ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 10 ноября 2006 года
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.05
7425 На соискание
степени
 дгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Гаранин Виктор Константинович
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители

6165 Официальные оппоненты
Митрофанов Ф. П
Ваганов В. И
Пирогов Б. И

6255

4662
кгмн
кгмн
кгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.

Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

5778 Таблиц
5760 Иллюстраций

Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город

1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета

2151 Полное наименование организации
Диссертационный совет Д 501.002.06
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)
119992, ГСП‑2, Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет
Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации

2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Минералогия кимберлитов и родственных им пород алмазоносных провинций России в связи с их генезисом и поисками
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность темы исследований. Минералогия кимберлитов и родственных им пород (лампроитов и др.) является комплексной и рассматривает, с одной стороны, минералы, кристаллизующиеся    
из кимберлитовой магмы, с другой стороны, захваченные при замещении кимберлитовым расплавом пироповых перидотитов и эклогитов, внедрившихся из глубин алмазоносной мантии в    
кристаллический фундамент платформ в ходе его формирования. К числу последних относятся и минералы, определяющие алмазоносность кимберлитов, лампроитов и других родственных    
им пород. Работа посвящена минералогии кимберлитов и родственных им пород крупнейших алмазоносных провинций России: Архангельской и Якутской. В ней детально обсуждены вопросы    
дискретности процессов алмазообразования, роли сульфидов в алмазообразовании, специфики углеводородных включений в алмазе и его минералов‑спутников, типохимизма минералов‑спутников,    
магнитоминералогии оксидных систем в связующей массе кимберлитов и родственных им пород. Химический состав, морфологические особенности и физические свойства этих минералов    
позволяют получить ценную информацию о развитии магматизма глубинных зон земной коры и верхней мантии до глубин более 250 км.    
   
Эти вопросы рассмотрены в многочисленных публикациях отечественных и зарубежных исследователей, включая обобщающие работы последних лет (Афанасьев и др., 2001; Бескрованов,    
1993; Богатиков и др., 1991; Буланова и др., 1993; Ваганов, 2000; Владимиров и др., 1990; Джейкс и др., 1989; Зубарев и др., 1989; Квасница и др., 1994; Кудрявцева и др.,    
2005; Маракушев, 1985, 1993, 2005; Митчелл, 1986, 1997; Похиленко, 1990; Специус, Серенко, 1990; Специус, 1998; Соловьева, 1998; Уханов, 1992; Mantle xenoliths, 1987; Mantle    
metasomatism, 1987 и др.) и новейшие труды систематически проводимых Международных кимберлитовых конференций. Особо отметим выдающуюся работу Н.В. Соболева Глубинные включения    
в кимберлитах и проблема состава верхней мантии (1974), которая ввела диссертанта в увлекательный мир алмаза и его минералов‑спутников.    
   
Несмотря на впечатляющие результаты научных достижений, проблема генезиса алмаза, его генетические связи с минералами мантийных эклогитов, пироксенитов и перидотитов, а также    
вопросы эволюции и сохранности алмаза в кимберлитовых и других расплавах во многих аспектах остаются дискуссионными. Это требует привлечения новых данных, которые могут быть    
получены при комплексных исследованиях алмаза и содержащих его гибридных пород, слагающих кимберлитовые и лампроитовые тела. От понимания сложности всех этих проблем зависит    
и решение ряда прикладных задач, связанных с поиском, оценкой и прогнозированием новых алмазоносных объектов при широком использовании минералогических методов, а также решение    
некоторых задач в области материаловедения алмаза. Главный вклад в развитие алмазной тематики в России, несомненно, внесло открытие Якутской алмазоносной провинции (ЯАП) в    
1954 г. Значительный объем фактического материала, требующего переосмысливания указанной проблемы, появился в связи с открытием в конце 70‑х годов прошлого века Архангельской    
алмазоносной провинции, на территории которой уже разведаны месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова и В. Гриба.    
   
