Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Алмазоносные кимберлиты Хуабэй в Китае и Архангельской алмазоносной провинции в России - сравнительная минералогическая характеристика

ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Алмазоносные кимберлиты Хуабэй в Китае и Архангельской алмазоносной провинции в России - сравнительная минералогическая характеристика"

На правах рукописи

003172641

Гао Сяоин

Алмазоносные кимберлиты Хуабэй в Китае и Архангельской алмазоносной провинции в России — сравнительная минералогическая характеристика

Специальность 25.00 05—минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва-2008

003172641

Работа выполнена на кафедре минералогии геологического факультета Московского государственного университета имени М В. Ломоносова

Научный руководитель кандидат геолого-минералогических наук,

доцент Посухова Татьяна Владимировна

Официальные оппоненты доктор геолого-минералогических наук,

Валерий Иванович Ваганов

кандидат геолого-минералогических наук доцент Андрей Викторович Бобров

Ведущая организация Российский государственный

геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (РГГРУ, г. Москва)

Защита состоится « 10 » июня 2008 года в 16 час 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 501 002 06 при Московском государственном университете имени MB. Ломоносова по адресу 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, ГЗ МГУ, геологический факультет, аудитория 829

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ им M В Ломоносова (ГЗ МГУ, зоне А, 6 этаж)

Автореферат разослан « 8 » мая 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501 002 06 доктор геолого-минералогических наук

И А Киселева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования кимберлитов имеет большое практическое и научное значение Во-первых, кимберлиты - это главный промышленный источник алмазов, качество и количество которых существенно варьирует в различных телах (Ферсман, 1955, Орлов, 1973, Бартошинскнй, Квасница, 1991, Зинчук, Коптиль, 2003). Во-вторых, кимберлиты -это главный источник сведений о строении мантийных глубин Земли (Соболев, 1974, Уханов и др, 1988, Похиленко и др, 1976, 1982, 2001) Исследованию кимберлитов посвящено много обобщающих работ (Бобриевич и др, 1959, Трофимов, 1980, Мальков 1988, Харькив и др , 1998) , в том числе и минералогической направленности (Афанасьев

I

и др, 2001) Лучше всего изучены кимберлиты Ю Африки (работы Дж Доусона, Р Митчелла, С Хаггерти и др ) и Якутии (работы Н В. Соболева и др., Н.Н Зинчука и др, А Д. Харькива и др, В И Ваганова) Исследования, проведенные в России (работы В К. Гаранина и др), на территории Якутской и Архангельской алмазоносных провинций показали, что алмазоносность кимберлитов определяется тремя основными факторами глубиной и условиями заложения очагов кимберлитового магматизма; условиями и степенью проработки мантийного субстрата глубинными флюидами, условиями становления кимберлитовых тел в земной коре В данной работе эти основные проблемы рассмотрены для кимберлитов Северного Китая (Хуабэй).

Кимберлиты Китая открыты в 1966 г Добыча алмазов составляет около 1 млн. карат,

но не покрывает растущие потребности промышленности и в стране остро стоит вопрос

об открытии новых месторождений. Эти объекты изучали в различных геологических

организациях КНР, однако обобщающих минералогических работ мало [Бао

Яньнань,1991, Ьи Регщхии^, 1996] Сравнение кимберлитов Китая с кимберлитами

Архангельской алмазоносной провинции (ААП) не проводилось. Минералы связующей

массы кимберлитов Китая также изучены не достаточно. Не было проведено анализа

типохимизма индикаторных минералов и микрокристаллических оксидов из связующей

массы для кимберлитов Китая на основе их единой химико-генетической классификации

В работе впервые для кимберлитов Китая применён методический подход,

разработанный в проблемной лаборатории месторождений алмаза геологического

факультета МГУ, успешно использованный в других районах Мира. В качестве

модельного объекта для сопоставительных исследований выбрана Архангельская

1

алмазоносная провинция, на объектах которой эта методика была применена наиболее полно и успешно (Богатиков и др, 1999)

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы — выявление минералогических и генетических особенностей кимберлитов Северного Китая (Хуабэй) и сравнение их с кимберлитами Архангельской провинции (Россия), исследование типоморфизма алмазов и минералов-спутников в алмазоносных и неалмазоносных кимберлитовых трубках Северного Китая, выявление минералогических критериев алмазоносности

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи

1 Изучение особенностей морфологии и спектроскопии алмазов из специально подобранной коллекции из алмазоносных кимберлитов Хуабэй и трубки им В Гриба и выявление их типоморфных особенностей

2 Изучение особенностей состава специально подобранной коллекции индикаторных минералов (оливин, гранат, хромшпинелид и флогопит) из алмазоносных и неапмазоносных кимберлитов Хуабэй и сравнение их с минералами из кимберлитов ААП на основе единой химико-генетической классификации

3 Изучение фазового и химического состава глубинных ксенолитов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с ксенолитами из кимберлитов ААП

4 Изучение фазового и химического состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй, сравнение их с оксидами, силикатами и карбонатами из кимберлитов ААП, реконструкция условий формирования алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов

ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В основе работы лежат исследования, выполненные автором в период обучения в аспирантуре на Геологическом факультете МГУ в период с 2005 по 2008 г Они включают анализ геологической информации, исследование алмаза и его минералов-спутников, ксенолитов глубинных пород из разных кимберлитовых трубок Хаубэй. Были изучены образцы кимберлитов из нескольких алмазоносных трубок: Победа - 1, Красный флаг № 6 и № 28 (район Мэн Инь), трубки № 42 и 50 (район Фусянь) Достоверность результатов

исследований подтверждается разнообразным аналитическим материалом:

- мияералого-петрографическими исследованиями образцов (более 45) кимберлитов и ксенолитов из алмазоносных трубок Хуабэй,

- изучением кристаллов алмаза из трубок Китая и ААП (55 кристаллов) с помощью оптической микроскопии в лаборатории месторождений алмаза МГУ и с применением спектроскопических методов ЭРП (26 спектров), цветная фотолюминесценция (26 спектров), ИК-спектроскопия (32 спектра),

микроскопическим изучением, электронно-микроскопическими и электроино-зондовыми исследованиями минералов-спутников алмаза (гранаты - 116, оливины - 52, хромшпинелиды - 127 и флогопиты - 58) с целью уточнения морфологии, особенностей состава и физических свойств;

- комплексным изучением фазового и химического состава минералов связующей массы кимберлитов 13 анализов ИК-спектров, 13 анализов термических кривых, 14 количественных и качественных рентгенофазовых анализов, 71 электронно-зондовый анализ

Рентгенофазовый полуколичественный анализ осуществлялся на дифрактометре ДРОН-3,0 Морфологическое изучение алмаза и минералов-спутников выполнено под бинокулярной лупой и на растровом электронном микроскопе JSM-820 фирмы «JEOL» (Япония) Определение фазового и химического состава пород и минералов выполнено на микроанализаторе Camebax-CX-50 (Франция), а также растровом электронном микроскопе JSM-6480 (Япония) Изучение ИК-спектров минералов и пород проводилось на спектрофотометрах ФСМ-1201 (Россия), IR-435 производства фирмы «SHIMADZU» (Япония) и Specord М-80 фирмы «Carl Zeiss, Jena» (Германия). Изучение ЭПР-спектров алмазов проводилось на спектрометрах «Vanan» Е-115 и РЭ-1306 в Х-диапазоне (~9ГГц) при комнатной температуре Результаты анализов обрабатывались статистически с применением программ дискриминантного анализа на основе единой химико-генетической классификации, разработанной в проблемной лаборатории геологического факультета МГУ (Гаранин и др. 1991)

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

1 Впервые на основе единой химию-генетической классификации проведено сравнение особенностей химического состава индикаторных минералов (гранаты,

оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй

2 Впервые проведено изучение типоморфных особенностей химического и фазового состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй и выявлена их связь с алмазоносносгью пород

3 Впервые проведено комплексное морфолого-спектроскопическое изучение алмазов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с недавно открытой трубкой им В Гриба и алмазами из месторождения им Ломоносова.

4 Проведено комплексное изучение особенностей фазового и химического состава минералов из глубинных ксенолитов для кимберлитов Хуабэй и их сравнение с ксенолитами из кимберлитов ААП

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1 Подтверждены минералогические критерии алмазоносности кимберлитов, разработанные на основе типохимизма индикаторных минералов (гранаты, оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из различных химико-генетических групп

2 Подтверждены минералогические критерии алмазоносности кимберлитов, разработанные на основе типохимизма микрокристаллических оксидов из связующей массы кимберлитов

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1 Различная степень алмазоносности изученных кимберлитов связана с неоднородность мантийного субстрата Хуабэй Высокая алмазоноспость кимберлитов Шандун определяется их формированием из высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов, лерцолитов и других Мя-перидотитов с высокохромистыми гранатами и хромшпинелидами Средняя алмазоноспость кимберлитов Ляопин определяется их формированием из равномерно-зернистых лерцолитов с низко- и среднехромистым гранатом и шпинелидами. Низкая алмазоноспость других кимберлитов Хуабэй определяется их формированием из лерцолитов, вебстеритов, М^-Ре экяогитов, неалмазоносных М§-перидотитов с низкохромистыми шпинелидами и гранатами и ильменитовых гипербазитов с высокожелезистыми оливинами

2 По особенностям химического и фазового состава минералов связующей массы

установлена длительная и сложная эволюция кимберлитов Хуабэй, которая была индивидуальна в каждой трубке. От первой фазы внедрения к третьей нарастает окислительный потенциал и щелочность среды минералообразованш. В ранних фазах установлены пикрохромиты — показатель значительной глубины зарождения кимберлитового расплава. Во второй фазе - микрокристаллические шпинелиды с изъеденными краями и зональностью увеличивается содержание Fe и уменьшается содержание Сг к краям зерен. Последние фазы содержат магнетит, специфические люминесцирукмцие минералы и минералы, содержащие Н20, в них много перовскита и сульфидов Во всех телах отсутствует пикроильменит, преобладают серпентины различной железистости, доломит характерен для трубки 50

3 Минералогические особенности алмазоносных кимберлитов Китая, низкий выход тяжелой фракции, отсутствие ильменита, низкая доля эклогитовых парагенезисов, преобладание округлых додеказдроидов алмаза с разнообразной фотолюминесценцией (голубая, желто-зеленая, розовая, зональная) и особыми спектральными характеристиками (без парамагнитных центров, много азота в форме А-центра, отсутствие Ni) и включениями (нет сульфидов) можно объяснить особыми условиями их образования, близкими с месторождением им. М В. Ломоносова в ЛАП Кимберлиты были сформированы на ультраосновном мантийном субстрате, который был в значительной степени переплавлен, в отличие от кимберлитов трубки им В Гриба (ААП), аналоги шторой среди изученных кимберлитов Китая не установлены

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Материалы по теме диссертации обсуждались на 14-ой Всероссийской конференции «JIomohocob-2007» (Москва, 2007), 13-ой и 14-ой Международной конференция «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2007 и 2008), Всероссийском семинаре «Щелочной магматизм Земли» (Санкт-Петербург, 2008), 9-ой международной кимберлитовой конференции (Германия, 2008) Всего по теме диссертации опубликованы 4 научные работы, включая тезисы докладов, 2 работы приняты к опубликованию Благодарности:

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доценту кафедры минералогии кг-мн ТВЛосуховой за консультации, всестороннюю поддержку и постоянное внимание к проводимым исследованиям.

