Автор: Копчиков Михаил Борисович
Название работы: Типоморфные особенности алмаза Архангельской алмазоносной провинции
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.05 - минералогия, кристаллография
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук Гаранин Виктор Константинович;
Оппонент:
профессор доктор геолого-минералогических наук Пирогов Борис Иванович;
кандидат геолого-минералогических наук Самосоров Георгий Германович;
Место защиты:
Дата защиты: 13 февраля 2009 года
Издательство: Москва
Количество страниц: 27
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы.
Обоснование основных защищаемых положений
1. Морфологические особенности и некоторые физические свойства алмазов Архангельской алмазоносной провинции.
2. Распределение структурных дефектов азота, водорода и плейтелетс в алмазах ААП.
3. Эволюция алмаза Архангельской алмазоносной провинции.
4. Применение типоморфных свойств алмаза Архангельской алмазоносной провинции на различных стадиях геологоразведочного процесса.
Заключение.
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
|
Реферат:
Актуальность исследований
Современное понятие о типоморфизме, введенное в минералогию А.Е. Ферсманом, означает генетическую обусловленность характерных свойств и признаков минералов, т.е. типоморфные
признаки минералов непосредственно характеризуют условия их формирования. Одним из ключевых элементов в системе прогнозирования, поисков и оценки алмазных месторождений являются
типоморфные особенности самого алмаза, которые позволяют прогнозировать наличие алмазоносных кимберлитов на рассматриваемой территории, производить идентификацию алмазных
ореолов, выявлять связь с уже известными трубками или неустановленными коренными источниками, оценивать качество и стоимость алмазов [Ваганов, 2000]. В настоящее время выявлен
широкий спектр типоморфных свойств алмаза морфология, распределение примесных азотных и водородных центров, внутреннее строение, изотопный состав углерода и другие, которые
специфичны для кристаллов каждого коренного месторождения.
Открытие первого месторождения алмазов в начале 80-х годов им. М.В. Ломоносова в Архангельской области, а позднее в 1996 г. месторождения им. В. Гриба, позволили рассматривать
этот район в качестве нового промышленного источника алмазов России, который получил название Архангельская алмазоносная провинция (ААП). На сегодняшний день понятно, что
промышленный потенциал ААП в полной мере не оценен, поэтому одним из актуальных направлений является детальное исследование свойств самого алмаза важного индикатора для
прогнозирования и поиска новых месторождений. Повышенный интерес исследователей к данному региону наблюдается в последние 20-25 лет. Наиболее значимые работы по исследованию
месторождений алмаза, кимберлитов и родственных им пород, а также самого минерала алмаз в Архангельской алмазоносной провинции принадлежат: Махин, 1991; Бартошинский и др.;
1992; Галимов, 1994; Саблуков, 1995; Побережская, 1995; Минеева и др., 1996; Богатиков и др., 1999; Вержак, 2001; Захарченко и др., 2002; Веричев, 2002; Головин, 2003; Кудрявцева
и др., 2005; Гаранин К.В., 2006; Хачатрян и др., 2008; Палажченко, 2008; Третяченко, 2008. Ряд этих статей, монографий и атласов, посвящено преимущественно изучению типоморфных
особенностей алмаза из месторождений им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба, в то время, как в провинции помимо семи средне- и высокоалмазоносных трубок кимберлитов насчитывается
еще более 80 тел, сложенных щелочно-ультраосновными породами и образующих семь самостоятельных полей, в которых установлен алмаз. Степень изученности алмаза из этих объектов
на сегодняшний день является недостаточной и, в основном, относится к раннему этапу открытия тел (до 1987 г.), а в ряде случаев данные об алмазах из трубок и даже целых полей
отсутствуют. Существующие на сегодняшний день литературные сведения по алмазу из непромышленных тел ААП [Махин, 1991; Побережская, 1995], содержат, в основном, результаты
визуального изучения свойств алмаза (размера, морфологии, окраски) на немногочисленном фактическом материале. Кроме того, в последние несколько лет на территории провинции
открыто восемь новых тел, некоторые из которых содержат кристаллы алмаза [Вержак и др., 2006].
В связи с этим, сегодня весьма актуальным является исследование кристаллов алмаза из тел со слабой и убогой алмазоносностью, для обобщения данных о типоморфизме алмаза всей
Архангельской алмазоносной провинции и решения важнейших поисково-прогнозных, оценочных и генетических задач.
Цели и задачи работы
Целями настоящей работы явились:
1. Выявление типоморфизма алмаза из малоизученных трубок и тел Зимнебережнего района ААП.
2. Сопоставление типоморфных особенностей алмаза из месторождений им. В. Гриба и им. М.В. Ломоносова и слабоизученных объектов для оценки условий генезиса алмаза провинции
в целом.
