Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2021, T. 499, № 2, стр. 97-102

Прогноз алмазоносности Таймыра

В. Ф. Проскурнин 1, С. А. Граханов 1, член-корреспондент РАН О. В. Петров 1, Е. А. Васильев 2, Е. И. Берзон 1, А. В. Антонов 1, академик РАН Н. В. Соболев 3*

1 Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского
Санкт-Петербург, Россия

2 Санкт-Петербургский горный университет
Санкт-Петербург, Россия

3 Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева, Сибирского отделения Российской академии наук
Новосибирск, Россия

* E-mail: sobolev@igm.nsc.ru

Поступила в редакцию 24.03.2021
После доработки 09.04.2021
Принята к публикации 13.05.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Несмотря на то что неопровержимые факты наличия на п-ве Таймыр признаков алмазоносных кимберлитов получены еще в 30-х годах XX века, только в 2020 г. впервые обнаружен на Восточном Таймыре макроалмаз (>1 мм), представленный бесцветным ламинарным кристаллом переходной от октаэдра к ромбододекаэдру формы. По комплексу признаков кристалл является редким и нетипичным для известных коренных и россыпных месторождений Сибирской алмазоносной провинции. Находка алмаза свидетельствует о наличии коренных источников и необходимости проведения среднемасштабных геолого-съемочных и поисковых работ на значительной территории от Анабарского залива (кряж Прончищева) на запад до возвышенностей Киряка-Тас, Тулай-Киряка и на северо-восток до мыса Цветкова.

Ключевые слова: алмаз, кимберлит, лампроит, минералы-индикаторы, Таймыр

Полуостров Таймыр – один из первых регионов России, где прогнозировалась алмазоносность [1, 2]. Основанием этому послужили образцы Н.Н. Урванцева, отобранные из даек в 1929 г. на правобережье р. Верхняя Таймыра, в 17 км выше устья р. Горбиты (сопка Бонато). При их изучении В.С. Соболевым рассматриваемые породы отнесены к альнеитам, близким к сопровождающим кимберлиты мелилитовым базальтам Южной Африки, а Г.Г. Моором в 1941 г. – к слюдяным кимберлитам. Позднее из двух даек слюдистых кимберлитов (альнеитов) геологами НПО “Аэрогеология” было выделено три микроалмаза размером 0.12, 0.15 и 0.3 мм и весом 0.03–0.05 мг (методом термохимического разложения). Кроме алмазов в данных породах установлены пироп, хромдиопсид, пикроильменит и перовскит.

В начале пятидесятых годов прошлого века геологами НИИГА [3, 4] по находкам минералов-индикаторов кимберлитов прогнозировалась россыпная и коренная алмазоносность в бассейне Верхней Таймыры, горах Бырранга, на возвышенности Киряка-Тас. М.Г. Равичем, Л.А. Чайкой [5] впервые для меланократовых сиенитов г. Базовой Западного Таймыра обращено внимание на сходство их химического состава с лампроитами. Позднее широкое распространение лампроитов и лампроитовых трубок взрыва в пределах Горного Таймыра установлено А.П. Романовым [6, 7]. Тем не менее представительного опробования лампроитов и кимберлитов Таймыра на алмазы не проведено.

В 2007 г. [8] на мысе Цветкова в осипайской свите карнийского яруса позднего триаса были найдены неокатанные зерна пиропов, в том числе алмазной ассоциации (по [9]), что указывает на наличие продуктивных коренных источников на Таймыре. Магнезиальность (Mg# [100Mg/(Mg + + Fe)]) 10 зерен пиропов из шлихов колеблется в пределах 79.4–87.7 при содержании Cr2O3 (мас. %) от 3.0 до 6.6. Они относятся к лерцолитовому парагенезису. Особый интерес представляет пироп дунит-гарцбургитового парагенезиса, содержащий 7.9 Cr2O3 и 2.08 CaO (мас. %), что составляет около 22 мол. % кноррингитового (MgCr) компонента, являющегося индикатором алмазоносности [9]. В 2015 г. на м. Цветкова геологами ВСЕГЕИ  [10] в разрезе нижнетриасовых пород установлены флюидоэксплозивные образования предположительно средне-позднетриасового возраста. Наличие в них пиропа, пикроильменита и хромшпинелидов позволяет рассматривать инъекционные брекчии как возможные коренные источники алмазов.

