On the geological-prospecting types of kimberlite pipes

Full Text

Введение

В последние десятилетия опубликовано значительное количество работ по вещественному составу кимберлитов, лампроитов и конвергентных им пород [1–18], изученных в различных алмазоносных районах Cибирской (далее – СП), Восточно-Европейской (далее – ВЕП), Южно-Африканской (далее – ЮАП) платформ и других перспективных на алмазы территорий. Магматические образования широко распространены на рассматриваемых территориях и представлены породами среднепалеозойского и мезозойского комплексов, различающихся [19–23] не только по возрасту, но и вещественному составу пород, формам и условиям их проявления. Среднепалеозойский магматический комплекс представлен интрузивными породами щелочно-ультраосновной кимберлитовой и трапповой формаций. Породы основного состава установлены в виде интрузий и покровов долеритов, залегающих на различных глубинах. К ним относятся [1–4, 13, 16] недифференцированные и слабо дифференцированные тела долеритов и габбро-долеритов, внедрившиеся в нижние горизонты карбонатных пород раннего палеозоя. Обобщение обширных данных по алмазоносному и конвергентному с ним магматизму позволило на большом фактическом материале показать соотношение в неогее этапов осадконакопления (площадь и типы осадочных образований), эпох мощного корообразования и кимберлитового магматизма. Рассматривая в целом изменение площадей проявления магматизма в фанерозое, можно отметить [24], что магматический процесс на континентах Земли развивался циклично, переживая относительные максимумы (ранний кембрий, ордовик, ранняя юра, поздний мел и палеоген) и минимумы (средний кембрий, силур-девон, средняя юра, ранний мел и палеоген).

Результаты и их обсуждение

Исследователями отмечалась приуроченность коренных месторождений алмазов мантийного происхождения к древним кратонам, консолидация которых завершилась в архее [5–10]. В последние годы были открыты коренные месторождения алмазов и в периферийных частях древних кратонов (лампроитовая трубка Аргайл в Западной Австралии, алмазоносные кимберлитовые диатремы Восточно-Европейской платформы и др.). Однако такие коренные месторождения алмазов имеют целый ряд особенностей, на основании которых можно выделить самостоятельные алмазоносные зоны, обрамляющие центральные районы практически всех алмазоносных провинций Мира. Особенности локализации коренных месторождений алмазов в пределах таких зон наглядно просматриваются [6–12] на примере Сибирской платформы и особенно ее центральной и северной частей – Якутской кимберлитовой провинции (далее – ЯКП), протягивающейся с юга на север на 1.5 тыс. км (от Малоботуобинского алмазоносного района до моря Лаптевых) и с запада на восток на 1 тыс. км (от Харамайского кимберлитового поля в Красноярском крае до р. Лены). На севере и востоке границами алмазоносной провинции служат Лено-Анабарский (далее – ЛАП) и Ангаро-Вилюйский наложенный мезозойский (далее – АВНМП) прогибы, а на юго-востоке – Вилюйская мезозойская синеклиза (далее – ВМС). На западе граница проходит по восточному борту Тунгусской верхнепалеозойской синеклизы (далее – ТВС). В пределах ЯКП на площади свыше 800 тыс. км² открыто более 1 тыс. кимберлитовых трубок и дайкоподобных тел, распределенных неравномерно и сгруппированных в более чем 25 кимберлитовых полей, которые в свою очередь объединяют в девять алмазоносных районов. По особенностям геолого-тектонического положения отдельных групп кимберлитовых пород, их минералого-петрографическим характеристикам, возрасту, петрохимии, геохимии, кристалломорфологическим особенностям алмазов и алмазоносности отдельные исследователи [13–18, 25] разделяют ЯКП на две субпровинции: Вилюйскую и Анабаро-Оленекскую. Само понятие «субпровинции» было введено [26–31] из-за очевидной неравномерности внедрения глубинных магматитов в другие образования платформы. Практически на всех древних платформах Мира наблюдается скученность групп кимберлитовых полей в одних частях при полной амагматичности других территорий. В пределах субпровинции магматические тела ультраосновных и щелочных пород группируются в поля, объединяющие в своих границах десятки (а иногда и сотни) магматических тел. Обычно магматические тела различной фациальной принадлежности локализованы в своих полях: кимберлиты – в кимберлитовых, карбонатиты – в карбонатитовых, лампроиты – в лампроитовых и т.д. На отдельных территориях древних платформ (северо-восточная часть СП, юг Африканской платформы и др.) отмечено явление «полихронного магматизма» [32–35]. В пределах алмазоносных районов выделяются кимберлитовые поля, образованные скоплением кимберлитовых трубок, даек, силлов и жил. Вилюйская кимберлитовая субпровинция (далее – ВКСП) охватывает территорию, южной границей которой являются контуры Малоботуобинского алмазоносного района (далее – МБАР). Северная граница субпровинции совпадает с северным ограничением Верхнемунского района (далее – ВМАР) и условно проводится на широте излучины р. Оленек. Территория ВМАР вытянута с юга на север на 800 км. В составе этой субпровинции выделены [36–40] четыре алмазоносных района: МБАР, Далдыно-Алакитский (далее – ДААР), ВМАР и Среднемархинский (далее – СМАР), в которых обособляются шесть кимберлитовых полей, три из них (Далдынское, Алакит-Мархинское и Моркокинское) находятся в ДААР.

Анабаро-Оленекская кимберлитовая субпровинция (АОКСП) охватывает большую территорию северной части ЯКП, располагающуюся в бассейне рек Оленек и Анабар. В пределах этой субпровинции выделяются пять алмазоносных районов: Среднеоленекский, Нижнеоленекский, Приленский, Анабарский (или Куонапский) и Котуй-Меймечинский. Каждый из этих алмазоносных районов включает в себя отдельные кимберлитовые поля с многочисленными трубками, дайками, силлами и жилами [24, 41, 42].

Токсоном, соподчиненным «кимберлитовой субпровинции», принято cчитать «кимберлито-контролирующую (или минерагеническую) зону», выделение которой в качестве самостоятельной токсономической единицы выполнено по линейно-дискретному пространственному расположению полей глубинных магматитов. Примером линейного расположения групп кимберлитовых полей является северо-восточная часть Якутской минерагенической провинции (далее – ЯМП), в пределах которой принято выделять [42–44] две зоны: Оленекскую (далее – ОМЗ) и Куонамскую (далее – КМЗ).

