Записки Российского минералогического общества, 2020, T. 149, № 2, стр. 55-61

Вариации состава оливина из ксенолитов в кимберлитах Якутии

Э. А. Власова 1***, А. М. Хмельков 1

1 АК “АЛРОСА” (ПАО), Вилюйская геологоразведочная экспедиция
678190 Республика Саха (Якутия), п. Айхал, Мирнинский улус, ул. Первооткрывателей, д. 1, Россия

* E-mail: kulaninaEA@alrosa.ru
** E-mail: st_56@mail.ru

Поступила в редакцию 25.07.2019
После доработки 22.01.2020
Принята к публикации 12.02.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

С помощью оригинальной программы MineralogicalAnalyses проанализирован химический состав оливина из 10 групп, выделенных по степени алмазоносности и петрографическим характеристикам вмещающих пород (ксенолитов в кимберлитах и родственных кимберлитам пород). Для каждой группы рассмотрены вариации содержаний петрогенных (Mg, Fe, Si) и редких (Cr, Ni, Ca) компонентов оливина, сделаны выводы о возможности использования выявленных закономерностей для оценки потенциальной алмазоносности кимберлитовых тел.

Ключевые слова: оливин, состав, кимберлиты, алмазоносносный, Якутия

DOI: 10.31857/S0869605520020094

Парагенезис минералов-индикаторов кимберлитов (МИК) имеет непосредственное отношение к алмазоносности кимберлитовых пород (Хмельков, Власова, 2018). К настоящему времени накоплен огромный фактический материал по химическому составу минералов из глубинных ксенолитов в кимберлитах. Однако без специальных исследований по этим данным трудно определять их генетическую принадлежность.

Для классификации групп МИК по химическому составу разработана оригинальная программа MineralogicalAnalyses (Хмельков и др., 2010; Хмельков, Гриценко, 2014; Хмельков, Власова, 2018). В ее основу положена эталонная база составов МИК, созданная в Московском университете (Гаранин и др., 1991; Кротков и др.,, 2001; Богатиков и др., 1999; Бовкун, 2000), дополненная опубликованными (Каминский, 1984; Атлас…, 2015) и авторскими данными. С помощью программы анализировались составы оливина из 10 групп, выделенных по степени алмазоносности и петрографическим характеристикам ксенолитов и родственных пород. К высокоалмазоносной группе был отнесен оливин, встречающийся в виде включений в алмазе или сростков с ним. К алмазоносной группе – оливин из алмазоносных ксенолитов. К потенциально алмазоносной группе – оливин, встречающийся преимущественно в алмазоносных ксенолитах и реже в неалмазоносных. К слабоалмазоносной группе – оливин из неалмазоносных ксенолитов и редко из алмазоносных ксенолитов. К неалмазоносным группам – оливин, встречающийся только в неалмазоносных породах.

ГРУППЫ ХИМИЧЕСКИХ СОСТАВОВ ОЛИВИНА

В работе изучались составы оливина из:

1) высокоалмазоносных магнезиальных перидотитов (низкожелезистый оливин из включений в алмазе, группа ВАПН),

2) алмазоносных перидотитов (низкожелезистый оливин, АПН),

3) потенциально алмазоносных перидотитов (среднежелезистый оливин, ПАПС),

4) слабоалмазоносных перидотитов (среднежелезистый оливин, САПС),

5) слабоалмазоносных перидотитов (высокожелезистый оливин, САПВ),

6) неалмазоносных перидотитов и родственных кимберлитам пород (пикритов, альнеитов, мелилититов и др.) (крайне высокожелезистый оливин, НПВ),

7) неалмазоносных оливинитов и шпинель-гранатовых дунит-гарцбургитов (низкожелезистый оливин, НОДГ),

8) неалмазоносных гранат-ильменитовых гарцбургитов (высокожелезистый оливин, НГИГ),

9) неалмазоносных шпинелевых вебстеритов (крайне высокожелезистый оливин, НШВ),

10) базальтоидов (крайне высокожелезистый оливин, НО).