Единственным выявленным к настоящему времени в северном обрамлении Сибирской платформы продуктивным коллектором алмазов является базальный горизонт карнийского яруса верхнего триаса [8, 11], простирающийся от низовьев р. Лена вдоль Оленекской ветки складок до Восточного Таймыра, охватывая возвышенность Тулай-Киряка. Алмазоносные триасовые породы, в зависимости от количества в них пеплового материала и лапиллей, а также присутствия терригенной составляющей, относятся к единой серии, включая вулканические, осадочно-вулканогенные и вулканогенно-осадочные породы. Совокупность петрографических и геохимических данных позволяет сделать сугубо предварительный вывод о том, что алмазоносные вулканогенные породы образовались в результате проявления основного-ультраосновного вулканизма щелочного-субщелочного характера [11]. Минеральный состав тяжелой фракции туфогенных пород уникален по широкому спектру цветовых разновидностей пиропов, а также повышенному содержанию хромшпинелидов, пикроильменита и рутила. В цветовом спектре пиропов доминируют индивиды оранжевого цвета. Содержание пиропов алмазной ассоциации дунит-гарцбургитового парагенезиса редко превышает 1–2%. В то же время значительна доля (12.5%) гранатов эклогитового парагенезиса с примесью MnO > 0.5 массовой доли %, что по Н.В. Соболеву [12] характерно для высокоалмазоносных пород. По типоморфным особенностям доминируют округлые алмазы I и V + VII разновидностей (по [13]).

В 2020 г. геологами ВСЕГЕИ (авторами статьи) в небольшом объеме было проведено шлиховое опробование аллювиальных отложений руч. Каньон, который дренирует средне-позднетриасовые и раннеюрские образования возвышенности Тулай-Киряка (рис. 1). В результате в одной из проб, впервые на Восточном Таймыре, были найдены макроалмаз размером 1.3 мм, весом 1.7 мг (рис. 2) и сопровождающие минералы, частично представленные индикаторами кимберлитов.

Рис. 1.

Схема проявлений алмазоносности северной части Сибирской платформы и Таймыра [6, 8, 10, 11]. 1, 2 – Сибирская платформа: архейский и раннепротерозойский фундамент (1), рифей – нижнемезозойский чехол (2); 3 – Карский микроконтинент, рифейско-среднеордовикские образования; 4, 5 – Таймырская складчатая система: протерозойско-среднепалеозойские (4), позднепалеозойско-раннемезозойские (5) образования; 6 – Восточнотаймырско-Оленекская складчатая зона верхоянид, докембрийские (а) и позднепалеозойско-среднемезозойские (б) образования; 7 – юрско-меловой плитный комплекс; 8 – мел-палеогеновый плитный комплекс; 9 – Попигайская астроблема; 1011 – трубки взрыва: средне-позднетриасовые лампроитовые (10); позднерифейские щелочно-трахибазальтовые (11); 12, 13 – дайки: алмазоносных альнеитов (12), калиевых лампрофиров и лампроитов (13); 14 – Минерагенические зоны: П – Приморская, ДО – Далдыно-Оленекская. Проявления алмазоносности: 15 – ураганные содержания алмазов в туфах, туффитах и в туфогенно-осадочных породах карнийского яруса; 16 – находки алмазов в древних промежуточных коллекторах; 17 – площадные россыпные проявления алмазов в базальном горизонте рэтского яруса; 18 – находки алмазов в четвертичных отложениях Хатангского и Анабарского заливов; 19 – четвертичные промышленные россыпи; 20 – ореолы пиропа и хромшпинелидов на Таймыре; 21 – находка алмаза на возвышенности Тулай-Киряка.

