Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 493, № 1, стр. 49-53

Абсолютное большинство кимберлитовых проявлений в мире имеют фанерозойский возраст, а древние раннедокембрийские кимберлиты исключительно редки. В настоящее время известны единичные проявления палеопротерозойских кимберлитов в Южной и Центральной Африке, в Восточной Австралии (например, [1, 2]) и единственное на Карельском кратоне – палеопротерозойские (1.92 млрд лет) метакимберлиты Кимозеро [3–6].

Практически все известные раннедокембрийские кимберлиты представлены макрокристовыми гипабиссальными разновидностями, залегающими в виде даек или, реже, – мелких тел, представляющих корневые диатремовые части трубок взрыва (например, [1, 2]). Сильная эродированность и наложенные преобразования древних кимберлитов существенно затрудняют их вулканологические реконструкции и приводят к выводам о “необычном” характере их внедрения и составе (например, [5, 7]), отличающим их от кимберлитов фанерозоя.

В сообщении приведены свидетельства того, что раннедокембрийские кимберлиты характеризовались теми же особенностями состава и механизмами формирования, что и фанерозойские кимберлиты. В основу наших доказательств положены результаты изучения палеопротерозойских кимберлитов Кимозеро. В этом кимберлитовом проявлении сохранились не только корневые, но и кратерные вулканокластические фации, в том числе переотложенные, что позволило выполнить реконструкцию строения древней кимберлитовой трубки.

Изучение кимберлитов Кимозера осложняется такими факторами, как метаморфизм в условиях пренит-пумпеллиитовой фации [8] и активные тектонические (неотектонические) деформации [6]. Предшествующие исследования без специального петрографо-фациального анализа привели к тому, что краевые туфобрекчии кратерной зоны были отнесены к диатремовым образованиям, из чего последовал вывод о том, что Кимозеро представляет собой сближенный кластер многочисленных мелких трубок типа Fort a la Corne, распространенных на большой площади (например, [4, 5]). Последнее обстоятельство стало использоваться для аргументации существования и сохранности крупных раннедокембрийских кимберлитовых проявлений [9].

Кимберлиты Кимозера локализованы в центральной части Онежской структуры Карельского кратона среди палеопротерозойских силлов и потоков долеритов и углеродистых сланцев за-онежской свиты [3–6]. Кимозерская структура вытянута в ССЗ-направлении и представляет собой пологую антиклиналь, осложненную осепродольными разрывными нарушениями взбросовой и сдвиго-взбросовой кинематики. Соотношение кимберлитов и вмещающих пород указывает на их внутриформационное формирование при прогибании коры в режиме продолжающегося осадконакопления [6].

В ходе метаморфизма оливин полностью замещается агрегатом серпентина, хлорита, карбоната; флогопит полностью хлоритизирован. В образцах сохраняются реликтовые структурно-текстурные характеристики, такие как морфология и строение пирокластов, размеры и формы измененных макрокристов оливина, флогопита, слоистые текстуры в переотложенных разновидностях и др., что позволяет реконструировать исходные фациальные типы кимберлитов.

По результатам петрографических исследований были выделены вулканокластический (ВК) и гипабиссальный (ГК) комплексы (рис. 1), представленные двумя геохимическими типами кимберлитов, различающихся по соотношению силикатных и карбонатных фаз, а также по степени обогащения редкоземельными элементами Ti, Zr, Hf, Y [6].

Рис. 1.

Геолого-структурная схема кимберлитового проявления Кимозеро (а), включающая: модельную реконструкцию строения трубки (б) и разрез скважины № 8 (в). Различные геохимические типы кимберлитов показаны согласно [6]. Материалы построены с использованием данных [3, 4, 6].

ВК широко распространен по площади (рис. 1) и формирует кратер трубки, который может быть подразделен на две структурные зоны: внешнюю, возможно, изначально имеющую кольцеобразную или удлиненную овальную форму, и внутреннюю, соответствующую центральной депрессии кратера. Кимберлитовые породы внешней зоны широко распространены в пределах краевых частей антиклинальной структуры, вытянутой в СЗ-направлении, и согласно данным бурения [4], залегают на долеритах заонежского комплекса; мощность отложений варьирует от первых метров до 50 м в пределах восточной части структуры и до 25 м – в западной [4]. Кимберлитовые породы внутренней зоны кратера спорадически представлены по краям центральной зоны антиклинальной структуры, сложенной вмещающими долеритами, в виде тектонических блоков, размером не превышающих 10 × 20 м, а также вскрыты в центральной части структуры скважиной № 8 (рис. 1). Реставрируемый размер внутренней зоны кратера, по всей видимости, не превышал 300 × 450 м. Среди пород ВК можно выделить следующие фациальные разновидности, согласно рекомендациям [10]:

(1) Пирокластические кимберлитовые туфобрекчии (ПКТБ-1), обогащенные макрокристами оливина (до 60 об. %), флогопита (до 10 об. %), с широкой вариацией ксеногенного материала (рис. 2а). В подчиненном количестве встречаются ювенильные пирокласты, состоящие из полностью раскристаллизованного кимберлитового материала (рис. 2б). Породы приурочены к контакту внутренней зоны кратера с вмещающими породами. Вблизи контакта количество ксеногенного материала увеличивается до 90–95%, а размеры обломков возрастают до нескольких дециметров. При удалении от контакта содержание обломков вмещающих пород уменьшается до 20–25 об. %. Также среди обломков могут встречаться фрагменты кимберлитов ВК более ранних фаз внедрения схожего геохимического типа, указывая на сложное полифазное строение трубки.

Рис. 2.

Микрофотографии при одном николе основных фациальных типов кимберлитов Кимозера: (а–б) – тип ПКТБ-1, обр. 660: (а) – крупные ксенокристы оливина угловатой формы (Ol) в ксенолитах вмещающих пород (Xen) расположены в связывающем матриксе плотно упакованных зерен оливина и межзернового цемента с примесью углеродистого вещества, глинистых минералов и гидроокислов железа, (б) – ядерный пирокласт, состоящий из ядра флогопита (Phl) и каймы скрытокристаллического пеплового материала; (в–г) – тип ПКТ-2: (в) – ядерный пирокласт, ядро которого представлено ксенокристом оливина (Ol), погружен в интерстициальный матрикс, с преобладанием изометричных зерен оливина, размером до 0.2 мм, обр. КМ-07, (г) – идиоморфные кристаллы оливина (Ol) во фрагменте пирокласта, обр. 701; (д) – тип ПКТБ-3: обломки зерен оливина (Ol), реже ксенокристы флогопита (Phl) погружены в преимущественно серпентиновый (Serp) матрикс, обр. 8-106; (е–з) – тип ПВКТ-1: (е) – фрагменты пирокластов, чешуйки флогопита (Phl) погружены в матрикс серпентинового (Serp) состава, обр. 829, (ж) – фрагмент прослоя, обогащенного флогопитом (Phl), обр. 700, (з) – чередование прослоев с различным размером составных частей и содержанием рудного минерала, обр. 700; (и) – тип КК: макрокристы оливина (Ol), единичные измененные чешуйки флогопита (Phl); основная масса с лейстами карбонатов (Cb) и массивной вкрапленностью рудного минерала, обр. 862.

(2) Пирокластический кимберлитовый туф (ПКТ-2) с широко варьирующими соотношениями макрокристов оливина (до 50 об. %), флогопита (до 15 об. %), ювенильных магмакластов типа Fort a la Corne [10] (от 15 до 90 об. %) и содержанием ксенолитов вмещающих пород до 15 об. % (рис. 2в–г). Пирокласты имеют округлую или неправильную форму, характеризуются безъядерным или ядерным строением и представляют собой кимберлит с неравномернозернистой структурой. Для ПКТ-2 западной части структуры характерна меньшая степень изменения интерстициального матрикса, в котором преобладают зерна оливина размером до 0.2 мм. Породы данного типа широко распространены по площади и составляют порядка 80% выходов кимберлитов на дневную поверхность.

(3) Пирокластическая кимберлитовая туфо-брекчия (ПКТБ-3) с высоким содержанием макрокристов оливина (до 35 об. %) и умеренным содержанием ювенильных магмакластов до 15 об. % (рис. 2д). Породы ПКТБ-3 слагают приповерхностную диатремовую часть трубки и были изучены только в керне скважины № 8 с глубины 60 м (рис. 1). Размер жерловой части составлял не менее 200 × 80 м.

(4) Переотложенный вулканокластический кимберлитовый туффит (ПВКТ-1) с сильно варьирующими соотношениями обломков макрокристов оливина, флогопита, рудного минерала, ювенильных магмакластов, с равномернозернистой структурой и полосчатой текстурой (рис. 2е–2з). В составе ПВКТ-1 преобладают округленные обломки пирокластов размером не более 0.5 мм (рис. 2е); чешуйки измененного флогопита, часто вытянутые в одном направлении, и зерна рудного минерала (рис. 2ж); серпентинизированные обломки пирокластов оливина и зерна рудного минерала примерно равного размера (рис. 2з). В разрезе скважины № 8 контакт ПВКТ-1 с кимберлитами типа ПКТБ-3 характеризуется маломощной зоной дробления. ПВКТ-1 совместно с ПКТ-2 слагают основной объем кратерных отложений (рис. 1).

Гипабиссальный комплекс встречается в резко подчиненном количестве и представлен кимберлитовыми дайками с макрокристами оливина (до 30 об. %), низким содержанием ксеногенного материала (менее 5 об. %), порфировой структурой и массивной текстурой (рис. 2и). Дайки обнаружены как среди вмещающих долеритов, так и в ПКТБ-1.

Проведенный нами детальный петрографо-фациальный анализ показал, что среди кимберлитов Кимозеро резко преобладают пирокластические туфовые (ПКТБ-1, ПКТ-2) и переотложенные (ПВКТ-1) фациальные разновидности, текстурно-структурные особенности которых указывают на принадлежность к кратерной части трубки. ПВКТ-1и ПКТ-2 имеют площадное распространение по всему проявлению, в случаях сохранившейся слоистости по периферии структуры элементы залегания имеют в основном периклинальное падение (рис. 1), фиксируя закратерные отложения, они характеризуются небольшой мощностью [4] и залегают на вмещающих долеритах. Пирокластические кимберлиты, состав и текстурно-структурные характеристики которых соответствуют диатремовой фации (ПКТБ-3), встречены только в центре структуры, залегающими под ПВКТ-1 в разрезе скважины № 8. Их вскрытая мощность (более 60 м) существенно превышает мощность кратерных отложений [4].

Полученные данные свидетельствуют о том, что раннедокембрийские кимберлиты Кимозеро соответсвуют модели полифазной трубки взрыва монократерного строения обычной конусовидной формы с хорошо выраженным кратером и закратерными выбросами. При этом, количество фаз, фациальное разнообразие, и реконструируемые размеры соответствуют фанерозойским кимберлитовым трубкам.