнена на кафедре'геологии и геохимии полезных ископаемыхТеологического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова

Научный руководитель: доктор геолого-минералогкчаских наук, профессор ф. П.Мельников

Официальные оппойенты: доктор г.еолого-минералогичзских наук,

профессор Ц.Ф.Романович (МИРА)

кандидат геолого-шшералогиче ских наук Е. В.Полянский (ЖЙСИМС)

Ведущая организация: ЦЙИГРИ

Защита состоится " " ус^-Лс^ 1991(г. в (%ас.в ауд_бО^ на заседании Специализированного Совета К. 053.05.05. по геологии , поиску и разведке рудных и нерудных месторождений, металлогении Геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.Б.Ломоносова ( Москва, 119899, МГУ,Воробьевы горы, Геологический факультет).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ , сектор А, 6-й этаж

. Автореферат разослан "ЪО" г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат геолого-минералогическлх наук, доцент АЛиДергачев

ВВЕДШИ

Актуальность темы. Поиски месторождений алмаза как и любого другого полезного минерала , должны базироваться на научно обоснованных моделях его образования. Проблема генезиса природных алмазов до сих пор остается нерешенной.

Источником углерода в"мантии являлись углеродсодержащие . системы (СО.СС^.СН^ и его гоммологи).

Именно по этой причине проблема изучения углеводородных включений в ассоциации с минеральными фазами в минералах-спутниках алмаза (оливине, гранате и цирконе) и их генетическая принадлежность представляются важной научной задачей.

Цель работы состоит в определении роли углеводородных систем и минеральных фаз в кристаллизации алмаза и его минералоь-спутникоь.

В соответствии с этим были поставлены следухцие задачи: I. Детальное изучение оливина из трубки Мир (Мало-Ботуобинский район) с углеводородами и другими включениями с использованием современных методов минералогических исследований. П. Изучение минеральных вклшений в минералах-спутниках с целью уточнения и определения генетической принадлежности минерала-хозяина.,

III. Выявление минеральных ассоциаций во вклшенни и оценка условий кристаллизации минерала-хозяина.

IV. Определение и сравнение составов углеводородов в минералах-спутниках и алмазе.

V. Определение генетической принадлежности углеводородов из включений в минералах-спутниках и алмазе и их роли в природном алма-зообразованип.

Научная новизна работы состоит в следувдем: I) определены новые фазы во вклкнзниях в гранате (калиевой полевой шпат, амфибол), цирконе (флогопит, апатит, »

ассоциации сульфидов), и оливине (ассоциации сульфидов; неоднородные силикатные включения); 2) определено наличке сульфатной и сульфидной серы в структуре циркона; 3) определена однородность разноокрашанных разновидностей циркона; 4) выявлена стадийность в кристаллизации гранатов , цирконов из кимберлитовой трубки Мир; 5) рассчитаны два новых термометра: биотит-шпинелевый и клинопироксвн-шинелевый с исполь-

I» ~

зованиеы программы "СЕОРАТй; 6) определены углеводородные вклинения б цирконах из трубки Мир; 7) изучены генетические принадлежности минералов-спутников алмаза (сливина, граната, циркона) с углеводородными включениями; 8) определен генезис углеводородов в кимберлитових трубках Мир и Удачная-Восточная.

Практическая значимость работыосрзделяется комплексным подходом к исследованию , что предопределяет целесообразность использования методов , обоснованных в_работе , для генетической интерпретации углеводородных соединений в условиях кимберлитов как возможного источника алмаза.

Основные защищаемые положения

I. Для выяснения геолого-геохшических особенностей, процессов алмазообразования методами термобарогеохимш изучены, минералы - индикаторы алмаза: оливины из трубки Удачная, гранаты и цирконы из трубки Мир. В них обнаружены новые мине -ральные включения и их ассоциации: в гранате - калиевой полевой шпат, амфибол , гранат; цирконе - циркон , флогопит, апатит, » ассоциации сульфидов, оливине - ассоциации

сульфидов, неоднородные силикатные включения, которые определяют насыщенность среды определенными компонентами и стадийность кристаллизации;

2. Дяя оценки Р - Т параметров кристаллизации минерала-хозяина с использованием программы "G30PATH" и данных состяеэ ассоциаций минеральных включений были, рассчитаны новые минеральные термометры "Биотит-шпинелешй" и "Клинопироксен-шпинелевый". Установлена минимальная температура кристаллизации циркона. (850 -921°С) при 10,20,30 кбар (давление общее) ;

