Геологическое строение, минеральный состав и условия образования щелочно-ультраосновных пород Кепинской площади (Архангельская алмазоносная провинция)

Обоснование защищаемых положений

1. Геологическое строение Кепинской площади, пространственное размещение магматитов, их возраст и последовательность образования свидетельствуют о том, что магматические тела имеют четкую структурно-тектоническую приуроченность к выступам фундамента. По этим признакам щелочно-ультраосновные магматические тела Кепинской площади относятся к двум кимберлитовым полям - Золотицко-Кепинскому и Верхотинскому. Минеральный состав, условия формирования щелочно-ультраосновных пород, их нахождение в различных геолого-структурных обстановках, свидетельствуют о том, что по времени образования (D₃-С₂) они разделяются на три группы: ранняя - силлы порфировых кимберлитов; средняя - трубки кимберлитов и оливиновых мелилититов центральной части Кепинской площади; поздняя - трубки кимберлитов и оливиновых мелилититов восточной части Кепинской площади (Соянская группа).

Под термином Архангельская алмазоносная провинция понимается северо-восточная окраина Восточно-Европейской платформы, включающая в себя проявления щелочно-ультраосновного магматизма, в том числе и алмазоносного, находки алмаза и его минералов спутников в аллювии и вторичных коллекторах. В геологическом понятии она охватывает юго-восточный склон Балтийского щита, Мезенскую синеклизу и Северо-Тиманское поднятие, характеризующихся различным геологическим строением, историей геологического развития, набором и возрастом ассоциаций магматических пород. Площадь провинции в пределах Архангельской области составляет более 300 тыс. км². Месторождения алмаза выявлены лишь на Балтийском щите.

Неоднородность геологического строения Архангельской алмазоносной провинции предопределяет необходимость ранжирования территории по степени перспективности, направлениям и методике поисков коренных источников алмаза, с выделением более мелких таксонов ранга алмазоносный район. Традиционно в алмазоносные районы объединяются пространственно сближенные поля близких по составу и возрасту кимберлитов, сопряженные с ними россыпные проявления алмаза и минералов спутников (Ваганов, 2000). Необходимость выделения алмазоносных районов обусловлена прежде всего тем, что для поисков должны быть очерчены территории, характеризующиеся определенной перспективностью и возможностью выявления месторождений на глубинах, доступных для добычи алмазов существующими в настоящее время методами. Геолого-геофизическая изученность Архангельской алмазоносной провинции позволяет, опираясь на комплекс различных критериев и признаков, осуществить геологическое районирование провинции с целью прогнозирования алмазоносных территорий с выделением таксонов ранга алмазоносный район и алмазоносное (кимберлитовое) поле.

Главными критериями выделения алмазоносных районов являются следующие:

• структурно-тектоническое строение, вещественный состав и возраст кристаллического фундамента;
• возраст установленного или прогнозируемого щелочно-ультраосновного магматизма;
• мощность осадочного чехла, перекрывающего магматические тела (не более 150 м);
• наличие прямых и косвенных признаков алмазоносности территории (трубки взрыва и другие тела щелочно-ультраосновных пород, ореолы рассеяния алмаза и его минералов-спутников во вторичных коллекторах и четвертичных отложениях и др.);

Выделенные по общности этих критериев и факторов регионы автором определяются как алмазоносные районы. При таком подходе к районированию алмазоносные районы получают совершенно определенное прогнозное значение и занимают в общей системе поискового процесса конкретное место, в конечном счете, определяющее геолого-методичекий подход к решению проблем алмазоносности той или иной территории. В соответствии с выше перечисленными критериями в пределах Архангельской алмазоносной провинции выделяются четыре алмазоносных района: Зимнебережный, Онежский, Канино-Тиманский и Двинской.

Зимнебережный район приурочен к Кольскому кратону Балтийского щита, включает в себя все известные в настоящее время проявления щелочно-ультраосновного магматизма позднепалеозойского возраста. На территории района выявлены два промышленных месторождения алмазов (им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба), многие трубки взрыва в той или иной степени алмазоносны. Границы его, в пределах Архангельской области, практически совпадают с границами Кольского кратона.

Онежский район приурочен к Карельскому кратону Балтийского щита, имеет признаки выявления алмазоносных пород протерозойского, вендского и позднепалеозойского возраста (тела лампрофиров, находки алмазов в отложениях нижнего протерозоя и венда, алмазов и минералов-спутников в четвертичных отложениях).

Канино-Тиманский район приурочен к одноименному поднятию, тектоническая позиция которого до настоящего времени трактуется неоднозначно. Район имеет признаки выявления алмазоносных пород венд-кембрийского и палеозойского возраста (алмазоносные тела лампрофиров раннепалеозойского возраста, находки алмазов и минералов-спутников в силурийских, девонских и четвертичных отложениях).

Двинской район приурочен к Мезенской синеклизе, представляющей собой погруженное залегание фундамента, обрамляющее Балтийский щит. Породы фундамента представлены гнейсами, гранито-гнейсами, амфиболитами. В зоне сочленения с Карельским кратоном Балтийского щита перспективен на выявление алмазоносных пород палеозойского возраста, на остальной территории перспективы неясны.

Зимнебережный район является единственным в Архангельской области с установленной промышленной алмазоносностью. Здесь, кроме двух коренных месторождений алмазов (им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба), известно около 90 трубок и силлов щелочных ультраосновных пород. В районе продолжаются интенсивные геолого-поисковые работы на алмазы. Высокая перспективность Зимнебережного алмазоносного района требует более детального подхода к ранжированию его территории с выделением более мелких минерагенических таксонов в ранге рудных полей. Предлагается районирование территории на основе классического определения рудного поля (Геологический словарь, М., 1987), с учетом специфики проявления щелочно-ультраосновного магматизма и современных данных о геологии и тектонике района, накопленных за последнее десятилетие.