Цель, задачи и методика исследований. Целью проведенных исследований было получение генетической информации на основе изучения внутреннего строения алмаза и включений в нем    
с применением нового методического подхода, сочетающего растровую цветную катодолюминесценцию, оптическую спектроскопию и электронно‑зондовый анализ. Важным было комплексное    
исследование минеральных и флюидных включений в систематически подобранных коллекциях минералов‑спутников алмаза с использованием растровой электронной микроскопии, электронно‑зондового    
анализа, рамановской и оптической спектроскопии. По указанной методике проводилось систематическое изучение ксенолитов алмазоносных эклогитов, перидотитов, пироксенитов и    
эклогитоподобных пород. Детально исследовались минералы‑спутники алмаза из протолочных проб и концентратов обогащения кимберлитов и микрокристаллических минералов из связующей    
массы лампроитов, кимберлитов и родственных им пород, а также проводилось магнитоминералогическое изучение кимберлитовых, лампроитовых и родственных им пород.    
   
Эти комплексные исследования были направлены на решение основных задач, освещающих специфику алмазообразования в перидотитовых и эклогитовых магмах мантийных магматических    
очагов. В фокусе исследований оказались:    
1. Вопросы дискретности процесса природного алмазообразования;   
2. Минеральные парагенезисы алмаза (его спутники) и генетическое значение совмещенных эклогит‑перидотитовых парагенезисов;   
3. Генетическое значение сульфидных включений в алмазе, минералах‑спутниках алмаза и ксенолитах ультраосновного и основного состава;   
4. Углеводородные включения в алмазе и его минералах‑спутниках при формировании флюидного режима алмазообразования и дифференциации мантийных расплавов;   
5. Прикладное значение полученных банков данных по составу и классификаций важнейших минералов‑спутников алмаза, банков данных по химизму и классификаций оксидов из связующей    
массы кимберлитов, лампроитов и родственных им пород, изучения комплекса магнитных параметров алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов, лампроитов и родственных им пород    
с выявлением их магнитных характеристик;   
6. Изучение латеральной зональности ЯАП и ААП, вертикальной зональности и внутреннего строения кимберлитовых тел в указанных регионах и разработка экспресс‑методов обнаружения    
зональности (неоднородности) по типоморфизму состава и магнитных свойств минералов класса оксидов.   
   
Фактический материал и объем проведенных исследований. В основу настоящей диссертации положены личные полевые исследования с отбором каменного материала в 1973‑2001 гг. на    
карьерах трубок Интернациональная, Мир, Спутник, им. XXIII съезда КПСС, Дачная, Удачная, Сытыканская, Зарница и из других тел Якутской провинции, а также отбор кернового материала    
и минералов тяжелой фракции практически из всех известных объектов Архангельской провинции (кимберлитов, мелилититов и щелочных базальтов) в 1984‑2005 гг.   
   
Выполнению работ по теме и проведению лабораторных исследований способствовало предоставление каменного материала из тел Якутской и Архангельской провинций, включающего кристаллы    
алмаза, образцы керна, минералы тяжелой фракции, ксенолиты глубинных пород, д.г.‑м.н. В.П. Афанасьевым, д.г.‑м.н. А.И. Боткуновым, к.г.‑м.н. В.В. Вержаком, д.г.‑м.н. наук    
В.А. Кононовой, к.г.‑м.н. В.П. Кузнецовой, к.г.‑м.н. А.И. Махиным, к.г.‑м.н. В.П. Серенко, к.г.‑м.н. В.А. Скрипниченко, д.г.‑м.н. А.Д. Харькивым. Нельзя не отметить уникальный    
каменный материал, переданный автору для исследований в разные годы многими известными алмазниками России: С.А. Безбородовым, И.Я. Богатых, Е.М. Веричевым, С.И. Костровицким,    
Е.Е. Лазько, Б.А. Мальковым, З.В. Специусом и другими. Всем этим коллегам и друзьям автор глубоко признателен.   
   