Средние химические составы оливина из выделенных групп приведены в табл. 1. На рис. 1 показано положение этих составов на диаграмме в координатах FeO–Cr2O3. На рис. 2 приведена дендрограмма, показывающая, что составы оливина объединяются в 2 кластера. Первый из них включает группы ВАПН, АПН, ПАПС, НОДГ, САПС. Оливин, относящийся к этим группам, низко- и среднежелезистый, с содержанием форстеритового минала более 90%. Все группы, кроме НОДГ, алмазоносные, при этом группы ВАПН, АПН, ПАПС и НОДГ попадают в поле алмазной ассоциации (рис. 1). Низкожелезистый оливин из высокоалмазоносных магнезиальных перидотитов (ВАПН), характеризуется минимальным средним содержанием FeO (5.56 мас. %) и максимальным – MgO (53.30 мас. %). Содержание NiO в нем составляет 0.16 мас. %. В низкожелезистом оливине из группы АПН среднее содержание FeO выше (6.53 мас. %). Одновременно он обогащен NiO (0.22 мас. %). В среднежелезистом оливине из группы ПАПС среднее содержание FeO еще выше (7.61 мас. %), при этом он обогащен Cr2O3 (0.06 мас. %), MnO (0.14 мас. %) и NiO (0.48 мас. %). Следует отметить, что оливин из групп ПАПС и АПН достаточно часто встречается в виде включений в алмазах (Гаранин и др., 1991). Например, он установлен в качестве включений в аллювиальных алмазах Капибари, Парагвай (Smith et al., 2012).

Рис. 1.

Положение средних составов оливина из выделенных групп ксенолитов на диаграмме FeO–Cr2O3. Пунктиром ограничено поле оливина алмазной ассоциации по Н.В. Соболеву и др. (1989).

Fig. 1. Position of average olivine compositions for selected groups on the FeO–Cr2O3 diagram. Dashed line delineates the field of olivine of the diamondiferous association, after N.V. Sobolev (1989).

Рис. 2.

Результаты кластерного анализа составов оливина из выделенных групп.

Fig. 2. Results of the cluster analysis of olivine compositions in selected groups.

Оливин из группы САПС отличается максимальным для первого кластера средним содержанием FeO (9.31 мас. %) и, соответственно, пониженным содержанием форстеритового компонента (90.5%). Одновременно он обогащен CaO (0.06 мас. %). Благодаря повышенному содержанию железа средний состав оливина из этой группы не попадает в область алмазной ассоциации (рис. 1), хотя подобный оливин иногда образует включения в алмазах (Гаранин и др., 1991).

Оливин из неалмазоносных оливинитов и шпинель-гранатовых дунит-гарцбургитов (НОДГ) близок по среднему содержанию FeO (7.66 мас. %) к оливину из группы ПАПС. В тоже время он в максимальной степени обогащен Cr2O3 (0.08 мас. %) и обеднен кальцием и никелем (табл. 1). На диаграмме FeO–Cr2O3 средний состав оливина из группы НОДГ попадает в область алмазной ассоциации, причем располагается он в высокохромистой области на удалении от средних составов оливина из остальных групп (рис. 2). Тем не менее оливин из этой группы был установлен исключительно в неалмазоносных ксенолитах оливинитов и шпинель-гранатовых дунит-гарцбургитов из трубок Слюдянка, Ноябрьская и Мгришница Бенчимэ-Куойкского кимберлитового поля.

Таблица 1.  

Средние составы оливина из выделенных групп ксенолитов Table 1.  Average compositions of olivine from selected groups of xenoliths

№ п/п Группы SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Cr2O3 MnO MgO CaO NiO Сумма Fo
1 ВАПН 41.20 0.00 0.02 5.56 0.03 0.05 53.30 0.02 0.16 100.34 94.47
2 АПН 41.07 0.00 0.01 6.53 0.03 0.06 51.81 0.02 0.22 99.75 93.39
3 ПАПС 41.05 0.02 0.02 7.61 0.06 0.14 50.65 0.04 0.48 100.07 92.22
4 САПС 41.05 0.02 0.02 9.31 0.03 0.09 49.92 0.06 0.16 100.66 90.53
5 САПВ 40.39 0.02 0.01 12.37 0.01 0.09 47.15 0.04 0.13 100.21 87.17
6 НПВ 40.26 0.04 0.01 14.88 0.02 0.12 45.33 0.02 0.10 100.78 84.44
7 НОДГ 42.04 0.00 0.00 7.66 0.08 0.00 49.72 0.00 0.00 99.50 92.04
8 НГИГ 41.08 0.04 0.00 12.55 0.00 0.00 45.69 0.00 0.00 99.36 86.65
9 НШВ 39.93 0.02 0.02 16.87 0.00 0.10 43.40 0.00 0.00 100.34 82.10
10 НО 38.28 0.02 0.03 24.42 0.02 0.34 36.23 0.29 0.16 99.79 72.56