Зимнебережный район расположен на северо-западе Архангельской области. В региональном тектоническом плане район приурочен к зоне сочленения приподнятой части Балтийского щита и его опущенной части в Мезенской синеклизе, включает в себя фрагменты обеих структур, как в фундаменте, так и в осадочном чехле (рис. 1). Главными структурами фундамента, определяющими размещение проявлений щелочно-ультраосновного магматизма являются Ручьевский выступ, Падунский грабен, Товский выступ, Керецкий грабен, Архангельский выступ, Лешуконский грабен и Полтинско-Ежугская зона поднятий (Веричев, 2002). Большинство проявлений кимберлитового магматизма приурочены к выступам фундамента. Простирание всех структур и общее погружение поверхности фундамента с северо-запада на юго-восток, в соответствии с общим планом Балтийского щита. Глубина до поверхности фундамента на выступах в пределах структур щита 0,5-1,2 км, в прогибах до 3 км, в Мезенской синеклизе соответственно на выступах 2,5-3 км и до 5 км в прогибах (Владимирова и др., 2001). На Архангельском, Товском и Ручьевском выступах скважинами вскрыты породы нижнего архея: биотитовые, биотит-плагиоклазовые, биотит-роговообманковые гнейсы, амфиболиты, гранатсодержащие гнейсо-граниты. В Керецком грабене и во впадинах Товского и Ручьевского выступов вскрыты породы верхнего рифея: красноцветные и сероцветные толщи переслаивания аргиллитов, алевролитов и песчаников с прослоями мергелей.

Осадочный чехол мощностью от 0,5 до 2-3 км, сложен слабо литифицированными терригенными отложениями рифея и венда и терригенно-карбонатными породами позднего палеозоя.

Основными рельефообразующими разломами фундамента являются разломы северо-западного простирания и Мегра-Кепинская зона разломов субмеридианального простирания, ограничивающая Кольский кратон с востока. Все эти разломы по времени образования относятся к позднему архею - раннему протерозою.

Тектоническая перестройка на рубеже рифея и венда привела к образованию системы северо-восточных нарушений и заложению вендского бассейна седиментации.

В герцинский этап формирования платформы заложилась новая система разломов субмеридианального простирания, ставшая по существу рудоконтролирующей, т. е. определяющей закономерности размещения объектов щелочно-ультраосновного магматизма. Западная зона (Мельско-Ижмозерская) контролирует распространение кимберлитов в западном направлении, прослеживается от силлов р. Мела на севере, через Золотицкую группу тел до Ижмозерских трубок на юге. Восточная зона (активизировавшаяся Мегра-Кепинская зона разломов) контролирует размещение кимберлитов в восточном направлении, протягивается вдоль долины р. Мегра на севере и вплоть до р. Северная Двина на юге. В осадочном чехле она фиксируется четкой флексурообразной структурой с падением пород на восток.

Рис. 1

Характер распределения магматизма на территории Зимнебережного алмазоносного района, позволяет выявить основную закономерность - приуроченность трубок к контрастным положительным структурам фундамента. Используя этот основной критерий, в соответствии с классическим определением рудного поля, на территории Зимнебережного алмазоносного района нами выделяются 8 полей щелочно-ультраосновных пород: в пределах структур Балтийского щита - Верхотинское, Золотицко-Кепинское, Ижмозерское, Ненокское, Пинежское, а также прогнозируемое - Ручьевское, в пределах Мезенской синеклизы - Чидвийское и Полтозерское (рис. 1). Каждое из этих полей обладает характерным набором признаков и критериев. При этом, кимберлитовые трубки с промышленной алмазоносностью (Верхотинское и Золотицко-Кепинское поля) находятся только в пределах выступов Балтийского щита с повышенным магнитным полем, что обусловлено аномальным глубинным строением этих участков земной коры (рис. 2).

Рис. 2

Кепинская площадь расположена в центральной части Зимнебережного алмазоносного района (рис. 3). В геологическом разрезе площади четко обособляются два резко различных комплекса пород, соответствующие двум структурным этажам. Это архей - нижнепротерозойский кристаллический фундамент и осадочный чехол, сложенный преимущественно терригенными образованиями рифея и венда, в меньшей части - карбонатными и терригенными осадками палеозоя и кайнозоя. Мощность осадочного чехла во впадинах кристаллического фундамента достигает 2 км, на выступах уменьшается до 0,5-1,2 км.

Рис. 3

Кепинская площадь (в литературе - поле) включает в себя 23 магматических тела, из них 14 трубок кимберлитов, 5 трубок оливиновых мелилититов и 4 силла кимберлитов, не сопряженных с трубками (рис. 3, табл. 1). 19 тел находятся в пределах Товского выступа фундамента и 4 трубки в пределах Ручьевского. Глубина залегания фундамента на Товском выступе 1-1,2 км, на Ручьевском - до 1,5-2 км. По характеру размещения трубки и силлы условно образуют четыре группы тел: Шочинская, Пачугская, Ключевская и Соянская. Шочинская группа тел субширотного расположения объединяет 5 трубок с расстоянием между ними 3-8 км. Пачугская и Ключевская группы тел объединяет 14 трубок и силлов, большинство из которых характеризуется линейно-цепочным расположением с юго-запада на северо-восток с расстояниями между телами от 2 до 7 км (Пачугская группа - 10 тел). 2 трубки и два силла объединены в Ключевскую группу. Отдельно в юго-восточной части находятся трубки 651 и 772. В северо-восточной части площади находится Соянская группа тел, в которую входят 4 трубки. Это деление на сегодня устарело и требует более глубокой проработки с учетом новых и геологических, и петрологических и минералогических данных, что обсуждается ниже.

Все трубки Кепинской площади прорывают слабо литифицированные осадки вендского возраста и перекрываются терригенно-карбонатными отложениями среднего карбона. Мощность палеозойских отложений увеличивается с запада на восток и достигает 100-110м. Размеры трубок различные, от мелких, таких как трубка 693 (0,36 га), до гигантских - трубка 772 (170 га), но в целом преобладают мелкие и средние тела.