Главные методы исследований были разработаны и обеспечены оборудованием в лаборатории месторождений алмаза Геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, в которой под    
руководством и при непосредственном участии автора выполнено более 50 000 полных электронно‑зондовых анализов различных минералов из включений в кристаллах алмаза, ксенолитов    
эклогитов, в том числе алмазоносных, пироксенитов, перидотитов, из тяжелой фракции, а также из связующей массы лампроитов, кимберлитов и родственных им пород с использованием    
электронно‑зондового микроанализатора JXA‑50A и растрового электронного микроскопа JSM‑820 c аналитической приставкой Link‑10/85S (приборы фирмы Джеол, Япония). Методом    
растровой электронной микроскопии на приборе JSM‑T20 (Джеол) изучены морфологические особенности алмаза, включений в нем и минералов‑спутников алмаза более чем для 5000    
зерен. На приборе JXA‑50A изучена цветная катодолюминесценция более 200 кристаллов алмаза из якутских и архангельских кимберлитов. Методами оптической спектроскопии на спектрофотометрах    
IR‑435 и MPS‑2000 фирмы Шимадзу (Япония) получены спектры в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях для более чем 3 000 зерен минералов‑спутников алмаза.   
   
Компьютерной обработке аналитических баз данных с применением кластерного, дискриминантного и корреляционного анализов подвергнуто более 30000 электронно‑зондовых анализов    
минералов из различных алмазоносных провинций мира (как оригинальных, так и позаимствованных из многочисленных литературных источников).    
   
Методом термомагнитного анализа на оригинальной установке на основе каппометра КLY‑4 (Чехословакия) проведены измерения более 1000 проб и монофракций ильменита, магнетита    
и магнитных фракций кимберлитовых пород. Комплекс магнитоминералогических исследований кимберлитов и лампроитов с измерением различных магнитных параметров выполнен на Физическом    
факультете МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством проф. В.И. Трухина совместно с к.ф.‑м.н. В.А. Жиляевой и д.ф.‑м.н. В.И. Максимочкиным.    
   
Определения содержаний полициклических ароматических углеводородов из включений в алмазе, гранатах, оливине и цирконе выполнены в лаборатории углеродистых веществ биосферы    
Географического факультета МГУ под руководством д. г.‑м. н. В.Н. Флоровской.   
   
Изучение внутренней структуры алмаза из якутских и архангельских кимберлитов, а также россыпей Заира методами цветной катодолюминесценции в растровом режиме со съемкой изображений    
для 60 срезов алмаза проведено в лаборатории Физического факультета МГУ под руководством д.ф.‑м.н. Г.В. Сапарина. Съемка 200 спектров для различных зон алмаза в ИК‑, видимом    
и УФ‑ диапазонах на микроспектрофотометре UMSP‑50 (Карл Цейс, Германия) проведена автором в Зальцбургском университете (Австрия).    
   
Автор выражает глубокую благодарность всем коллегам, оказавшим неоценимую помощь в проведении лабораторных исследований. Особая признательность автора сотрудникам лаборатории    
месторождений алмаза и кафедры минералогии Геологического факультета, работавшим вместе и под руководством автора на протяжении многих лет: А.В. Бовкун, Г.И. Бочаровой, Е.Б.    
Бушуевой, Е.Р. Васильевой, Д.Г. Газиевой, Г.Н. Давыдовой, Г.Н. Жукову, А.Н. Кроту, Т.Н. Лаверовой, П.Н. Малиборскому, О.А. Михайличенко, А.Н. Некрасову, Т.В. Посуховой, Л.Т.    
Сошкиной. Их труд и энтузиазм позволил выполнить большой объем комплексных исследований по теме диссертации.   
   