Рис. 2.

Общий вид кристалла алмаза (а) и BSE изображение фрагмента поверхности (б).

Алмаз представлен бесцветным ламинарным кристаллом I разновидности [13], переходной формы от октаэдра к ромбододекаэдру (рис. 2а) с занозистой комбинационной штриховкой. Грани октаэдра плоские, без следов травления и растворения, на ребрах и вершинах отсутствуют признаки износа. Поверхности ромбододекаэдра сложены ростовыми ступеньками {111} и являются псевдогранями (рис. 2б). На кристалле не выявляются радиационные пятна пигментации. Он наполовину пересечен протогенетической трещиной, которая привела к неравномерному развитию граней октаэдра (рис. 2). Кристалл содержит розетковидное включение, ориентированное поперек протогенетической трещины. Общая концентрация азота 40 ppm, доля азота в форме дефектов В – 60%, амплитуда линии 3107 см–1 водородного центра 1.7 см–1. Алмазы с таким низким содержанием азота отличаются от алмазов из россыпей северо-востока Сибирского кратона [14]. В спектре ИК-поглощения регистрируются также полосы с максимумами 800, 1015, 1100, 1261, 2963 см–1, которые соответствуют включению. В спектрах фотолюминесценции регистрируются система N3 низкой интенсивности, интенсивная Н3, линии 490, 496, 528, 575 нм, широкая полоса с максимумом 720 нм и локальными максимумами в области 610–650 нм набор дублетов 890/900.3, 918/930, 946.5/961.5, 981/994 нм, дублет 883/885 нм ростового никельсодержащего центра.

По габитусу и характеру поверхности, четкости комбинационной штриховки этот кристалл редкий, такие индивиды не типичны для известных коренных источников и россыпей Якутии [13]. Он не претерпел растворения или травления и имеет следы слабой пластической деформации, не проявленные в морфологии, но диагностируемые по ФЛ-спектрам [15]. Концентрация и соотношение азотных дефектов пересчитаны в модельную температуру [16]: для длительности естественного отжига 3 млрд лет ее значение составляет 1520 K.

В шлиховой пробе (табл. 1), кроме алмаза, установлены хромшпинелид, пикроильменит и моноклинный пироксен, не относящийся к кимберлитам. Пикроильменит по повышенному содержанию MgO и примеси Cr2O3 идентичен типичным пикроильменитам кимберлитов. Хромшпинелид может рассматриваться в качестве индикатора кимберлита только в ассоциации с пиропом и при сопоставлении содержания примесей. Преобладающая часть хромшпинелидов соответствует составам, свойственным щелочно-ультраосновным породам региона [12]. Минералы пробы изношены, зерно пикроильменита покрыто пленкой анатаза, что свидетельствует о сложной геологической истории формирования шлихового ореола. Небольшая выборка минералов кимберлитов не позволяет сделать корректное сопоставление с таковыми из карнийских алмазоносных пород.

Таблица 1.

Состав минералов-индикаторов кимберлитов (мас. %) из аллювиальных отложений руч. Каньон