Оленекская зона обьединяет Чомурдахское, Восточно-Укукитское, Западно-Укукитское, Мерчимденское, Толуопское, Молодинское и Куойское кимберлитовые поля в полосе северо-восточного простирания размером 350 х 80 км. Магматические комплексы в пределах этой зоны представлены кимберлитами двух возрастных генераций – среднепалеозойской (D₃-C₁) и мезозойской (J₃-K₁). Находки парагенетических индикаторных минералов кимберлитов (далее – ИМК) в терригенных отложениях позднего докембрия не исключают обнаружения и более ранних протерозойских магматических кимберлитовых комплексов [45–48]. Северо-восточная часть этой зоны характеризуется полихронным магматизмом с учетом пространственного сонахождения разновозрастных комплексов.

Куонапская зона расположена вдоль флангов Анабарского щита, огибая его восточные границы. В ее пределах (300 х 30 км) расположены Старореченское, Орто-Ыаргинское, Ары-Мастахское, Лучаканское и Дьюкенское кимберлитовые поля, объединяющие группы широкой формационной принадлежности, чем они существенно отличаются от Оленекской зоны. В составе магматического комплекса здесь развиты кимберлиты, карбонатиты, альнеиты и другие труднодиагностируемые разновидности, относимые многими исследователями к щелочным пикритам [14, 18]. Большинство исследователей принимают возраст кимберлитового магматизма Куонапской зоны как мезозойский (Т₃-J₁). От геолого-геофизических особенностей залегания кимберлитовых диатрем во многом зависят особенности их прогнозирования и поисков. Это можно проиллюстрировать на примере основных районов Якутской алмазоносной провинции (далее – ЯАП) СП. Они разделяются [19–22, 26–30] на следующие типы площадей, в пределах которых кимберлитовые трубки: а) полностью перекрыты верхнепалеозойскими отложениями или траппами; б) частично перекрыты верхнепалеозойскими отложениями или траппами; в) полностью перекрыты мезозойскими отложениями; г) интрудированы траппами без существенного перемещения отторгнутых блоков; д) интрудированы траппами с отторжением и перемещением блоков кимберлитов; е) представляют протрузии кимберлитовых тел в верхнепалеозойские отложения и траппы; ж) сохранили в верхних частях кратерные фации; з) характеризуются эксплозивной камерой закрытого типа; и) покрыты маломощными элювиальными и делювиальными образованиями.

Кимберлитовые трубки, полностью перекрытые верхнепалеозойскими отложениями и траппами, составляют около 40 % диатрем, открытых в Алакит-Мархинском поле (далее – АМКП). Практически все (за исключением трубки Лира) кимберлитовые трубки этого поля, перекрытые более молодыми отложениями, были зафиксированы с помощью площадного бурения по сети различной плотности и проводимого при этом шлихо-минералогического метода поисков (далее – ШММП) в захороняющих эти тела отложениях. Сравнительно низкая эффективность применяющихся здесь геофизических и геохимических методов поисков обусловлена отсутствием надежных прогнозно-поисковых критериев, а также сложностью расшифровки геофизических полей на площадях развития пород трапповой формации. Поэтому в таких сложных геолого-структурных ситуациях основным методом поисков алмазных месторождений является ШММП, главная задача которого – выделение древних ореолов рассеяния продуктов дезинтеграции кимберлитов с последующей локализацией этих образований бурением скважин, сопровождающимся шлиховым опробованием вскрываемых разрезов и комплексными геолого-геофизическими исследованиями скважин. Эффективность применения указанного комплекса методов в значительной мере зависит от условий осадконакопления в посткимберлитовую эпоху, позволяющих сохранить следы размыва кимберлитовых тел и их природного разнообразия, условий формирования и строения верхних (кратерных) их частей, взаимоотношения с перекрывающими и интрудирующими их породами и др. Нередко поверхности кимберлитовых трубок на таких участках перекрываются верхнепалеозойскими терригенными (иногда туфогенными) отложениями, в различной степени интрудированными силлами траппов. Иногда непосредственно на поверхности кимберлитовых тел и вмещающих пород залегают интрузии траппов [8, 25, 39]. Мощность захороняющих трубки верхнепалеозойских отложений в ДААР колеблется от первых до 130 м. От 5 до 100 м на этой территории меняется и мощность интрудирующих кимберлитовые трубки трапповых образований. Отмечены также значительные (до 100 м и более) мощности трапповых интрузий, непосредственно бронирующих поверхности кимберлитовых тел. Северней (уже в ДААР) наиболее характерны следующие масштабы взаимоотношения кимберлитовых трубок с полностью перекрытыми верхнепалеозойскими отложениями и траппами: а) траппы в виде маломощных силлов (иногда апофиз от них) интрудируют верхние горизонты перекрывающих трубки отложений, будучи приуроченными к краевым частям диатрем (трубки Восток, Байтахская и др.); б) в перекрывающих трубки породах траппы располагаются на двух уровнях: верхний силл в виде мощного (до 70 м) траппового тела бронирует с поверхности осадочные породы верхнего палеозоя, а нижний (сравнительно маломощный) – внедряется по контакту этих пород с кимберлито-вмещающими отложениями нижнего палеозоя или интрудирует верхнюю часть кимберлитовых тел (трубки Краснопресненская, Подтрапповая и др.); в) трапповые интрузии, бронирующие отложения пермо-карбона, приближаясь к кимберлитовым трубкам, существенно изменяют свою мощность, расщепляются на серию мелких апофиз, создавая над поверхностью погребенных тел своеобразные «окна» (трубки Юбилейная, Кыллахская и др.); г) трапповый силл внедряется по границе между верхне- и нижнепалеозойскими отложениями (трубка Алакитская и др.); д) силлы траппов, внедряясь в отложения нижнего палеозоя, налегают на палеоповерхность кимберлитовых тел. На практике отмечается несколько характерных типов отторжений кимберлитовых тел силлами долеритов, в которых произошло нарушение их целостности путем перемещения блоков кимберлитов от первоначального залегания до нескольких сотен метров [9, 21]. Иногда кимберлиты образуют «протрузию» в породы верхнего палеозоя и траппы (трубка Москвичка и др.), оказываясь на современной поверхности (Восток и др.). Подобные формы поверхности диатрем встречены (рис. 1) и в других трубках ДААР (Сытыканская, Победа и др.).