Актор выражает признательность сотрудникам лаборатории месторождений алмаза МГУ им М.В Ломоносова д г-м.н В.К Гаранину, кг -м н ЕР Васильевой, кг-мн AB Бовкун и Е.Б Бушуевой за критическое обсуждение глав работы

Автор благодарит профессоров Китайского Геологического Университета Лу Фэнсян, Чэнь Мэйхуа, Чжао Лэй, сотрудников на месторождении Мэп Инь, а также струдентов и магистров Чжу Цзыфа, Чжан Ин, Е.В. Рубанову, А М Николаева и других, помогавших в проведении лабораторных работ

Автор выражает благодарность д г.-м н А А Ульянову и к г-м н И А Брызгалову за содействие и помощь в проведении электронно-зондовых анализов, ЕБ Бушуевой за проведение измерений ИК-спектров пород и минералов; Л В. Мелиаковой за проведение термического анализа пород и минералов, Е В. Гусевой и H.H. Кортаевой за проведение измерений фазового и химического состава; В А Рассулову за проведение измерений фотолюминесценции алмазов во Всероссийском институте минерального сырья, С В Вятки ну за проведение измерений ЭПР-спекгров алмазов

Автор благодарен коллективам кафедры минералогии и геммологического центра Геологического факультета МГУ, проблемной лаборатории месторождений алмаза кафедры минералогии Геологического факультета МГУ за помощь в изучении состава и свойств пород и минералов, коллективам Китайского Геологического Университета (Пекин и Ухайн) за предоставление фактического материала и за консультации

Благодарю советника отдела по образованию при посольстве КНР в Москве, Директора китайского геологического университета, главного инженера экспедиции Ляонинского геологического управления Благодарна кабинету инженеров Шандунской геологической экспедиции за содействие при проведении работ

Спасибо всем геологам, которые принимали участие в этом проекте. Хочется поблагодарить всех, кто тем или иным образом способствовал проведению этих исследований, но не был упомянут

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения Общий объем работы — 246 страниц, включая 112 страниц машинописного текста, 160 рисунков и 42 таблиц, 21 приложений Список литературы включает 116 наименований отечественных и зарубежных авторов

т Ш1 шзз И' И' ш* Ш" И» И'

Рис. 1. Размещение кимберлитов на территории Китая.(Ма Xingheng 1983)

1- протерозой; 2, 3 - архейский кристаллический фундамент; 4- глубинные разломы; 5 - граница платформы; 6 - граница древнего ядра; 7 - алмазоносные кимберлиты; 8 -неалмазоносные кимберлиты; 9 - К - лампрофиры. _

1

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ !

Глава 1. Геолого-петрографическая характеристика кимберлитов Китая.

На территории КНР известны несколько полей кимберлитов в пределах Северо-Китайской и Южно-Китайской платформ. Основные коренные месторождения

I

алмаза обнаружены на Северо-Китайской платформе (Хуабэй). Проявления кимберлитов известны в переделах Шаньдунсюго и Ляодунского щитов. [Основы тектоники Китая, , 1962]. В пределах платформы Хуабэй (Северо-Китайской) выделяют две кимберлитовые £

" провинции и 9 кимберлитовых районов (Рис.1). Это кимберлитовая провинция _

Илуляоцзинь и кимберлит - лампрофировая провинция Э Эрдосы. Они включают 9 кимберлитовых групп: Мэн Инь, Фусянь, Телин, Хуаньжэнь, Хэби, Шэсянь, Люлин, Инсянь, Янгао, и К - лампрофировую группу Янгао (СЫ Jishang 1968). Кимберлиты представлены трубками, дайками и силлами. Кимберлитовые диатремы сильно эродированы; сохранились, в основном, их корневые системы. Наблюдаются преимущественно гипабиссальные фации кимберлитов. Кимберлитовые районы Мэн Инь (в провинции Шандун) и Фусянь (в провинции Ляонин) — самые главные плутоногенные месторождения алмаза в Китае. —

В нашей работе мы основное внимание уделили этим двум кимберлитовым районам В качестве объекта исследования выбраны четыре главных месторождения из двух провинций

• Трубка Победа 1 «Шенгпи» (в районе Мэн Инь) высокоалмазоносная Состоит из большой трубки и маленькой, которые сливаются Трубка сложена крупнокристаллическим порфировым кимберлитом, с малым содержанием флогопита.

• Трубка Красный флаг № 6 (в районе Мэн Инь) среднеалмазоносная Это самая большая трубка по площади в районе Мэн Инь. Породы - крупнокристаллический порфировый кимберлит, алмазоносный, большое содержание флогопита, псевдоморфозы оливина в меньшей степени крупнокристаллические, есть флогопитовый кимберлит

• Трубка № 50 «Бинхай» (в районе Фусянь) высокоалмазоносная Породы трубки -крупнокристаллические порфировые кимберлиты, кимберлитовые туфобрекчии и крупнокристаллические порфировые кимберлитовые брекчии В кимберлитовом теле выявлено 4 магматических пульсации

• Трубка № 42 (в районе Фусянь) среднеалмазоносная Состоит из трёх тел Породы трубки - крупнокристаллические порфировые флогопитовые кимберлиты, шарообразные крупнокристаллические порфировые кимберлиты и крупнокристаллические кимберлитовые туфобрекчии. В трубке № 42 установлено 4 магматических пульсации

Глава 2. Алмаз в кимберлитах Хуабэй Были проведены морфологические и спектроскопические исследования коллекции алмазов (55) из трубок Победа и трубки № 50, которые были предоставлены профессором Чэн Мэйхуань Полученные результаты были дополнены ранее полученными данными об особенностях минеральных включений и изотопии алмазов Хуабэй (Бао Яньнань, 1990)

Вес изученных кристаллов алмаза от 0 04 до 0.30 кар Преобладают бесцветные, есть розовые, жЬлтые, почти все прозрачные, есть трещиноватые и деформированные, почти все содержат чёрные включения Кристаллы относятся к различным морфологическим группам по классификации 3 В Бартошинского (1983)

1. октаэдры — тип 11/1 - 10% в изученной коллекции в трубке Бинхай;

2. додеказдроиды — тип V!/! и тип 1Х/2 - в изученной коллекции 70%, в основном, в трубке Шенгли

3. сложные многогранники типа О-Д (окгаэдро-ромбододекаэдры)—тип Ш/10 и тип Ш/2 в изученной коллекции 30% - в трубке Бинхай.

Полученные данные совпадают с данным Бао Яньнань (1990), что большинство алмазов из трубок Шенгли и Бинхай бесцветные или слабоокрашенные, додекаэдрического габитуса с различными скульптурами на ребрах и гранях (рис. 2).

Сопоставление данных по распространенности алмазов различных морфологических типов в кимберлитах Китая и Архангельской алмазоносной провинции (ААП) показывает сходство между алмазами Шенгли, Бинхай и алмазами из месторождения им. М.В. Ломоносова и различия с алмазами из трубки им. В. Гриба, где установлена повышенная доля октаэдров, низкое количество ромбододекаэдров, высокое — кристаллов переходных форм (О-Д), и псевдогемиморфных индивидов (Кудрявцева и др., 2005).

Изученные алмазы имеют различный тип фотолюминесценции: интенсивный голубой, голубой, светло-голубой, розовый, ярко-зелёный, жёлто-зелёный и зональный. Исходя из спектров фотолюминесценции (рис. 3), мы отнесли изученные алмазы к двум минералогическим разновидностям по классификации Орлова и разным типам по физической классификации.

а) б)

Рис.2. Фото типичных кристаллов алмаза из кимберлитов Шандун (а) и Ляонин (б).

Хпшямш нм дтпмш вы

Рис 3 Спектры фотолюминесценции кристаллов алмаза из кимберлитов Шандун (а) и Ляонин (б)

Первая разновидность характеризуется наличием линий центра N3 (415, 428, 439 и 452 нм) Они люминесцируют сине—голубым цветом - такие кристаллы преобладают в трубке Бинхай Голубая фотолюминесценция (ЫЗ-дефекты) характерна для алмазов физического типа 1а (Бокий и др., 1986) Вторая разновидность характеризуется желто-зеленой фотолюминесценцией с линиями центра 82 (477, 490, 523нм), интенсивность которых коррелирует с содержанием В1-дефектов Такие кристаллы отмечены в трубке Шенгли Это алмазы физического типа 1аВ1 (Вечерин и др, 1997)

■ о №/1«7 СОКС. «М (ие) К «VI<11 *• СЪЬм

• о ГШСб СОМ ММ (Шг) V ИVIВЛ (НЮ) О

♦ ИУ175 _я. д ЦУ124 СОМ К1М ((<1)

Рис 4 Диаграмма Тейлора (1996) с данными о степени агрегации атомов азога и температурами образования для алмазов Хуабэй и трубок Ю Африки и ААП

10

Результаты ИК-спектроскшши показали, что характерные полосы центра С (одиночный азот, Х=1135см "'), в данных алмазах отсутствуют Есть основные азотные дефекты центр А - пара атомов азота в замещающих положениях (X = 1282см"'), центр В1 - азотные сегрегации в плоскостях [111] (X = 1010, 1100, 1175см"1), центр В2 - азотные сегрегации в плоскостях [100] (X = 1370см "') Были посчитаны концентрации азота в алмазах Китая (Бао Яньнань, 1990). Анализ полученных результатов показывает; что в изученных алмазах есть высокая доля А-дефектов и низкая доля В-дефектов. Исходя из экспериментальных данных по отжигу алмазов (Milledge, 1996) это означает, что наши алмазы находились в мантии недолго и при не очень высоких температурах (рис 4).

Изученные алмазы имеют разные структуры спектров ЭПР. Они содержат центры, связанные с примесными и собственными дефектами структуры, с оборванными связями на дислокациях, а также с крупными комплексами азота (Минеева и др, 1996). Выявлены кристаллы, относящиеся к трем группам, различающимся по наличию основных парамагнитных центров 1-е доминирующим центром Р1 (до 10%), 2-е доминирующим центром Р2 (до 30%), 3 - без наблкщаемых парамагнитных центров, которые преобладают Таким типом спектра ЭПР могут обладать алмазы, не содержащие парамагнитных центров, например, алмазы с азотными дефектами типа А.

Самыми распространенными дефектами из изученных алмазах являются А и В,, плейтелетс не установлены Ni-дефекты ни в одном кристалле не обнаружены, также как и в алмазах из месторождения им. МЛ. Ломоносова в ААП. Возможно, что причиной этого является ранняя ликвация сульфидных Ni-содержащих расплавов, что одновременно объясняет отсутствие сульфидных включений в изученных алмазах. Включения в изученных алмазах представлены, в основном, минералами ультраосновного парагенезиса. Было изучено 15 алмазов из кимберлитовых трубок Шенгли и Бихайн (Бао Яньнань, 1990) В восьми алмазах обнаружены оливины, в двух - гранаты, в двух - хромиты, и в одном кристалле были обнаружены клинопироксены эклоги то вого парагенезиса.

Таким образом, обобщение наших и литературных данных (Кудрявцева и др., 2005) выявляет различие изученных кристаллов из кимберлитов Китая и трубки им В. Гриба в Архангельской провинции и их сходство с алмазами из месторождения им Ломоносова. В кимберлитах Китая и трубках месторождения им Ломоносова преобладают кривогранные додекаэдроиды Такие кристаллы, как показывает сопоставление с экспериментальными данными (Хохряков, Пальянов, 1990), образуются при растворении октаэярическлх и

кубических алмазов Включения в алмазах из трубок Победа, № 50 и месторождения им. Ломоносова представлены, в основном, минералами ультраосновного парагенезиса, установлены эклогитовые включения, сульфиды не установлены В изученных алмазах азотных дефектов много и они - неагрегированные. Значит; эти алмазы находились в мантии недолго и при не очень высоких температурах Можно предположить, что алмазы Хуабэй и месторождения им М.В Ломоносова сформировались в ультраосновном и эклогитовом субстрате, при отсутствии сульфидов и имели схожую постростовую историю, проявленную в их морфологических особенностях (округлые додекаэдроиды -70%), фотолюминесценции (голубая, желто-зеленая, розовая, зональная), в спектральных характеристиках (преобладают без парамагнитных центров, отсутствует N1), в распределении азота (много в форме А-центра). Такие алмазы, как показывает сопоставление с литературными данными (Сонин и др, 2002) образуются при растворении кристаллов в водосодержащих карбонатных растворах По своим характеристикам алмазы Хуабэй отличаются от алмазов из трубки им В Гриба, в которой преобладают октаэдры и сложные многогранники О-Д типа с голубой люминесценцией, с центрами агрегированных атомов азота типа Р2. Такие алмазы, как показывает сопоставление с литературными данными (Иауоп, 2003), образуются при длительном отжиге в мантии при высоких температурах

Таким образом, алмазы Китая и месторождения им Ломоносова в ААП имели разную постростовую историю с алмазами из трубки им В Гриба, проявленную в их морфологии и спектральных характеристиках.

