Гао Сяоин
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования кимберлитов имеет большое практическое и научное значение. Во-первых, кимберлиты - это главный промышленный источник алмазов, качество и количество которых существенно варьирует в различных телах (Ферсман, 1955; Орлов, 1973; Бартошинский, Квасница, 1991; Зинчук, Коптиль, 2003). Во-вторых, кимберлиты - это главный источник сведений о строении мантийных глубин Земли (Соболев, 1974; Уханов и др., 1988; Похиленко и др., 1976, 1982, 2001). Исследованию кимберлитов посвящено много обобщающих работ (Бобриевич и др., 1959; Трофимов, 1980; Мальков. 1988; Харькив и др., 1998) , в том числе и минералогической направленности (Афанасьев и др., 2001). Лучше всего изучены кимберлиты Ю. Африки (работы Дж. Доусона, Р. Митчелла, С. Хаггерти и др.) и Якутии (работы Н.В. Соболева и др., Н.Н. Зинчука и др., А.Д. Харькива и др., В.И. Ваганова). Исследования, проведенные в России (работы В.К. Гаранина и др.), на территории Якутской и Архангельской алмазоносных провинций показали, что алмазоносность кимберлитов определяется тремя основными факторами: глубиной и условиями заложения очагов кимберлитового магматизма; условиями и степенью проработки мантийного субстрата глубинными флюидами; условиями становления кимберлитовых тел в земной коре. В данной работе эти основные проблемы рассмотрены для кимберлитов Северного Китая (Хуабэй).
Кимберлиты Китая открыты в 1966 г. Добыча алмазов составляет около 1млн. карат, но не покрывает растущие потребности промышленности и в стране остро стоит вопрос об открытии новых месторождений. Эти объекты изучали в различных геологических организациях КНР, однако обобщающих минералогических работ мало [Бао Яньнань,1991; Lu Fengxiang, 1996]. Сравнение кимберлитов Китая с кимберлитами Архангельской алмазоносной провинции (ААП) не проводилось. Минералы связующей массы кимберлитов Китая также изучены не достаточно. Не было проведено анализа типохимизма индикаторных минералов и микрокристаллических оксидов из связующей массы для кимберлитов Китая на основе их единой химико-генетической классификации. В работе впервые для кимберлитов Китая применён методический подход, разработанный в проблемной лаборатории месторождений алмаза геологического факультета МГУ, успешно использованный в других районах Мира. В качестве модельного объекта для сопоставительных исследований выбрана Архангельская алмазоносная провинция, на объектах которой эта методика была применена наиболее полно и успешно (Богатиков и др., 1999).
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы - выявление минералогических и генетических особенностей кимберлитов Северного Китая (Хуабэй) и сравнение их с кимберлитами Архангельской провинции (Россия); исследование типоморфизма алмазов и минералов-спутников в алмазоносных и неалмазоносных кимберлитовых трубках Северного Китая; выявление минералогических критериев алмазоносности.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:
1. Изучение особенностей морфологии и спектроскопии алмазов из специально подобранной коллекции из алмазоносных кимберлитов Хуабэй и трубки им. В. Гриба и выявление их типоморфных особенностей.
2. Изучение особенностей состава специально подобранной коллекции индикаторных минералов (оливин, гранат, хромшпинелид и флогопит) из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй и сравнение их с минералами из кимберлитов ААП на основе единой химико-генетической классификации.
3. Изучение фазового и химического состава глубинных ксенолитов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с ксенолитами из кимберлитов ААП.