По форме в плане трубки изометричные, преобладающая ориентировка длинных осей север-северо-восточная. Объемная форма трубок конусовидная, иногда с раструбом в верхней части. Внутреннее строение большинства трубок простое. Раструбы, если имеются, сложены туфогенно-осадочными отложениями кратерной фации, а жерла ксенотуфобрекчиями кимберлитов или мелилититов, за исключением трубок 693 и 734, сложенных порфировым кимберлитом. Трубки, в основном, однофазные. К многофазным условно можно отнести трубки 136а, 694 и 651, в которых наряду с ксенотуфобрекчиями встречены "слепые" столбы порфировых кимберлитов.

Таблица 1

Объекты щелочно-ультраосновного магматизма Кепинской площади

Контакты между брекчиями и кимберлитами постепенные и заключаются в увеличении с глубиной магматического материала и уменьшении ксеногенного.

Кратерная часть большинства трубок эродирована и сохранилась только у трубок 136а, Н-100б, 734, 494а, 772. Мощность кратерных фаций изменяется от первых метров (трубка 494а) до 300 м (трубка 772). При этом наиболее крупным трубкам присущи наибольшие мощности пород кратерной фации.

Кратерные части трубок сложены туфогенно-осадочными породами: туфобрекчиями, туфопесчаниками, туфами с большим количеством обломочного и глыбового материала вмещающих пород венда и карбонатно-терригенных пород ордовика.

Жерловые части трубок выполнены ксенотуфобрекчиями кимберлитов или оливиновых мелилититов, содержащими ксенолиты пород венда, ордовика, в значительно меньшем количестве фундамента и глубинных пород. Содержание ксеногенного материала составляет в среднем 25-40%, размеры ксенолитов вендских и палеозойских пород иногда достигают нескольких сотен метров. Например, в трубке 496 обнаружен ксенолит нижнепалеозойских пород размером более 150 м, а в трубке 772 ксенолит венда более 300 м. Кимберлитовая составляющая представлена автолитами и тонкообломочным агрегатом связующей массы того же состава, в некоторых трубках встречаются обломки порфирового кимберлита.

Силлы Кепинской площади образуют как самостоятельные тела (687, 697, 494, 494б-Звездочка), так и связанные с трубками системы (силлы трубок 734, 136а-Шоча, 695- Солозерская). Залегают силлы в толще песчаников падунской свиты. Залегание субгоризонтальное, преимущественно согласное с напластованием вмещающих их пород. Контакты ровные, резкие. Силл 687 представляет собой серию пластовых тел, сложенных порфировым афанитовым кимберлитом мощностью от 0,1 до 20м. Силл 697 - пластовое тело площадью около 1 км² мощностью от 12 до 27 м. Одной из наклонных скважин, приблизительно под центром силла, на глубине 225 м вскрыт крутопадающий подводящий канал трещинного типа северо-восточного простирания, заполненный брекчированными породами венда с обломками и маломощными жилами кимберлита. Тело силла сложено массивным порфировым афанитовым кимберлитом. Единый подводящий канал субмеридианального направления, по результатам обработки магнитного поля, установлен для трубок 694, 494а и силлов 494 и 494б.

Основные, главные, этапы формирования трубок и их характерные особенности вытекают из рассмотрения временной последовательности образования и заполнения полости диатремы, а также особенностей состава пород.

На первом этапе тектоно-магматической акивизации происходило образование гипабиссальных тел трещинного типа - даек и силлов порфировых кимберлитов, большинство из которых, в ходе продолжавшейся магматической деятельности были преобразованы в трубообразные тела. Превращение трещинных жерл в трубообразные происходило путем разрушения стенок и постепенного расширения трещин под динамическим и термальным воздействием насыщенного газами флюида, а также вследствие ударно-абразионного воздействия на вмещающие породы, захваченных флюидом твердых частиц. Вулканическая деятельность носила пульсирующий характер.

На втором этапе, в результате некоторого спада вулканической активности, характеризовавшейся уменьшением количества газов среди продуктов извержения, начался процесс заполнения образованной полости. Заполнение происходило за счет ранее выброшенного материала, обрушения бортов и стенок полости и кимберлитового расплава при сохранявшемся пульсирующем характере извержений. В результате перемешивания этих продуктов и ассимиляции образовались туфо- и ксенотуфобрекчии большинства трубок Кепинской площади (Шочинской, Пачугской и Ключевской групп).

На третьем этапе, практически без перерыва во времени, по уже образовавшейся полости, происходил подъем кимберлитового расплава, при остывании которого образовались массивные и порфировые разности кимберлитов и туфобрекчий на контакте кимберлитов с ранее образованными породами. Продуктами третьего этапа являются автолитовые кимберлиты нижних горизонтов в трубках 136а, 694 и 651, а также трубка 693, сложенная порфировым кимберлитом. На этом заканчивается собственно эруптивный этап формирования диатрем и начинается этап формирования кратерных отложений.

Образование трубок Соянской группы тел происходило по той же схеме, но в более позднее время, о чем свидетельствует отсутствие в составе ксеногенного материала в этих телах обломков палеозойских пород.

Накопление кратерных отложений происходило, как правило, в субаквальных условиях за счет продуктов разрушения валов выброса, верхних частей разреза вмещающих пород и обрушения стенок кратера. Вулканическая деятельность при этом полностью не прекращалась, образовывались микрожерла, по которым периодически происходили выбросы пирокластики и кимберлитового расплава. По мере затухания вулканической деятельности сокращалось поступление пирокластического вещества, все большую роль приобретал песчаный материал вмещающих пород, поступавший с бортов кратера.