Глава 3. Мантийная минерализация в кимберлитах Хуабэй.

Основные сведения о мантийных условиях образования кимберлитов Китая были получены по результатам изучения индикаторных минералов кимберлитов -ксенокристов гранатов, хромшпинелидов, оливинов и флогопитов из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй. Также были изучены ксенолиты дунита и лерцолита из кимберлитов Мэн Инь и проведено их сравнение с ксенолитами из других трубок

В ходе выполнения данной работы были проведены электронно-зондовые анализы немногочисленных ксенокристов глубинных минералов из кимберлитов Хуабэй (оливин -15, гранат - 11, хромшпинелид - 21) и собраны все опубликованные данные но составу

12

этих минералов. Собранные материалы были статистически обработаны на основе единой химико-генетической классификации индикаторных минералов кимберлитов, разработанной в проблемной лаборатории месторождений алмаза геологического факультета МГУ.

По результатам анализа представительной базы данных (116) по составу фанатов из кимберлитов Хуабэй было установлено (рис.5а), что в высокоалмазоносных кимберлитах Шандун много высокохромистых гранатов из высокоалмазоносных дунитов и гарцбургитов и алмазоносных равномерно-зернистых лерцолитов (парагенезисы 1 и 3 ХГГ). В среднеалмазоносных кимберлитах Ляонин меньше гранатов из парагенезиса 1 и 3 ХГТ, и преобладают низко- и средне-хромистые гранаты из алмазоносных равномерно-зернистых лерцолитов(5 ХГТ)- В неалмазоносных кимберлитах Хуабэй много низко-хромистых гранатов из лерцолитов и вебстеритов (9 ХГГ) и гранатов из алмазоносных ильменит-рутиловых магнезиальио-железистых эклогитов (19 ХГТ).

Рис.5. Диаграммы составов гранатов (а) и хромшпинелидов (б) для различных кимберлитовых провинций Хуабэй. Поля на диаграмме соответствуют гранатам из алмазоносных дунитов и гарцбургитов (I), из лерцолитов (II), и верлитов (ГО) по данным Н.В.Соболева (1974).

По результатам анализа представительной базы данных (127 анализов) выявлены различия в химическом составе хромшпинелидов из разных провинций. Установлено (рис 56), что высокоалмазоносных кимберлитах Шандун много высокохромистых

хромшпинелидов из высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов и лерцолитов

(парагенезис 1 и 3 Х1Т) В среднеалмазоносных кимберлитах Ляонин меньше хромшпинеяидов из парагенезиса 1 и 3 Х1Т, но ещё значительно содержание среднехромистых шпинелидов из лерцолитов (парагенезис 4 ХГТ) В нсалмазоноспых кимберлитах Хуабэй много низкохромистых шпинелидов из лерцолигов (3 и 5 ХГГ)

База данных по оливину не очень представительна (52 обр), так как минерал сильно изменен вторичными процессами В высокоалмазоносных кимберлитах Шандун установлены низкожелезистые оливины из включений в алмазе и высокоалмазоносных магнезиальных перидотитов (парагенезис 1 ХГГ), много низко- и средне-железисгах оливинов из включений в алмазе и алмазоносных магнезиальных перидотитов (2 и 3 ХГГ), мало средне- и высоко- железистых оливинов из слабоалмазоносных магнезиальных перидотитов (4 ХГГ), 3 ХГГ преобладает В среднеалмазоносных кимберлитах Ляонин нет парагенезиса 1 ХГГ, меньше оливинов из парагенезиса 3 и больше из парагенезиса 4 ХГГ В неалмазоносных кимберлитах Хуабэй много оливинов из парагенезиса 4 и высокожелезистых оливинов из неалмазоносных магнезиальных и ильменитовых перидотитов (5 ХГТ), преобладает 5 ХГГ

Выявленные закономерности в распределении различных генетических групп индикаторных минералов кимберлитов показывают, что алмазоносные и неалмазоносные кимберлиты Хуабэй сформировались на различном мантийном субстрате, что и определило разную их продуктивность Кимберлиты Шандун были сформированы на больших глубинах на высокоалмазоносном ультраосновном мантийном субстрате Кимберлиты Ляонин были сформированы на меньших глубинах на алмазоносном улыраосновном мантийном субстрате Неалмазоносные кимберлиты Шандун были сформированы на ультраосновном и эклогитовом мантийном субстрате.

Мантийлых ксенолитов в кимберлитах Хуабэй мало Были изучены 2 образца дунита и лерцолита из кимберлитов Мэн Инь Анализировал! реликты первичных минералов Гранаты не установлены Оливины - форстериты, соответствуют крайне высоко-Ре оливинам из неалмазоносных Ре-М§ перидотитов (7 ХГГ) Хромиты с низким содержанием Сг203, много А1 и Бе, не отвечают критерию алмазоносности (Соболев, 1974) Флогопит, похож на флогопит группы И из ААП (Богатиков и др, 1999) Сульфиды первичные - миллерит, образующийся при метаморфизме ультрабазитов, и вторичные - гидротермальный пирит Первичные сульфиды отличаются от сульфидов Якутии (Гаранин и др), т к. в образцах из Китая больше N1 и Со (табл 1 )

Ксенолиты в кимберлитах Хуабэй сильно изменены Оливины замещены серпентином Исследования немногочисленных ксенолитов в кимберлитах Китая (Ьи FengXIang, 1996) показали, что среди них очень мало эклоги тов и есть метасоматизированные разности. Высокая степень мегасоматической проработки устанавливается также по результатам изучения хайм на гранатах и оливинах Можно предположить во время образования кимберлитов породы мантии были переплавлены и их фрагменты не сохранились, также как в кимберлитах Золотицкого поля ЛАП, в отличие от кимберлитов трубки им В Гриба, где ксенолиты - свежие (Васильева и др, 2005)

Табл 1 Сульфиды из ксенолитов перидотитов в кимберлитах Хуабэй (анализы 1-4 первичные сульфиды, 5-14 вторичные сульфиды).

Я N1 Со Ре Си Мп Сумма

1 35 29 60 71 384 051 0 08 000 100.45

2 34.28 59 08 4 22 0 83 0 05 0.04 98.52

3 35 07 60 88 3 74 0 67 000 006 10043

4 34 05 62 34 3.79 1 02 000 000 101 22

5 53 78 0.00 0 01 46.37 0 09 0.00 10027

6 53 23 0 14 0 08 46.45 0.00 000 99.92

7 52.75 000 0 05 44.02 000 0 01 96.84

8 53.94 0 36 0 12 44.99 0 00 0.06 99 49

9 54 64 0 02 0.03 45.40 000 000 100.11

10 54 29 000 0 02 45 75 000 0 03 100 11

И 53 08 017 0 05 45 28 0 10 0.01 98 72

12 5400 0 И 0 05 45 28 000 000 99.45

13 52 89 0 01 000 45 04 000 000 9796

14 53 84 0 25 000 45 33 000 000 9943

Вывод. Различная степень алмазоносности изученных кимберлитов связана с

неоднородность мантийного субстрата Хуабэй (рис 6) Высокая алмазоносность

кимберлитов Шаидун определяется их формированием из высокоалмазоносных дунитов

и гарцбургитов, лерцолитов и других Мц-псридотатои с Еысокохромистимя гранатами и

15

хромшпинелидами. Средняя апмазоносность кимберлитов Ляоини определяется их формированием из равномерно-зернистых лерцолитов с низко- и среднехромистым гранатом и шпинелидами. Низкая алмазоносность других кимберлитов Хуабэй определяется их формированием из лерцолитов, вебстеритов, зклогитов,

неалмазоносных магнезиальных перидотитов с низкохромистыми шпинелидами и гранатами и ильменитовых гипербазитов с высокожелезистыми оливинами.

Тс ЛИЯ фусявь М1Н Инь

14 п(ю.Ч</Пг(Ч1Т1Г<111 < иорчдм крштятапргсаг« Ф>адям№1й 'и пггаачти

Рис.6. Схема, иллюстрирующая различия в глубине заложения очагов кимберлитевого магматизма и степени алмазоносности кимберлитов Хуабэй (Ьи Fengxiang, 1996).

Глава 4. Минералогия связующей массы из кимберлитов Хуабэй, Минералы связующей массы кимберлитов изучены в образцах кимберлитов из трёх алмазоносных трубок: Победа — 1 (район Мэн Инь), трубки К» 42 и 50 (район Фусянь). Было проведено петрографическое описание шлифов (41 обр.), изучен минеральный состав связующей массы кимберлитов с применением методов термического анализа (13 обр.), ИК-спектроскопии (13), электронно-зондового анализа (71). Минералы связующей массы представлены серпентином, карбонатом и оксидами.

Данные ИК - спектроскопии показали, что главные породообразующие минералы всех проб - серпентины, разной степени изменения состава - по соотношению Mg и Ре. Выявлены различия кимберлитов из трёх трубок.

В трубках Победа 1 и № 42 образцы, отобранные из разных типов кимберлитов, отличаются незначительно, а в трубке № 50 - заметно. Главные отличия - содержание доломита, который преобладает в образце 50-1 и тип серпентина, так как хризотил преобладает в образце 50 - 2.

Рис 7 Особенности фазового (а) и химического (б) состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй а - термические кривые, б - состав микрокристаллических шпинелцдов

Результаты термического анализа подтвердили данные ИК - спектроскопии о различном минеральном составе связующей массы изученных кимберлитов (рис 7)

1) Только в трубке 50-1 отмечено значительное количество доломита

2) В трубке Победа 1 основной минерал близок к чистому хризотилу, а в трубке 42 -к антигориту.

3) Отдельные фазы внедрения кимберлита в трубке 50 существенно различаются по минеральному составу В ранней фазе преобладает карбонат, а в поздней фазе преобладают минералы, содержащие молекулярную воду

Были изучены особенности фазового и химического состава микрокристаллических оксидов из связующей массы алмазоносных кимберлитов Китая. Полученные результаты свидетельствует о длительной и сложной их эволюции, которая была индивидуальна в каждой изученной трубке и протекала при различных физико - химических условиях. * * "Трубка №50 (Бинхай)

1 Микрокристаллические оксиды представлены, главным образом хромшпинелидами Пикроильменит отсутствует

2 Установлены пикрохромиты, отвечающие наиболее ранним стадиям кристаллизации кимбсрлитового расплава — показатель значительной гаубнны

зарождения, и высокой потенциальной алмазоносности кимберлитового расплава.

3. В кимберлитах следующих фаз (50-2 и 50-3) более широко представлены зональные футляровидоше выделения шпинелидов (рис.8).

Рис. 8. Форма выделения микрокрист аллических оксидов в кимберлите тр. 50-1 и 50-2. ***'Грубка № 42

В первых двух фазах (Обр. 42-2 и 42-3) Оксидные минералы представлены шпинелидами и рутилом. Ильменит и перовскит не обнаружены.