3. Изучены значения изотопов серы циркона. Они определяют единый генезис разноокрашенных разновидностей минерала и подтверждают ,что кристаллизация минерала проходила в условиях верхней мантии при фракционировании серы. Установлено наличие разных форм серы (сульфидная и сульфатная) в структуре циркона, что свидетельствует об изменениях окислительно-восстановительных условий кристаллизации циркона;' ■

4. Впервые в цирконах установлены включения восстановительных углеводородов методом низкотемпературной спектрофлуариметрии. Преобладают ароматические углеводороды с молекулярной структурой алкллнафталшов, алкилфенатрена и гогрена , как и в ранее выявленных гранатах и бливинах. Их наличие свидетельствует , что обстановка кристаллизации минералов-спутников насыщена углеводородами. Установлены параганетические принадлежности минералов-спутников, содержащих углеводороды: оливины из ильме-нитовых и магнезиальных гипербэзитов;гранаты из ильменитовых и магнезиальных.гилербазитов,алькрвмнт.ов;одрконы из ультраоснов-иых магнезиальных парагёнёзисов.

5. На основе изучения парагенетических ассоциаций углеводо-родсодержащих минералов-индикаторов и значений изотопов углерода флюидных включений сделан вывод об эндогенной природе углеводородных флюидов и важной их роли в алмазообразовании. Выявлена близость углеводородов с алмазами эклогитового парагенезиса. Таким образом, углеводородные включения в гранатах алькремитового парагенезиса являются первичными , а в цирконе, гранате и оливине ультраосновных парагенезисов - заимствованными .

Аппробация результатов исследования. Результаты работы докладывались и обсуящались на Международном симпозиуме по флюидным включениям С01Т1 (Пекин, 1932), на УШ совещании по включениям (г.Александров, 1992); на ХУШ-ХХ конференциях_моло-дых ученых геологического ф-та ИГУ (1991-1993); на ХУЛ семинаре "Геохимии магматических пород" (ГЕОХИ , 1983); на ХП симпо--эиуме по флюидным включениям (Варшава , 1992) ; на конференции Министерства .образования Азербайджана "Наука в высшей школе" (Баку, 1993); на У симпозиуме РАСР0Р1 (Мехико, 1994).

Материалы и методика исследования. Изучалась коллекция в несколько тыс.зерен'гранатов (тр.Мир), оливина (тр.Удачная) и около 100 зерен циркона (тр.Мир). Исследованы методом электрон-но-зондового анализа (250 ан.) ; изотопного анализа серы (10 ан.' кислорода (3 ан.), углерода (8 ан.) ; рамановской спектроскопии (2 ан.); низкотемпературной спектрофлуориметрии (2 ан.); термометрии (рассчитаны два термометра В } -Йр1 и Срх- ).

Объем и структура работы. Диссертация содержит страниц текста , 5Г"5~таблиц,6 (рисунков, состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы' включаюцего'^З^Ваимено-ваний.

Благодарности: Автор считает свощя приятным долгом высказать глубокую благодарность своему научному руководителю доктору геолг мин.наук профессору Ф;П.Мельникову за постоянную заботу , помощь и консультации при обсуждении различных вопросов , возникших прфазработке теш диссертации» Автор выражает свою глубокую благодарность док, геол-шн.наук Г.П.Кудрявцевой и завлабораторией месторождений алмаза геологического факультета МГУ В.К.Гарашшу за предоставленную коллекцию минералов консулЬтации и большую помощь в процессе выполнения работы. Автор также благодарен Л.П.Восику (ИГЕМ) за помощь и консультации при выполнении изотопного анализа, Т.А.Алексеевой (географический факультет МГУ) за ознакомление с методом низкотемпературной спектрофлуорнметрии, канд. геол-мин.каук Т.В.Герия (каф,петрологии и петрографии) за помощь при рассчете термометров , Д.Н.Малиборскому (каф.минера-логии) за помощь при проведении микрозондовых анализов , а также сотрудников кафедр минералогии и полезных ископаемых геологического факультета МГУ, к чьей помощи автор обращался в процессе выполнения работы. '

Содержание работы Во введении обосновывается актуальность темы,сформулированы цель и задачи настоящей работы , ее научное значение.

Глава I содержит сведения о геологическом строении, петрографической , петрохимической и шнералого-геохимической характеристике кимберлитов Якутии.

