«История и условия формирования ореолов индикаторных минералов кимберлитов Сибирской платформы»

Актуальность На Сибирской платформе известны три эпохи кимберлитового магматизма – среднепалеозойская, нижнетриасовая и юрско-меловая. Кимберлиты с промышленными уровнями алмазоносности в пределах Сибирской платформы связаны только со среднепалеозойской эпохой, хотя в ряде кимберлитовых полей этого возраста резко преобладают тела с низкими и убогими содержаниями алмазов. Триасовая эпоха алмазоносна, но уровень алмазоносности известных кимберлитовых тел в целом значительно ниже, чем среднепалеозойской, а в большинстве известных триасовых кимберлитов алмазы вообще не установлены. Юрско-меловые кимберлиты практически не алмазоносны, и среди многих сотен известных тел лишь для единичных трубок этого возраста установлены убогие содержания алмазов. Большинство известных полей среднепалеозойских кимберлитовых тел локализовано в центральной части Сибирской платформы, тогда как мезозойские кимберлиты тяготеют к ее окраинам. На окраинах платформы имеются находки и среднепалеозойских кимберлитов, в частности в ее северо-восточной части в районе Кютюнгдинского грабена (Толуопское поле), где пространственно совмещены кимберлиты всех трех эпох. Поскольку для Сибирской платформы наблюдается зависимость продуктивности кимберлитовых тел от возраста их формирования, то именно возраст коренных источников является основой для прогнозирования и организации поисковых работ на алмазы. Поэтому выделение комплекса признаков, основанных на онтогенических особенностях индикаторных минералов кимберлитов (далее ИМК) является крайне актуальным для повышения эффективности прогнозирования и поисков коренных месторождений алмаза. Этот комплекс критериев позволяет оценить возраст прогнозируемых коренных источников на перспективных площадях и на данной основе определять тактику поисковых работ, что имеет важнейшее практическое значение. Цель и задачи работы Цель: выявить комплекс минералогических критериев оценки возраста коренных источников по индикаторным минералам кимберлитов из ореолов рассеяния и выделить районы, перспективные с точки зрения коренной алмазоносности на Сибирской платформе. Задачи: 1. Изучить типоморфизм индикаторных минералов кимберлитов (ИМК) из ореолов рассеяния различных алмазоносных районов Сибирской платформы, включая: а) морфологию зерен, отражающую эволюцию ИМК в сфере седиментогенеза; б) особенности химического состава, позволяющие идентифицировать коренные источники и дать оценку их алмазоносности; 2. Изучить закономерности поведения ИМК в условиях современного аллювиального переноса; 3. Восстановить историю и условия развития ореолов ИМК с помощью типоморфного и онтогенического анализа. 4. Обосновать наиболее перспективные площади с точки зрения коренной алмазоносности. Фактический материал и личный вклад автора. Материалом для исследования послужили шлиховые пробы из следующих районов Сибирской платформы: Муно-Мархинское междуречье, Анабаро-Уджинское междуречье (бассейны рек Биллях, Уджа, Маят), участки Тарыдак и Мирюга (бассейн реки Подкаменная 2 Тунгуска), Чомполинское поле (верховья реки Амга), северная часть Оленекского поднятия (бассейны рек Никабыт, Хорбусуонка, Келимяр), минералы которых изучены морфологически, определен их химический состав. Использованы также химические составы гранатов из различных районов Сибирской платформы из базы данных Лаборатории литосферной мантии и алмазных месторождений (лаб. 451) ИГМ СО РАН за многолетний период (более 15 000 анализов). Автор принимал непосредственное участие в специальном маршруте по р. Муна со шлихоминералогическим опробованием с целью определения дальности транспортировки ИМК в аллювиальных условиях в ореоле рассеяния прямого сноса, а также в отборе шлиховых проб в следующих районах: Муно-Мархинское междуречье (2010 г.), бассейн реки Подкаменная Тунгуска (2011 г.), северная часть Оленекского поднятия (2013 г.), Анабаро-Уджинское междуречье (2018 г.). Работа основана на полученных автором данных по морфологическим особенностям ИМК и соотношению ИМК с разной степенью механического износа (более 600 проб). Для представительных выборок ИМК из разных участков проведено детальное изучение микрорельефа на сканирующем электронном микроскопе (более 