1. Хромшпинелид
Номера зерен Номер анализа Положение съемки MgO Al2O3 TiO2 Cr2O3 MnO FeO Сумма
1 1-1 Центр 8.43 4.39 3.87 49.56 0.00 33.57 99.83
2 2-1 Центр 15.02 5.81 3.10 51.76 0.00 23.67 99.36
  2-2 Край 6.96 4.47 2.84 49.45 0.71 33.73 98.16
3 3-1 Центр 12.19 5.15 4.10 45.84 0.71 31.21 99.21
4 4-1 Центр 10.35 4.89 7.82 44.89 0.00 31.49 99.44
  4-2 Край 9.04 3.86 4.56 44.67 0.00 37.13 99.26
5 5-1 Центр 14.71 6.02 4.18 48.83 0.00 26.27 100.01
  5-2 Край 14.53 6.02 4.21 47.68 0.00 27.37 99.81
6 6-1 Центр 13.35 5.52 4.68 48.19 0.54 28.11 100.39
  6-2 Край 9.16 6.51 4.35 50.61 0.00 27.59 98.22
2. Пикроильменит
Номера зерен Номер анализа Положение съемки MgO TiO2 Cr2O3 MnO FeO Сумма
1 1-1 Центр 9.53 48.65 0.68 0.00 40.05 98.91
  1-2 Центр 9.86 47.40 0.61 0.30 39.90 98.07
  1-3 Центр 9.41 49.11 0.50 0.27 41.63 100.92
3. Пленка анатаза-рутила на зерне пикроильменита
Номера зерен Номер анализа Положение съемки Al2O3 SiO2 TiO2 Cr2O3 Сумма
1 1-1 Край     99.74 1.30 101.04
  1-2 Край 0.56 1.09 93.97 1.41 97.03
4. Моноклинный пироксен
Номер анализа Na2O MgO Al2O3 SiO2 CaO Cr2O3 MnO FeO Сумма
1 0.65 12.82 0.00 53.69 22.66 0.00 0.00 9.60 99.43
2 0.62 13.02 0.00 53.53 22.98 0.28 0.00 9.12 99.55
3 0.68 12.12 0.46 52.61 23.22 0.00 0.29 9.73 99.12
4 0.52 13.50 0.40 54.22 23.48 0.32 0.00 8.21 100.64
5 0.68 13.53 0.00 53.65 23.22 0.42 0.00 8.19 99.69
6 0.70 12.19 0.47 53.48 22.75 0.00 0.00 10.31 99.90

Начиная с 30-х годов прошлого века, получены неопровержимые факты наличия на п-ве Таймыр алмазоносных образований, но до сегодняшнего дня специализированных работ по поискам коренных месторождений алмазов не проводилось. На соседней территории в Республике Саха (Якутия) системные поисковые работы на алмазы ведутся уже более семидесяти лет. В результате исследований последнего десятилетия в южном обрамлении моря Лаптевых выделены высокоалмазоносные (до 13 кар/м3) лапиллевые туфы и туффиты [11, 17], которые приурочены к кровле континентальной пачки ладинского яруса и трансгрессивному основанию карнийского яруса. U–Pb-датирование цирконов из алмазоносных туфов указывает на две фазы внедрения эксплозий – ладинскую и карнийскую [18], что хорошо согласуется с гипотезой выделения потенциальной раннемезозойской алмазоносной провинции на Таймыре и севере Сибирской платформы. Алмазоносные туфы, туффиты и туфоконгломераты приурочены к Приморской минерагенической зоне Восточнотаймырско-Оленекской минерагенической системы (рис. 1), которая подчеркивается серией глубинных разломов субширотного направления. При этом предполагается базит-ультрабазитовый, лампроитовый [19], возможно, кимберлитовый состав вулканогенного протолита.

Приморская зона контролирует алмазоносный вулканизм в Западном Верхоянье, кряжах Чекановского и Прончищева и трассируется на Восточный Таймыр через возвышенность Тулай-Киряка, где найден алмаз, в районы р. Чернохребетная, мыс Цветкова.

Находка алмаза на Восточном Таймыре свидетельствует о наличии коренных источников. Однако неполный спектр минералов-индикаторов кимберлитов и износ зерен в пределах возвышенности Тулай-Киряка свидетельствуют об их переносе. Для проведения среднемасштабных геологосъемочных и поисковых работ, ориентированных на алмазы, рекомендуется охват всей Приморской зоны.

Список литературы

  1. Соболев В.С. Особенности магматических проявлений и металлогении платформ на примере формации Сибирских траппов // Тр. XVII сессии Международного геологического конгресса. М., 1937. Т. 5. С. 265–271.

  2. Моор Г.Г. О слюдяных кимберлитах на севере Центральной Сибири // ДАН СССР. 1941. Т. XXXI. № 4. С. 361–363.