4. Изучение фазового и химического состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй, сравнение их с оксидами, силикатами и карбонатами из кимберлитов ААП, реконструкция условий формирования алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В основе работы лежат исследования, выполненные автором в период обучения в аспирантуре на Геологическом факультете МГУ в период с 2005 по 2008 г. Они включают анализ геологической информации, исследование алмаза и его минералов-спутников, ксенолитов глубинных пород из разных кимберлитовых трубок Хаубэй. Были изучены образцы кимберлитов из нескольких алмазоносных трубок: Победа - 1, Красный флаг N 6 и N 28 (район Мэн Инь), трубки N 42 и 50 (район Фусянь). Достоверность результатов исследований подтверждается разнообразным аналитическим материалом:
минералого-петрографическими исследованиями образцов (более 45) кимберлитов и ксенолитов из алмазоносных трубок Хуабэй;
изучением кристаллов алмаза из трубок Китая и ААП (55 кристаллов) с помощью оптической микроскопии в лаборатории месторождений алмаза МГУ и с применением спектроскопических методов: ЭРП (26 спектров), цветная фотолюминесценция (26 спектров), ИК-спектроскопия (32 спектра);
микроскопическим изучением, электронно-микроскопическими и электронно-зондовыми исследованиями минералов-спутников алмаза (гранаты - 116, оливины - 52, хромшпинелиды - 127 и флогопиты - 58) с целью уточнения морфологии, особенностей состава и физических свойств;
комплексным изучением фазового и химического состава минералов связующей массы кимберлитов: 13 анализов ИК-спектров; 13 анализов термических кривых; 14 количественных и качественных рентгенофазовых анализов; 71 электронно-зондовый анализ.
Рентгенофазовый полуколичественный анализ осуществлялся на дифрактометре ДРОН-3,0. Морфологическое изучение алмаза и минералов-спутников выполнено под бинокулярной лупой и на растровом электронном микроскопе JSM-820 фирмы (Япония). Определение фазового и химического состава пород и минералов выполнено на микроанализаторе Camebax-CX-50 (Франция), а также растровом электронном микроскопе JSM-6480 (Япония). Изучение ИК-спектров минералов и пород проводилось на спектрофотометрах ФСМ-1201 (Россия), IR-435 производства фирмы (Япония) и Specord M-80 фирмы (Германия). Изучение ЭПР-спектров алмазов проводилось на спектрометрах E-115 и РЭ-1306 в Х-диапазоне (~9ГГц) при комнатной температуре. Результаты анализов обрабатывались статистически с применением программ дискриминантного анализа на основе единой химико-генетической классификации, разработанной в проблемной лаборатории геологического факультета МГУ (Гаранин и др. 1991).
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ
1. Впервые на основе единой химико-генетической классификации проведено сравнение особенностей химического состава индикаторных минералов (гранаты, оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов Хуабэй.
2. Впервые проведено изучение типоморфных особенностей химического и фазового состава минералов из связующей массы кимберлитов Хуабэй и выявлена их связь с алмазоносностью пород.
3. Впервые проведено комплексное морфолого-спектроскопическое изучение алмазов из кимберлитов Хуабэй и сравнение их с недавно открытой трубкой им. В. Гриба и алмазами из месторождения им. Ломоносова.
4. Проведено комплексное изучение особенностей фазового и химического состава минералов из глубинных ксенолитов для кимберлитов Хуабэй и их сравнение с ксенолитами из кимберлитов ААП.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
1. Подтверждены минералогические критерии алмазоносности кимберлитов, разработанные на основе типохимизма индикаторных минералов (гранаты, оливины, хромшпинелиды и флогопиты) из различных химико-генетических групп.
2. Подтверждены минералогические критерии алмазоносности кимберлитов, разработанные на основе типохимизма микрокристаллических оксидов из связующей массы кимберлитов.
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Различная степень алмазоносности изученных кимберлитов связана с неоднородностью мантийного субстрата Хуабэй. Высокая алмазоносность кимберлитов Шандун определяется их формированием из высокоалмазоносных дунитов, гарцбургитов, лерцолитов и других Mg-перидотитов с высокохромистыми гранатами и хромшпинелидами. Средняя алмазоносность кимберлитов Ляонин определяется их формированием из равномерно-зернистых лерцолитов с низко- и среднехромистым гранатом и шпинелидами. Низкая алмазоносность других кимберлитов Хуабэй определяется их формированием из лерцолитов, вебстеритов, Mg-Fe эклогитов, неалмазоносных Mg-перидотитов с низкохромистыми шпинелидами и гранатами и ильменитовых гипербазитов с высокожелезистыми оливинами.
2. По особенностям химического и фазового состава минералов связующей массы установлена длительная и сложная эволюция кимберлитов Хуабэй, которая была индивидуальна в каждой трубке. От первой фазы внедрения к третьей нарастает окислительный потенциал и щелочность среды минералообразования. В ранних фазах установлены пикрохромиты - показатель значительной глубины зарождения кимберлитового расплава. Во второй фазе - микрокристаллические шпинелиды с изъеденными краями и зональностью: увеличивается содержание Fe и уменьшается содержание Cr к краям зерен. Последние фазы содержат магнетит, специфические люминесцирующие минералы и минералы, содержащие H2O, в них много перовскита и сульфидов. Во всех телах отсутствует пикроильменит, преобладают серпентины различной железистости, доломит характерен для трубки 50.
3. Минералогические особенности алмазоносных кимберлитов Китая: низкий выход тяжелой фракции, отсутствие ильменита, низкая доля эклогитовых парагенезисов, преобладание округлых додекаэдроидов алмаза с разнообразной фотолюминесценцией (голубая, желто-зеленая, розовая, зональная) и особыми спектральными характеристиками (без парамагнитных центров, много азота в форме А-центра, отсутствие Ni) и включениями (нет сульфидов) можно объяснить особыми условиями их образования, близкими с месторождением им. М.В. Ломоносова в ААП. Кимберлиты были сформированы на ультраосновном мантийном субстрате, который был в значительной степени переплавлен, в отличие от кимберлитов трубки им. В. Гриба (ААП), аналоги которой среди изученных кимберлитов Китая не установлены.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Материалы по теме диссертации обсуждались на 14-ой Всероссийской конференции <Ломоносов-2007> (Москва, 2007), 13-ой и 14-ой Международной конференция <Новые идеи в науках о земле> (Москва, 2007 и 2008), Всероссийском семинаре <Щелочной магматизм Земли> (Санкт-Петербург, 2008), 9-ой международной кимберлитовой конференции (Германия, 2008). Всего по теме диссертации опубликованы 4 научные работы, включая тезисы докладов, 2 работы приняты к опубликованию.
Благодарности:
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доценту кафедры минералогии к.г.-м.н. Т.В.Посуховой за консультации, всестороннюю поддержку и постоянное внимание к проводимым исследованиям.
Автор выражает признательность сотрудникам лаборатории месторождений алмаза МГУ им. М.В. Ломоносова: д.г.-м.н. В.К. Гаранину, к.г.-м.н. Е.Р. Васильевой, к.г.-м.н. А.В. Бовкун и Е.Б. Бушуевой за критическое обсуждение глав работы.
Автор благодарит профессоров Китайского Геологического Университета: Лу Фэнсян, Чэнь Мэйхуа, Чжао Лэй, сотрудников на месторождении Мэн Инь, а также струдентов и магистров Чжу Цзыфа, Чжан Ин, Е.В. Рубанову, А.М. Николаева и других, помогавших в проведении лабораторных работ.
Автор выражает благодарность д.г.-м.н. А.А. Ульянову и к.г.-м.н. И.А. Брызгалову за содействие и помощь в проведении электронно-зондовых анализов, Е.Б. Бушуевой за проведение измерений ИК-спектров пород и минералов; Л.В. Мельчаковой за проведение термического анализа пород и минералов; Е.В. Гусевой и Н.Н. Кортаевой за проведение измерений фазового и химического состава; В.А. Рассулову за проведение измерений фотолюминесценции алмазов во Всероссийском институте минерального сырья; С.В. Вяткину за проведение измерений ЭПР-спектров алмазов.
Автор благодарен: коллективам кафедры минералогии и геммологического центра Геологического факультета МГУ, проблемной лаборатории месторождений алмаза кафедры минералогии Геологического факультета МГУ за помощь в изучении состава и свойств пород и минералов; коллективам Китайского Геологического Университета (Пекин и Ухайн) за предоставление фактического материала и за консультации.
Благодарю советника отдела по образованию при посольстве КНР в Москве, Директора китайского геологического университета, главного инженера экспедиции Ляонинского геологического управления. Благодарна кабинету инженеров Шандунской геологической экспедиции за содействие при проведении работ.
Спасибо всем геологам, которые принимали участие в этом проекте. 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, 5 глав и заключения. Общий объем работы I 249 страниц, включая 136 страниц машинописного текста, 127 рисунков и 34 таблиц, 16 приложений. Список литературы включает 95 наименований отечественных и зарубежных авторов.
| 
