Особенности геологического строения, вещественного состава и геодинамики формирования трубок взрыва Ижмозёрского поля Архангельской алмазоносной провинции

Актуальность работы. Архангельская алмазоносная провинция (ААП) характеризуется широким разнообразием проявлений кимберлитового и родственного ему магматизма. Высокоалмазоносные и убого алмазоносные трубки взрыва, принадлежащие к разным сериям пород (глинозёмистой и железо-титанистой) и имеющие довольно значительные отличия в вещественном составе, сближены в пространстве.

Основное количество трубок взрыва открыто до распада Советского.

Союза. Лишь трубки им. В. П. Гриба, Озёрная и Летняя открыты позднее (в.

1996 и 2001 гг). В настоящее время на площади провинции продолжаются активные поисковые работы, направленные на выявление новых высокопродуктивных трубок взрыва. Однако, несмотря на проделанный огромный комплекс работ, выявлены далеко не все закономерности и критерии алмазоносности. Так, трубка взрыва им. В. П. Гриба железотитанистой серии, считавшейся малоперспективной, оказалась весьма продуктивной. За более чем 20-летнюю историю ААП получен огромный фактический материал, касающийся геологии, геохимии, типоморфных особенностей алмазов, и других вещественных характеристик. В то же время вопросы геодинамики формирования трубок взрыва и ААП в целом освещены недостаточно. Предложенные до настоящего времени модели, как правило, учитывают не все имеющиеся фактические данные и не объясняют всего многообразия вопросов, связанных с формированием ААПВ" связи с этим, была поставлена задача обобщить весь имеющийся фактический материал, доизучить проблемные вопросы, имеющие неоднозначное решение и, на основе этого, создать общую непротиворечивую геодинамическую модель ААП, которая бы с одной стороны объясняла имеющийся фактический материал, а с другой — позволяла бы прогнозировать новые неоткрытые участки с ожидаемыми высокопродуктивными трубками взрыва. Если по вещественным особенностям как на макроуровне, так и на тонком геохимическом уровне накоплен достаточно обширный материал, то вопросы формирования трубок взрыва и их геодинамические позиции до настоящего времени недостаточно разработаны, что в значительной степени определяет актуальность и практическую значимость предлагаемой работы.

Целью работы является установление особенностей строения и вещественного состава трубок взрыва Ижмозёрского поля, а также установление закономерностей размещения различных типов кимберлитовых и родственных им пород и выявление наиболее значимых критериев t потенциально продуктивных трубок взрыва. Для достижения цели необходимо решить ряд задач, в том числе: 1) разработать общую геодинамическую модель образования ААП, 2) объяснить различия в составе и алмазоносности трубок взрыва, принадлежащих к различным полям, 3) выяснить причины необычного сочетания крупных округлых алмазов и мелких (класса -0,5 мм) кристаллов исключительно октаэдрического габитуса, на основании чего выделить наиболее перспективные поисковые площади для сокращения затрат на опоискование бесперспективных территорий.

Научная новизна работы. В работе даётся детальное описание строения и вещественного состава трубок взрыва Ижмозёрского поля и на основе сравнения с хорошо изученными образованиями других полей ААП впервые предложена общая геодинамическая модель, включающая механизм субдукции, обусловливающий возникновение алмазопродуцирующих расплавов, длительную их консервацию в виде твёрдого субстрата, а затем выведение на поверхность под действием двухстадийного плюмового тектогенеза. Происхождение трубок взрыва каждого кимберлитового поля объяснено как результат развития самостоятельных магматических «очагов», характеризующихся своими особенностями, отражающимися в вещественном составе и строении трубок взрыва. Предложен механизм консервации алмазообразующего вертикально неоднородного субстрата, согласно которому после выплавления кимберлитовых расплавов они длительное время находились в твёрдой фазе, не способной к-дифференциации. Происхождение пород двух серий рассмотрено как результат развития двух различных типов субдукции, имеющих разный возраст и направление. Впервые объяснена степень алмазоносности трубок одного поля, происходящих из единого магматического очага, и широкое распространение в диатремах ААП округлых алмазов со следами растворения. Образование диатрем в результате взрыва и следующего за взрывом явления «контрэксплозии» обусловило явление опускания ксенолитов в трубки взрыва на глубину 500 м от их первоначального залегания.

Практическая значимость работы. На основе разработанных критериев продуктивности трубок взрыва, с учетом их геологического положения в структуре ААП, вещественного состава и механизма формирования, в практику поисковых работ внедрены рекомендации, позволяющие более эффективно использовать средства на их поиски.

Защищаемые положения.

1. Ижмозёрское мелилититовое поле проявлено в ландшафте телескопированной системой кольцевых структур и искажениями гравитационного и магнитного полей. Структурный контроль диатрем внутри поля обеспечивают линеаментные зоны субмеридионального и северо-восточного простирания, имеющие сквозной для него характер. Раскрытие положения в главе 2.