Якутская алмазоносная провинция расположена в северо-восточной части Сибирской платформы.•

Из крупных платформенных структур, приходящихся на эту территорию, прежде всего следует назвать Анабарскпй щит на~

северо-западе и Олеяекское поднятие на северо-востоке с разделяющей их Суханской впаданой, Ыало-Богуобинскую антеклиэу на иге и Мирнинско-Айхальскую седловигу , связыванию последнюю с Анабарским щитом.

Здесь на площади свыше 800000 км^ выявлено более 600 ким-берлитозых трубок , даек и жил. Распределяясь крайне неравномерно , они группируются в 18 юш 20 кимберлитовых полей , которые обычно объединяют в 10 более или менее обособленных районо! (рис.1).

Вся территория фундамента архейского и нижнепротерозойского возраста , за исключением Анабарского кристаллического щита, покрыта достаточно мощным (в среднем г* 2 т) чёхлом преимущественно карбонатных пород верхнего протерозоя и нижнего палеозоя-ордовика на юго-западе и кембрия на всей остальной площади. Отложения среднего и верхнего палеозоя, там где они существовали , почти полностью уничтожены эрозией , кроме трап-повой формации пермо-триассовсго возраста , выполняющей зунгус-скз'ю синеклизу и в виде отдельных силлов распространяющейся на восток. Мезозойские отложения (юра и мел) приурочены к пограничным молодым прогибам.

На севере- и востоке Сибирская платформа граничит с Тай- . мырским герцинского возраста и Верхоянским - позднемеэозойского возраста складчатыми поясами ; на западе и юго-западе с Байкальским (девонским) складчатым поясом , в пределах которого породы подвергнуты наиболее интенсивному смятию»

Наблюдается региональная зональность в размещении кимберлитовых тел , внраяавдихся в последовательной смене минеральных субфаций, впервые выделенных В.А.Милашевым (1965, 1974) и Ф.В.Кашшскиы (1972) на территории Якутской кимберлито-

вон провинции. От центра к периферии кимберлитоше порода алмазной субфации последовательно сменяется породами алмаз-пироповой субфациями. И , наконец , следует внешняя зона родственных кимберлитам пород, кимберлитов комплексов центрального типа и це-лочао-ультраосновных пород.

В Якутской провинции в целом размещение полей контролируется линейными разломами и дизъюнктивными нарушениями, на выходящими за пределы кратонов.

С использованием правила Клиффорда (1966, 1970) ; в соответствии с которыми все алмазоносные кимберлиты приурочены пространственно только к площадям архейских кратонов. фундамент Сибирской платформы был районирован с выделении архейских кратонов и протерозойских подвижных поясов (Кушев ,1982; Мишин, 1987; Кушев и др; 1986)

Проявления кимберлитового магматизма Сибирской платформы могут быть подразделены на два крайних петрохимических типа ( Благулькина, 1969).

Первый тип кимбелитов (Ботуобинский, Алакитский, Далдая-ский районы) - магнезиальный маложелезистый, слабощелочной, в связующей массе постоянно присутотвует ашлаз.

Второй тип кимберлитов (Ыунекий , Котуйский, Укукитский, Лучаканский , Куонамский , Чадобецкий районы) - железистый , субщелочной, алмаз встречается крайне редко.

Широко представлены переходные разновидности.

Кимберлиты разных пэтрохимических типов формировались в различной тектонической обстановке: кимберлиты I типа - в областях опусканий , а кимберлиты П типа - в областях воздаманий.

Образование разных петрохимических типов кимберлитов обусловлено , по-видимому , задержанием кимберлитовой магмы на нео-

динаковой глубине , неоднородностью ее состава и различными условиями формирования.• кимберлитов.

Предполагается ,что кимберлиты I типа являются образованиями больших глубин.

Установлена закономерность - тяготение более молодых кимберлитов к периферии кратонов и снижение алмазоносности от центральных к окрашенный частям провинции.

Во всех кшбердитовых трубка:: независимо от ихалмазонос-ности преобладают ультраосновные и основные парагенезиса с алмазом.

В целом лерцолитовые ассоциации в трубках преобладают по мере уменьшения алмазоносности их доля в общем объеме глубинного ксевогенного материала такие' уменьшается , тогда как доля основных пород , в частности , зкяогитоб увеличивается.

Каждая из кимберлитовых трубок имеет индивидуальные особенности в наборе ксенолитов ультраосновного и основного состава.