5000 фотографий) и выполнена систематизация зерен по этому параметру. Часть химических анализов гранатов (576 анализов) получены лично автором. Методы исследования. С помощью бинокулярного микроскопа (Микромед MC3 Zoom) изучен габитус кристаллов, степень механического износа, наличие гипергенных изменений и хронологические взаимоотношений разного рода скульптур. Сканирующая электронная микроскопия (JEOL 6380 LA, TESCAN MIRA 3 LMU) применялась с целью изучения микрорельефа наиболее информативных зерен ИМК и документации представительных выборок ИМК из различных районов. Онтогенический и типоморфный анализы, основанные на изучении и интерпретации форм экзогенных изменений на ИМК из ореолов. Онтогенический (по [Григорьеву, 1961]) анализ направлен на восстановление истории развития минеральных индивидов и минеральных ассоциаций, а типоморфный - на реконструкцию геологических условий, ответственных за проявление тех или иных типоморфных особенностей минералов и их ассоциаций на каждом этапе онтогенеза). Сочетание этих двух методов позволяет реконструировать историю формирования ореолов ИМК и фациальные обстановки на каждом этапе онтогенеза, а также обосновать возраст коренных источников на основании типоморфных особенностей ИМК. Микрорентгеноспектральный анализ (JEOL JXA 8100) применялся для изучения химического состава представительных выборок пиропов. Научная новизна и практическая значимость. По результатам изучения природного объекта (Верхнемунского кимберлитового поля) доказана дальность транспортировки ИМК в аллювиальных условиях в ореоле прямого сноса, превышающая 150 км. При транспортировке на это расстояние на зернах появляется признаки механического износа только слабой степени. Для получения представительного количества ИМК необходимо экспоненциально увеличивать объем проб по мере удаления от коренного источника. Разработан комплекс минералогических критериев, позволяющих оценить возраст коренных источников по их ИМК в современных и древних ореолах рассеяния. С использованием комплекса минералогических критериев обоснован возраст коренных источников в ряде районов Сибирской платформы. Выявлены наиболее перспективные с точки 3 зрения коренной алмазоносности территории, связанные с среднепалеозойским кимберлитовым магматизмом. Основные защищаемые положения Дальность транспортировки ИМК в аллювиальном ореоле прямого сноса (Верхнемунское кимберлитовое поле) достигает первых сотен километров в зависимости от степени расчлененности рельефа, с падением концентрации ИМК по экспоненциальному закону, при слабом механическом износе ИМК. Комплекс критериев для оценки возраста коренных источников ИМК Сибирской платформы включает состав гранатов, степень их механического износа и гипергенной коррозии. Гипергенная коррозия и повышенный механический износ ИМК, наряду с широкими вариациями состава гранатов и наличием гранатов алмазной ассоциации свидетельствуют о среднепалеозойском возрасте коренных источников; ИМК из триасовых и юрско-меловых коренных источников лишены признаков гипергенной коррозии, слабо окатаны и характеризуются сокращением парагенетического разнообразия, сужением интервала по хромистости и отсутствием или очень низким содержанием гранатов алмазной ассоциации. На Анабаро-Уджинском междуречье, участках Тарыдак и Мирюга в бассейне р. Подкаменная Тунгуска представлены ИМК типичные для среднепалеозойских коренных источников, а на севере Оленекского поднятия и в Чомполинском поле – для триасовых. Наиболее перспективной на обнаружение среднепалеозойских алмазоносных кимберлитов является Анабаро-Уджинская площадь. Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 13 работ в том числе 5 в рецензируемых журналах из списка ВАК. Результаты работы были доложены и опубликованы в материалах и тезисах Международных и Всероссийских научных конференций: XX Международный научный симпозиум студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2016, 2018), Goldschmidt 2017 (Париж, 2017), Геология и минеральносырьевые ресурсы Северо-Востока России: материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции (Якутск, 2018, 2019), 7th International Scientific Conference of young scientists and students on "Information technologies in solving modern problems of geology and geophysics" (Баку, 2018).