Рисунок 1. Схематический план и продольный разрез кимберлитовой трубки Сытыканская [42]: 1-6 – вмещающие и перекрывающие осадочные породы палеозоя: 1 – песчаники мелко- и среднезернистые; 2 – алевролиты; 3 – известняки; 4 – пестроцветные глинистые известняки и мергели; 5 – доломитовые известняки, известковистые песчаники; 6 – доломиты глинистые, известняки песчанистые; 7 – перекрывающие долериты; 8 – кимберлиты: а – автолитовая брекчия; б – брекчия с массивной текстурой цемента; 9 – ксенолиты вмещающих пород («плавающие рифы»); 10 – контуры трубки на плане: а – на дневной поверхности; б – под перекрывающими породами; 11 – граница между кимберлитами разных фаз внедрения.

С использованием ИМК в подобной поисковой обстановке была открыта в 1955 г. трубка Сытыканская. Первоначально предполагалось, что она представляет собой незначительное по размерам и выходящее на дневную поверхность тело, расположенное непосредственно у самого уступа траппового плато. Однако в процессе дальнейших поисково-оценочных работ было установлено, что бо´льшая часть трубки перекрыта терригенными породами пермского возраста, бронированными мощной интрузией траппов. Трубка Сытыканская состоит из двух самостоятельных тел – северо-восточного (основного) и юго-западного. По форме и условиям залегания трубка представляет сдвоенное тело, сильно вытянутое с юго-запада на северо-восток. Расстояние по поверхности между обоими телами составляет 30 м, существенно увеличиваясь с глубиной. Мощность перекрывающих трубку терригенных пермо-каменноугольных пород озерно-болотной фации колеблется от 9 до 16 м. Выше этих отложений над бо´льшей частью трубки залегают долериты. В юго-западной части диатремы, где терригенные отложения выклиниваются, эти магматические трапповые образования лежат непосредственно на поверхности кимберлитов и вмещающих их терригенно-карбонатных пород нижнего палеозоя. Мощность траппов непосредственно в районе трубки Сытыканская варьирует от 5 (на северо-восточном фланге) до 87 м (на юго-западе и в центральной части). За контуром трубки она резко возрастает, в отдельных участках – до 125 м. Оба тела трубки Сытыканская сложены типичной кимберлитовой брекчией (далее – КБ), в которой большинство исследователей выделяют три разновидности [11–13, 19–21, 24, 32]. Северо-восточное тело представлено породами двух фаз внедрения, образующими два самостоятельных рудных столба – центральный и северо-восточный, сочленяющихся между собой через переходную зону [9]. Юго-западное тело имеет относительно простое строение и сложено породами одной фазы внедрения. В пределах основного тела трубки различаются кимберлитовые брекчии с массивной текстурой цемента первой фазы внедрения и автолитовые кимберлитовые брекчии (далее – АКБ) второй – завершающей фазы. Непосредственно под толщей перекрывающих трубку терригенно-карбонатных отложений пермо-карбона отмечается КБ, участками сильно выветрелая, представляющая собой типичную остаточную кору выветривания (далее – КВ).

Кимберлитовые трубки, полностью перекрытые мезозойскими отложениями, установлены в МБАР и Среднемархинском алмазоносных районах (СМАР) СП, хотя возраст самих кимберлитов датируется большинством исследователей этих территорий как средне-позднепалеозойский. В МБАР к ним отнесены трубки Интернациональная, имени ХХIII съезда КПСС и Дачная, открытые с помощью применяемого в ЯКП комплекса геолого-геофизических методов. Эти диатремы имеют небольшие размеры, но характеризуются высоким качеством алмазов, большая часть которых относится к ювелирным.

Трубка Интернациональная, расположенная в 16 км к юго-западу от трубки Мир на правобережье р. Ирелях (в верхнем течении ее правых притоков Маччоба-Салаа и Улаах-Юрях), тяготеет к Западному региональному разлому [9, 21, 32, 42]. Кимберлитовая трубка Интернациональная внедрилась в осевую зону Кюэляхского разлома и сопровождается системой даек, ориентированных в северо-восточном, северо-западном и почти меридиональном направлениях [7–18, 24, 44]. На поверхности трубка имеет форму неправильного овала (рис. 2), вытянутого на северо-запад. Разведка диатремы до глубины 955 м показала [13, 25–27], что в среднепалеозойское и мезозойское время около 470 м верхней части трубки было уничтожено в результате длительной эрозии, поэтому от раструба сохранилась только его нижняя 120-метровая часть. Далее на глубину остатки раструба переходят в цилиндрический канал с почти вертикальными каналами. До разведанной глубины размеры трубки существенно не уменьшаются, стабильной остается и продуктивность руд [14, 16, 35–39]. В верхней части трубки Интернациональная залегают слоистые породы с чередованием прослоев мелко- и крупнопорфирового кимберлита. В верхних горизонтах трубки выделяются (рис. 2) два типа пород – КБ, которые преобладают (до 99 %) и массивные кимберлиты (далее – МК). Из ксенолитов наиболее распространены обломки терригенно-карбонатных пород (5-15 %). В породе присутствуют также единичные обломки траппов и кристаллических сланцев фундамента платформы. Относящаяся к этому же геолого-поисковому типу кимберлитовая трубка имени ХХIII сьезда КПСС расположена в 14 км к юго-западу от трубки Мир и приурочена к Западному региональному разлому. Она полностью перекрыта [7–10, 19–21, 24, 42, 43] 12–20-метровой толщей нижнеюрских терригенных отложений, в которых выделены две пачки: нижняя, отнесенная к укугутской свите, и верхняя – к домерскому ярусу. На поверхности трубка имеет размер 120 х 80 м. Форма ее овальная, длинная ось ориентирована в северо-западном направлении. В верхней части трубка имеет крутопадающие контакты, которые уже на глубине 100 м заметно выполаживаются, принимая дайкообразную форму на глубине 150 м. Рельеф трубки под осадками нижней юры неровный. В южной части наблюдается отчетливо выраженная возвышенность с превышением кимберлитов на 10–12 м над поверхностью вмещающих пород нижнего палеозоя. Перекрывающие трубку породы слагают своеобразную антиклинальную складку. В северо-восточной части трубки под нижнеюрскими отложениями сохранилась древняя КВ кимберлитов мощностью 8–12 м, в глинистой части которой преобладает [5–8, 14, 46] монтмориллонит с примесью каолинита, гидрослюды, хлорита и серпентина. Из первичных минералов в выветрелом кимберлите встречены пироп, пикроильменит и хромит. Отмечена характерная особенность увеличения в КВ, по сравнению с плотным кимберлитом, концентрации алмаза, пикроильменита и хромшпинелида. Алмазоносность кимберлитов трубки исключительно высокая, причем в пределах плотного кимберлита она распределена относительно равномерно. В то же время содержание алмазов в КВ кимберлитов более чем в шесть раз выше по сравнению с плотной породой. Среди алмазов рассматриваемой диатремы преобладают [7, 15, 29, 31] октаэдры (более 75 %), более 6 % составляют ромбододекаэдры и около 20 % кристаллов – комбинационные формы. Редко встречаются кубические кристаллы. Подавляющее большинство зерен алмазов в плотных кимберлитах трубки относится к бесцветным разностям, в то время как в КВ этих же пород преобладают кристаллы, окрашенные в цвет морской волны, что может быть связано с постмагматическими изменениями минерала.