Последняя фаза (Обр. 42-1): Порода сильно изменена. Микрокристаллические оксидные минералы представлены шпинелидами и перовскитом. Шиинелиды представлены титаномагнетитом и магнезиальным магнегитом (рис. 6), т.е. минералами, кристаллизующимися при высоком окислительном потенциале. Ильменит не обнаружен, а присутствие перовскита, как показывает сопоставление с литературными данными (Бовкун, 2005), можно трактовать как показатель возрастания щелочности среды минералообразования. ***Трубка. Победа 1

В первой фазе (обр. Победа 1-1): выявлены следующие типы микрокристаллических оксидов:

1 - шлировые выделения, образованные при замещении силикатов,

2 - отдельные хорошо огранённые зерна квадратных очертаний;

3 - неправильной формы выделения с изъеденными краями и отчетливо проявленной зональностью.

Изучения фазового состава рудных минералов показало, что преобладающей оксидной фазой является перовскит. Соотношения перовскита к хромиту составляет 10.1 В образце есть сульфиды и они составляют значительную часть рудных вкрапленников.

В последующих фазах (Обр Победа 1 — 2 и 1 ~ 3) в обоих типах пород, также как и в образце Победа 1-1, преобладает перовскит По сравнению с образцом Победа 1 - 1, в хромитах увеличивается содержание железа и уменьшается содержание хрома, что видно на представленных диаграммах, те. условия кристаллизации данных кимберлитов становятся более окислительными.

Как было показано на примере Якутии (Бовкун, 2000; Серов, 2002), вариации химического состава шпинелидов и перовскита из связующей массы кимберлитов отражают условия становления кимберлитовых расплавов па промежуточных и поздних стадиях их эволюции Было выделено 15 химико-генетических групп шпинелидов, включая ультравысокохромистые пикрохромиты из кимберлитов с уникальной, высокой и средней алмазоносностью Сопоставляя полученные нами результаты с этими данными, можно сделать вывод о том, что только кимберлиты трубки Победа-1 (Шандун) содержат такие хромиты. Микрокристаллические шпинелиды в трубке N50 и N42 являются типоморфными для кимберлитов М§-Ре-Т5-типа высокой средней и низкой алмазоносности Полные кристаллизационные тренды шпинелидов и присутствие зональных негомогенных зерен свидетельствуют о невысокой скорости подъема кимберлитового расплава к поверхности и о постепенном увеличении окислительного потенциала среды минерал ообразования Такие условия являются неблагоприятными для сохранности алмаза Таким же неблагоприятным фактором является и присутствие перовскита, который характерен для связующей массы низко- и неалмазоносных пород Кепинского поля ААП (Богатакоз и др, 1999) и Куонамского района Якутии (Серов, 2002)

Таким образом, изучение особенностей химического и фазового состава микрокристаллических оксидов показывает, что во всех телах от первой фазы внедрения к третьей нарастает окислительный потенциал и щелочность среды минералообразования Особенно это заметно на примере трубки № 50, в которой кимберлит первой фазы не содержит перовскита, а микрокристаллические оксиды представлены пикрохромитом Во второй фазе выделения хромшпинеяи имеют изъеденные контуры, появляется много сульфидов и специфические люминесцирующие

минералы В кимберлитах третьей фазы остались лишь реликты хромита и основным минералом становится рутил.

Вывал: По особенностям химического и фазового состава минералов связующей массы установлена длительная и сложная эволюция кимберлитов Хуабэй, которая была индивидуальна в каждой трубке, а от первой фазы внедрения к третьей нарастает окислительный потенциал и щелочность среды минералообраэования. В ранних фазах установлены пикрохромиты — показатель значительной глубины зарождения кимберлитового расплава, во второй фазе - микрокристаллические шпинелиды с изъеденными краями и зональностью увеличивается содержание Ре и уменьшается содержание Сг к краям зерен Последние фазы содержат магнетит, специфические люминесцирующие минералы и минералы, содержащие Н20, в них много перовскита и сульфидов Во всех телах отсутствует пикроильменит, преобладает серпентин, доломит характерен для трубки N 50

Глава 5. Сравнительная характеристика кимберлитов Северного Китая (Хуабэй) и Архангельской алмазоносной провинции (ЛАП).

Для комплексных сопоставительных минералогических исследований были выбраны минералы из главных месторождений в Северном Китае (Хуабэй) и Архангельской алмазоносной провинции (ААП) С научной точки зрения сравнения этих объектов важно, так как они сложены кимберлитами двух разных минералогических типов: Трубка им В Гриба — высокоспутниновые, богатые ильменитом кимберлиты группы I (Кудрявцева и др, 2005) Месторождение им М В-Ломоносова и кимберлиты Китая — низкоспутниковые, безильменитовые кимберлиты группы II Эти кимберлиты отличаются и по количеству и по качеству алмазов Причины различий можно выявить, изучая условия их кристаллизации, в том числе, изучая минералы — спутники алмазов

Было проведено сравнение глубинных минеральных ассоциаций для кимберлитов Китая и ААП На основании единой химико-генетической классификации было проведено сравнение особенностей фазового и химического состава гранатов, хромшпинелидов, оливинов, флогопитов из кимберлитов Хуабэй и трех полей (Золотицкое, Верхотиское и Кепинское) в ААП, включая месторождение им Ломоносова и месторождение им В. Гриба

Гранаты. Сравнили распределение гранатов по химико-генетическим группам в

Китае и ААП (рис 9а) Преобладают минералы ультраосновного парагенезиса, а эклогитовые парагенезисы редки В основном, это гранат из равномерно-зернистых алмазоносных лерцолитов Исходя из полученных результатов, можно отметить, что в трубках Архангельской провинции и Китая не отмечены минеральные ассоциации глиноземистых и кальциевых эклогитов, которые, судя по литературным данным, формируются в результате процессов субдукции (Уханов и др , 1988)

Установлено сходство по набору выявленных парагенезисов для гранатов -спутников алмаза между трубками месторождения им Ломоносова и изученными трубками Китая и их отличия от месторождения им В. Гриба, для которого характерны ильменитовые парагенезисы (Веричев, 2003).

Рис 9 Гистограммы распределения гранатов (а), хромшпинелидов (б) и оливинов (в) из различных химико-генетических групп (1-30) в кимберлитах Шандун, Ляонин и других неалмазоносных кимберлитах Хуабэй.

Хромшпинелиды. Мы сравнили

распределение хромшпинелидов по химико-генетическим группам в кимберлитах Китая

и ААП и установили (рис 96)

Шандун — похожи на алмазоносные кимберлиты Золотицкош поля (месторождение

им В М Ломоносова),

Ляонин — похожи на слабо алмазоносные породы Верхотинскош поля,

21

Неалмазоносные кимберлиты го Хуабэй — похожи на неалмазоносные кимберлиты Кепинской группы тел;

Нет аналогов Трубки им В.Гриба.

Оливин. Мы сравнили распределение оливинов по химико-генетическим группам в Хуабэй и ААП и установили (рис. 9в):

1) Сходство в распределении групп оливинов для месторождения им М.В. Ломоносова и кимберлитов Шандун (преобладает группа 3, есть группы 2 и 4)

2) Отличие в распределении групп оливинов для месторождения им. М.В Ломоносова и кимберлитов Ляошш {много оливина группы 5).

3) Неалмазоносные кимберлиты других провинций Хуабэй ещё сильнее отличаются от кимберлитов Золотицкош поля.

Результата вторичного изменения оливина тоже сравнили с месторождением им М В Ломоносова и трубкой им. Гриба. Были сняты термограммы, рентгенограммы и ИК-спектры Установлено, что оливин из Хаубэй замещается серпентином (хризотил, лизардит, антигорит). Это отличает его от оливина го ААП, где наряду с серпентином установлен сапонит.

Рис 10. Особенности химического состава флогопита из разных кимберлитов Хуабэй

Флогопит. Мы сравнили распределение флогопитов в кимберлитах Китая и ААП (рис 10). Установили, что большая часть флогопитов из кимберлитов Китая похожа по составу на флогопиты-вкрапленники и микрофенокрисгы из кимберлитов ААП, по есть существенные отличия:

1) В Ляонин большая доля флогопитов имеет повышенную титанистость

2) В обеих провинциях Китая нет высокоглиноземистых низкотитанистых флогопитов, установленных в виде микролитов основной массы в кимберлитах Кепинского поля ААП.

3) В кимберлитах Китая есть образцы с повышенной железистостью, близкие к тетраферрифлогопиту.

Отмеченные особенности, как показывает сопоставление с литературными данными (Джейке и др., 1989), позволяет предположить более щелочную обстановку при формировании кимберлитов Китая, близкую к формированию лампроитов.

Вывод: На основании комплексных сопоставительных минералогических исследований выявлено сходство кимберлитов Китая и месторождения им. М.В. Ломоносова в ААП, что позволяет проводить аналогии в условиях их образования (рис.11). По-видимому, кимберлиты были сформированы на ультраосновном мантийном субстрате, породы которого были сильно переработаны мантийными флюидами. При этом заложение очагов кимберлитового магматизма районов Мэн Инь и Фусянь происходило без участия корового субдуцированного материала (нет высою-Са и высоко-А1 эклогитов), а неалмазоносные кимберлиты других провинций в большой степени захватили коровой материал.

М ш Нш. Фусянь Тг.тш

#гТ

J

А

I гяушшеые флгиццы

£ 2 -п|1от«*:пы\к-ряптоьып рагалав

( I I 3 -ьлггЗерлотовы* ржп.члвьд •«.V.' 4 -метогомятозг

6 -м*г«фштм-г|»ан*ты

Рис.11. Схема образования кимберлитов Мэн Инь и Фусянь.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выявленные на основании комплексных сопоставительных исследований минералогические особенности кимберлитов Китая: низкий выход тяжелой фракции,

отсутствие ильменита, низкая доля эклогитовых парагенезисов, преобладание округлых додекаэдроидов алмаза с разнообразной фотолюминесценцией (голубая, желто-зеленая, розовая, зональная) и особыми спектральными характеристиками (без парамагнитных центров, много азота в форме А-центра, отсутствие N1) и включений (нет сульфидов) можно объяснить особыми условиями их образования, близкими с месторождением им М В Ломоносова в ААП Кимберлиты были сформированы на ультраосновном мантийном субстрате, который был в значительной степени переплавлен, в отличие от кимберлитов трубки им В. Гриба (ААП), аналоги которой среди изученных кимберлитов не были установлены.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Гао Сяоин, Чэнь Мэйхуа. Гранаты из месторождений алмаза в Китае и в Архагельской провинции (Россия) // Вестник МГУ, Серия № 4 Геология, 2007, № 5, С 47-51

2 Гао Сяоин, ТВ Посухова Гранаты из месторождений алмаза в Китае и в Архангельской провинции (Россия). II Тезисы доклада на 13 международной конференции «Новые идеи в науках о земле», Москва, 2007

3 Гао Сяоин Минералогия основной массы кимберлитов Китая // Тезисы доклада на 14 международной научной конференции «Ломоносов-2007», Москва, 2007

4 Гао Сяоин, Посухова ТВ Минералогические особенности кимберлитов Китая -сравнение с Архангельской алмазоносной провинцией. II Тезисы доклада на Всероссийском семинаре «Щелочной магматизм Земли», Санкт-Петербург, 2008

Подписано в печать 05.0Ъ Формат 60x901/16 Бумага офсетная. Офсстпая печать. Усл. печ. л. 7,Ъ Тираж 150яа. Зак. I &

Отпечатано в полиграфическом отделении Географического факультета МГУ им. М.ВЛомоиосова

119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Гао Сяоин

Введение.

Глава I. Геолого-петрографическая характеристика кимберлитов Китая.

1.1. История открытия кимберлитов в Китае.

1.2. Краткое геологическое описание кимберлитов и алмазоносных отложений Китая.

1.2.1 .Южно-Китайская платформа (Янцзы).