2. Особенности внутреннего строения и вещественного состава диатрем Ижмозёрского поля свидетельствуют о более глубинных условиях, зарождения магм для Северной группы тел (куда входят трубки Чидвинская и Апрельская) по сравнению с Южной группой (трубки Весенняя, Озёрная, Ижмозёрская и Летняя). Раскрытие положения в главах 2, 3.

3. Особенности строения и вещественного состава Северной группы тел Ижмозёрского поля указывают на большую алмазоносность трубок взрыва, являющихся производными верхних частей магматических очагов. Раскрытие положения в главах 3, 4, 5.

4. Наосновании: анализасоотношениягеологического положения, структурных особенностей и вещественного состава Ижмозёрского поля и сопоставления по этим параметрам с другими полями ААП, изученное поле представляется малоперспективным. Наибольшие перспективы обнаружения трубок взрыва железо-титанистой серии, в том числе высокопродуктивных, связываются с Кулойской площадью. Раскрытие положения в главах 6, 7, 8.

Фактический материал. В основу диссертации положены трёхлетние полевые и лабораторные работы автора по изучению геологического строения и вещественного состава трубок взрыва ААП, а также изучение и анализ большого количества фондовой и опубликованной литературы по алмазной тематике. За более чем 20-летнюю историю изучения ААП вещественные характеристики вулканических пород ААП изучены очень хорошо благодаря исследованиям Махина, Саблукова, Богатикова, Гаранина, Кононовой, Кудрявцевой, Васильевой, Вержака, Веричева, Парсаданяна, Посуховой и др. Автором использован фактический материал, отраженный в работах перечисленных исследователей, который преломлен под углом зрения геодинамического анализа и создания геодинамической модели.

Автором изучено около 16 ООО пог. м керна из 40 скважин, пройденных по трубкам взрыва ААП акционерными обществами «Грань» и «Татнефть.

Кратон". Изучено более 700 шлифов. В распоряжении автора было свыше.

400 химанализов пород из различных трубок взрыва, часть которых заимствована из опубликованных данных (Богатиков и др. (2000), Саблуков.

1995)), а также из научно-производственных отчётов (Медведев (2002),.

Сагайдак, Третяченко 1995)). Автором использовались результаты анализов.

ICP — MS (около 50), произведённые в лаборатории ИГЕМ РАН и данные 6 минералогических исследований, проведённых в Проблемной лаборатории месторождений алмаза геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, в специализированных лабораториях ЦНИГРИ, в лабораториях «Архангельскгеологии» и «Архангельскгеолдобычи», а также анализы 111 хромшпинелидов, составы которых определялись в лаборатории ИМГРЭ (г. Москва) на рентгеноспектральном микроанализаторе «Камебакс» (Micro Beam Cameca).

Апробация работы. Материалы по теме диссертации докладывались на Международной конференции «Проблемы геодинамики и минерагении Восточно-Европейской платформы» (Воронеж, 2002) — на VI международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2003) — на научных сессиях Воронежского государственного университета (2001;2003 гг.). Основные положения диссертации изложены в 6 работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка литературы, содержащего 123 наименования. Текст объёмом 223 страницы машинописного текста сопровождается 58 рисунками и 29 таблицами.

Заключение

.

Установлено, что особенности вещественного состава трубок взрыва указывают на функционирование разнонаправленных зон субдукции, которым обязаны своим происхождением трубки взрыва ААП. Диатремы, сложенные породами А1-серии, порождены развитием зоны субдукции, установленной О. Г. Сорохтиным с соавторами (1996). Породы железо-титанистой серии порождены развитием зоны субдукции более молодого возраста, имевшей направление погружения с востока на запад в современных координатах.

Предложена геодинамическая модель образования Архангельской алмазоносной провинции, предполагающая сочетание субдукции и двухстадийного рифтогенеза (I стадия — рифей, II — девон), что позволяет допустить существование на протяжении длительного времени (от архея до девона) алмазопродуцирующего субстрата в своеобразном твёрдом «консервированном» состоянии, не способного к дифференциации, но в условиях декомпрессии быстро переходящего в маловязкий расплав.

Установлено, что трубки взрыва каждого поля провинции происходят из единого магматического очага. Это доказывается незначительными отличиями вещественного состава трубок одного поля и существенными отличиями состава трубок различных полейа также морфологическими особенностями алмаза трубок каждого поля.

Доказано, что наиболее алмазопродуктивные трубки взрыва являются производными верхних этажей магматических очагов, продуцирующих трубки взрыва.

Предложен оригинальный механизм формирования трубок взрыва, предполагающий образование «магматических пробок» при подъёме магм к поверхности в результате резкого охлаждения при вскипании газово-флюидных фракций. На основании различий в содержании в породах газово-флюидных фракций объяснены различия в форме и размере диатрем, сложенных этими породами.

На основе выявленных закономерностей и критериев алмазоносности делается вывод о перспективности поисков алмазоносных трубок на дне Белого моря и в северо-западной части Кулойского выступа фундамента.