Рисунок 2. Блок-диаграмма кимберлитовой трубки Интернациональная [42]: 1 – кимберлитовая брекчия; 2 – порфировый кимберлит; 3 – кимберлитовые дайки.

Недалеко от описанной диатремы находится кимберлитовая трубка Дачная, приуроченная к Параллельному разлому. Она перекрыта нижнеюрскими осадочными толщами мощностью 15–21 м. Рельеф под перекрывающими диатрему нижнеюрскими отложениями неровный, с превышением до 6 м. Размеры трубки на поверхности – 120 х 100 м. Форма ее близка к овалу, длинная ось которого ориентирована в северо-западном направлении. На глубине 105 м от поверхности площадь горизонтального сечения трубки уменьшается примерно в два раза. Самая верхняя часть представлена сильно измененной породой КВ, практически лишенной первичной материнской структуры. Глубже залегает выветрелый кимберлит, в котором преобладают монтмориллонит, ассоциирующийся с каолинитом, гидрослюдой, хлоритом и серпентином. При почти равномерном распределении алмазов в диатреме несколько снижается их содержание в приконтактовых частях трубки. Преобладают октаэдры (47 %) и комбинационные формы минерала (около 40 %) при подчиненной роли (около 12 %) ромбододекаэдров.

К данному геолого-поисковому типу относятся диатремы Накынского кимберлитового поля (далее – НКП), открытого в пределах СМАР, охватывающего территорию среднего течения р. Мархи и верхнего течения р. Тюкян (левого притока р. Вилюй). Геолого-структурные особенности этого района определяются его приуроченностью к зоне сочленения кратонной и депрессионно-деструктивной областей центральной части СП [7–1-, 32]. Основными структурами кратонной области, в пределах которой открыты кимберлитовые трубки Ботуобинская, Нюрбинская и тело Майское, являются: на севере – южная оконечность Анабаро-Оленекской антеклизы, на северо-западе – Сюгджерская седловина и на юго-востоке – северная часть Вилюйской синеклизы. Структура рудного узла трубок Ботуобинская и Нюрбинская характеризуется проявлением локальных разрывных дислокаций, картируемых во вмещающих их осадочных толщах в пределах околотрубочного пространства. Трубка Ботуобинская расположена [9, 16, 19, 42] в истоках руч. Дьяхтар-Юрэгэ (левого притока р. Мархи), в поле сплошного развития раннеюрских осадочных толщ (мощностью до 80 м), и относится к числу полностью погребенных кимберлитовых тел. Диатрема является сложным сдвоенным кимберлитовым телом, южная часть которого представляет собой дайкообразное образование северо-восточного простирания, а северо-восточная имеет форму овала. В месторождении развиты кимберлиты двух фаз, более ранняя из них представлена порфировым кимберлитом (далее – ПК), слагающим дайковую часть трубки и не выходящим на дневную поверхность. В верхней части трубочного тела сохранились породы кратерных фаций, известные на некоторых диатремах ДААР [5, 9, 22–24, 42, 43]. Наличие кратерных построек, выполненных кимберлитовыми туфобрекчиями (далее – КТБ), свидетельствует о незначительном эрозионном срезе этой трубки. КТБ верхних горизонтов кратера (северо-восточная часть трубки) представляют собой бескорневые кимберлитовые породы начальной эксплозивной стадии формирования диатремы. Их материнской породой являются подстилающие АКБ. В верхних горизонтах трубки установлена остаточная КВ, достигающая в отдельных местах мощности 15–20 м. По комплексу типоморфных признаков и характеру их связи с крупностью алмазы трубки Ботуобинская не имеют аналогов среди известных кимберлитовых тел ЯАП и Мира [4, 8–10, 32, 42]. Среди основных типоморфных особенностей алмазов отмечаются низкое содержание ламинарных ромбододекаэдров и отсутствие типичных округлых алмазов «уральского» типа. Присутствуют в значительном количестве псевдоромбододекаэдры «мархинского» типа, псевдокубического габитуса первой [26], а также алмазы с оболочкой 1У разновидностей по классификации Ю.Л. Орлова [41].