Возраст трубок взрыва определяется по находкам ксенолитов с остатками флоры и фауны и по взаимоотношению трубок с перекрывающими отложениями. По обуглившимся остаткам древесины, характерным для верхнего девона, и перекрывающим трубки отложениям среднего карбона, возраст трубок определен как позднедевонско-среднекаменноугольный (D₃-С₂).

Все магматические тела Кепинской площади по времени образования довольно уверенно разделяются на три группы. Сами же трубки взрыва по их нахождению в геолого-структурных обстановках, по составу ксеногенного материала, разделяются на две группы.

К первой - ранней группе тел относятся дайки и силлы порфировых кимберлитов, по которым впоследствии образовывались трубообразные тела. Ко второй - основной группе тел, относится большинство трубок взрыва центральной части Кепинской площади (Шочинская, Пачугская и Ключевская группы), сложенных ксенотуфобрекчиями кимберлитов и оливиновых мелилититов, содержащих многочисленные ксенолиты ордовикских пород. К третьей - поздней группе тел относятся трубки взрыва порфировых кимберлитов и оливиновых мелилититов северо-восточной части Кепинской площади (Соянская группа). Встреченные в них ксенолиты карбонатно-терригенных пород, сходны с рифейскими отложениями, вскрытыми глубокими скважинами в Мезенской синеклизе. В пользу этого свидетельствует и то, что глубина залегания фундамента в месте нахождения Соянской группы тел составляет 1,5-2 км, а мощность прорываемых ими рифейских отложений - 0,5-1 км.

Соянскую группу тел, по мнению автора, логичнее отнести к Верхотинскому полю, объединив их в одно поле. Доказательством этому выводу является следующее.

1. Соянская группа тел в месте с телами Верхотинского поля, находятся в единой структурно-тектонической обстановке - в пределах Ручьевского выступа фундамента. Обе группы тел приурочены к участкам с повышенным магнитным полем. 2. Соянская группа тел, как и тела Верхотинского поля представлена трубками кимберлитов и оливиновых мелилититов. 3. В породах Соянской группы тел, по крайней мере, в трубке 734 бесспорно, как и в породах тел Верхотинского поля отсутствуют ксенолиты палеозойских пород, что свидетельствует об их более позднем образовании, чем трубок центральной части Кепинской площади. 4. Трубки Верхотинского поля и Соянской группы тел характеризуются приблизительно одинаковым уровнем эрозионного среза. Так, например, трубки им. В.Гриба и 734 имеют мощные кратерные части, а у мелилититовых трубок они маломощные или отсутствуют.

Отличительная особенность тел Верхотинского поля - высокая алмазоносность трубки им. В. Гриба и убогая алмазоносность некоторых трубок оливиновых мелилититов. Трубка 734 слабоалмазоносна, хотя первоначально потенциальная алмазоносность ее рассчитывалась как высокая, сравнимая с трубкой им. В. Гриба. В оливиновых мелилититах Соянской группы тел алмазы вообще не обнаружены.

Большая часть тел Кепинской площади (Шочинская, Пачугская и Ключевская группы), вместе с трубками Золотицкой группы тел (куда входят и трубки месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова) образуют Золотицко-Кепинское поле

Верхотинское и Золотицко-Кепинское поля имеют много общего, как в структурно-тектоническом плане, так и в строении самих полей:

-оба поля приурочены к выступам фундамента с повышенными значениями магнитного поля;

-отмечается сходная закономерность в распределении трубок по составу, от кимберлитов на западе, до мелилититов на востоке;

-в обоих полях имеются кимберлитовые трубки с промышленными содержаниями алмазов и проявления кимберлитового магматизма в виде силлов.

Трубки взрыва Верхотинского поля являются более молодыми, чем трубки Золотицко-Кепинского поля.

Анализ петрохимических данных является одним из ключевых при решении проблем образования магматических пород и развития магматических процессов. Позволяет воссоздать естественные петрохимические ассоциации кимберлитовых пород, понять причины их неоднородности, найти место изучаемым породам в ряду конвергентных пород, наметить критерии минерагенической специализации (алмазоносности) пород региона.

При сравнении содержаний в щелочно-ультраосновных породах SiO2, Al2O3, MgO, FeOsum было замечено, что их значения находятся в прямой зависимости от количества ксеногенного и магматического материала в анализируемых телах. Наблюдается последовательное увеличение содержания SiO2 и Al2O3 и снижение MgO и FeOsum в ряду порфировый кимберлит - автолитовый кимберлит - ксенотуфобрекчия. Различия между кимберлитами и ксенотуфобрекчиями настолько велики, что практически на всех диаграммах последние обособляются в самостоятельное поле, включающее в себя и ксенотуфобрекчии трубок месторождений алмазов им. М.В.Ломоносова и им. В.Гриба. Неоднородность состава ксенотуфобрекчий делает невозможным корректное сопоставление их химических составов, как с кимберлитами, так и между собой.

Кимберлиты силлов несут в себе все черты первичных магматических пород. Для них характерно повышенное содержание TiO₂ (от 1 до 10,4 мас.%), FeOsum (от 2,3 до 38,6 мас.%) и CaO (от 0,4 до 24,3 мас.%), умеренное содержание MgO (от 0,7 до 32,5 мас.%), пониженное содержание K₂O и Na₂O, с преобладанием калия над натрием, низкое содержание SiO₂. Высокое содержание CaO характерно для большинства кимберлитов гипабиссальных фаций, не являются исключением и силлы Кепинской площади. В них кальцит присутствует как минерал, слагающий матрицу породы и как вторичный минерал, образовавшийся в ходе наложенных гидротермальных процессов.

Рис.4

По соотношению породообразующих компонентов порфировые кимберлиты силлов относятся к породам железо-титанистой серии. На тройной диаграмме А.А.Маракушева (рис. 4) фигуративные точки их составов локализуются вдоль линейного тренда регрессии, соответствующего железо-титанистой серии. По степени контаминации кимберлиты силлов относятся к породам слабоконтаминированным коровым материалом и в значительной степени контаминированным железо-титанистыми оксидами. На бинарной диаграмме TiO₂ - K₂O точки составов силлов располагаются в области кимберлитов I группы Южной Африки. На диаграмме Al₂O₃+Na₂O+K₂O - MgO/FeOsum (рис. 5) кимберлиты силлов попадают в область неалмазоносных и убогоалмазоносных кимберлитов Якутии и Архангельской провинции.