3. Использование данных по типоморфным характеристикам алмаза для решения поисково-прогнозных и оценочных задач.
Для достижения поставленных целей потребовалось решить следующие конкретные задачи:
Обобщить современные представления о типоморфизме алмаза ААП.
Изучить представительную коллекцию кристаллов алмаза с поисковых участков (кристаллы были извлечены в результате поисково-разведочных работ) из трубок (кроме трубок месторождений)
семи малоизученных полей Зимнебережнего района ААП: Золотицкого, Верхотинского, Кепинского, Ижмозерского, Турьинского, Полтинского и Пинежского. Для этого:
- провести подробное морфологическое описание кристаллов алмаза (размер, масса, габитусный тип, характер поверхности, степень сохранности, деформации, включения и др.);
- исследовать распределение структурных дефектов азота и водорода.
Сопоставить типоморфные свойства алмазов изученных трубок каждого поля, дать общую характеристику особенностей алмазов всей провинции с привлечением литературных данных по
известным месторождениям района и охарактеризовать специфику их генезиса в процессе эволюции.
Рассмотреть возможность применения полученных типоморфных свойств алмаза ААП для решения различных поисково-прогнозных и оценочных задач, а именно:
- дать характеристику первоисточникам и возможному направлению их поиска для алмазов из россыпей Северного Тимана;
- провести эксперимент по изменению (улучшению) цветовых и качественных характеристик кристаллов алмаза трубки Архангельская методами протонного облучения и нагревания (отжига)
при высоких давлениях и температурах.
Фактический материал, методы и объем проводимых исследований
В основу работы положены оригинальные результаты собственного изучения 1688 кристаллов алмаза с семи поисковых участков Зимнебережнего района Архангельской алмазоносной провинции,
которые были предоставлены компанией ОАО Архангельскгеолдобыча (табл. 1). Дополнительно двадцать кристаллов алмаза, относящиеся к телам из новых открытий в ААП трубки
Кепинского поля Галина, Рождественская и сил 746б, были получены от компании АЛРОСА-Поморье АК АЛРОСА.
Помимо наиболее значимых объектов, краткая характеристика которых приведена в таблице 1, коллекция включала алмазы из 25 трубок и тел, различающихся по содержанию алмазов
(от единичных кристаллов до одного десятка), в том числе из Турьинского, Полтинского и Пинежского полей локализации толеитовых базальтов, а также алмазы из россыпей Северного
Тимана в количестве 22 штук и 8 кристаллов из трубки Архангельская (месторождение им. М.В. Ломоносова). Таблица 1. Краткая характеристика коллекции исследуемых кристаллов
алмаза
Наиболее значимый объектТип породыКоличество кристаллов
Золотицкое поле
СнегурочкаКимберлит II типа1075
Первомайская167
Кольцовская97
Кепинское поле
СтепнаяКимберлит I типа57
Юрасская30
Верхотинское поле
ВолчьяОливиновый мелилитит71
Ижмозерское поле
ЧидвияОливиновый мелилитит57
Апрельская20
Коллекция алмазов, изученная в работе, была специально составлена для решения важных минералогических, генетических, практических и прогнозно-поисковых задач. Вместе с этими
оригинальными исследованиями использовался огромный многолетний оригинальный материал по изучению свойств этого минерала лабораторией месторождений алмаза геологического факультета
МГУ имени М.В. Ломоносова (данные по 7000 кристаллам алмаза, в том числе из месторождений им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба). Также были использованы и литературные материалы
(сведения по 5000 кристаллам алмаза), полученные в разные годы сотрудниками ЦНИГРИ МПР России, ЯНИГП ЦНИГРИ АК АЛРОСА, компанией АЛРОСА-Поморье и другими.
Основой методологии работы является детальное комплексное исследование следующих характеристик алмаза: морфологии, распределения и содержания примесных дефектов азота, водорода
и плейтелетс, влияния внешнего воздействия на физические свойства кристаллов: цвет, качество, прочность. В качестве основных были выбраны следующие неразрушающие методы: изучение
морфологии проводилось на микроскопе фирмы Motic ZMS-143 (Испания-Китай) и бинокулярном микроскопе МБС-10 (Россия) с использованием фотокамеры Motic и фотонасадки Nikon (Япония)
для получения фотографий формы кристалла и некоторых элементов поверхности (морфологическое описание более 1000 кристаллов). Детальное изучение поверхности алмазов проведено
с использованием поляризационного микроскопа AxioPlan2 Imaging (Carl Zeiss) и растрового электронного микроскопа JSM-820 фирмы JEOL (Япония) (более 150 электронных растровых
фотографий кристаллов и их поверхности). ИК-спектры алмазов регистрировались на приборе Nicolette 380 фирмы Thermo Nicolette (США), оборудованном микроскопом Centaurus и приставкой
для локальной съемки со спектральным разрешением 4 см-1 в диапазоне 600-4000 см-1. Количественно определены основные примесные центры в алмазе: азот в А-форме, В-форме, водород
и плейтелетс (более 400 спектров и 1500 определений концентраций азотных и водородных центров). Абсолютная ошибка определения концентраций азота не превышала 20 at. ppm.
Спектры катодолюминесценции регистрировались в диапазоне 350-1100 нм при комнатной температуре и температуре жидкого азота (77 К) и записывались на установке Электронная
пушка со спектрофотометром ДФС-12 (72 спектра). Дополнительно, для решения ряда экспериментальных и практических задач были задействованы следующие методы исследования: абсорбционная
спектроскопия в видимой области (более 20 спектров), цветная катодолюминесценция на растровом электронном микроскопе StereoScan MK2A с приставкой для цветной катодолюминесценции
(10 изображений).
Научная новизна и практическая значимость работы
Впервые проведено детальное изучение кристаллов алмаза из малоизученных тел кимберлитовых, мелилититовых и базальтовых полей Зимнебережнего района Архангельской алмазоносной
провинции: получены новые данные по морфологии и физическим свойствам алмаза из тел Ижмозерского, Турьинского, Полтинского и Пинежского полей, а также отдельных трубок Золотицкого,
Верхотинского и Кепинского полей.
Установлены первые данные об алмазе из недавно открытых в провинции кимберлитовых трубок Кепинского поля Галина, Рождественская и 746б.
Впервые систематизированы данные о распределении структурных дефектов в алмазах из слабо- и убогоалмазоносных трубок и тел ААП.
Результаты исследований позволили по новому охарактеризовать особенности алмаза всей провинции, в том числе выявить дискретность процесса алмазообразования для всех трубок
и тел ААП.
Впервые предложена схема эволюции алмаза, взаимосвязанная с латеральной зональностью [Богатиков и др., 1999] кимберлитовых и родственных тел Зимнебережного района ААП.
Проведенные исследования позволяют решить ряд практических задач:
использовать типоморфные свойства алмаза ААП на разных стадиях геологоразведочного процесса, как в самой провинции, так и за ее пределами, в том числе для характеристики возможных
первоисточников россыпных алмазов на территории Русской платформы;
применять метод облучения протонами для повышения цветовых и прочностных характеристик архангельских алмазов.
Защищаемые положения:
1. По размеру (массе), габитусу, характеру поверхности, окраске и степени сохранности алмазы Архангельской алмазоносной провинции (ААП) подразделяются на три морфогенетические
группы: первая алмаз из кимберлитовой трубки им. В. Гриба, вторая алмазы из кимберлитовых диатрем месторождения им. М.В. Ломоносова и непромышленных кимберлитовых трубок
Золотицкого поля (Снегурочка, Первомайская, Кольцовская), третья алмазы из слабо- и убогоалмазоносных трубок и тел Кепинского, Верхотинского и Ижмозерского полей кимберлитов
и оливиновых мелилититов.
2. Алмазы ААП по содержанию азотных центров представлены четырьмя главными популяциями: I включает безазотные или близкие к ним индивиды (NA < 180 at. ppm), II низкоазотные
(220 < NA < 350), III среднеазотные (370 < NA < 680) и IV высокоазотные (700 < NA < 1500). Присутствие и количество крупных кристаллов алмаза первой популяции в трубке
Снегурочка указывают на её высокий алмазоносный потенциал.
3. Выявленные типоморфные особенности алмаза из тел с различной продуктивностью являются основой для разработки поисково-прогнозных и оценочных критериев на территории Русской
платформы. Близость типоморфных свойств алмаза из трубок ААП и россыпей Северного Тимана свидетельствует о кимберлитовом источнике этих россыпных алмазов. В качестве вероятных
первоисточников россыпных проявлений алмазов Северного Тимана могут рассматриваться кимберлитовые трубки Архангельской алмазоносной провинции.
4. Протонное облучение кристаллов алмаза ААП может быть использовано для улучшения их цветовых и прочностных показателей.
Апробация работы
Материалы по теме диссертации опубликованы в 4 научных статьях в реферируемых журналах. Результаты исследований в настоящее время используются на практике при прогнозно-производственных
работах и в отчетах ОАО Архангельскгеолдобыча и ЗАО Архангельскгеолразведка. Данная работа проводилась по тематике государственного проекта кафедры минералогии геологического
факультета МГУ имени М.В. Ломоносова: по государственному оборонному заказу (шифр Опыт) Изучение возможности определения источника происхождения единичных алмазов и
Алмаз из щелочных ультраосновных магматитов и эклогитов Архангельской алмазоносной провинции (генетические и поисковые аспекты). Результаты работы доложены на ежегодном
семинаре в филиале АК АЛРОСА АЛРОСА-Поморье в г. Архангельске (2008 г.).