К этой же геолого-поисковой обстановке относится кимберлитовая трубка Нюрбинская, расположенная в НКП в верховье руч. Дюлюнг-Оту (правый приток р. Накын), в 3.3 км к северо-востоку от трубки Ботуобинской, и приуроченная к осевой линии Дьяхтарского разлома. Трубка прорывает алевритисто-глинисто-карбонатные верхнекембрийские и нижнеордовикские отложения и перекрывается чехлом терригенных нижне-среднеюрских отложений (укугутская, тюнгская и сунтарская свиты) и дезинтегрированными продуктами КВ (Т_2-3) общей мощностью 55–60 м. Для одного из таких участков трубки Нюрбинская установлен сложный структурно-тектонический план, поскольку на глубине 124–126.5 м в пределах юго-западного фланга выявлено жильное тело кимберлитов. Трубка Нюрбинская слагается АКБ, среди которых выделяются мелко-среднеобломочные брекчии центральной части рудного тела и карбонатная кимберлитовая брекчия приконтактовой зоны северо-восточного и юго-западного флангов диатремы. В тяжелой фракции кимберлитовых пород трубки преобладают пироп и хромшпинелиды, реже встречаются пикроильменит, оливин и клинопироксен [32, 42]. Для обоих изученных диатрем НКП характерна слабая намагниченность кимберлитов, что затрудняет поиски таких диатрем геофизическими методами. Алмазы из кимберлитов трубки Нюрбинская близки к таковым из Ботуобинской с некоторыми отличиями. В целом алмазы трубки Нюрбинская характеризуются [8, 16, 32] комплексом типоморфных особенностей, свойственных этим минералам из наиболее продуктивных диатрем ЯКП.

В ДААР ЯАП открыт (рис. 3) ряд кимберлитовых трубок, интрудированных траппами без существенного перемещения отторгнутых блоков (Комсомольская, Ленинградская, Сытыканская, Краснопресненская и др.). Модельным объектом такого поискового типа можно считать трубку Краснопресненскую [9, 16, 32–39], открытую в верховье р. Алакит и приуроченную к юго-западному флангу центральной рудоконтролирующей зоны, вмещающей более трети всех известных диатрем в АМКП. С поверхности трубка полностью перекрыта терригенно-карбонатными толщами пермо-карбона, туфогенными отложениями триаса и интрудированными породами трапповой формации мощностью в среднем до 78 м. В плане под перекрывающими отложениями трубка имеет форму овала. В разрезе она представляет собой асимметричное воронкообразное тело с четко выраженным раструбом в верхней части. Характерным структурным элементом одного из участков трубки Краснопресненская является установленное здесь компенсационное погружение над- и околотрубочного субстрата, связанное с воздействием на породы осадочного чехла гидротермальных растворов и обусловившее формирование обширной мульды проседания, которые можно считать надежным поисковым признаком на погребенные кимберлиты. Выделяются две основные разновидности кимберлитов: туфогенные образования и АКБ, различающиеся по генезису, составу и алмазоносности. Порфировые кимберлиты встречаются в виде отдельных блоков. В верхней части трубки развиты породы кратерной фации. Установлено глубокое физико-химическое превращение кимберлитов под воздействием на них дифференцированных интрузий субщелочного состава [3, 9, 42]. Воздействие трапповых гидротерм привело к значительному преобразованию основных реликтовых минералов кимберлитов, вплоть до полного их уничтожения в отдельных, наиболее измененных участках, поскольку характер таких изменений во многом идентичен преобразованиям ИМК из КВ кимберлитов [11, 19, 32]. На контакте с долеритами выполняющие кимберлитовую трубку породы претерпели изменения, более интенсивные в висячем боку силла, где от него отходил ряд мелких апофиз, и сравнительно небольшие преобразования в лежащем боку.

Рисунок 3. План и разрез кимберлитовой трубки Комсомольская [42]: 1 – контур рудного тела под перекрывающими породами; 2 – контуры отторгнутых блоков трубки; 3 – порфировые кимберлиты первой фазы внедрения; 4 – автолитовые кимберлитовые брекчии второй фазы внедрения; 5 – границы между разновидностями кимберлитов; 6 – долеритовые туфы пермо-триаса; 7, 8 – песчаники (7) и алевролиты (8) пермо-карбона; 9 – известняки нижнего силура; 10–12 – известняки глинистые (10), доломиты песчанистые (11) и песчано-глинистые (12) среднего и нижнего ордовика; 13 – базальты эффузивной фации нижнего триаса; 14 – долериты интрузивной фации пермо-триаса.

Кимберлитовые трубки, интрудированные траппами с отторжением и перемещением блоков кимберлитов, установлены в АМКП ЯКП, где перемещение блоков осадочных пород нижнего и верхнего палеозоя отмечены как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях. Дальность таких перемещений зависит от морфологии трапповых тел и их мощности. Иногда по вертикали она сопоставима с полной мощностью силлов (до 180 м), а по горизонтали может составлять несколько сотен метров. Для материнских кимберлитовых пород, отчлененных и механически отторгнутых от трубок, обычно применяется [13, 19–21, 25–27, 32, 42] термин «кимберлитовый отторженец». В пределах АМКП установлены три крупных отторженца, материнскими породами для которых являются трубки Подтрапповая, Юбилейная и Алакитская.

Протрузии кимберлитовых тел в верхнепалеозойские породы и траппы отмечены в некоторых алмазоносных районах ЯКП (трубки Москвичка, Восток, Сытыканская и др.). Примером «диапиризма» в перекрывающие их терригенно-осадочные породы может служить трубка Москвичка в АМКП. Она открыта в 1956 г. по ИМК (пироп и пикроильменит) при прослеживании их ореола на поверхности траппового плато. Установлено [2, 14, 24, 42], что между двумя жесткими массивами (кимберлитовым телом и силлом долеритов) зажата пачка осадочных каменноугольно-пермских пород, слои которых располагаются вертикально по отношению к современной поверхности. В целом кимберлиты трубки Москвичка «проткнули» маломощную толщу верхнепалеозойских отложений с интрудировавшим ее трапповым силлом. Она оказалась на одном гипсометрическом уровне с указанными породами, которые на данном этапе по отношению к кимберлитам являются вмещающими.