Среди рассмотренных групп ксенолитов важнейшим являются алмазоносные порода различного состава. К настоящему времени в трубках Малоботуобинского и Далдыно-Алакитского кимберотговых районов обнаружены многочисленные находки алмазоносных эклоги-тов (трубки "Мир", "Удачная" , "Снтнканская"). Наибольшее число ксенолитов алмазоносных эклогитов найдено и описано в кимберлитах трубок "Мир" и "Удачная" (Бобриевич и др., 1259; Бартошин-ский и др.г 1973; Соболев Н.В., 1974; Пономаренко и др., 1973; Сафронов и др., 1980; Специус , 1985). Единичные образцы известш в кимберлитах трубки "Сытшсанская" (Коптеть и .др., 1975; Ноно-маренко , Специус, 1976). Ксенолиты алмазоносных ультраосновных, в том числе а ильменитовых , пород встречаются значительно раже и установлены в трубках "Айхал" , "Мир", "Удачная" (Соболев В,С.

и др., 1969; Похиленко и др., 1976; Пономаренко , 1977; Соболев Н.В. и др. , 1984). Описана находка алмазоносного пиро-ясенята из кимберлитов трубки "Мир" (Пономаренко , Цепин,1987), гранатовые пироксениты с алмазами были встречены и в трубке "Удачная" (Пономаренко и др.,1980).

Глава 2 представляет собой литературный обзор исследований включений в минералах-индикаторах .(гранатах, оливинах, цирконах ) из кимберлитов преимущественно Якутской кимберлитовой провинции.

Глава 3 содержит сведения о методах исследования включающих электронно-зондовый анализ и пересчеты химических составов минералов-спутников алмаза на кристаллохимические коэффициенты и миналы; методы рамановскей спектроскопии, низкотемпературной спектрофлуориметрии , термометрии (даны 2 программы для рас-счета В '( - и Срх-£р £ термометров); изотопии серы, кис-

лорода и углерода.

Глава 4 включает результаты исследований и их обсуждение.

4.1. Сяивдн из кимбетаитовой трубки Удачная

Объектом настоящих исследований послужила коллекция зерен оливина ювелирного качества от 3 до 8 мм, отобранная из кимбзр-литовых пород трубки Удачная-Восточная. Оливин присутствует в этой трубке в больших количествах: з отдельных пробах содержание оливина достигает 35 ООО г/т (Боткунов,1979), что позволило подобрать зерш с включениями углеводородов и других минеральных фаз. Оливин "разбраковывался" по цвету на несколько групп: светло-зеленый , желтозато-зеленый, буровато-зеленый, бурый,

Углеводородные включения в виде бурых "расшнурованных" трещин и каналов выявлены в буро-зеленых и желто-зеленых зернах оливина,

Оливины буро-зеленые - однородные , по составу это форстериты с Ра=?,67-9,08# , содержание магния'47,70-60,41 мае.% М^О, отмечаются примеси титана (0,02-0,10 ыас.$ 14 03), марганца (0,03-0,17 та.% МпО), никеля (0,31-0,47 мае.? N¡0 ).•

В ник опеределены сульфидные нодули со следувди-

ми ассоциацияш минералов : Рп-М^^. , Рп-М ^Реу^йТ^//,- •

Диагностированные минеральные ассоциации сульфидов предыдущими исследователями не отмечались.

Оливины желто-зеленые однородные, по составу - форстериты с Ра=6,77-9,52 % , содержание магния - 46,43-51,66 жс% МцО, отмечаются примеси глинозема (0,00-0,20 иао.% Л?А 0д) титана (Т1 02= 0,00-0,18 мас.$) , хрома (0,00-0,22 масД С^Од), марганца (0,09-0,26 мас.$ МпО), кальция (0,00-0,14 мас.% СаО).. Отмечается более высокое содержание никеля (0,30-0,61 мас.$/У!0). В них определены включения оливина,силикатов, сульфидов. Итак, углеводородсодержащие оливины из трубки Удачная (Дадцыно-Алакитского района) однородные' .следовательно кристаллизация их шла в стабильных условиях.

Выявлены желто-зеленые и буро-зеленые разновидности. По составу это форстериты с Ра =5,38-9,52$ , с сильной вариацией содержания никеля (0,07-0,61 ыас.% /VI 0).

По составу шаералов-ВЕшЯений оливина , силиката, сульфидных нодулей пентландат-пиррогянового состава и составу минерала-хозяина, изученные оливины отномт^^^ш^гене^^^м тгне-зиальных и илъменитовых. ишербазигов"~поУ однако более обогащены хромом.

4.2. Гранат из киыбврлитовой трубки Мир.