С первых шагов научной работы всесторонняя помощь оказывалась учителями автора, профессором Г.А. Крутовым, академиком В.И. Смирновым и зав. кафедрой минералогии, проф. Г.П.    
Барсановым. Серьезная поддержка в выполнении исследований и создании лаборатории месторождений алмаза на Геологическом факультете МГУ постоянно ощущалась со стороны академика    
Н.П. Лаверова. Плодотворные научные дискуссии с академиками О.А. Богатиковым, Э.М. Галимовым, А.А. Маракушевым, В.С. Урусовым, А.Д. Щегловым, Г.А. Тварлчрелидзе, Н.П. Юшкиным,    
зав. кафедрой минералогии, член‑корр. РАН, профессором А.С. Марфуниным, зав. кафедрой геологии и геохимии полезных ископаемых, профессором В.И. Старостиным способствовали    
написанию данной работы.    
   
Автор глубоко тронула моральная поддержка при подготовке работы со стороны К.В. Гаранина и близких друзей В.В. Вержака и В.И. Вержак, Е.М. Веричева и В.Н. Веричевой, Н.Н.    
Головина и В.П. Серенко.    
   
Особую благодарность и любовь автор выражает доктору геолого‑минералогических наук Г.П. Кудрявцевой, соратнику во всех делах, с которой мы шагали по жизни вместе более 35‑ти    
лет.   
   
Научная новизна и практическая значимость работы. Новизна представленной работы излагается ниже в аппаратурно‑методическом (I), минералого‑генетическом (II) и прикладном (III)    
аспектах:   
   
I. В аппаратурно‑методическом аспекте:   
а) изучение алмаза, его минералов‑спутников и других минералов было обусловлено внедрением комплекса локальных электронно‑зондовых (рентгеноспектральный анализ, растровая    
электронная микроскопия) приборов, растровой цветной катодолюминесценции, модального анализа в сочетании с оптико‑спектроскопическими (съемка спектров в ИК‑, УФ‑ и видимой    
области) исследованиями;   
б) впервые сформированы банки данных по химическому составу важнейших минералов‑спутников алмаза и микрокристаллических оксидов из связующей массы пород и на их основе созданы    
химико‑генетические классификации;    
в) на базе каппометра впервые создан аппаратурный компьютеризированный комплекс для получения термомагнитных кривых в широком диапазоне температур от ‑196оС до +1000оС и определения    
температур Кюри широкого класса ферримагнетиков с микронавесок минералов, отдельных зерен и проб.   
   
II. В минералого‑генетическом аспекте:   
а) обнаружено широкое распространение структур типа алмаз в алмазе в кристаллах этого минерала из кимберлитов и доказано наличие совмещенных эклогит (Э)  перидотитовых    
(П) парагенезисов в объеме одного кристалла, однозначно доказывающих эклогит‑перидотитовую расслоенность мантийных магматических очагов и погружение в них алмаза в ходе его    
кристаллизации;   
б) установлен типоморфизм химического и фазового состава сульфидов из включений в алмазе, минералах (оливин, циркон, гранат, ильменит), породах эклогитового и пироксенит‑перидотитового    
парагенезиса из кимберлитовых тел различной алмазоносности;   
в) выявлено широкое присутствие в алмазе и его минералах‑спутниках углеводородных и сульфидно‑углеводородных систем, играющих значительную роль в образовании алмазов и во    
флюидном режиме кристаллизации и дифференциации мантийных расплавов;    
г) проведено изучение химического и фазового состава микрокристаллических оксидов из связующей массы кимберлитов и лампроитов, уточнены условия их образования, благоприятные    
для генезиса алмаза;   
д) проведена минералогическая паспортизация кимберлитов и родственных пород из тел Якутской и Архангельской алмазоносных провинций на основе типохимизма минералов‑спутников    
алмаза и оксидов из связующей массы этих пород, выявлены латеральная и вертикальная зональность районов и трубок на примере Якутской и Архангельской провинций, уточняющие    
генетические условия формирования месторождений алмаза.    
   