На территории алмазоносных районов СП открыты также кимберлитовые трубки с сохранившимися кратерными фациями, яркими представителями которых являются трубки Юбилейная, Краснопресненская, Айхал и др. Так, трубка Юбилейная прорывает (рис. 4) толщу нижнепалеозойских субгоризонтально залегающих пород осадочного чехла кембрия, нижнего и среднего ордовика, а также нижнего силура. Она полностью перекрыта [21, 24, 31, 42] эффузивно-терригенными образованиями верхнего палеозоя – нижнего мезозоя, интрудированными межпластовыми телами долеритов. Мощность перекрывающих трубку обложений составляет в среднем 66 м, в том числе трапповых интрузий – от 0.5 до 33.9 м. Погребенная поверхность огромной (59 га) трубки неровная, относительное превышение северной ее части над южной составляет 44–48 м. Породы кратерной фации трубки Юбилейной представлены двумя толщами: верхней – осадочно-вулканогенной, и нижней – туфогенной. В пределах верхних горизонтов чашеобразного расширения кратерной части преимущественное развитие имеют субгоризонтально залегающие осадочно-вулканогенные слабо литифицированные породы, слагающие почти полностью приповерхностную часть центрального рудного столба (до 85 % площади трубки). Мощность их колеблется от нескольких метров в краевых участках «чаши» до 150 м в ее центральной части. По морфологическим особенностям и вещественному составу слагающих пород трубка Юбилейная представляет типичную воронку взрыва (центральная часть) и ряд дайкообразных тел (на флангах), формирующих в ее структуре три обособленных «рудных столба». В разрезе центральный «рудный столб» имеет характерную трубчатую форму с чашеобразным расширением в пределах верхнeй кратерной части и близкую к округлой форму горизонтальних сечений. Западный и восточный «рудные столбы» представляют дайкообразные тела с извилистыми очертаниями как в плане, так и в вертикальных сечениях. В структуре трубки выделяются [9, 20, 25, 28] породы двух главных фаз внедрения: фланги сложены массивными порфировыми кимберлитами первой фазы, а центральный канал, начиная от основания чашеобразного расширения (с глубины 300 м и ниже), содержит автолитовые брекчии второй фазы. По текстурно-структурным особенностям, вещественному составу и алмазоносности эти породы близки между собой: преимущественно это плотные, окрашенные в серо-зеленый до темно-зеленого цвета породы с отчетливо выраженной порфировой структурой основной массы. Наблюдается и неоднородная алмазоносность. Наиболее высокими содержаниями алмазов характеризуются кимберлитовые породы, залегающие под «чашей». Для последней характерно низкое содержание алмазов при повышенном количестве мелких кристаллов, особенно в верхних частях, где много неалмазоносного ксеногенного материала, образующего мелкозернистые породы.

Рисунок 4. Геологический разрез кимберлитовой трубки Юбилейная [42]: 1–4 – перекрывающие породы верхнего палеозоя: 1 – углистые алевролиты, 2 – песчанистые алевролиты, 3 – разнозернистые песчаники, 4 – туфоалевролиты; 5–10 – вмещающие породы: 5 – известняки лландоверийского яруса меикской свиты, 6 – мергелистые и глинистые известняки кылахской свиты, 7 – доломиты и песчанистые известняки сохсолоохской свиты, 8 – доломиты, глинистые доломиты и доломитистые известняки олдондинской свиты, 9 – терригенно-карбонатные породы маркокинской свиты, 10 – глинисто-карбонатные породы мархинской свиты; 11 – 12 – кимберлитовые породы: 11 – порфировые кимберлиты первой фазы внедрения, 12 – автолитовые брекчии второй фазы внедрения; 13 – 14 – стратифицированные осадочно-вулканогенные образования кратера: 13 – глинистого облика, 14 – «песчанистого» и «гравелитового» облика; 15 – ксенолиты осадочных пород в кимберлитах («ксенолитовый» пояс); 16 – туфы основного состава; 17 – долериты; 18 – блоки кимберлитов и осадочных пород, отторгнутые и перемещенные интрузией траппов; 19 – граница пород кратерной фации.

Кимберлитовые трубки с эксплозивной камерой закрытого типа обнаружены в ДААР СП (трубки Одинцова, Рот-Фронт, Якутская, обособленные мелкие тела около трубки Удачная и др.). Такого типа диатремы не имеют обычного открытого подводящего канала, достигающего соответствующей палеоповерхности, а поэтому представляют «полузакрытые» геологические образования. Так, кимберлитовая трубка Одинцова по форме приближается к дайкообразному телу, что связано с сопряженностью ее с ослабленной тектонической зоной, существовавшей при внедрении кимберлитовой магмы. Диатрема приурочена к западному борту небольшого куполовидного поднятия, имеющего общую площадь в несколько квадратных километров и амплитуду порядка 30–45 м. Перекрыто тело эксплозивными карбонатными брекчиями, маломощными осадочными образованиями пермо-карбона и интрузией долеритов мощностью до 80 м. Для трубки Одинцова характерно двухъярусное строение. Верхняя часть диатремы, получившая название «карбонатной шапки» [9, 42], представляет переработанный эксплозивными процессами кимберлитовмещающий субстрат (карбонатные породы низов нижнего силура), превращенный в разнообломочные карбонатные брекчии. Ниже «карбонатной шапки» залегает собственно кимберлитовое тело.