Второй кластер объединяет группы САПВ, НГИГ, НПВ и НШВ. Три труппы относятся к неалмазоносным и лишь одна (САПВ) связана со слабоалмазоносными перидотитами. В оливине из всех этих групп среднее содержание форстеритового компонента не превышает 88%. Наиболее близкими составами обладают высокожелезистый оливин из слабоалмазоносных перидотитов (САПВ) и оливин из неалмазоносных гранат-ильменитовых гарцбургитов (НГИГ, ксенолиты в кимберлитах из трубок Ноябрьская и Поисковая Бенчимэ-Куойкского кимберлитового поля) (рис. 2). Средние содержания FeO в оливине из этих групп составляют 12.37 и 12.55 мас. %, соответственно. При этом в оливине из группы САПВ отмечаются более высокие содержания марганца, кальция и никеля (табл. 1). На диаграмме FeO–Cr2O3 средние составы оливина из обеих групп расположены рядом в низкохромистой высокожелезистой области, на значительном удалении от поля алмазной ассоциации.

В оливине из группы НПВ среднее содержание FeO равно 14.88 мас. %, за счет чего среднее содержание форстеритового компонента уменьшается до 84.44 %. Этот оливин обогащен MnO (0.12 мас. %) и обеднен Cr2O3 (0.02 мас. %). Оливин подобного состава характерен для магматических пород Прианабарья, развитых в том числе в пределах Ары-Мастахского, Дюкенского и Биригиндинского кимберлитовых полей Куонамского алмазоносного района (Лапин и др., 2004).

Оливин из группы НШВ, по сравнению с другими группами кластера, характеризуется наиболее высоким средним содержанием FeO (16.87 мас. %) и наиболее низким содержанием форстеритового минала (82.10%). Содержание хрома в этом оливине минимально. Оливин данной группы был встречен в ксенолитах неалмазоносных шпинелевых вебстеритов из трубки Ноябрьская Бенчимэ-Куойкского кимберлитового поля, а также в кимберлитовых трубках севера Якутской алмазоносной провинции, в частности в пределах Ары-Мастахского, Дюкенского и Биригиндинского кимберлитовых полей Куонамского алмазоносного района.

Оливин из базальтоидов (НО) на дендограмме располагается обособленно от остальных групп (рис. 2). Он характеризуется резко повышенным средним содержанием FeO (24.42 мас. %) и минимальным среди всех изученных групп средним содержанием форстеритового минала (72.6%). Для этого оливина характерны повышенные содержания MnO (0.34 мас. %), CaO (0.29 мас. %) и NiO (0.16 мас. %). Оливин из базальтоидов нередко встречается в ореолах рассеяния, особенно в районах площадного распространения пород трапповой формации. Он образует угловатые зерна размером до 0.5 мм, сходные по окраске зернами оливина из кимберлитов. Кроме этого, оливин из этой группы присутствует и в кимберлитах в качестве ксеногенного (корового) минерала.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Согласно выполненным исследованиям, оливин из алмазоносных групп характеризуется повышенными средними содержаниями MgO (>50.0 мас. %) и NiO (>0.15 мас. %) при низком содержании FeO (<8.0 мас. %). Оливин их алмазоносных групп ВАПН, АПН, ПАПС имеет широкое распространение в кимберлитовых полях центральной части Якутской алмазоносной провинции (Мирнинском, Накынском, Алакит-Мархинском), в то время как в значительной части кимберлитовых тел северных полей Якутии (Дюкенском, Ары-Мастахском, Биригиндинском, Бенчимэ-Куойкском) преобладает оливин из неалмазоносных групп (НПВ, НШВ и др.).

Наряду с ксеноморфным оливином в кимберлитах встречаются идиоморфные кристаллы оливина II генерации (рис. 3). Этот оливин, как и микрокристаллические выделения хромшпинелида и пикроильменита, кристаллизуется непосредственно из кимберлитового расплава в процессе становления кимберлитовых тел. Размер кристаллов идиоморфного оливина может достигать 1 и более мм. Идиоморфные кристаллы оливина II хорошо диагностируются в шлихах и широко используются в качестве минерала-индикатора кимберлитов при шлиховых поисках кимберлитовых тел. Наличие такого оливина в ореолах может свидетельствовать о близости коренного источника. В частности, идиоморфные кристаллы оливина II генерации имеют широкое распространение в ореолах и потоках рассеяния в пределах Бенчимэ-Куойкского кимберлитового поля Якутской алмазоносной провинции. Идиоморфные кристаллы оливина призматического габитуса характерны и для кимберлитоподобных пород. Идиоморфный оливин кимберлитового генезиса уверенно диагностируется по хорошо ограненным кристаллам дипирамидально-призматической формы (рис. 3). Этот оливин, в отличие от глубинного ксеноморфного оливина мантийного происхождения, кристаллизуются в близповерхностных условиях и непосредственно не связан с процессом глубинного алмазообразования. Поэтому состав оливина II не внесен в эталонную базу программы MineralogicalAnalyses. При этом следует отметить, что состав оливина II широко варьирует по химическому составу, значительно перекрываясь с составом глубинного ксеноморфного оливина из кимберлитов.