Автолитовые и порфировые кимберлиты трубок Кепинской площади по химическому составу занимают промежуточное положение между порфировыми кимберлитами силлов и кимберлитами трубок месторождений им. М.В.Ломоносова и им. В.Гриба. От кимберлитов силлов они отличаются более низкими содержаниями TiO₂ (от 1,4 до 2,5 мас. %), FeOsum (от 5,3 до 11,1 мас. %), CaO (от 1,5 до 24,4 мас.%), повышенным содержанием MgO (от 14 до 34 мас. %) и SiO₂. По содержанию глинозема, натрия и калия они довольно близки. В автолитовых кимберлитах калий также преобладает над натрием.

На тройной диаграмме А.А.Маракушева (рис. 4) фигуративные точки их составов локализуются в ультраосновной (магнезиальной) части пород железо-титанистой и магнезиальной (магнезиально-желизистой) серий, где их различия незначительны. Так, например, трубка 693, сложенная как и трубка им. В.Гриба порфировым кимберлитом, по своим петрохимическим параметрам ближе к последней, чем к другим трубкам Кепинской площади. По степени контаминации коровым материалом и железо-титанистыми оксидами автолитовые кимберлиты относятся к слабоконтаминированным породам.

На бинарной диаграмме TiO₂ - K₂O точки составов автолитовых кимберлитов располагаются в области кимберлитов I группы Южной Африки. На диаграмме Al₂O₃+Na₂O+K₂O - MgO/FeOsum (рис. 5) они попадают в область неалмазоносных и убогоалмазоносных кимберлитов Якутии и Архангельской провинции. Исключением являются кимберлиты трубки 693, локализующиеся в области алмазоносных кимберлитов Якутии. На диаграмме в координатах SiO₂/MgO - MgO/FeOsum ни одна из трубок не попадает в область алмазоносных кимберлитов Архангельской провинции.

Химический состав ксенотуфобрекчий в равной мере определяется составом магматического материала и материала ксенолитов, главным образом вмещающих пород венда. На различных диаграммах видно, что они обладают повышенными, по отношению к автолитовым кимберлитам Кепинской площади, содержаниями породобразующих окислов SiO₂ и Al₂O₃, приблизительно равными содержаниями TiO₂ и пониженными MgO и FeOsum. Несмотря на значительное количество ксенолитов карбонатных пород, содержание CaO в них в 1,5-2 раза ниже чем в кимберлитах силлов и несколько выше чем в кимберлитах и ксенотуфобрекчиях месторождений им. М.В.Ломоносова и им. В.Гриба. Интересной особенностью ксенотуфобрекчий месторождений им. М.В.Ломоносова и им. В.Гриба является то, что на всех бинарных диаграммах (включая Na₂O - K₂O) они локализуются в компактное поле, что говорит об однородности протокимберлитового расплава во время, предшествующее внедрению первой фазы кимберлитов (Веричев, 2002). Совместное нахождение на различных диаграммах фигуративных точек составов ксенотуфобрекчий магнезиально-железистых трубок месторождений им. М.В.Ломоносова и им. В.Гриба с фигуративными точками составов ксенотуфобречий Кепинской площади, говорит правомерности отнесения последних к магнезиально-железистой серии.

Такие же компактные поля, как и ксенотуфобрекчии, образуют и кимберлиты месторождений им. М.В.Ломоносова и им. В.Гриба, являющиеся второй фазой внедрения. Существенные различия между кимберлитами этих месторождений наблюдаются лишь на диаграмме Na₂O - K₂O. Если исходить из того, что в момент внедрения первой фазы кимберлитов состав расплава был однороден, то высокие содержания щелочей в кимберлитах месторождения им. М.В.Ломоносова можно объяснить последующим щелочным метасоматозом, который на этом участке проявился гораздо интенсивнее, чем в районе трубки им. В.Гриба. Метасоматические процессы в кимберлитах трубки им. В.Гриба завершились замещением оливина серпентином, а в кимберлитах месторождения им. М.В.Ломоносова серпентин полностью замещен сапонитом, существенно натровым минералом. Несколько повышенное содержание в кимберлитах месторождения им. М.В.Ломоносова глинозема несущественно, по сравнению с общностью составов обоих месторождений по главным породообразующим компонентам.

На тройной диаграмме А.А.Маракушева (рис. 4) фигуративные точки их составов образуют локальное поле в наиболее ультраосновной части пород магнезиальной (магнезиально-железистой) серии, где их различия минимальны. На диаграмме Al₂O₃+Na₂O+K₂O - MgO/FeOsum (рис. 5) они попадают в область алмазоносных кимберлитов Якутии и образуют собственное поле алмазоносных пород Архангельской алмазоносной провинции.

Геохимия пород дает возможность судить о мантийных источниках кимберлитовых расплавов. Геохимические параметры этих пород (речь здесь идет только об изученных объектах) в целом схожи с геохимическими характеристиками пород трубки им. В. Гриба. Во-первых, они характеризуются низкими значениями редких и редкоземельных элементов, во-вторых, по содержанию редких элементов (Nb, Zr, La, Ce и др.) они приближаются к кимберлитам группы 1 Южной Африки и сходны с кимберлитами трубки им. В. Гриба.