Кимберлитовые трубки, перекрытые маломощными элювиальными или делювиальными отложениями, были открыты на СП на первых этапах прогнозно-поисковых работ. Яркими поисковыми объектами такого типа могут служить трубки Мир, Удачная и др. В зависимости от размеров кимберлитовых тел и особенностей их вещественного состава, как и геологического развития территории, такие диатремы могут по-разному выражаться в геофизических полях и формировать ореолы рассеяния в различной степени измененного кимберлитового материала. Кимберлитовые трубки Мир и Удачная, характеризующиеся крупными размерами и высокими концентрациями ИМК, при размыве давали четко выраженные ореолы рассеяния, позволившие сравнительно легко направить геологов-исследователей на выявление материнских пород. Так, кимберлитовая трубка Мир, вместе с трубкой Спутник [9, 25, 32, 42] и системой даек (рис. 5), приурочены к Параллельному глубинному разлому. Первая на поверхности имеет форму овала со слабым пережимом примерно в средней части. Размер ее по длинной оси, ориентированной в северо-западном направлении, – 490 м, по короткой – 320 м. До глубины 200 м трубка представляет типичную воронку, глубже (до 900 м) – цилиндрическое тело с незначительным сужением книзу, а затем (в 900–1000 м от поверхности) она переходит в серию подводящих даек. Трубка прорывает терригенно-карбонатные и галогенно-карбонатные породы ордовика и кембрия, два силла (на глубине 500 и 1100–1200 м с мощностью соответственно 12–34 и 70 м) и дайку диабазов позднедевонского возраста. Сверху КВ кимберлитов трубки перекрывали маломощные четвертичные отложения. Верхние горизонты диатремы образовались [1–3, 5, 6, 19–23, 42] в результате трехфазного внедрения кимберлитового расплава. КБ первой фазы слагают бо´льшую часть северо-западной половины трубки, в то время как аналогичные породы второй фазы на уровне современного эрозионного среза локализованы в ее юго-западной части и инъецируют брекчии северо-западной половины диатремы. Кимберлитовые породы третьей фазы формируют на юго-востоке трубки вытянутое в северо-западном направлении дайковидное тело размером 30 х 120 м. В 131 м на северо-восток от трубки Мир открыта трубка Спутник, размером в плане 140 х 90 м. По степени выветрелости и постмагматического изменения среди кимберлитовых пород трубки выделяется несколько разновидностей. Кимберлиты трубки Мир богаты ИМК и алмазами. Учитывая большой эрозионный срез верхних частей месторождения (по разным исследованиям – до 350–400 м), отдельные разности древних осадочных толщ верхнего палеозоя, мезозоя и современные отложения МКП содержат повышенные концентрации ИМК, а иногда и самих алмазов.

Рисунок 5. Геолого-структурная схема трубок Мир и Спутник [42]: 1 – трубка Спутник; 2–4 – трубка Мир, кимберлиты соответственно первой – третьей фаз внедрения; 5 – зона эндоконтакта; 6 – кимберлитовая дайка; 7 – ксенолиты осадочных пород; 8 – зона дробления с галенитовой и сфалеритовой минерализацией; 9 – вскрытые карьером пласты вмещающих карбонатных пород; 10 – элементы залегания осадочных пород и разрывных нарушений; 11 – разрывные нарушения; 12 – границы разновидностей кимберлитовых пород.

Заключение

Несмотря на индивидуальность различных геолого-поисковых обстановок, а также каждого кимберлитового тела, между ними существует много общего, что позволило создать обобщенную модель алмазоносной трубки ЯКП, в которой нашли отражение как переход вертикального канала диатремы в подводящую дайку, так и особенности взаимоотношения этих обьектов с древними (девонскими) и более молодыми (пермо-триасовыми) траппами, т. е. проследить характер сопряженности системы тел: главная трубка – сателлит – подводящая и дотрубочная дайки. На разведанную глубину трубок вмещающими ее породами являются терригенно-карбонатные образования нижнего силура, нижнего, среднего и верхнего кембрия, представленные известняками, доломитами, мергелями, алевролитами и промежуточными разностями этих пород. В южной части СП (МКП) в значительном объеме разреза вмещающих трубки пород развиты пласты и линзы каменной соли. Особенно высокое содержание последних установлено в нижнекембрийских отложениях на глубине 900–1200 м. Довольно часто встречаются также прослои и линзы гипса и ангидрита. В МБАР ряд кимберлитовых тел перекрыт нижнеюрскими осадочными толщами (песчаниками, алевролитами, слабо сцементированными гравийными и галечными образованиями), современная мощность которых колеблется от первых до 20 м. В отличие от этого, севернее СП в ДААР над частью кимберлитовых тел залегают терригенные пермско-каменноугольные образования мощностью от первых до 100 м и более, представляющие сложное чередование алевролитов, песчаников, глинистых и углисто-глинистых сланцев, гравелитов и конгломератов. Верхнепалеозойский комплекс осадочных и вулканогенно-осадочных пород интрудирован многочисленными пластовыми и секущими телами траппов. В диатремовых кимберлитовых структурах выделяются (сверху вниз): а) раструб, венчающийся у неэродированных аппаратов кольцевым валом; б) вулканический (вертикальный) канал и в) корневая часть – подводящий канал в виде дайкового тела. Каждая из этих частей кимберлитовых трубок сложена породами, имеющими определенные минералогические и текстурно-структурные особенности. Существенные закономерности в смене пород создают своеобразную вертикальную зональность коренных месторождений алмазов на каждой конкретной древней платформе. На СП ксенолиты кимберлитовых трубок делятся на четыре группы: а) осадочные породы платформенного чехла, являющиеся вмещающими для диатрем; б) изверженные – траппы, внедрившиеся в осадочный чехол до образования диатрем; в) метаморфические, слагающие фундамент платформы; г) глубинные, преимущественно мантийного происхождения. Содержание ИМК (пиропа, пикроильменита и хромшпинелидов) на глубоких уровнях их залегания выше, чем в самых верхних частях, хотя в различных трубках оно неодинаково. В верхних частях диатрем наиболее полных разрезов для осадочно-вулканогенных пород характерны выделения вторичных минералов в виде крупных жил, жеод, гнезд и пр. В туфах и верхних горизонтах брекчий встречаются скопления крупных друз и прожилков кварца (в основном аметиста), кальцита и магнетита. Степень карбонатизации кимберлитов (как и в целом развития вторичных минералов) с глубиной существенно снижается. Существенное влияние на направленность и интенсивность развития вторичной минерализации в кимберлитах региона имеет состав и характер вмещающих трубки пород. Приведенные краткие сведения по геологическому строению и вещественному составу кимберлитов и вмещающих их пород СП показывают сложность геолого-структурных обстановок, которые необходимо учитывать при проведении прогнозно-поисковых работ на алмазы. Нередко поиски кимберлитовых диатрем представляют собой сложную задачу, особенно в случае отсутствия на таких участках продуктов дезинтеграции этих пород, что снижает результативность применяемого ШММП. Существенно снижается и результативность геофизических методов поисков в случаях низкой намагниченности пород, слагающих диатремы, или перекрытия их мощными толщами магматических или осадочных пород. Надежным критерием при поисках таких диатрем может служить комплексное изучение структурно-текстурных особенностей и вещественного состава пород как вмещающего субстрата, так и самих трубок и перекрывающих их отложений, особенно в случае образования в них алмазоносных россыпей. Особое внимание следует уделять диагностике и определению типоморфных особенностей как первичных, так и вторичных минералов кимберлитов, учитывая при этом, что основная часть последних малоустойчива в процессе их транспортировки в водной среде, но даже при существенном изменении указывает на близкие расстояния перемещения от областей размыва. Важнейшая поисковая информация получается при изучении типоморфных особенностей самих алмазов и их парагенетических ассоциаций, характерных для конкретных кимберлитовых полей и диатрем. Пределами конкретных алмазоносных районов ограничиваются обычно распространения отдельных ассоциаций минералов в древних и современных осадочных образованиях. Анализом распределения по площади и в разрезе типоморфных особенностей минералов и их парагенетических ассоциаций можно решать задачи определения источников их сноса в разновозрастные верхнепалеозойские и мезозойские отложения алмазо-перспективных территорий. Особо следует отметить полигенность минералогических ассоциаций алмазов из разновозрастных россыпей в пределах отдельных алмазоносных районов (особенно МБАР и СМАР) с широким проявлением россыпной алмазоносности, достигающих иногда промышленной концентрации. Локальный прогноз их коренных источников возможен при более крупномасштабных исследованиях с использованием электронной базы данных с геологической привязкой, с привлечением и анализом всех имеющихся литолого-минералогических материалов по этим территориям. Необходимо обращать внимание на возможность развития в отдельных геолого-поисковых обстановках в верхних горизонтах кимберлитовых диатрем продуктов древних КВ, существенно меняющих петрофизические свойства исходных пород, что сильно затрудняет их поиски с применением геофизических методов. На примере комплексного изучения диатрем НКП подчеркнута важность задач по совершенствованию методик прогнозирования и поисков немагнитных кимберлитовых диатрем, особенно перекрытых другими магматическими и осадочными породами. Наиболее уверенно и четко определять приуроченность отторженцев к материнским телам возможно на основании сопоставления их вещественного состава (петрологических и минералогических особенностей).