III. В практическом аспекте:   
а) предложены новые минералогические критерии комплексной оценки алмазоносности кимберлитов и лампроитов, установлены две группы факторов, влияющих на потенциальную и реальную    
(фактическую) алмазоносность кимберлитовых тел, разработаны экспресс‑способы их определения на основе анализа типоморфизма состава и физических свойств минералов‑спутников    
алмаза и микрокристаллических оксидов из связующей массы;   
б) создана автоматизированная экспертная система для комплексной технологии поисков алмазоносных кимберлитов (лампроитов) и их опережающего минералогического опробования;   
в) проведенная минералогическая паспортизация кимберлитов и родственных им тел Якутской и Архангельской алмазоносных провинций на основе типохимизма минералов‑спутников алмаза    
и оксидов из связующей массы этих пород способствует развитию шлихо‑минералогического метода поисков новых тел, оценки алмазоносности и, в конечном итоге, расширению их минерально‑сырьевой    
базы.   
   
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения. Она включает 550 страниц текста, 247 рисунков и 90 таблиц, а также список литературы из 300    
наименований.   
   
Защищаемые положения:   
   
1. Структуры алмаз в алмазе и минеральные включения в алмазе отражают дискретность алмазообразования, обусловленную вариациями флюидного режима в мантийных магматических    
очагах, контрастно расслоенных на эклогитовую (Э) и перидотитовую (П) зоны. Совмещение включений минералов Э и П типа в кристаллах алмаза отражает их погружение в магматических    
очагах в ходе кристаллизации. Завершением этого длительного процесса служит агрегация зерен алмаза и их собирательная перекристаллизация, порождающие гигантские кристаллы    
алмаза и его зернистые агрегаты типа карбонадо и борт.   
   
2. Обильные включения моносульфидных твердых растворов в кристаллах алмаза Э и П типов позволяют связывать их происхождение с железистыми дифференциатами эклогитовых и перидотитовых    
магм, подвергшихся флюидной сульфуризации, сопряженной с алмазообразованием. Выявленные различия в химическом и фазовом составе сульфидных включений в алмазе, минералах‑спутниках    
и нодулях перидотитов и эклогитов свидетельствуют о разных составах сульфидных жидкостей и их дифференциации. При этом никель концентрировался преимущественно в ультраосновных    
расплавах, железо и медь  в основных. Силикатные и оксидные расплавы были несмесимы с сульфидами, о чем свидетельствует доминирующая каплевидная форма сульфидных включений    
с характерными для них венцовыми структурами, отражающими расщепление сульфидных расплавов на никель‑железистые, никель‑медистые и медистые жидкости.    
   
3. Обнаружение углеводородных включений в спутниках алмаза (оливине, гранате и цирконе) свидетельствует об участии углеводородов в процессах флюидной сульфуризации расплавов,    
ведущей к образованию алмаза: MgFeSiO4 + (CH4 + 2CO + H2S) = MgSiO3 + FeS + 3(H2O + C), и в образовании флюидных потоков, сопровождающих дифференциацию и кристаллизацию магм    
Э и П типов.    
   
4. Количество, соотношение, химический и фазовый состав оксидов (шпинелиды, ильменит, перовскит) из связующей массы кимберлитов и родственных им пород отражают глубину заложения,    
условия формирования, характер эволюции и степень алмазоносности этих пород и являются основой для интерпретации магнитных аномалий над их телами. Для кимберлитовых и родственных    
им пород алмазоносных провинций России на основе набора, количественных соотношений и особенностей состава микрокристаллических оксидов выделено пять типов пород различной    
алмазоносности. К признакам алмазоносности относится большое количество хромшпинелида, содержащего более 40 мас.% Cr2O3 и менее 4 мас.% TiO2, и хромсодержащего пикроильменита.    
Отрицательным признаком служит присутствие хромшпинелида, содержащего менее 40 мас.% Cr2O3 и более 4 мас.% TiO2, титаномагнетита разнообразного состава и наличие перовскита    
(более 10%).   
   