  3. Воронов П.С., Черепанов В.А. Геологическое строение и полезные ископаемые юго-восточного Таймыра // Тр. НИИГА. М.: Издательство Главсевмормути, 1953. Т. 73. С. 133.

  4. Вакар В.А. К вопросу о вероятной алмазоносности Таймыра // Информ. бюлл. НИИГА. Л.: Недра, 1958. Вып. 8. С. 49–51.

  5. Равич М.Г., Чайка Л.А. Малые интрузии хребта Бырранга // Тр. НИИГА. Л.: Недра, 1959. Т. 88. 147 с.

  6. Романов А.П. Перспективы алмазоносности Горного Таймыра // Недра Таймыра. Норильск. Изд-во ВСЕГЕИ, 1997. Вып. 2. С. 185–198.

  7. Романов А.П. Лампроиты и кимберлиты Горного Таймыра // Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология / Гл. ред. Д.А. Додин, В.С. Сурков. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. С. 291–299.

  8. Граханов С.А., Ядренкин А.В. Прогноз алмазоносности триасовых отложений Таймыра // ДАН. 2007. Т. 416. № 5. С. 653–656.

  9. Соболев Н.В. О минералогических критериях алмазоносности кимберлитов // Геология и геофизика. 1971. № 3. С. 70–80.

  10. Проскурнин В.Ф., Гавриш А.В., Петров О.В., Галкин А.С., Виноградова Н.П., Наумов М.В., Силаев В.И., Лукьянова Л.И., Ронина Е.Е., Салтанов В.А. Потенциально алмазоносные раннемезозойские инъекционные брекчии Восточного Таймыра // Региональная геология и металлогения. 2017. № 72. С. 78–90.

  11. Граханов С.А., Смелов А.П., Егоров К.Н., Голубев Ю.К. Осадочно-вулканогенная природа основания карнийского яруса – источника алмазов северо-востока Сибирской платформы // Отечественная геология. 2010. № 5. С. 3–12.

  12. Соболев Н.В., Логвинова А.М., Николенко Е.И., Лобанов С.С. Минералогические критерии алмазоносности верхнетриасовых россыпей северо-восточной окраины сибирской платформы // Геология и геофизика, 2013. Т. 54 (8). С. 1162–1178.

  13. Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. 2-е изд. М.: Наука, 1984. 264 с.

  14. Shatsky V.S., et al. Carbon Isotopes and Nitrogen Contents in Placer Diamonds from the NE Siberian Craton: Implications for Diamond Origins // Eur. J. Mineral. 2014. V. 26. P. 41–52.

  15. Vasilev E.A. Luminescence of Plastically Deformed Diamond in the Range 800–1050 nm // J. Appl. Spectrosc. 2019. № 3. P. 512–515.

  16. Taylor W.R., Jaques A.L., Ridd M. Nitrogen-defect Aggregation Characteristics of Some Australasian Diamonds: Time-temperature Constraints on the Source Regions of Pipe and Alluvial Diamonds // Amer. Miner. 1990. V. 75. P. 1290–1310.

  17. Проскурнин В.Ф., Виноградова Н.П., Гавриш А.В., Наумов М.В. Признаки эксплозивнообломочного генезиса алмазоносного карнийского горизонта Усть-Оленекского района (петрографо-геохимические данные) // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 6. С. 698–711.

  18. Граханов С.А., Зинчук Н.Н., Соболев Н.В. Возраст прогнозируемых коренных источников алмазов на Северо-Востоке Сибирской платформы // ДАН. 2015. Т. 465. № 6. С. 715–719.

  19. Летникова Е.Ф., Лобанов С.С., Похиленко Н.П., Изох А.Э., Николенко Е.И. Источники поступления обломочного материала в карнийский алмазоносный горизонт северо-востока Сибирской платформы // ДАН. 2013. Т. 451. № 2. С. 193–196.

Дополнительные материалы отсутствуют.