Изотопный состав Sr и Nd изученных пород неоднороден. В трубках центральной части Кепинского площади он близок к таковым из кимберлитов группы I Южной Африки и Коиду, приближаясь к значениям Bulk Silicate Earth. В трубках Соянской группы тел (трубка 734) он сходен с трубкой им. В. Гриба и отличается от изотопного состава Sr и Nd кимберлитов группы II Южной Африки, но близок к группе I. Несмотря на то, что в целом мантия ААП относится к слабо обогащенной типа ЕМI, налицо прослеживается не только сложный гетерогенный разрез мантии под этой частью Русской плиты, но и различные условия генерации и эволюции кимберлитовых и других магматических расплавов в этой части ААП.

Кимберлиты и другие породы трубок и силлов Кепинской площади характеризуются значительным разбросом значений выхода тяжелой фракции. Самый значительный выход наблюдается в кимберлитовой трубке 751 (до 136 кГ/т), а в трубке оливиновых мелилититов 713 - самым низким (до 2,4 кГ/т). При этом содержание хромдиопсидов очень низкое, хромшпинелидов и гранатов переменное, иногда до высокого (до 1181 г/т граната в трубке 734, до 5833 г/т хромшпинелидов в трубке 772).

Самое высокое содержание в тяжелой фракции некоторых тел отмечено для ильменита (до 133,7 кг/т в трубке 751, до 16,3 кг/т в трубке 688, до 19,5 кг/т в трубке 734).

Заметим, что трубка им. В. Гриба характеризуется довольно высоким (до 49 кГ/т) выходом минералов тяжелой фракции. Содержание минералов-индикаторов кимберлитов: пироп - до 5,7 кг/т, пикроильменит - до 13,8 кг/т, клинопироксен - до 0,8 кг/т. Содержания хромшпинелидов крайне низкие - до 37 г/т

От пород месторождения им. М.В. Ломоносова породы из тел Кепинской площади отличаются более высокой (иногда в сотни раз) концентрацией минералов тяжелой фракции, более высокими средними содержаниями минералов-индикаторов кимберлитов: пиропа в 20 раз и хромшпинелида в 10 раз, большим количеством пикроильменита при его практически полном отсутствием в породах трубок месторождения им. М.В. Ломоносова.

Алмазоносность тел Кепинской площади низкая. Алмазоносными являются 11 трубок кимберлитов (136а-Шоча, 100б, 496, 751, 695, 651, 688, 693, 694, 494а, 734) и 3 силла (494, 494б, 734). В кимберлитовых трубках (495, 406, 748) и силлах (687, 697), а также в трубках оливиновых мелилититов (740,713, 711, 772, 840) алмазы не обнаружены.

Одним из важнейших и с генетической и практической точек зрения объектов является трубка 734. Эта трубка интересна тем, что для нее отмечен высокий процент пиропа алмазного дунит-гарцбургитового парагенезиса. Также в тяжелой фракции широко представлен пикроильменит из перидотитов, как и в трубке им. В. Гриба. Эти данные подтверждают выводы, сделанные ранее на основе геологического анализа, об отнесении Соянской группы тел к Верхотинскому полю. Эти факторы указывают на высокую потенциальную алмазоносность этой трубки, сравнимую с трубкой им. В. Гриба. Реальная же алмазоносность трубки 734 низкая и это связано с активным воздействием кимберлитового расплава на алмаз и его минералы-спутники. Размер кристаллов алмаза обычно не превышает 1 мм, широко распространены искаженные кривогранные кристаллы и их обломки, встречены полуокруглые октаэдры, но редко, а также незакономерные сростки из разновеликих индивидов. Еще одна особенность алмазов из этой трубки - присутствие вростков мелких октаэдров в более крупные кристаллы (как в кривогранные, так и в октаэдрические). В трубке 651 (Пачуга) преобладают округлые кристаллы додекаэдрического габитуса (46%), кристаллы переходного О-Д габитуса составляют 18%, кубы- 1,6%, тетрагексаэдроиды - 0,8%. Груболаминарные додекаэдроиды преобладают и среди кристаллов других трубок этого поля. Заметим, что алмазы из тел Кепинской площади характеризуются низкой сохранностью. Доля целых камней не превышает половины от изученных коллекций. Доля бесцветных кристаллов также не превышает 50%. Наиболее распространены дымчатые с различной цветовой гаммой от слегка желтых до коричневых. Все кристаллы в той или иной мере затронуты растворением. Микрорельеф граней и поверхностей характеризуется широким проявлением процессов коррозии и растворения за счет развития мозаично-блоковой и каплевидной микроскульптуры. Образование последней, согласно экспериментальным данным, происходит при частичном растворении алмаза в водосодержащих силикатных расплавах, близких по составу к щелочным базальтам и лампроитам (Хохряков, Пальянов, 1990). Коррозия подчеркивается наличием таких дефектов, как наличием ямок и каналов травления. На кривогранных поверхностях кристаллов отмечается грубая штриховка за счет наличия слоев растворения.

Таким образом, результаты морфологического изучения алмаза из тел Кепинской площади указывают на:

1) убогую реальную алмазоносность тел этой площади; 2) высокую долю мелких классов и преобладание кристаллов сложных форм (сростков и вростков), близких к округлым, широкое наличие обломков; 3) широкое развитие различных форм растворения и коррозии.

Сопоставление данных по размерности и морфологии алмаза показывает их существенные отличия от алмазов из месторождений им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба. В трубках этих месторождений преобладают кристаллы классов -2+1, -4+2 и широко представлены кристаллы классов более +4 мм, повышено содержание октаэдров (более 30%) и чистых бесцветных кристаллов.

Все это свидетельствует о малых глубинах зарождения расплавов, о длительном процессе эволюции этих расплавов и об их более агрессивном характере (насыщенности флюидами СО₂ и Н₂О) в телах Кепинской площади.

Оливин - главный минерал кимберлитов и родственных им пород. В породах из тел Кепинской площади он представлен оливином I и II разновидности. Характерно, что cодержание Ol-I в телах этой площади не превышает 20%, большей распространенностью пользуется Ol-II. Он нацело замещен серпентином и сапонитом.