5. Проведенная минералогическая паспортизация тел кимберлитов и родственных им пород Якутской и Архангельской алмазоносных провинций на основе типохимизма минералов‑спутников    
алмаза является основой для решения многих генетических вопросов образования этих пород, совершенствования шлихо‑минералогического метода поисков новых тел и оценки их алмазоносности    
и, в конечном итоге, способствует расширению минерально‑сырьевой базы алмазодобывающей промышленности.   
   
Апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 250 печатных работах, в том числе 10 монографиях, и доложены на IV Всесоюзном совещании по алмазам (Симферополь,    
1980), Совещании по геологии месторождений алмаза (Архангельск, 1985), Всесоюзной конференции Самородное элементообразование в эндогенных процессах (Якутск, 1985), Всесоюзном    
юбилейном чтении Кимберлиты и кимберлитоподобные породы (Иркутск, 1986), Чтениях памяти академика М.М. Одинцова (Иркутск, 1987), Всесоюзном научно‑техническом совещании    
Основные проблемы и пути совершенствования технологии обогащения природных алмазов на основе использования их физических свойств (Мирный, 1987), 10, 14 Всесоюзных совещаниях    
по геохимии магматических пород (Москва, 1984, 1988), 15, 16 Совещаниях Международной минералогической ассоциации (Пекин, 1990; Пиза, 1994), 8, 9 симпозиумах Международной    
ассоциации по генезису рудных месторождений (Оттава, 1990; Пекин, 1994; Турку, 1997; Лондон, 1999; Москва, 2006), Международных геологических конгрессах (Пекин, 1996, Рио‑де‑Жанейро,    
2000; Флоренция, 2004), V, VI, VII, VIII Международных кимберлитовых конференциях (Бразилия, 1990; Новосибирск, 1995; Кейптаун, 1998; Виктория, 2003), Всероссийской конференции    
Золото, платина и алмазы республики Коми и сопредельных регионов (Сыктывкар, 1998) и многих других отечественных и зарубежных совещаниях и симпозиумах.    
   
По проблемам, рассмотренным в диссертации, получено 7 авторских свидетельств СССР на способы поиска алмазоносных кимберлитов и лампроитов, один Патент РФ.   
   
Все исследования проводились в рамках Государственных Программ Минвуза СССР, ГКНТ СССР, Министерства науки и новых технологий РФ, из которых следует отметить Проект Создание    
комплексных технологий выявления и оценки забалансовых запасов алмаза для вовлечения их в эксплуатацию и создания рациональных схем утилизации отходов алмазодобывающей промышленности    
Государственной программы Ресурсосберегающие и экологически безопасные процессы горно‑металлургического производства (ЭКОГОРМЕТКОМПЛЕКС БУДУЩЕГО, 1992‑1995 гг.) Министерства    
науки и новых технологий РФ; Проекты  310 Лампроит‑кимберлитовый магматизм и перспективы алмазоносности Востока Восточно‑Европейской платформы,  77‑05 Архангельская алмазоносная    
провинция (геология, петрография, минералогия и геохимия) Федеральной Президентской целевой программы Интеграция (1997‑2000 гг.).    
   
Работа выполнялась на кафедре минералогии и в лаборатории месторождений алмаза Геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в период    
с 1976 по 2006 г.   
   
Многие исследования проводились по хоздоговорам на выполнение научно‑исследовательских работ с ПГО Якуталмаз, Ботуобинской и Чернышевской геологоразведочными экспедициями    
Мингео СССР, ЗАО АЛРОСА, ЯОКИ ЦНИГРИ ЗАО АЛРОСА, филиалом ЗАО АЛРОСА в г. Архангельске АЛРОСА‑ПОМОРЬЕ, ПГО Архангельскгеология, ПГО Аэрогеология, ОАО Архангельскгеолдобыча    
и ЗАО Архангельскгеолразведка. 
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово