Кимберлитовые трубки Южно-Ангольского щита

Общая характеристика работы.

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ

Африка является регионом сосредоточения наибольшего количества коренных и россыпных месторождений алмазов. Это обусловлено тем, что в тектонической инфраструктуре материка большое значение имеют древние архейские (2,5 млрд. лет) и палеопротерозойские (2,0 - 1,8 млрд. лет) кратоны, которые, согласно <правилу Клиффорда>, являются структурами наиболее благоприятными для образования кимберлитов и их алмазоносных фаций.

Подавляющая часть выявленных продуктивных кимберлитов, являющихся главными коренными месторождениями алмазов и их источниками для алмазоносных россыпей, находятся в пределах архейских кратонов Каапваальского, Калахари, Конго, Танзанийского, Конго Южной и Центральной Африки и Лео Западной Африки. Значительно меньшее количество алмазоносных кимберлитов известно в палеопротерозойских кратонах - Западно-Африканском (Биримском) и Южно-Ангольском.

Кимберлитовые тела на территории Анголы открыты сравнительно недавно. Первая трубка была обнаружена на северо-востоке страны в бассейне реки Чикапа в 1952 г., а в настоящее время в стране насчитывается более 670 проявлений кимберлитов. В течение длительного времени основным объектом добычи алмазов в Анголе были россыпные месторождения, но в последние годы в разработку вовлекаются и кимберлитовые трубки. В настоящее время крупнейшим алмазодобывающем предприятием Анголы является ГРО <Катока>, которое находится в провинции Лунда-Норте (рис. 1).

Считается, что многочисленные тела кимберлитов, возраст которых по изотопным датировкам определяется как меловой, сосредоточены в пределах области архейской консолидации фундамента и контролируются региональной зоной разломов Лукапа, ширина которой варьирует от 55 до 85 км, а протяженность на территории Анголы достигает 1200 км. Если считать, что кимберлитовые трубки Заира (район Мбужи-Майи) приурочены к той же зоне, то общая длина ее составит 1600 км. В юго-западной части этой структуры наряду с кимберлитовыми диатремами широко распространены трубчатые тела карбонатитов и пород щелочного состава. По мере продвижения на северо-восток число карбонатитовых трубок уменьшается и соответственно увеличивается доля кимберлитовых тел, достигая максимума в центральной части промышленно алмазоносной провинции Лунда.

Район исследований находится южнее зоны Лукапа в южной части Ангольского щита (см. рис. 1). Сведения о кимберлитах этой части страны, в отличие от северо-востока, ограничиваются только значками на мелкомасштабных геологических картах и схемах, которые были нанесены на основе данных поисковых работ, проведенных португальскими и южно-африканскими геологами в 70-е годы. Сведений о строении кимберлитовых тел и их вещественном составе не было. В данной работе рассмотрены геологические, петрографические и минералогические особенности кимберлитовых тел именно этой, малоизученной части страны.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы - комплексное изучение геологии, петрологии, минерального и химического состава кимберлитов Южно-Ангольского щита с целью выявления структурных особенностей их локализации и оценки потенциальной алмазоносности на основе детального анализа указанных пород с использованием современных аппаратурных и методических возможностей, а также выявления петролого-геохимических и минералогических характеристик кимберлитовых тел и их мантийных источников.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:
1. Изучить геолого-тектонические условия локализации, возраст и строение кимберлитовых тел.
2. Провести детальное минералого-петрографическое исследование коллекции образцов кимберлитов. Систематизировать все имеющиеся на настоящее время данные по соотношению минералов-спутников алмаза (МСА) и набору ксенолитов глубинных пород.
3. Исследовать петрохимический состав и соотношение элементов-примесей в кимберлитах для выявления особенностей их состава.
4. Изучить типоморфные свойства алмазов из кимберлитовых трубок района исследований.
5. Исследовать морфологию и химический состав основных МСА с последующей их классификацией по основным общепринятым схемам для выявления глубинных минеральных парагенезисов.
6. Изучить химический состав, количественные соотношения и взаимоотношения оксидных минералов из связующей массы кимберлитов, с целью получения информации о химизме кимберлитовой системы, изменении PT-условий и окислительно-востановительной обстановке по мере продвижения кимберлитового флюида к поверхности.

ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В основу работы легли полевые исследования геологической группы ФГУП <В/О <Зарубежгеология> в 2001-2003 гг. в рамках соглашений о сотрудничестве со SPADE BUSINESS LTD, RULTH S.A.R.L. и Геологическим институтом (Геологической службой) Анголы. Лабораторно-аналитические исследования осуществлялись в рамках творческого сотрудничества совместно со специалистами из МГУ, ЦНИГРИ, ИГЕМ и ИЗК Сибирского отделения РАН.

В выявлении, полевом изучении кимберлитовых пород и обобщении материалов принимали участие геологи А.Т. Ерохин, А.Ю. Борисенко, В.М. Веригин, М.Е. Погорелов, А.Н. Бойко и В.И. Шпилев под руководством главного геолога Е.Ф. Романько. Геофизические работы выполнены специалистами компании <Теллур СПб>, Санкт-Петербург.

Лабораторные исследования петрографических особенностей кимберлитов проводились С.М. Саблуковым (РУСГЕО), К.Н. Егоровым (ИЗК, Сибирского отделения РАН) и автором на геологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова. В процессе этого исследования под микроскопом было просмотрено большое количество прозрачных и прозрачно-полированных шлифов, изучены аншлифы кимберлитов. Получены первые результаты петрохимических исследований (20 анализов).

Коллекция алмазов (21 кристалл) исследовалась с помощью оптической микроскопии в полевой лаборатории минералогом О.С. Сергеевой и в последствии в Лаборатории месторождений алмаза МГУ совместно с П.Н. Ивановым.

Минералогические исследования МСА и микрокристаллических оксидов основной массы кимберлитов проводились автором в Лаборатории месторождений алмаза МГУ им. М.В. Ломоносова. Большой объем минералогических исследований выполнен Т.Е. Щербаковой (ЦНИГРИ). Микрозондовые анализы МСА выполнены на микрозонде JSM-820 с энергодисперсионной приставкой AN-10/85S. Общее количество анализов составляет 5033. Микрокристаллические оксиды анализировались на электронном микрозонде CAMEBAX SX 50 фирмы CAMECA (83 анализа).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

В 2001-2003 гг. на территории Южно-Ангольского щита было вскрыто горными выработками и скважинами девять кимберлитовых трубок. В настоящей работе представлены результаты впервые выполненного комплексного исследования этих тел.

На основе детального геологического, минералогического и петролого-геохимического изучения кимберлитов получены следующие принципиально новые данные:
1. Породы, слагающие диатремы, по всем параметрам относятся к классическим кимберлитам I-й группы Южной Африки, в том числе алмазоносным.
2. По минералогическим критериям установлено, что исследованные кимберлиты слабоалмазоносны и неалмазоносны.
3. Результаты проведенных исследований ранее неизвестных кимберлитовых трубок дают основание выделить новые кимберлитовые районы в пределах Южно-Ангольского щита.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1. Выявленные геологические аспекты, особенности петрохимического и минералогического составов кимберлитовых пород, позволяют провести сравнение с известными коренными месторождениями алмазов мира и определить наиболее перспективные направления поисков кимберлитов в районе исследования и на сопредельных территориях.

2. Результаты исследований коллекции алмазов, МСА и микрокристаллических оксидов основной массы позволяют сделать первые заключения о генетических аспектах формирования и развития кимберлитовой системы данного региона.

3. Изучение морфологических характеристик минералов-спутников алмаза, совместно с электронно-зондовыми методами исследования их химического состава и состава микрокристаллических оксидов, позволяют дать заключение о потенциальной продуктивности того или иного кимберлитового тела, куста трубок и района в целом и сделать выводы о строении мантийного блока исследованной территории.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. В южной части Ангольского щита по обрамлению наложенной кайнозойской впадины Кунене выявлены три района проявления мелового кимберлитового магматизма, которые локализованы в узлах пересечения глубинных разломов докембрийского заложения северо-восточного и север-северо-западного направлений.

2. По всем вещественным характеристикам породы, слагающие диатремы представлены классическими кимберлитами: содержат мантийные включения ультрабазитов, эклогитов, полный спектр барофильных минералов и относятся к кимберлитам I-й группы Южной Африки.

3. Алмазоносность рыхлых образований верхних горизонтов трубок Чихолонго и Шикуатите в отдельных пробах варьирует от 0,012 до 0,142 карат/м³. Алмазы представлены додекаэдроидами и ромбододекаэдроидами с развитым коррозионным рельефом, что отрицательно коррелирует с алмазоносностью этих тел.

4. Предварительная оценка алмазоносности по минералогическим критериям показала, что исследованные кимберлиты слабоалмазоносны и неалмазоносны. Преобладающими породами мантийного блока в момент внедрения кимберлитов являлись лерцолиты. Алмазы генетически связаны с породами дунит-гарцбургитового состава, содержание которых увеличивается в северо-восточном направлении.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

В 2003 г. на кафедре минералогии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова автором защищалась дипломная работа на тему <Морфология, химический состав гранатов, ильменита и хромшпинелидов новых кимберлитовых трубок Юго-Западной Анголы и оценка их алмазоносности>. Эта работа была выполнена на основе материалов предоставленных ФГУП <В/О <Зарубежгеология> в Лаборатории месторождений алмаза совместно с А.Н. Ивановым под руководством заведующего лабораторией, д.г.-м.н. В.К. Гаранина. В последствии, основные результаты проведенных исследований изложены в монографии <Кимберлиты Юго-Западной Анголы> (Романько Е.Ф., Подвысоцкий В.Т., Егоров К.Н., Дьяконов Д.Б. М.: Геоинформмарк, 2005. 118 с.). Материалы по теме диссертации обсуждались 22 февраля 2006 г. в рамках научной программы кафедры минералогии МГУ им. М.В. Ломоносова, где был прочитан доклад "Новые данные о кимберлитовом магматизме юго-западной части Анголы". 15 мая 2007 г., после обсуждения доклада диссертационной работы во ФГУП <В/О <Зарубежгеология>, научно-технический совет организации рекомендовал работу к защите на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Всего по теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.г.-м.н. В.К. Гаранину за консультации, всестороннюю поддержку и постоянное внимание к проводимым исследованиям.

Автор благодарен соавторам книги <Кимберлиты Юго-Западной Анголы>: д.г.-м.н. В.Т. Подвысоцкому, к.г.-м.н. К.Н. Егорову и, особенно, к.г.-м.н. Е.Ф. Романько за ценные советы и рекомендации.

Автор выражает признательность сотрудникам Лаборатории месторождений алмаза МГУ им. М.В. Ломоносова: к.г.-м.н. Т.В. Посуховой, к.г.-м.н. Е.Р. Васильевой, к.г.-м.н. А.В. Бовкун за критическое обсуждение глав работы. Особенную благодарность за моральную поддержку в написании диссертации хочется выразить выдающемуся ученому - алмазнику, д.г.-м.н. Г.П. Кудрявцевой.

Автор благодарит к.г.-м.н. С.М. Саблукова за проведение петрохимических исследований.

За содействие и помощь в проведении электронно-зондовых анализов автор выражает благодарность д.г.-м.н. А.А. Ульянову и к.г.-м.н. И.А. Брызгалову.

Благодарность за организацию исследований и предоставленную возможность для осуществления этой работы автор приносит руководству ФГУП <В/О <Зарубежгеология>: директору, д.г.н., к.г.-м.н., академику РАЕН И.Т. Гаврилову и первому заместителю директора И.И. Силаеву.

Спасибо всем геологам, которые принимали участие этом проекте: А.Ю. Борисенко, А.Т. Ерохину, В.М. Веригину и другим. Хочется поблагодарить всех кто тем или иным образом способствовал проведению этих исследований, но не был упомянут.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем работы - 317 страниц, включая 164 страниц машинописного текста, 6 таблиц и 162 рисунка. Список литературы состоит из 46 наименований.

Содержание работы. Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цели, задачи, научное и практическое значение работы.

В главе 1 приведены сведения о геологическом строении района исследований, геолого-тектонической характеристике кимберлитового вулканизма Ангольского щита, геологическом строении и возрасте изученных кимберлитовых тел.

В главе 2 описаны результаты петрографических исследований кимберлитов; показаны особенности петрохимического состава, а также распределение и соотношение элементов-примесей.

В главе 3 рассмотрены типоморфные свойства алмазов, описана минералогия основных МСА и оксидов основной массы изученных кимберлитов.

В главе 4 приводится сравнение исследованных диатрем с другими, в том числе алмазоносными коренными объектами северо-востока Анголы, приводится обсуждение генетических аспектов кимберлитообразования на основе полученных результатов, а также дана оценка потенциальной алмазоносности и обсуждены перспективы поисков месторождений алмазов в этом регионе.

В заключении сформулированы основные выводы этой работы.