Напомним, что в трубках Золотицкой группы и в трубке им. В. Гриба cодержание Ol-I более 20% (около 30-40%) и этот минерал характеризуется высоким содержанием форстеритового минала (90,2-94,8 мол. % Mg₂ SiO₄) и пониженным - фаялитового (5,2-9,8 мол. % Fe₂ SiO₄), отмечается повышенное содержание NiO (0,18-0,48 %).

Гранат - важнейший минерал тяжелой фракции трубок и силлов Кепинской площади. В трубках этой площади распространены и пироп и пироп-альмандин, большая часть которого генетически связана с ильменитовыми гипербазитами. Рассмотрим особенности составов граната из наиболее типичных трубок и силлов Кепинской площади (трубки: Шоча - Шочинская группа; 751 - Пачугская группа; 734 - Соянская группа).

Рис. 6

В трубке 734, алмазоносность которой выше других тел Кепинской площади, для граната выделено 9 химико-генетических групп, области составов которых отражены на известной диаграмме СаО-Cr₂O₃ (рис. 6). Из анализа составов гранатов и диаграммы следует, что примерно 90% зерен из всей выборки относится к ультраосновному парагенезису, 10% - к эклогитовому. Среди гранатов ультраосновного парагенезиса резко преобладают пиропы из алмазоносных равномернозернистых лерцолитов (40%) и ильменитовых пород (40%). Встречаются гранаты из катаклазированных лерцолитов. Высокий выход отмечен и для гранатов из ассоциации с титанистыми хромшпинелидами, что прямо указывает на активное проявление мантийного метасоматоза. При этом пиропы, аналогичные по составу минералу из включений в алмазе, высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов и алмазоносных перидотитов составляют около 10%, подчеркивая высокую потенциальную алмазоносность этой трубки. Для примера в трубке им. В. Гриба таких пиропов не более 3%, а в трубках месторождения им. М.В. Ломоносова около 5%.

В трубке 136а (тр.Шоча) для граната выделено 11 химико-генетических групп, области составов которых отражены на графике СаО-Cr₂O₃ (рис. 6). Из анализа составов гранатов и диаграммы следует, что примерно 20% гранатов относится к эклогитовому, 80% к ультраосновному парагенезису. Среди гранатов ультраосновного парагенезиса преобладают пиропы из равномернозернистых и катаклазированных лерцолитов, пиропы из включений в алмазе, высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов и алмазоносных перидотитов составляют около 5%. Очень низкий выход гранатов из ильменитовых пород (2%), что указывает на близость этой трубки по минеральному составу тяжелой фракции к трубкам Золотицкой группы.

В трубке 751 для граната выделено 9 химико-генетических групп, области составов которых также отражены на известной диаграмме СаО-Cr₂O₃. Из анализа составов гранатов и диаграммы следует, что примерно 2% гранатов относится к эклогитовому, 98% к ультраосновному парагенезису. Среди гранатов ультраосновного парагенезиса преобладают пиропы из равномернозернистых лерцолитов и ильменитовых гипербазитов, в том числе и катаклазированных. Пиропы, подобные по составу минералу из включений в алмазе, высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов и алмазоносных перидотитов составляют около 3%.

Обращает на себя внимание широкое распространение в трубках Кепинской площади (в Соянской и Пачугской групп тел) среди гранатов низкохромистых титанистых разностей из ильменитовых лерцолитов, которые отсутствуют в породах месторождения им. М.В. Ломоносова. Отметим и низкое содержание граната из эклогитов в этой же части Кепинской площади, что указывает на подчиненную роль эклогитов в строении мантии под Соянской и Пачугской площадями развития кимберлитового вулканизма.

В кимберлитах трубки им. В. Гриба (Веричев, 2002) выделено 15 химико-генетических групп гранатов. 97% гранатов относится к ультраосновному парагенезису и только 3% к эклогитовому. Среди гранатов ультраосновного парагенезиса преобладают пиропы из алмазоносных равномернозернистых лерцолитов - 69%, пиропы, аналогичные минералу из включений в алмазе, высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов и алмазоносных перидотитов составляют около 2%. Широкое распространение имеют низкохромистые, титанистыхе гранаты из ильменитовых лерцолитов.

Среди клинопироксенов преобладает хромдиопсид. Большинство их генетически связано с лерцолитами, а также с вебстеритами и пироксенитами и ильменитовыми породами. Минимальное их количество соответствует минералу эклогитового парагенезиса.

Хромшпинелид встречается реже, чем ильменит, в телах, где ильменит основной минерал тяжелой фракции (Соянская и Пачугская группы тел). В других телах (Шочинская и Ключевская группы) хромшпинелид наиболее распространен. Минерал характеризуется широкими вариациями содержаний Cr₂O₃, Al₂O₃, TiO₂; высоким содержанием MgO; преобладанием высокохромистых и высокотитанистых активного проявления высокотемпературного катаклаза мантийных пород при метасоматической их проработке. Особо на это указывает повышенное содержание титана во многих изученных зернах хромшпинелидов.

В трубке 734 выделено 6 химико-генетических групп хромшпинелидов. Первая группа (25%) объединяет анализы хромитов с содержанием хрома более 60 мас.% Cr₂O₃, аналогичных по составу минералу из включений в алмазе, высокоалмазоносных дунитов и гарцбургитов, остальные - из лерцолитов, в том числе катаклазированных и гранат-клинопироксен-хромшпинелевых сростков, в которых хромшпинелиды обогащены титаном. Наличие хромшпинелидов из

катаклазированных лерцолитов и сростков указывает на активную проработку мантийных пород на стадии мантийного метасоматоза.