1.2.2.Северо-Китайская платформа (Хуабэй).

1.3. Геологическая характеристика алмазоносных кимберлитов Хуабэй.

1.3.1 .Поле Шандун.

1.3.2.Поле Ляонин.

1.4. Петрология и геохимия кимберлитов Хуабэй.

1.4.1 .Петрографическая характеристика.

1.4.2. Кимберлиты глубинных фаций.

1.4.3. Типы пород глубинных фаций.

1.5. Минералогия кимберлитов Хуабэй.

1.6. Алмазоносность.

Глава II. Алмазы в кимберлитах Хуабэй.

2.1. Результаты предыдущих исследований алмазов Китая.

2.1.1. Спектры оптического поглощения алмаза.

2.1.2. Изотопный состав алмазов северо-Китайской платформы.

2.1.3. Включения в алмазах.

2.2. Новые результаты исследования алмазовХуабэй.

2.2.1. Морфология.

2.2.2. Люминесценция алмазов.

2.2.3. ИК-спектроскопические исследования.

2.2.4. ЭГТР примесей и дефектов в алмазах.

Глава ПТ. Мантийная минерализация в кимберлитах Хуабэй.

3.1. Мантийные ксенолиты.

3.1.1. Результаты предыдущих исследований ксенолитов Китая.

3.1.2.Новые результаты исследования ксенолитов Хуабэй.

3.1.2.1. Петрография.

3.1.2.2. Химический состав минералов.

3.2. Гранаты.

3.2.1. Формы выделения.

3.3.2. Химический состав гранатов.

3.3. Оливины.

3.3.1. Морфология.

3.3.2. Химический состав оливина.

3.3.3. Состав вторичных минералов.

3.4. Хромшпинелиды.

3.5. Флогопит.

Глава IV. Минералогия связующей массы из кимберлитов Хуабэй.

4.1 .Петрографическая характеристика пород.

4.2.Изучение вещественного состава основной массы кимберлитов.

4.2.1. ИК — спектроскопия.

4.2.2. Термический анализ.

4.3. Микрокристаллические оксиды из связующей массы кимберлитов.

4.3.1. Трубка №50.'.

4.3.2. Трубка №42.

4.3.3. Трубка Победа 1.

Глава V. Сравнительная характеристика кимберлитов Северного Китая (Хуабэй) и Архангельской алмазоносной провинции (ААП).

5.1. Общая характеристика кимберлитов ААП.

5.2. Сравнение алмазов из кимберлитов Хуабэй и ААП.

5.3. Сравнение минералогии глубинных пород из кимберлитов Хуабэй и ААП.

5.3.1. Сравнение ксенолитов из кимберлитов Хуабэй и ААП.

5.3.2. Сравнение гранатов из кимберлитов Хуабэй и ААП.

5.3.3. Сравнение хромшпинелидов из кимберлитов Хуабэй и ААП.

5.3.4. Сравнение оливинов из кимберлитов Хуабэй и ААП.

5.3.5. Сравнение флогопитов из кимберлитов Хуабэй и ААП.

5.4. Сравнение микрокристалических оксидов из связующей массы кимберлитов Хуабэй и ААП.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Алмазоносные кимберлиты Хуабэй в Китае и Архангельской алмазоносной провинции в России - сравнительная минералогическая характеристика"

Исследования кимберлитов имеет большое практическое и научное значение. Во-первых, кимберлиты - это главный промышленный источник алмазов, качество и количество которых существенно варьирует в различных телах (Ферсман, 1955; Орлов, 1973; Бартошинский, Квасница, 1991; Зинчук, Коптиль, 2003). Во-вторых, кимберлиты -это главный источник сведений о строении мантийных глубин Земли (Соболев, 1974; Уханов и др., 1988; Похиленко и др., 1976, 1982, 2001). Исследованию кимберлитов посвящено много обобщающих работ (Бобриевич и др., 1959; Трофимов, 1980; Мальков. 1988; Харькив и др., 1998) , в том числе и минералогической направленности (Афанасьев и др., 2001). Лучше всего изучены кимберлиты Ю. Африки (работы Дж. Доусона, Р. Митчелла, С. Хаггерти и др.) и Якутии (работы Н.В. Соболева и др., Н.Н. Зинчука и др., А.Д. Харькива и др., В.И. Ваганова). Исследования, проведенные в России (работы В.К. Гаранина и др.), на территории Якутской и Архангельской алмазоносных провинций показали, что алмазоносность кимберлитов определяется тремя основными факторами: глубиной и условиями заложения очагов кимберлитового магматизма; условиями и степенью проработки мантийного субстрата глубинными флюидами; условиями становления кимберлитовых тел в земной коре. В данной работе эти основные проблемы рассмотрены для кимберлитов Северного Китая (Хуабэй).

Кимберлиты Китая открыты в 1966 г. Добыча алмазов составляет около 1млн. карат, но не покрывает растущие потребности промышленности и в стране остро стоит вопрос об открытии новых месторождений. Эти объекты изучали в различных геологических организациях КНР, однако обобщающих минералогических работ мало [Бао Яньнань,1991; Lu Fengxiang, 1996]. Сравнение кимберлитов Китая с кимберлитами Архангельской алмазоносной провинции (ААП) не проводилось. Минералы связующей массы кимберлитов Китая также изучены не достаточно. Не было проведено анализа типохимизма индикаторных минералов и микрокристаллических оксидов из связующей массы для кимберлитов Китая на основе их единой химико-генетической классификации. В работе впервые для кимберлитов Китая применён методический подход, разработанный в проблемной лаборатории месторождений алмаза геологического факультета МГУ, успешно использованный в других районах Мира. В качестве модельного объекта для сопоставительных исследований выбрана Архангельская алмазоносная провинция, на объектах которой эта методика была применена наиболее полно и успешно (Богатиков и др., 1999). ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы — выявление минералогических и генетических особенностей кимберлитов Северного Китая (Хуабэй) и сравнение их с кимберлитами Архангельской провинции (Россия); исследование типоморфизма алмазов и минералов-спутников в алмазоносных и неалмазоносных кимберлитовых трубках Северного Китая; выявление минералогических критериев алмазоносности.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

1. Изучение особенностей морфологии и спектроскопии алмазов из специально подобранной коллекции из алмазоносных кимберлитов Хуабэй и трубки им. В. Гриба и выявление их типоморфных особенностей.

2. Изучение особенностей состава специально подобранной коллекции индикаторных минералов (оливин, гранат, хромшпинелид и флогопит) из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй и сравнение их с минералами из кимберлитов ААП на основе единой химико-генетической классификации.

3. Изучение фазового и химического состава глубинных ксенолитов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с ксенолитами из кимберлитов ААП.

4. Изучение фазового и химического состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй, сравнение их с оксидами, силикатами и карбонатами из кимберлитов ААП, реконструкция условий формирования алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов.

ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В основе работы лежат исследования, выполненные автором в период обучения в аспирантуре на Геологическом факультете МГУ в период с 2005 по 2008 г. Они включают анализ геологической информации, исследование алмаза и его минералов-спутников, ксенолитов глубинных пород из разных кимберлитовых трубок Хаубэй. Были изучены образцы кимберлитов из нескольких алмазоносных трубок: Победа - 1, Красный флаг № 6 и № 28 (район Мэн Инь), трубки № 42 и 50 (район Фусянь). Достоверность результатов исследований подтверждается разнообразным аналитическим материалом: минералого-петрографическими исследованиями образцов (более 45) кимберлитов и ксенолитов из алмазоносных трубок Хуабэй;

- изучением кристаллов алмаза из трубок Китая и ААП (55 кристаллов) с помощью оптической микроскопии в лаборатории месторождений алмаза МГУ и с применением спектроскопических методов: ЭРП (26 спектров), цветная фотолюминесценция (26 спектров), ИК-спектроскопия (32 спектра); микроскопическим изучением, электронно-микроскопическими и электронно-зондовыми исследованиями минералов-спутников алмаза (гранаты - 116, оливины - 52, хромшпинелиды - 127 и флогопиты - 58) с целью уточнения морфологии, особенностей состава и физических свойств;

- комплексным изучением фазового и химического состава минералов связующей массы кимберлитов: 13 анализов ИК-спектров; 13 анализов термических кривых; 14 количественных и качественных рентгенофазовых анализов; 71 электронно-зондовый анализ.

Рентгенофазовый полуколичественный анализ осуществлялся на дифрактометре ДРОН-ЗД Морфологическое изучение алмаза и минералов-спутников выполнено под бинокулярной лупой и на растровом электронном микроскопе JSM-820 фирмы «JEOL» (Япония). Определение фазового и химического состава пород и минералов выполнено на микроанализаторе Camebax-CX-50 (Франция), а также растровом электронном микроскопе JSM-6480 (Япония). Изучение ИК-спектров минералов и пород проводилось на спектрофотометрах ФСМ-1201 (Россия), IR-435 производства фирмы «SHIMADZU» (Япония) и Specord М-80 фирмы «Carl Zeiss, Jena» (Германия). Изучение ЭПР-спектров алмазов проводилось на спектрометрах «Varian» Е-115 и РЭ-1306 в Х-диапазоне ( ~ 9ГТц) при комнатной температуре. Результаты анализов обрабатывались статистически с применением программ дискриминантного анализа на основе единой химико-генетической классификации, разработанной в проблемной лаборатории геологического факультета МГУ (Гаранин и др. 1991). НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

1. Впервые на основе единой химико-генетической классификации проведено сравнение особенностей химического состава индикаторных минералов (гранаты, оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй.

2. Впервые проведено изучение типоморфных особенностей химического и фазового состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй и выявлена их связь с алмазоносностью пород.

3. Впервые проведено комплексное морфолого-спектроскопическое изучение алмазов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с недавно открытой трубкой им. В. Гриба и алмазами из месторождения им. Ломоносова.

4. Проведено комплексное изучение особенностей фазового и химического состава минералов из глубинных ксенолитов для кимберлитов Хуабэй и их сравнение с ксенолитами из кимберлитов ААП.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1. Подтверждены минералогические критерии алмазоносности кимберлитов, разработанные на основе типохимизма индикаторных минералов (гранаты, оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из различных химико-генетических групп.

2. Подтверждены минералогические критерии алмазоносности кимберлитов, разработанные на основе типохимизма микрокристаллических оксидов из связующей 6 массы кимберлитов.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Различная степень алмазоносности изученных кимберлитов связана с неоднородность мантийного субстрата Хуабэй. Лысокая алмазоносность кимберлитов Шандун определяется их формированием из высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов, лерцолитов и других Mg-перидотитов с высокохромистьтми гранатами и хромшпинелидами. Средняя алмазоносность кимберлитов Ляонин определяется их формированием из равномерно-зернистых лерцолитов с низко- и среднехромистым гранатом и шпинелидами. Низкая алмазоносность других кимберлитов Хуабэй определяется их формированием из лерцолитов, вебстеритов, Mg-Fe эклогитов, неалмазоносных Mg-перидотитов с низкохромистыми шпинелидами и гранатами и ильменитовых гипербазитов с высокожелезистыми оливинами.

2. По особенностям химического и фазового состава минералов связующей массы установлена длительная и сложная эволюция кимберлитов Хуабэй, которая была индивидуальна в каждой трубке. От первой фазы внедрения к третьей нарастает окислительный потенциал и щелочность среды минералообразования. В ранних фазах установлены пикрохромиты — показатель значительной глубины зарождения кимберлитового расплава. Во второй фазе - микрокристаллические шпинелиды с изъеденными краями и зональностью: увеличивается содержание Fe и уменьшается содержание Сг к краям зерен. Последние фазы содержат магнетит, специфические люминесцирующие минералы и минералы, содержащие НгО, в них много перовскита и сульфидов. Во всех телах отсутствует пикроильменит, преобладают серпентины различной железистости, доломит характерен для трубки 50.