Рис. 3.

Идиоморфные кристаллы оливина II генерации. Река Кыра-Разбойник, Бенчимэ-Куойкское кимберлитовое поле.

Fig. 3. Idiomorphic crystals of the II generation olivine. Kyra-Razboinik river, Benchime-Kuoykskoe kimberlite field.

Так, по результатам исследования химического состава оливина II генерации из 9 различных кимберлитовых тел Бенчимэ-Куойкского поля следует, что в случае магнезиальных кимберлитов (трубки Обнаженная и Второгодница, дайка Снежная) содержание FeO в минерале варьирует от 5.5 до 14.9 мас. %, составляя в среднем 8.3 мас. %. В случае магнезиально-железистых кимберлитов (трубка Слюдянка, шток Люся) – от 7.5 до 13.5 мас. % (среднее 9.45 мас. %). В случае железистых кимберлитов (дайки Рубиновая, Радужная, Великан-II, штоки Серый и Монтичеллитовый) – от 9.6 до 14.8 мас. % (среднее 11.9 мас. %). Таким образом, по составу оливин II из магнезиальных и магнезиально-железистых кимберлитов наиболее близок оливину из групп САПС и САПВ.

Рассмотренные особенности состава оливина из ксенолитов в кимберлитах, наряду с данными о составе других МИК могут использоваться для оценки потенциальной алмазоносности кимберлитовых тел.

Список литературы

  1. Атлас коренных месторождений алмаза Якутской кимберлитовой провинции / Отв. редактор Похиленко Н.П. Мирный: МГТ, 2015. 500 с.

  2. Бовкун А.В. Минералогия оксидов из связующей массы кимберлитов Якутии (генетические и прикладные аспекты). Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 2000. 22 с.

  3. Богатиков О.А., Гаранин В.К., Кононова В.А., Кудрявцева Г.П., Васильева Е.Р., Вержак В.В., Веричев Е.М., Парсаданян К.С., Посухова Т.В. Архангельская алмазоносная провинция. М.: МГУ, 1999. 524 с.

  4. Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Марфунин А.С., Михайличенко О.А. Включения в алмазе и алмазоносные породы. М.: Изд-во МГУ, 1991. 240 с.

  5. Каминский Ф.В. Алмазоносность некимберлитовых изверженных пород. М.: Недра, 1984. 173 с.

  6. Кротков В.В., Кудрявцева Г.П., Богатиков Е.П., Валуев Е.П., Вержак В.В., Гаранин В.К., Заостровцев А.А., Кононова В.А., Литинский Ю.В., Пашкевич И.Р., Степанов А.Н., Фортыгин В.С. Новые технологии разведки алмазных месторождений. М.: ГЕОС, 2001. 310 с.

  7. Лапин А.В., Толстов А.В., Лисицин Д.В. Кимберлитовые и конвергентные породы: формационные петрогеохимические критерии. М.: ИМГРЭ, 2004. 226 с.

  8. Соболев Н.В., Шведенков Г.Ю., Королюк В.Н., Ефимова Э.С., Похиленко Н.П., Стрехлетов А.Н., Ващенко А.Н. Азот в хромитах и оливинах, сосуществующих с алмазами // Докл. АН СССР. 1989. Т. 309. № 3. С. 697–701.

  9. Хмельков А.М., Гриценко А.В., Хмелькова Э.А. Совершенствование методов прогнозирования при алмазопоисковых работах на основе современных технологий обработки и разделения составов кимберлитовых минералов на парагенезисы / Мат. Межд. научн. конф. “Современные проблемы геологии и разведки полезных ископаемых”. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. С. 546–550.

  10. Хмельков А.М., Гриценко А.В. Разделение составов кимберлитовых минералов на парагенезисы с использованием современных технологий / Мат. IV регион. научно-практич. конф. Геологическое обеспечение минерально-сырьевой базы алмазов: проблемы, пути решения, инновационные разработки и технологии. Мирный, 2014. С. 241–244.

  11. Хмельков А.М., Власова Э.А. Парагенезисы гранатов из кимберлитов // Вестник ВГУ. Сер. Геология. 2018. № 4. С. 9–19.

Дополнительные материалы отсутствуют.