About the authors

Nikolay N. Zinchuk

Author for correspondence.
Email: nnzinchuk@rambler.ru

Doctor of Sciences (Geology and Mineralogy), Professor, Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Sakha (Yakutia), Honored Scientist of the Republic of Sakha (Yakutia), Honored Geologist of the Russian Federation, Head

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Figure 1. Schematic plan and longitudinal section of the Sytykanskaya kimberlite pipe [42]: 1–6 – enclosing and overlying sedimentary rocks of the Paleozoic: 1 – fine- and medium-grained sandstones, 2 – siltstones, 3 – limestones, 4 – variegated clay limestones and marls, 5 – dolomitic limestones, calcareous sandstones, 6 – clay dolomites, sandy limestones; 7 – overlying dolerites; 8 – kimberlites: a – autolith breccia, б – breccia with a massive cement texture; 9 – xenoliths of enclosing rocks (“floating reefs”); 10 – tube contours on the plan: a – on the daytime surface, б – under the overlying rocks; 11 –boundary between kimberlites of different intrusion phases.

Download (448KB)

Indexing metadata

3. Figure 2. Block diagram of the Internationalnaya kimberlite pipe [42]: 1 – kimberlite breccia; 2 – porphyritic kimberlite; 3 – kimberlite dykes.

Download (426KB)

Indexing metadata

4. Figure 3. Plan and profile of the Komsomolskaya kimberlite pipe [42]: 1 – ore body’s contour under the overlying rocks; 2 –contours of the separated tube blocks; 3 – porphyritic kimberlites of the first intrusion phase; 4 – autolith kimberlite breccias of the second intrusion phase; 5 - boundaries between kimberlite varieties; 6 – dolerite tuffs of the Permo-Triassic; 7, 8 – sandstones (7) and siltstones (8) of the Permo-Carboniferous; 9 – limestones of the Lower Silurian; 10–12 – clay limestones (10), sandy (11) and sandy-clay (12) dolomites of the Middle and Early Ordovic; 13 – basalts of the effusive facies of the Lower Triassic; 14 – dolerites the intrusive facies of the Permo-Triassic.

Download (614KB)

Indexing metadata

5. Figure 4. Geological profile of the Yubileinaya kimberlite pipe [42]: 1–4 – overlying rocks of the Upper Paleozoic: 1 – carbonaceous siltstones, 2 – sandy siltstones, 3 – multi-grained sandstones, 4 – tuff siltstones; 5–10 – enclosing rocks: 5 – limestones of the Llandoverian of the Meik formation, 6 – marl and clay limestones of the Kylakh formation, 7 – dolomites and sandy limestones of the Sokhsolookh formation, 8 – dolomites, clay dolomites and dolomitic limestones of the Oldondin formation, 9 – terrigenous-carbonaceous rocks of the Markokin formation, 10 – clay-carbonaceous rocks of the Markha formation; 11–12 – kimberlite rocks: 11 – porphyritic kimberlites of the first intrusion phase, 12 – autolith breccias of the second intrusion phase; 13–14 – stratified volcanic crater formations: 13 – clay-like, 14 – “sandy”- and “gravelite”-like; 15 – xenoliths of sedimentary rocks in kimberlites (“xenolith” belt); 16 – tuffs of the main composition; 17 – dolerites; 18 – blocks of kimberlites and sedimentary rocks separated and displaced by traps’ intrusion; 19 – boundary of crater facies rocks.

Download (482KB)

Indexing metadata

6. Figure 5. Geological and structural diagram of the Mir and Sputnik tubes [42]: 1 – Sputnik tube; 2–4 – Mir tube, kimberlites of the first and third intrusion phases, respectively; 5 – endocontact zone; 6 – kimberlite dike; 7 – xenoliths of sedimentary rocks; 8 – crushing zone with galenite and sphalerite mineralization; 9 – open-quarried layers of enclosing carbonaceous rocks; 10 – elements of sedimentary rocks and discontinuous faults; 11 – discontinuous faults; 12 – boundaries of kimberlite rock varieties.

Download (794KB)

Indexing metadata