В трубке Шоча выделено 11 химико-генетических групп хромшпинелидов. Первая группа (7%) объединяет анализы хромитов с содержанием хрома более 60 мас.% Cr₂O₃, аналогичных по составу минералу из включений в алмазе, высокоалмазоносных дунитов и гарцбургитов, остальные анализы из других групп - из лерцолитов, в том числе катаклазированных и гранат-клинопироксен-хромшпинелевых сростков, в которых хромшпинелиды обогащены титаном. При этом последние существенно преобладают. Наличие хромшпинелидов из катаклазированных лерцолитов и сростков указывает на более активную проработку мантийных пород на стадии мантийного метасоматоза в этой трубке по сравнению с трубкой 734

В трубке 751 выделено 6 химико-генетических групп хромшпинелидов. Первая группа, которая объединяет анализы хромитов с содержанием хрома более 60 мас.% Cr₂O₃, аналогичных по составу минералу из включений в алмазе, высокоалмазоносных дунитов и гарцбургитов, отсутствует. В основном, присутствуют хромшпинелиды из лерцолитов, в том числе катаклазированных и гранат-клинопироксен-хромшпинелевых сростков, в которых хромшпинелиды обогащены титаном. Наличие хромшпинелидов из катаклазированных лерцолитов и сростков указывает на активную проработку мантийных пород на стадии мантийного метасоматоза.

Пикроильменит характеризуется высокими и достаточно выдержанными содержаниями MgO (10-16 мас.%) и большими вариациями в содержаниях Cr₂O₃ (от 0,5 до 6 мас.%), низкими FeO и MnO. При этом четко намечается генетическое родство по ильмениту пород трубок им. В. Гриба и 734. Области составов пикроильменита из трубок им. В. Гриба и 734 локализуются в области составов пикроильменита из трубок Якутии и других провинций Мира.

В трубке Шоча пикроильменита практически нет, и это сближает ее с трубками Золотицкой группы тел и позволяет, наряду с данными по гранату и хромшпинелидам, говорить о близости мантийных пород этих районов.

В трубке 751 и в других трубках Пачугской группы тел, а также в трубках 711 и 713 Соянской группы, кроме пикроильменита с высоким содержанием магния (более 12 мас. % MgO) широко распространен менее магнезиальный (менее 12 мас.% MgO) и более железистый ильменит. Это является типоморфным признаком всех тел Пачугской и Соянской групп, которые, как известно, практически не алмазоносны.

Флогопит встречен во многих телах Кепинской площади. Это, в основном, небольшие по размеру зерна (менее 1 мм). Однако, например, в породах силла 697 он образует порфировые, до 2 мм идиоморфные вкрапленники. При этом вкрапленники флогопита составляют до 10% породы и характеризуются пониженными содержаниями алюминия (9-11 мас.% Al₂O₃) и суммарного железа (5-7 мас.%), высокими содержаниями магния (22-25 мас.% MgO), титана (2,5-3,5 мас.% TiO₂), бария (1-2 мас.% ВаО) и фтора (1-1,3 мас.% F). Присутствие такого флогопита в силле 697, сходного с составом этого минерала из сила р. Мелы, позволяет отнести породы силла 697 к карбонатизированным кимберлитам. В трубках и силлах данной площади широко представлен мелко чешуйчатый флогопит с размером 0,01 мм. Этот флогопит отличается пониженными содержаниями алюминия, титана, бария и фтора и повышенными - суммарного железа. Кроме того, в трубке 734 в микролитах основной массы пород, присутствует флогопит с высоким содержанием алюминия (8-13 мас.% Al₂O₃) и низкими - титана (0,5-0,7 мас.% TiO₂).

Новые данные получены при изучении оксидных минералов (шпинелидов, ильменита, рутила, перовскита) из связующей массы пород. Известно, что типорморфизм этих минералов коррелирует с алмазоносностью тел и отражает химизм расплавов и их дифференциацию в процессе консолидации (Кротков и др., 2001). Напомним, что в связующей массе кимберлитов трубки им. В. Гриба преобладают титансосдержащий хромит, магнезиальная хромсодержащая ульвешпинель, титаномагнетит, а также хромсодержащий пикроильменит, типичный для связующей массы высокоалмазоносных Mg - Fe кимберлитов Якутской провинции. Встречаются также перовскит и рутил. Отличием оксидов из связующей массы кимберлитов месторождения им. В. Гриба и трубок месторождения им. М.В. Ломоносова является отсутствие в породах последних пикроильменита, рутила, магнезиальной ульвешпинели и наличие сфена. Отличается по составу и основной оксидный минерал связующей массы - титанистый хромит. Для трубки им. В. Гриба он характеризуется меньшей хромистостью и магнезиальностью и повышенной титанистостью, что вероятно, свидетельствует о разной глубине зарождения кимберлитового расплава трубок Золотицкой группы тел и трубки им. В. Гриба.

В связующей массе кимберлитов трубки им. В. Гриба преобладают титансосдержащий хромит, разнообразные по составу титаномагнетиты, а также хромсодержащий пикроильменит. Встречаются также перовскит и рутил. Отличием оксидов из связующих масс кимберлитов месторождения им. В. Гриба и трубок месторождения им. М.В. Ломоносова является отсутствие в породах последних пикроильменита и рутила.

В трубках 734 и 751 в связующей массе широко представлен рутил, а в трубке Шоча - титаномагнетиты, что еще раз свидетельствует о разном химизме кимберлитовых пород этих трубок и о близости по химизму пород трубки Шоча к породам трубок Золотицкой группы тел.

Таким образом, под Кепинской площадью ААП разрез мантийных пород отличается достаточно сложным строением. В западной части площади, близкой к телам алмазоносных кимберлитов Золотицкой группы тел, практически отсутствуют ильменитовые разности мантийных пород. При переходе к центральной части площади доля этих пород увеличивается и становится значительной. В разрезе мантийных пород под Кепинской площадью преобладают ультраосновные породы. Доля алмазоносных ультраосновных парагенезисов незначительна, кроме трубки 734 Соянской группы тел. Во всех телах отмечены минералы коровых метаморфических пород, что свидетельствует о значительном распространении этих пород в нижней части коры под ААП.