Изучалась коллекция , насчитнвапцая несколько десятков тысяч зерен гранатов размеров от 0,5 до 7 мм из концентрата кимберпито-вой трубки. Практически все изученные кристаллы однородные, фиолетового цвета с широким набором разнообразных включений.

йога отобраны гранаты с включениями углеводородов.

Гранаты характеризуются достаточно выдержанным составом (табл.2). По. классификации Д&.Доусона и У.Стефенса ( Ваю-ьол ) _ Л^Ьчил-б ,1975) они попадает в I (обр.975) и IX (остальные 34) группы.

Группа I представлена минералом лерцолитового парагенезиса; IX- гранатами из лерцолитов , гарцбургитов и эклогитов.

По оптико-колориметрическим характеристикам X и Рс область гранатов с включениями углеводородов располагается в поле равномерно зернистых лерцолитов , вебстеритов , магнезиальных и дисте-новых эклогитов и алькремитов. Гранаты характеризуются низкими . параметрами Рс(0,028-0.273). '

На бинарной диаграмме СаО- Сг^О^ (рис. 1 ) фигуративные точки составов гранатов располагаются в области минерала из равно-мернозернистых лерцолитов и' верлитов.

Гранаты характеризуются (табл.! ) в основном низкими, со значительными вариациями содержаниями хромом ( Сг^О^ =0,07 - 3,86 мас.$, (л.^ срвднее=0,78 тс.%) широким разбросом желе-зистости (3,57 - 9,57 мас.$ РеО; РеО среднее=6,38 мас.Я» каль-циевости (Са0:=2,80-8,8Г то.% , СаО среднее=5,76 иао.%) и магна-зиальности (1^0=17,09-22,87 тс.% М^ 0 среднее=19,92 тс.%), аномально высокой глиноземистостью (20,69-25,98 тс.% ;

среднее® 22,66 тс.%).

Таблица 1

Составы гранатоЕ из концентрата кимберлитввой трубки Мир, содержащих углеводороды но данным электронно-зондового анализа

Парагенезис . РЗЛ' ' В МЭ ' ДЭ А НП

Кол-во ан. _ 5 I 6 I 8 15

Шш

с2 43,01-45,78 43,51 43,20-44,67 43,65 41,89-44,22 36,81-44,60

Т; о2 0,00-0,13 0,03 0,02-0,23 0,08 0,05-0,16 0,00-0,33

20,65-23,30 22,76 20,86-23,03 22,91 21,73-23,70 20,97-23,65

Сг 2°з 0,39-1,89 0,59 0,07-0,92 0,34 0,15-1,06 0,26-3,86

2о3 0,00- 0,00 .0,00. 0,00 0,00^0,04 0,00^1,34

ГеО 5,29-7,89 8,49 5,77г-6,96 6,85 5,78*43,24 4,48~7,51

М*0 0,15-0,29 0,24 0,24-0,33 0,12 0,13-0,33 0,11-0,60

МоО 18,10-22,87 19,90 18,96-20,77 19,08 18,54-21,35 17,95-21,41

с!о 3,80-5,81 4,47 5,28-7,06 6,91 5,05-6,91 4,28^8,67

40 0,00-0,24 0,00 0,00-0,22 0,08 0,00гт0,88 0,00-1,00

*2° 0,00-0,28 0,01 0,00-0,07 0,00 0,00-0,05 0,00-0,05

Примечание: парагенезис гранатов определен по оптико-колориметрическим характеристикам • и р0: РЗД-равномерно зернистые лерцолиты; В-вебстериты; МЭ-магнезиальные эклогиты; ДЭ-дистеновые эклогиты;' А-алькрзшгы; НП-неопределенного парагенезиса.

По компонентному составу можно выделить шесть видов твер-

1 V

дых растворов: уваровит - альмандин -—-гроссуляршроповой (наиболее часть встречающийся); альмандин гроссу ляр-пироповый ; уваровит- андрадит-альмандин —- гроссуляр- гшрото-вый; андрадит-альмандин-гроосуляр-пиродовый; гроссу ляр-уваровит-альмандин-пироповый; уваровит-гроссуляр-пироловый.

Необходимо отметить близкие значения альмандиновой и грос-суляровой составлявдих , что определяется и по треугольной диаграмме С,гА03 -СаО-ГэО (рис. <1 ) , где составы гранатов располагаются в средней части стороны СаО-ТеО.

.Близкие по составу гранаты , хотя и с несколько большим содержанием хрома , были описаны Н.В.Соболевым в сростках с ал-ыазом из кимберлитовой трубки Мир (Ооболев ,1974).

В углеводородсодержащих пиропах из концентрата кимберлитовой трубки Мир определены следующие минералы-включения (по мере уменьшения находок): ортопироксен, клинопироксен, гранат, оливин, шпинель , рутил, ильменит, магнетит, кальцит, доломит, сульфиды, калиевой полевой шпат, аьфибол.

По составу выявление включений (оливина , орто- и кЛинош-роксена , ильменита , шпинели, амфибола , калиевого солевого шпата) пиропы с углеводородами относятся к следупцим парагенези-сам: ильмабитовых (ыагназиально-железистых ) и магнезиальных гипербазитов .алькремитов.;

4.3. Шпжон из кимбешштовой трубки Мир ювелирного качества в виде неправильных ксеноморфнше выделений размером до 15 ми, в редких случаях "несущих следы кристаллографической огранки.

Окраска циркона от бесцветной до бледно-розовой и светло-' буровато-оранжевой. Количественно всегда преобладают буровато-оранжевые зерна, наиболее редки бесцветные.

2г02 составляет до 65 ыас.% Нр2от 0,8 до 1,6 то.% ГеО 0,00-0,14 ыас.% 1т/Ц =55,33-137,14, Зг02/Н{02= 1,93-2,07. Исследовались значения изотопных составов серы и кислорода цирконов-. разноокрашенных разновидностей.

В составе цирконов положение примесной серы определяется ~ Г 2 Л +ч

гетеровалентным изоморфизмом (Годовиков, 1983): лг —

СаГ29+6

Выявлено наличие сульфатной и сульфидной серы в структура циркона (дая окисления серы сульфидов использовался СиО, восстановления сульфата - оксид ванадия).

Значения изотопов серы цирконов лежат в широком интервале 9 = 0- (+6,37)$ .Значения изотопов серы разноокрашенных цирконов близки и сопоставимы со значениями оливина из

трубки Удачная ( -1,5 и 4,7$ о Минеев и др., 1988) (рис. 3 ) с незначительным обогащением тяжелыми изотопами. Определенные значения изотопного состава серы цирконов соспостанимы со значениями для метеоритов и лунных пород по Хефсу Й. (1983).

Определен изотопный состав кислорода карбонатных вклшений циркона ( ¿'*0=Л0,33-14,58 % о) , Который выделялся в виде С02 при прогреве до 900°С в вакууме при последовательном отборе через I час.

Изотопно-кислородные характеристики карбонатных включений циркона близки к значениям Ь 0 для лунных и метеоритных пород по Хефсу й. (1983) и углистых хондритов по Фору Г. (1989).

Ркс.З. Значения изотопов серый кислорода цирконов из киибер-ли-товой трубки Мир и оливине из трубок Удачная, Обнаженная (Минеев и др.,1986;У*анов и др.,1988).Заштрихована область значений для метеоритов и лунных пород по Хе^су Й. (Я--вдро,с-скорлупа).

' _>—-1-—'' Л'

+50 ♦» *1°

*Т8а

-ю -го

-зо -*е

с 34 о о о /0

• чо +ю

ат1

о

--->-

-со

5 '?0,

Таблица 3.Рассчитанные температуры кристаллизации цирконов из кимберлитовой трубки Мир,полученные по В;-$р1 и Срх-%>1 термометр

Давление 10 20 30

гттт^х^ обксе,

Б.--Бр1 670 825 921

Срх-ёр! 650 684 " 919

Таблица 4.Состав углеводородов йз цирконов кимберлитовой тру£ ки Мир

Образец : 2-ПАУ: Содержание отдельных углеводородов,отн.%_

нг^г:Гом.нафталина :Гом.фенантрена Ширен :1,12-бензг

циркон

ЗОЛОТИСТО- рст п

коричневый '1 с вкл.апатита

67,66

31,57

0,32

0,45

Впервые в цирконах обнаружены углеводородные включения в виде тончайших нитевидных бурых каналов или "расшнурованных" трещин. Для идентификации состава углеводородных вклхяений использовался метод.низкотемпературной спектрофлуориветрш , основан-

«

ной на эффекте Шпольского. В состава углеводородов определены гоммологи нафталина и фенантрена, пирен 1,12-бензпирен. В составе углеводородов отмечается резкое преобладание гоммологов

нафталина (67,66$) и фенантрена (31,57$) (та.бл.3 ) значения,Тд

Определены ^ С цирконов . Значения &

гз

. -21,83-(-33,54)$ о отвечают .диапазону £ С наиболее изотопно-легких алмазов эклогитового парагенезиса (рис. Ц ). Изотопному составу;углерода битумомидов из гранатов трубки Мир о 813с= -23,68 и -31,84$ о (Боткунов и др.,1985 ) и значениям & 13С битумоидов оливинов из трубки Удачная 5^%=-26,56 и -28,23$ о (Галимов и др. , 1988).

В цирконе определены также включения оливина (Го) , хром-диопсида (С г, 01' ), хромпшинелида» кальцита , а также ранее не изученные минералы и их ассоциации: полиминеральныэ сульфидные агрегаты ( , М&Ре > ^р ). апатит, флогопит ,Йг02, циркон.

По определенным сингенетичныы хровдиопсид-шинель и флогопит - шпЕнелевым ассоциациям рассчитаны при использовании программы "вБОРАТН" ноше термометры : Срх- Зрб. и В; - . Были определены минимальные температуры кристаллизации минерала-хозяина при агфиорных барических койстантах - 10,20,30 кбар (давление общее , тaбл¿ Н-Д.

Таким образом кристаллизация цирконов проходила в условиях верхней мантии при фракционировании изотопов серы и кислорода.

Отмечена генетическая однородность разноокрашенных разновидностей, цирконов из трубки Мир.

Отсутствие зональности роста у цирконов можно рассматривать как показатель кристаллизации при постоянстве р-Т и состава окружающей среды.

Выявлена стадийность кристаллизации цирконов.

Выявлено наличие двух форм серы в структуре цирконов (сульфидной и сульфатной).

По составу шверйлоБ-вклхчений-оливкна , кликопироксена, и хромшинелида подтверждается вывод (Гаранин и др., 1988) об ультраосновном магнезиальном парагенезисе циркона из трубки Мир.

Представляется кристаллизация циркона проходила в стабильных условиях при температурах более 850°С . Среда кристаллизации циркона била насыщена серой, фосфором , калием , титаном , железом , никелем, кобальтом , магнием , СО-^О'

Выявлено ,что среда кристаллизации цирконов была насыщена восстановленными углеводородами. Преобладают ароматические углеводороды с молекулярной структурой алкилнафталинов, алккл-фенантрена и пирена.

Изотопно-углеродные характеристики цирконов соответствуют значениям изотопов углерода алмазов эклогитового парагенезиса.

В главе 5 обосновываются генетические приложения термо-барогеохимии минералов- индикаторов.

Учитывая , что температура образования алмаза и его спутников близки к 2000С , ПАУ в данных условиях должны превратиться в графит по реакции:-

I) ПА¥ ^ С (графит) +Н2 их присутствие в среде при высоких температурах объясняется

[\

01. Сг

&13С,%о

в

ультраосновной парагенезис

эклогитовый парагенезис ОЬ

-1С

Сг

Рис.4.Распределение изотопных составов алмазов по данным Э.М. Галимова:а)из кимберлитовой трубки Мир (1964) ;б) принципиальное различие изотопных составов алмазов рклогитового и ультраосновного парагенезиса (1993).Стрелками указаны данные Изотопного состава угле-водородоз из гранатов трубки Мир (1988) и оливинов трубки Удачная (1989).Выделена область значений ¡^С.длл цирконов из концентрата кимбэрлитоЕоР трубки Мир.

наличием высокой концентрацией водорода.

■ Следовательно обнаружение ПАЧ свидетельствует о высокой молекулярной концентрации водорода, и о включении его в данные минералы. Этот вывод согласуется с обнаружением водорода и других газовых итяений (СН4, Н20) в разных магматических минералах и в самом алмазе.

Образование ПА^ по И.И.Кулаковой в указанных условиях возможно по реакциям:

мСН^ПДУ + №Й2

пС02 +мС114^ ПА4/ + кН20

г\С0 + мН2 = ШМ + к Н20

Подтверждением указанного пути происхождения ПАУ являются

' о

исследования которые показали ,что из метана при 800--1000 С

• действительно образуются значительные количества ПАУ , причем преобладающими'среди них являются молекулярные структуры нафталина , фенантрена, пирена , которые и найдены в изученных минералах.

Источник углерода для этих процессов и образования алмаза , вероятно был одним и тем же.