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Включает 225 страниц текста, 75 рисунков и 29 таблиц, а также список литературы из 160 наименований публикаций отечественных
и зарубежных авторов.
Краткое содержание работы
Во введении сформулирована актуальность направления исследований, определены цели и задачи диссертационной работы, отмечена ее научная новизна и практическая значимость.
В главе 1 отражено современное состояние изученности геологического строения Архангельской алмазоносной провинции (ААП), с учетом новых данных по геологическим, структурным
и тектоническим условиям локализации кимберлитовых полей и магматических тел на ее территории.
В главе 2 проанализированы и дополнены сведения о типоморфных свойствах алмаза из двух месторождений ААП им. В. Гриба и им. М.В. Ломоносова.
В главе 3 изложены результаты оригинальных исследований морфологии и распределения основных примесных центров азота, водорода и плейтелетс в кристаллах алмаза из трубок и
тел (не вошедших в состав месторождений) Зимнебережнего района Архангельской алмазоносной провинции.
В главе 4 на основании результатов исследований типоморфизма алмаза ААП, с привлечением ранее полученных данных по свойствам алмаза из месторождений, предложена схема эволюции
алмаза Зимнебережнего района ААП.
В главе 5 представлены результаты по применению типоморфных свойств алмаза ААП на разных стадиях геологоразведочного процесса.
В заключении сформулированы основные выводы по типоморфизму алмаза Архангельской алмазоносной провинции и намечены направления для дальнейшего его изучения.
Благодарности
Автор выражает глубочайшую признательность всем, кто оказал поддержку и помощь при написании данной работы.
Диссертант выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, заведующему лабораторией месторождений алмаза, В.К. Гаранину,
за его профессионализм в постановке целей и задач исследований, руководство, осмысление результатов, доверие и взаимопонимание.
За предоставление коллекции алмазов, а также ценные советы и замечания автор благодарен сотрудникам ОАО Архангельскгеолдобыча - заместителю генерального директора-главному
геологу, к.г.-м.н. Н.Н. Головину и первооткрывателю месторождений алмаза ААП, начальнику геологической службы, к.г.-м.н. Е.М. Веричеву. Геологам филиала АК АЛРОСА АЛРОСА-Поморье
к.г.-м.н. О.С. Сергеевой, В.Л. Ларченко и ЯНИГП ЦНИГРИ АК АЛРОСА к.г.-м.н. В.В.Третяченко за предоставленные полезные материалы и консультации.
Отдельная благодарность выражается сотруднику ЦНИГРИ, ведущему специалисту в области ИК-спектроскопии алмаза, к.г.-м.н. Г.К. Хачатрян, за неоценимую помощь в проведении исследований
по распределению дефектов в алмазе и повышению моего профессионального уровня в алмазной геологии.
Автор глубоко признателен чл.-корр РАН, д.г.-м.н., заведующему кафедрой минералогии, профессору А.С. Марфунину, д.г.-м.н., профессору А.А. Ульянову, д.г.-м.н., профессору
Э.М. Спиридонову, к.г.-м.н. Т.В. Посуховой, к.г.-м.н. О.В. Кононову, к.ф.-м.н. М.В. Чукичеву, к.г.-м.н. К.В. Гаранину и М.А. Викторову за полезные консультации, замечания
и всестороннюю поддержку в процессе проведения моих научно-исследовательских работ.
За помощь в оформлении и редактировании работы, советы и консультации искренняя признательность к.г.-м.н. Г.И. Бочаровой, к.г.-м.н. М.Ф. Вигасиной, ученому секретарю кафедры
минералогии Г.Н. Давыдовой и всей моей семье за терпение и постоянную поддержку.
|
Библиография:
1. М.А. Викторов, М.Б. Копчиков. Протонное облучение природных и синтетических алмазов // Вестник Московского Университета. Сер. 4. Геология. 2005. 5. С. 60-68. 2. М.А. Викторов, М.Б. Копчиков. Обработка природных алмазов при высоких давлениях и температурах // Вестник Московского Университета. Сер. 4. Геология. 2006. 3. С. 45-49. 3. В.К. Гаранин, М.Б. Копчиков, Е.М. Веричев, Н.Н. Головин. Новые данные о морфологии алмазов из толеитовых базальтов Зимнебережного района Архангельской алмазоносной провинции // Вестник Московского Университета. Сер. 4. Геология. 2008. 2. С. 64-67. 4. М.Б. Копчиков. Морфология и другие важнейшие свойства алмаза Архангельской алмазоносной провинции // Известия ВУЗов. Сер. Геология и разведка. 2008. 6. С. 80-83.
|
|