3. Минералогические особенности алмазоносных кимберлитов Китая: низкий выход тяжелой фракции, отсутствие ильменита, низкая доля эклогитовых парагенезисов, преобладание округлых додекаэдроидов алмаза с разнообразной фотолюминесценцией (голубая, желто-зеленая, розовая, зональная) и особыми спектральными характеристиками (без парамагнитных центров, много азота в форме А-центра, отсутствие Ni) и включениями (нет сульфидов) можно объяснить особыми условиями их образования, близкими с месторождением им. М.В. Ломоносова в ААП. Кимберлиты были сформированы на ультраосновном мантийном субстрате, который был в значительной степени переплавлен, в отличие от кимберлитов трубки им. В. Гриба (ААП), аналоги которой среда изученных кимберлитов Китая не установлены. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Материалы по теме диссертации обсуждались на 14-ой Всероссийской конференции «Ломоносов-2007» (Москва, 2007), 13-ой и 14-ой Международной конференция «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2007 и 2008), Всероссийском семинаре «Щелочной магматизм Земли» (Санкт-Петербург, 2008), 9-ой международной кимберлитовой конференции (Германия, 2008). Всего по теме диссертации опубликованы 4 научные работы, включая тезисы докладов, 2 работы приняты к опубликованию. Благодарности:

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доценту кафедры минералогии к.г.-м.н. Т.В.Посуховой за консультации, всестороннюю поддержку и постоянное внимание к проводимым исследованиям.

Автор выражает признательность сотрудникам лаборатории месторождений алмаза МГУ им. М.В. Ломоносова: д.г.-м.н. В.К. Гаранину, к.г.-м.н. Е.Р. Васильевой, к.г.-м.н. А.В. Бовкун и Е.Б. Бушуевой за критическое обсуждение глав работы.

Автор благодарит профессоров Китайского Геологического Университета: Лу Фэнсян, Чэнь Мэйхуа, Чжао Лэй, сотрудников на месторождении Мэн Инь, а также струдентов и магистров Чжу Цзыфа, Чжан Ин, Е.В. Рубанову, A.M. Николаева и других, помогавших в проведении лабораторных работ.

Автор выражает благодарность д.г.-м.н. А.А. Ульянову и к.г.-м.н. И.А. Брызгалову за содействие и помощь в проведении электронно-зондовых анализов, Е.Б. Бушуевой за проведение измерений ИК-спектров пород и минералов; Л.В. Мельчаковой за проведение термического анализа пород и минералов; Е.В. Гусевой и Н.Н. Кортаевой за проведение измерений фазового и химического состава; В.А. Рассулову за проведение измерений фотолюминесценции алмазов во Всероссийском институте минерального сырья; С.В. Вяткину за проведение измерений ЭПР-спектров алмазов.

Автор благодарен: коллективам кафедры минералогии и геммологического центра Геологического факультета МГУ, проблемной лаборатории месторождений алмаза кафедры минералогии Геологического факультета МГУ за помощь в изучении состава и свойств пород и минералов; коллективам Китайского Геологического Университета (Пекин и Ухайн) за предоставление фактического материала и за консультации.

Благодарю советника отдела по образованию при посольстве КНР в Москве, Директора китайского геологического университета, главного инженера экспедиции Ляонинского геологического управления. Благодарна кабинету инженеров Шандунской геологической экспедиции за содействие при проведении работ.

Спасибо всем геологам, которые принимали участие в этом проекте. Хочется поблагодарить всех, кто тем или иным образом способствовал проведению этих исследований, но не был упомянут.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Гао Сяоин

ВЫВОДЫ:

По результатам исследований выявлены типоморфные особенности изученных кристаллов алмаза. Обобщение наших и литературных данных выявило сходство и различия изученных кристаллов из кимберлитов Китая и трубки им. В. Гриба и месторождения им. М.В. Ломоносова.

1. Большинство алмазов из трубок Победа и № 50 бесцветные или слабоокрашенные, додекаэдричесюой формы с различными скульптурами на ребрах и гранях, т.е. они похожи на месторождение им. Ломоносова и отличаются от трубки им. В. Гриба, в которой преобладают октаэдры и сложные многогранники типа О-Д.

2. Изученные образцы из кимберлитов Хуабэй имеют различный тип фотолюминесценции: интенсивный голубой, голубой, светло-голубой, голубой и розовый, ярко-зелёный, жёлто-зелёный, зональный, т.е. они похожи на алмазы из месторождения им. Ломоносова, для которых также установлены разнообразные типы свечения. Они отличаются от алмазов из трубки им. В.Гриба, в которой резко преобладают алмазы с голубой люминесценцией.

3. По результатам ИК-спектроскопии в изученных алмазах из кимберлитов Китая установлено присутствие всех основных азотных дефектов. Изученные алмазы из кимберлитов Хуабэй относятся к двум разновидностям по классификации Ю.Л. Орлова и к различным типам по физической классификации, но большая их часть может быть отнесена к типу 1а. Линии В-дефектов — несильные, т.е. преобладает азот в неагрегированной форме, плейтелис не характерны, что отличает их от алмаза из трубки им. Гриба и месторождения им. Ломоносова.

4. Результаты ЭПР показали, что изученные кристаллы алмаза из кимберлитов Хуабэй относятся к 3 группам: с доминирующим центром Р1; с доминирующим центром Р2; без наблюдаемых парамагнитных центров. Последняя группа преобладает, в отличие от трубки им. Гриба и мест орождения им. Ломоносова.

5. Выявлено сходство: Включения в алмазах из трубок Победа, № 50, трубки им. Гриба и месторождения им. М.В. Ломоносова представлены в основном минералами ультраосновного парагенезиса.

Выявленные черты сходства алмазов Китая и месторождения им. Ломоносова позволяют предположить сходство и в условиях их образования. Алмазы находились в мантии недолго и при не очень высоких температурах. Алмазы Китая и месторождения им. Ломоносова в ААП имели сходную постростовую историю, проявленную в широком развитии процессов растворения, что отразилось в их морфологии. Они отличаются по условиям роста от алмазов из трубки им. В. Гриба, что проявлено в их морфологии и спектральных характеристиках.

5.3. Сравнение минералогии глубинных пород из кимберлитов Китая и ААП.

Сравнение минералов из глубинных мантийных парагенезисов позволяет решить важные генетические вопросы. Они являются генетическими спутниками алмаза и их состав отражает условия формирования этих ассоциаций.

5.3.1. Сравнение ксенолитов из.кимберлитов Хуабэй и ААП.

В большинстве тел (Золотицкого и Кепинского полей) ААП ксенолиты мантийных пород имеют малые размеры, сильно изменены и представляют собой, скорее, сростки минералов, продукты дезинтеграции мантийных ксенолитов.

Изучения этих сростков позволило выделить следующие парагенезисы: высокоалмазоносные дуниты и гарцбургиты; алмазоносные перидотиты; алмазоносные равномернозернистые лерцолиты; лерцолиты и вебстериты; ильменит-рутиловые Mg-Fe эклогиты; биминеральные Mg-Fe эклогиты кианитовые эклогиты. (Богатиков и др., 1999), и оценить Т° и Р их кристаллизации (см. таб.5.2).

Ксенолиты из трубки им. В.Гриба подробно изучены в работах Боброва и др.(2003); Васильевой, Писарева и др. (2003).

В трубке им. В. Гриба широко распространены достаточно свежие ксенолиты размером до 10 см в поперечнике. Результаты их изучения (Саблуков С.М. и др., 2000) показали, что в трубке им. В. Гриба наибольшим распространением (47%) пользуются гранулиты и эклогитоподобные породы. Часто встречаются пироповые (30%) и ильменитовые (3%) ультрабазиты, а также различные метасоматизированные флогопитовые породы и эклогиты (15%). Шпинелевые перидотиты не установлены. Много гранат-клинопироксен ильменитовых сростков. Преобладают ультрабазиты. Среди изученных мантийных нодулей встречены следующие разновидности: шпинелевые и гранатовые перидотиты (лерцолиты и гарцбургиты), пироксениты (вебстериты) и эклогиты, образующие переходы к практически мономинеральным гранатитам. Кроме того, встречаются крупнокристаллические мономинеральные желваки (мегакристаллы), представленные в основном гранатом и клинопироксеном. Среди коровых образований преобладают гранатсодержащие сланцы (эклогитоподобные породы), которые намечают собой переход к эклогитам (Кудрявцева и др., 2005).

Для мантийных пород были рассчитаны РТ-условия формирования по гранат-клинопироксеновому геотермометру и геобарометру с учетом согласованной системы термометров и барометров (Никитина, 1993). В результате были получены следующие данные: пироповые перидотиты образуются при Т=1050-1150°С, Р=39-46 кбар и при Т=800-900 °С, Р=28-33 кбар, пироксениты имеют условия образования — Т=900-1050 °С, Р=34-41 кбар и эклогиты при Т=950-1050 °С, Р=35-39 кбар. Кристаллизация сростков происходила в широком, но относительно низкотемпературном интервале (723-1125 °С).

В кимберлитах Хаубэй ксенолиты тоже сильно изменены, что сближает их с

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований были изучены особенности минерального состава алмазоносных кимберлитов Китая и проведено их сравнение с кимберлитами ААП. На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Обобщение наших и литературных данных (Кудрявцева и др., 2005) выявляет различие изученных кристаллов из кимберлитов Китая и трубки им. В. Гриба в Архангельской провинции'и их сходство с алмазами из месторождения им. Ломоносова. В кимберлитах Китая и трубках месторождения им. Ломоносова преобладают кривогранные додекаэдроиды, которые, как показывает сопоставление с экспериментальными данными (Хохряков, Пальянов, 1990), образуются при-растворении октаэдрических и кубических алмазов. Включения в алмазах из трубок Победа, № 50 и месторождения им. Ломоносова представлены, в основном, минералами ультраосновного парагенезиса, установлены эклогитовые включения, сульфиды не установлены. В изученных алмазах азотных дефектов много и они — неагрегированные. Значит, эти алмазы находились в мантии недолго и при не очень высоких температурах. Можно предположить, что алмазы Хуабэй и месторождения им. М.В. Ломоносова сформировались в ультраосновном и эклогитовом субстрате, при отсутствии сульфидов и имели схожую постростовую историю, проявленную в их морфологических особенностях (округлые додекаэдроиды - 70%), фотолюминесценции (голубая, желто-зеленая, розовая, зональная), в спектральных характеристиках (преобладают без парамагнитных центров, отсутствует Ni), в распределении азота (много в форме А-центра). Такие алмазы, как показывает сопоставление с литературными данными, находятся в мантии при-не очень высоких температурах и подверглись растворению в водосодержащих карбонатных растворах (Сонин и др., 2002). По своим характеристикам алмазы Хуабэй отличаются от алмазов из трубки им. В. Гриба, в которой преобладают октаэдры и сложные многогранники О-Д типа с голубой люминесценцией, с центрами агрегированных атомов азота типа Р2. Такие алмазы, как показывает сопоставление с литературными данными (Navon, 2003), образуются при длительном отжиге в мантии при высоких температурах.

Таким образом; алмазы Китая и месторождения им. Ломоносова в ААП имели разную постростовую историю с алмазами из трубки mi. В. Гриба, проявленную в их морфологии и спектральных характеристиках.

2. Различная степень алмазоносности изученных кимберлитов связана с неоднородность мантийного субстрата Хуабэй (рис.1). Высокая алмазоносность кимберлитов Шандун определяется их формированием из высокоалмазоносных дунитов и гарцбургитов, лерцолитов и других Mg-перидотитов с высокохромистыми гранатами и хромшпинелидами. Средняя алмазоносность кимберлитов Ляонин определяется их формированием из равномерно-зернистых лерцолитов с низко- и

236 среди ex ром истым гранатом и шпинелидами. Низкая алмазоносность других кимберлитов Хуабэй определяется их формированием из лерцолитов, вебстеритов, Mg-Fe эклоги то в, неалмазоносных магнезиальных перидотитов с низкохромистыми шпинелидами и гранатами и ильменитовых гипербазитов с высокожелезистыми оливинами. j .шуддн дми—мн —" °|б

Рис.1. Схема, иллюстрирующая различия в глубине заложения очагов кимберлитового магматизма и степени алмазоносности кимберлитов Хуабэй (Lu Fengxiang, 1996).

3. По особенностям химического и фазового состава минералов связующей массы установлена длительная и сложная эволюция кимберлитов Хуабэй, которая была индивидуальна в каждой трубке, а от первой фазы внедрения к третьей нарастает окислительный потенциал и щелочность среды минералообразования. В ранних фазах установлены пикрохромиты — показатель значительной глубины зарождения кимберлитового расплава, во второй фазе - микрокристаллические шпинелиды с изъеденными краями и зональностью: увеличивается содержание Fe и уменьшается содержание Сг к краям зерен. Последние фазы содержат магнетит, специфические люминесцирующие минералы и минералы, содержащие Н20, в них много перовскита и сульфидов. Во всех телах отсутствует пикроильменит, преобладает серпентин, доломит характерен для трубки N 50,

Выявленные особенности можно связагь с более окислительной (магнетит) и более щелочной (перовскит) обстановкой кимберлитообразования, а также с различной степенью их воторичной проработки и обводнённостью.

4. На основании комплексных сопоставительных минералогических исследований выявлено сходство кимберлитов Китая и месторождения им. М.В. Ломоносова в ААП, что позволяет проводить аналогии в условиях их образования (рис.2). По-видимому, кимберлиты были сформированы на ультраосновном мантийном субстрате, породы которого были сильно переработаны мантийными флюидами. При этом заложение очагов кимберлитового магматизма районов Мэн Инь и Фусянь происходило без участия корового субдуцированного материала (нет высоко-Са и высоко-AI эклогитов), а неалмазоносные кимберлиты других провинций в большой степени захватили коровой материал.

Мэн Инь Фусянь Телин

1 -глубинные флюиды

2 -прОТОЬШМОРрлотовый рдспляв I I 3 -кпмбррлптовые расплавы

4 -Me t or ома т оз р 1ПЗ 5 -меглкршты-флогопиты $ -мегакри г т ыгр ана т ы А 7 -алмапы

Рис.2. Схема образования кимберлитов Мэн Инь и Фусянь.

5. О высокой роли щелочных окисленных мантийных флюидов в процессах образования кимберлитов Хуабэй свидетельствует также общие и особенности химического состава флогопитов в изученных кимберлитах. Повышенная титанистость слюд и хромшпинелидов вполне вероятно обуславливается именно процессами метасоматоза. Эти же процессы привели к формированию келифитовых кайм на фанатах и коронарных структур у оливинов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Гао Сяоин, Москва

1. Аполлонов В.Н., Вержак В.В., Гаранин К.В., Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Шлыков В.Г. Сапонит из месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова. Геология и разведка. 2003. № 3. С. 20-37.

2. Афанасьев В.П., Зинчук Н.Н., Похиленко Н.П. Морфология и морфогенез индикаторных минералов кимберлитов. Объединенный институт геологии, геофизика и минералогии, АК «АЛРОСА» (ЗАО): — Новосибирск: Гео; Манускрипт, 2001.-274 с.

3. Бао Яньнань, Горшков А.И. Титков С.В., Рябчиков И.Д., Магазина Л.О. Поликристаллический агрегат алмаза борт - из кимберлитовой трубки Шенли (Китай): особенности роста, минеральные включения, генезис. Геохимия, 1999, N 1, С. 82-89.

4. Бао Яньнань. Особенности алмазов из кимберлитов Китая М.: МГУ, 1991,220 с

5. Баратошинский З.В., Квасница В.Н. Кристалломорфология алмаза из кимберлитов. — Киев.: Наук. Думка, 1991. — 172 с.

6. Барашков Ю.П. Петрологическое значение глубинной серпентинизации оливина кимберлитов. Тезисы докладов. XIV семинар «геохимия и физико-химическая петрология магматизма». 1988. г. Моска.

7. Бартошинский З.В. Минералогическая классификация природных аламазов // Минерал. журн.-1983.-№5.-С.84-93.

8. Бартошинский З.В., Бекеша С.Н., Винниченко Т.Г., Махин А.И., Побережская И.В. Кристалломорфология алмазов из кимберлитов Архангельской Алмазоносной провинции // Минерал. Сб. Львовск. ун-та. 1992. № 46, вып. 2. с. 64-68.

9. Бескрованов В. В. Онтогения алмаза. — М.: Наука, 1992. 165 с.

10. Бобров А.В., Гаранин В.К., Писарев П.А., Васильева Е.Р., Кудрявцева Г.П., Веричев Е.М. и Костровицкий С.И. Минералы-спутники алмаза и мантийные ксенолиты в кимберлитовой трубке им. В. Гриба. // Изв. Вузов. Геология и разведка. 2003. № 4. С. 12-44.

11. П.Бовкун А.В. Минералогия оксидов из связуюзей массы кимберлитов Якутии (генетические и прикладные аспекты) // дис. на соискание степени кандидата геол.-мине. наук, МГУ им. М.В.Ломоносова. М., 2000.

12. Бокий Г. Б., Безруков Т., Н., Клюев Ю. А и др. Природные и синтетические алмазы.1. М. Наука, 1986.

13. Бриндли Г.В. Каолиновые, серпентиновые и родственные им минералы// Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов. М.', 1965.

14. Буланова Г.П., Барашков Ю.П., Тальникова С.Б., Смелова Г.Б. под. ред. Н.В. Соболева Природный алмаз генетические аспекты. - Новосибирск: Наука, 1993. -167 с.

15. Ваганов Л. И. Алмазные месторождения России и мира. М.: Геоинформмарк. 2000.

16. Васильева Е.Р., Гаранин В.К., Посухова Т.В. Опыт комплексного методического подхода при изучении гранатов Архангельского кимберлитовой провинции. // Регион. Научи.конференция. В сб.: «Моделирование геол.систем и процессов». Пермь, 1996.

17. Веричев Е.М. Геологические условия образования и разведка месторождения алмазов им. В. Гриба. // дис. на соискание степени кандидата геол.-мине. наук , МГУ? Москва, 2002.

18. Веричев Е.М., Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П. Геология, состав, условия образования и методика разведки месторождения алмазов — кимберлитовой трубки им. В. Гриба Изв. ВУЗов. Геология и разведка. №5 2003.

19. Вечерин П.П., Журавлев В.В., Квасков В.Б., Клюев Ю.А., Красильников А.В., Самойлович М.И., Суходольская О.В. Природные алмазы России. М.:Полярон,1997-304с.

20. Галимов Э.М. Вариации изотопного состава алмазов и связь их с условиями алмазообразования // Геохимия,-1984.-№8.-С. 1091-1118.

21. Гаранин В. К., Кудрявцева Г. П. Применение электронно-зондовых приборов для изучения минерального вещества. М.: наука, 1983.

22. Гаранин В. К., Кудрявцева Г. П., Марфунин А. С., Михайличенко О. А. Включения в алмазе и алмазоносные породы. М.: МГУ, 1991.

23. Гаранин В.К, Крот А.Н. и Кудрявцева Г.П. Сульфидные включения в минералах из кимберлитов. М.: МГУ, 1988.

24. Гаранин В.К, Кудрявцева Г.П., Посухова Т.В., Вержак В.В., Веричев Е.М., Гаранин К.В. Два типа алмазоносных кимберлитов в Архангельской провинции. Геология и разведка. 2001. № 4. С. 36-49.

25. Гаранин В.К, Посухова Т.В. Морфология кристаллов алмаза из кимберлитов Беломорья в связи с историей их формирования // Записки ВМО, ч. CXXIY. № 2, 1995, с. 55-61.

26. Гаранин В.К, Посухова Т.В. Типохимизм и последовательность кристаллизации оксидных минералов из связующей массы кимберлитов Архангельской алмазоносной провинции // Изв.ВУЗов. Геология и разведка. 1995, № 1, с. 43-54.

27. Гаранин В.К. Введение минералогию алмазоносных месторождений. М.: МГУ, 1989, 208 с.

28. Гаранин К. В. Современное состояние изученности и перспективы исследования щелочных ультраосновных пород Архангельской алмазоносной провинции. Вестник МГУ. 2004.

29. Гаранин К.В. Щелочные ультраосновные магматиты Зимнего Берега: их потенциальная алмазоносность и перспективы промышленного освоения. М.: МГУ, 2004.

30. Гаранин К.В1, Цаликов К.М. Генетические и прикладные аспекты изучения вторичной минерализации объектов шелочнош — ультраосновного магматизма Архангельской алмазоносной провинции. Материалы Всероссийской конференции «Ломоносова-2003». 2003.

31. Годовиков А.А. Минералогия. М.: Недра, 1983.

32. Гомон Г. С. Алмазы. Оптические свойства и классификация Л.: Машиностроение, 1966. - 147 с.

33. Горшков А.И, Бао Яньнань, Берщов Л.В и др., Включения самородных металлов и других минеральных фаз в алмазах из кимберлитовой трубки № 50 провинции Ляонин (Китай). // Геохимия. 1997. № 8. С 794-804.

34. Горшков А.И., Бао Яньнань, Титков С.В. и др., Особенности состава минеральных включений и образования поликристаллических агрегатов алмаза борта из кимберлитовой трубки Шенгли (Китай). Геохимия. 2000. № 7. С. 769-776.

35. Гринсон А. С., Дун Цзунь Ин. Кимберлитовый магматизм и структура литосферы Китайской платформы. Докл. АН СССР. 1984. 276. №4.

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

37. Доусон Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: Наука, 1983.

38. ЗинчукН.Н. Постмагматические минералы кимберлитов. М., 2000.

39. Зинчук Н.Н., Коптиль В.И. Типоморфизм алмазов Сибирской платформы. М.: Недра, 2003.

40. Зинчук Н.Н., Харъкив< А.Д., Мельник Ю.М, Мовчан Н.П. Вторичные минералы кимберлитов. Киев, 1987.

41. Зольников Г.В., Маршинцев В.К. Гидротермальная стадия серпентинизации кимберлитов в трубке Мир. // Изв. Вузов. Геология и геофизика. 1965. № 5. С. 149-153.

42. Иванова В.П., Касатов Б.К., Красавина Т.Н., Розинова ЕЛ. Термический анализ минералов и горных пород. Л., 1974.

43. Ильин В.Е., Соболев Е.В. О некоторых особенностях спектров возбуждения241люминесценции природных алмазов. II—Ж. прикл. спектроскопии, 1967, 10, No.3.

44. Ильин В.Е., Соболев Е.В. О природе осцилляции в спектрах возбуждения люминесценции в области собственного поглощения алмаза. // Ж. прикл. спектроскопии, 1969, 10, вып.6.

45. Каминский Ф.В., Кимберлиты и алмазы Китайской Народной Республики. Москва. 1988.

46. Квасков В.Б., Вечерин П.П., Журавлёв В.В. Природные алмазы России. М.: Изд-во Полярон, 1997,230 с.

47. Клюев Ю.А. Интенсивность полос в ИК-спектре поглощения природных алмазов // Алмазы, 1971, N6, с. 9-12

48. Кротков В.В., Кудрявцева Г.П., Богатиков О.А., Валуев Е.П., Вержак В.В., Гаранин В.К., Заостровцев А.А. Кононова В.А., Литинский Ю.В., Пашкевич И.Р., Степанов А.Н., Фортыгин B.C. Новые технологии разведки алмазных месторождений. М.: ГЕОС, 2001,310 с.

49. Крутов Г.А., Виноградова Р.А., Боришанская, С.С. Минералы никеля и кобальта (систематика, описание и диагностика) // М.: Изд-во МГУ, 1981'.

50. Кудрявцева Г.П., Посухова Т.В., Вержак В.В., Веричев Е.М., Гаранин В.К., Головин Н.Н., Зуев В.М. Атлас: Морфогенез алмаза и минералов-спутников в кимберлитах и родственных породах Архангельской алмазоносной провинции. М.: Полярный круг, 2005, 608 с.

51. Кухаренко А.А. Алмазы Урала.-М.: Госгеолтехиздат, 1955.-С.340.

52. Мальков Б.А. Геология и петрология кимберлитов: автореф. Дис. докт. Геол-мин. Наук. М., 1988,32стр.

53. Маракушев А.А. Минеральные ассоциации алмаза и проблема образования алмазоносных магм // Очерки фаз. — хим. Петрологии. М., 1985, с. 5-53.

54. Мацюк С.С., Платонов А.Н., Буланова Г.П. Оптические спектры оранжевых гранатов, включенных в алмазы //Докл. АН УССР. Сер. Б. Геол., хим и биол. науки. 1989. - №5. - С.15-18.

55. Мацюк С.С., Платонов А.Н., Хоменко В.М. Оптические спектры и окраска мантийных минералов в кимберлитах. Киев: Наукова думка, 1985

56. Минеева P.M., Бершов Л.В., Сперанский А.В. и др. Первые сведения об особенностях парамагнитных центров в кристаллах алмаза из кимберлитов Архагельской провинции //ДАН. 1996. Т.348. № 5. С. 668-670.

57. Минеева P.M., Сперанский А.В., Титков С.В. и др. Спектроскопические и морфологические характеристики алмазов из кимберлитовой трубки им. В. Гриба // Геохимия, 2004.

58. Никитина Л.П. Согласованная система термометров и барометров для основных ультраосновных пород и реконструкция термальных режимов в мантии по ксенолитам в кимберлитах // Записки ВМО. 1993. 4.CXXII. № 5. С. 6-19.

59. Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. М.: Наука, 1984. 264 с.

60. Орлов Ю.Л. Морфология алмаза. М.: Из-во АН СССР, 1963,235 с.

61. Палажченко О.В., Гаранин В.К, Веричев Е.М., Головин Н.Н. Первые данные о составе включений в алмазе из месторождения им. В. Гриба Архангельской алмазоносной провинции // Известия ВУЗов. Сер. Геология и разведка. 2007. N3. С. 27-30.

62. Подвысоцкий В.Т. Серпентин-карбонатная минерализация в кимберлитах //Зап. Всесоюз. минерал, о-ва, 1985. Вып. 2.

63. Подвысоцкий В.Т., Владимиров Б.М., Иванов С.И., Котельников В.П. О серпентинизации кимберлитов. ДАН СССР. 1981. т. 256. № 4. с.946-950.

64. Политюк В.И. Природные алмазы России. М.: Полярон, 1997.

65. Похиленко Н.П., Соболев Н.В., Ефимова Э.С. Ксенолит катаклазированного дистенового эклогита из трубки Удачная (Якутия) // Доклады АН СССР, 1982, Т. 226, N1, с. 212-216 • '

66. Похиленко Н.П., Соболев Н.В., Лаврентьев Ю.Г. Ксенолит алмазоносного ильменит-пиропового лерцолита из кимберлитовой трубки Удачная (Якутия) ДоклюАн СССР, 1976, Т.231, N2, с. 438-441

67. Похиленко Н.П., Соболев Н.В., Мак-Дональд Дж. Av. и др. Кристаллические включения в алмазах из кимберлитов района Снэп-Лейк (кратон Слэйв, Канада): новые свидетельства аномального строения литосферы // Докл. РАН, 2001, Т. 380, N3, с. 374-379.

68. Саблуков С.М. Вулканизм Зимнего Берега и петрологические критерии алмазоносности кимберлитов: Автореф. Дис. канд. геол. —мин. наук. М.: ЦНИГРИ. 1995.24 с.

69. Саблуков С.М. К вопросу о фазах формирования и возрасте трубок взрыва Онежского полуострова//ДАН СССР. 1984. Т. 277. № 1. с. 168-170.

70. Саблуков С.М. О петрохимических сериях кимберлитовых пород // ДАН СССР. Т. 313. №4 1990.

71. Саблуков С.М., Саблукова Л.И., Шавырина М.В. Мантийные ксенолиты из кимберлитовых месторождений округлых алмазов Зимнебережного района, Архангельская алмазоносная провинция. // Изв. Вузов. Петрология. 2000. т. 8. № 5. с. 518-548.

72. Симаков С.К. Возникновение алмаза в процессах эволюционирования кимберлиговых магм. // Доклады АН СССР. 1987. т.293, N 3, с.681-684.

73. Симаков С.К. Оценка алмазоносности глубинных пород (кимберлитов) на основе расчета свободной энергии1 растворения алмаза в содержащем железо расплаве. // Доклады Академии Наук. 1983. т.271, N 2, с.443-446.

74. Симаков С.К. Физико-химические условия образования алмазоносных парагенезисов эклогитов в породах верхней мантии и земной коры. — Маг.: "Сев. Вое. Наука". 2002. 190 с.

75. Соболев Е.В. Азотные центры и рост кристаллов природного алмаза // Проблемы петрологии земной коры и верхней мантии. — Новосибирск: Наука, 1978

76. Соболев Е.В. и др. (1968). ЖСХ, т. 9, № 6, с. 1029.

77. Соболев Е.В. и др. (1969). ЖСХ, т. 10, с. 552.

78. Соболев Е.В., Аксенов В.К., Медведева М.С. и др. Типы алмаза и их. сочетания в природных алмазах // Оптическая спектроскопия и электронный парамагнитный резонанс примесей и дефектов в алмазе. Киев: Изд-во ИСМ АН УССР, 1986.-С.З-8.

79. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974.

80. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Реймерс Л.Ф., Захарченко О.Д., Махин А.Н., Усова Л.В. Минеральные включения в алмазах Архангельской кимберлитовой провинции // Геология и геофизика, 1997, т. 38, № 2, с. 358-370.

81. Соболев Н.В., Шацкий B.C. Включения минералов углерода в гранатах метаморфических пород. // Геология и геофизика №7, стр. 77-80, 1987.

82. Сонин В.М., Жимулев Е.И., Афанасьев В.П., Чепуров А.И. Генетические аспекты морфологии алмазов. // Геология рудных месторождений, 2002, Т.44, N4, С.ЗЗ 1-341.

83. Трофимов B.C. Геология месторождений природных алмазов. М.: Недра. 1980.

84. Уитеккер Э. Кристаллография. М., 1983.

85. Уханов А.В., Девирц А.Д. Метеорное происхождение воды, серпентинизировавшей кимберлиты Якутии //Докл. АН СССР. 1983.268. № 3. С. 706-709.

86. Уханов А.В., Рябчиков И.Д., Харькив А.Д. Литосферная мантия Якутской кимберлитовой провинции. М.: Наука. 1988. 286.

87. Ферсман А.Е. Кристаллография.алмаза.- М.: Изд-во АН СССР, 1955.- 566с.

88. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Зуев В. М. История алмаза. М: Недра, 1997.

89. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А. И. Геолого генетические основы шлихо —минералогического метода поисков алмазных месторождений. М.: Недра, 1995.

90. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов мира. М.: Недра, 1998. 554 с.

91. Харькив А.Д., Квасница В.Н., Сафронов А.Ф. и др. Типоморфизм алмаза и его минералов спутников из кимберлитов. Киев; Наукова думка, 1989.

92. Хачатрян Г.К. Усовершенствованная методика оценка концентраций азота в алмазе и ее практическое применение. В сб.: Геологические аспекты минерально-сырьевой базы АК «АЛРОСА»: современное состояние, перспективы, решения. Мирный. 2003. стр. 319-322.

93. Хохряков А.Ф., Пальянов Ю.Н. Морфология кристаллов алмаза, растворенных в водосодержащих силикатных расплавах // Минерал, журн., 1990, Т. 12. № 1. С. 14-24.

94. Chris G. Ryan and William L. Griffin, Garnet geotherms: Pressure-temperature from Cr-pyrope granet xenoocrysts in volcanic rocks. // Journal of geophysical research, vol. 101, NO. B3, PAGES 5611-5625, MARCH 10,1996.

95. Foley P.S. The Oxidation Steit of Lamproitic Magmas // Miner. Petrographische Mitteilungen. 1985. № 34. P. 217-238.

96. Kaminsky F.V., Khachatryan GK. Characteristixc of nitrogen and other impurities indiamond? As revealed by infrared absorption data // Canadian Mineralogist. 2001. Vol. 39. P. 1733-1745.

97. Mendendelssohn. M.J. and Milledge, H.J. Mineralogical characteristics of diamond populations in relation to Temperature-dependent growth and dissolution rates. // Int. Geol. Rev., 37, 1995, pp. 285-312

98. Chi Jishang and Lu Feng-xiang eds. The study of formation condition of primary diamond deposits in China, Wuhan China University of Geosciences Press, 1996. (in Chinese)

99. Chi Jishang. Kimberlite, 1996, Paleomantle and Diamond Exploration in the North China Block. Beijing: Geological Publishing House, (in Chinese)

100. Chi Jishang, Lu Fengxiang, Deng Jin-Fu, Qiu Jia-Xiang, Wang Ren-Jing. The study of Cenozoic basalts and upper mantle beneath eastern China (attachment kimberlite) Wuhan China University of Geosciences Press 1988. (in Chinese)

101. Haggerty S.E. The chemistry and genesis of opaque minerals in kimberlite. — Phys. Chem. Eath, 1975, 9, p. 295-307

102. Haggerty S.E. Oxide mineralogy of the Upper Mantle // Oxide minerals: petrologic and magnetic significance. Reviews in mineralogy. USA. Michigan. 1991. Vol. 25. P.355-416.

103. Hart B. & Harris J.W. Lower mantle associations preserved in diamonds // Mineral mag.58А, 1989, pp. 384-385

104. Lu Fengxiang. Characteristics of Kimberlite and Paleozoic lithospheric Mantle beneath North China Platform, Beijing, Science in China Press, 1996. (in Chinese)

105. Lu Fengxiang et al.Basalts and gabbro from Mare Crisium: Evidence for extreme fractional crystallization. In: Proceedings of 19th LPSC. Lunar and Planetary Istitute, Houston, 1989, pi99-207. (in Chinese)

106. Lu Fengxiang ed. Kimberlite and prospecting of primary diamond deposits. Wuhan Geological Science and Technology Information, 1991. (in Chinese)

107. Lu Fengxiang, Zhao Lei, Deng Jinfii et al., The Discussion on the ages of kimberlitic magma activity in North China Platform, Acta Petrologica Sinica (in Chinese), 1995, 11(4): 365—367.

108. Milledge H.J., Bulanova GP., Taylor W.R., Woods P.A., Tutner P.H. Internal morphology of Yakutian diamonds — a cathodoluminescence and infrared mapping study // Procciding of the 6-th Int. Kimberlite Conf, 1996

109. Nixon P.H., Chapman N.A. Gurney J.J. Pirop-spinel (Alkremite) xenoliths from fimberlites // Contrib. Mineral. Petrol. 1978, Vol. 65, pp. 341-346

110. Navon O. Diamond formation in the Earth's Mantle // Procciding of the 7-th Int. Kimberlite Conf., Lithos, 2001

111. Zhang Andi. Microstructural variations of a pyrope inclusion in diamond, as revealed by a micro-Raman spectroscopic study. // The Canadian Mineralogist; September 1991; v. 29; no. 3; p. 517-524.