В заключении сформулированы основные выводы по результаты

там тголяенных исследований. Они сводятся к следупцзму:

1. Вкявпена фракционная кристаллизация серы и кислорода в структуре цирконов, выявлена однородность изотопного состава разно-окрашеяных разновидностей цирконов , что позволяет утверждать об едином генезисе. Значения подтверждают мантийный источник цирконов для трубки Мир. Выявлены разные формы изотопной серы (сульфидная и сульфатная) в структуре цирконов,.

2. С использованием программы "ОЕОРАЕТ" рассчитаны два новых термометра: В1 - и Срх- с помощью которых определены минимальные температуры кристаллизации цирконов

(850-921°С ) при независимых барических константах

(10,20,30 кбар).

3« Выявлены ноше минералы-включения (санидин, амфибол, в гранатах и флогопит , апатит, X гОд в цирконах из трубки Мир) и выявлена стадийность в кристаллизации цирконов и гранатов из трубки Мир.

4. Выявленные углеводородные включения в цирконах близки по составу к углеводородам в изученных минералах-индикаторах оливине из трубки Удачная (Далдыно-Алакитский район) и гранате' из трубки Мир (Мало-Ботуобинский район) Преобладают ароматические углеводороды с молекулярной структурой алкил-нафталинов , алкилфенантрена и пзгрена.

5. Углеводородные включения определяются в минералах-индикаторах . следу ыцих парагенезисов: в оливинах из магнезиальных и илылеяитовых гипербазитов ; в графах из ильменитовых (магне-зиальао-келезистых) и магнезиальных гипербазитов и аЗ^среми-тов ; в цирконах из ультраосновных магнезиальных парагенезисов.

Следовательно обстановка кристаллизации минералов-индикаторов представляется насыщенной восстановленными углеводородными флюидами.

то

6. Значения Е С углеводородов из включений в цирконах близки

, -го

к значениям Ь-10 с в оливинах из трубки Удачная и гранатам из трубки Мир и занимают область значений изотопов углерода алмаза эклогитового парагенезиса.

Таким образом, углеводородные включения для гшропов алькремитоБэро.парагенезиса являются первичными , а для оливинов , гранатов и циркойов ультраосновного парагенезиса представляются заимствованными.

По теме диссертации имеются следувдие публикации:

1. Включения в цирконе и значения £>34S циркона ив кимберлитовой трубки Мир (Малс-Ботуобивский район-Якутия).

В кн.: Термобарогеохимия геологических процесссв.Тез.докл. к.УШ совец. по термобарогесесимаи. М,, 1992. стр. 228 (соавторы В.К.Гаранин., Л.Д.Носик).

2. Новые минералы-выключения в цирконах из кимберлитовой трубки Мир. ДДН РАН. Т.ЗЗО йГ.1993а стр.75-78 (соавторы В.К.Гаранин., Ф.П.Мельников).

3. Температура образования циркона и его парагенетической ассоциации из кимберлитовой ;трубки Мир. Геология и разведка. IS93 JS 1.стр.67-70 (соавторы В.К.Гаранин , Ф.П.Мельников).

4. Циркон из кимберлитовой трубки Мир.Тез.Ш1 семинара "Геохимия магматических пород" 1993 г.(соавторы В.К.Гаранин., Ф.П.Мвльников).

5. Углеводородные включения в цирконе из кимберлитовой трубки Мир. ДАН РАН 1993 т. 331 № в стр.717-718 (соавторы В.К.Гаранин., Ф.П.Мельников).

6. Температурный режим образования циркона из кимберлитовой трубки Мир» Тез.докл.конф. "Наука в высшей школе".Баку 1993 г. стр. 23-26 (соавторы В.К.Гаранин..Г.П.Кудрявцева).

7. ГО ¡г\г.гл(!ь - lAiJta-i'i ои£ м ¿\га?щ ^jtow

pipt №-г , C0FFI . S^pQ-uur* , 1992. beiijing. CV.ne. ( w>«tti ■ U.V,.&«Wm , P.P. fM^kov). •

8. IVcCtina. of 1\цо(госл-гйол vioyis ил jf'rtcOKS

^om ^«JUtt p^pG. П\лг. MJ-iadb oft GCROti XII Svjmpasium .\W3. Wai-wtJ«» . PoWci.. pp. fs ll.^wi^

f-P.M^Wov). ~

9. Uudt-weAvAcm ov,^^'0** куциегл^ OiSOc\ajid cuitM X;abends ^огл ^e HcJaxba. W m® «лМл. ^^t.

o^ PftCROFl V S^^uv^ . 1'9»Ч.-Г0мс;,м).