Шмаков Игорь Иванович
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
Алмазоносная провинция Касаи Оссиденталь расположена в юго-западной части Демократической Республики Конго и в восточной части Анголы в бассейне реки Касаи и по ее притокам Ловуа, Лонготчимо, Чикапа, Луембе, Чиумбе и др. Алмазы добываются из древних и современных отложений многочисленных водотоков бассейна Касаи и Луебо между 200 и 220 восточной долготы и 5030" и 80 южной широты. Это старый горнорудный район со столетней историей, который до сих пор продолжает поставлять на рынок значительные объемы алмазов.
Первый алмаз был найден здесь в 1907 году. Промышленная добыча алмазов из россыпей за период 1913-1965 гг. составила более 24 миллионов карат алмазов. Средние размеры алмазов составляют 10 камней на карат. Алмазы от 5 до 20 камней являются редкостью, свыше 20 карат - единичны. Качество алмазов, несмотря на их малые размеры, высокое; содержание ювелирных камней достигает 65%. Независимость Конго в 60-х годах прошлого столетия прервала промышленную добычу аллювиальных алмазов в провинции Касаи Оссиденталь, и как следствие, прекратилось планомерное геологическое изучение региона. Только в последнее время стали возобновляться полномасштабные геологические работы, изучающие региональные геологические вопросы и характеристики алмазоностности территории.
Геологическая позиция россыпного района. В тектоническом плане район приурочен к поднятию-массиву Касаи, который представляет собой выход на поверхность кристаллических пород фундамента кратона Конго архейской и нижнепротерозойской стабилизации. В пределах массива Касаи установлены зоны глубинных разломов субмеридионального и субширотного простирания, часто выражающиеся в виде грабенообразных понижений в фундаменте.
В геологическом строении района принимают участие архейские, палеозойские, мезозойские и современные отложения. Наиболее древними породами являются архейские гнейсы, сланцы, железистые кварциты и протерозойскими граниты и мигматиты, они образуют внешнее кольцо Конголезской впадины (рис. 6). С нижнего протерозоя до верхнего палеозоя никаких отложений на площади не сохранилось.
На фундаменте с несогласием залегает палеозойская осадочная формация, выделяемая в Южной Африке как формация Карру. Формация состоит из свиты Лукуга (аналог Двайка и Экка формаций Южной Африки), представленной пермо-карбоновыми ледниковыми образованиями, и свиты Лойя (Бакунгу) нижнемелового возраста, представленной песчаниками и аргиллитами. В отложениях свит Лукуга и Лойя (Бакунгу) алмазов не встречено.
Следующая по возрасту, свита Кванго, датируемая средним - верхним мелом, содержит алмазы. Ее возрастной аналог в Анголе - формация Калонда. Свита Кванго сложена рыхлыми песчаниками, аргиллитами и залегающими в основании свиты конгломератами красного и фиолетового цвета. Базальный конгломерат характеризуется слабой сортировкой и содержит хорошо окатанные гальки агата и халцедона, а так же фрагменты угловатых местных пород, с песчано-глинистым заполнителем.
Этот комплекс пород перекрывается рыхлыми кайнозойскими осадками, представленным здесь серией Калахари (палеоген - миоцен), которая встречается на мелких изолированных плато и на вершинах некоторых возвышенностей. Серия состоит из трех свит: свиты Камина, свиты полиморфных песчаников и свиты охристых песков. К более молодым отложениям относится аллювий террас и русел современной речной сети. В пределах долин большинства крупных рек выделяются 3-6 надпойменные террас, расположенных на высоте до 40 м и более над уровнем реки. Мощность террасовых галечников 5-6 м.
В юго-восточной части изучаемой территории находятся кимберлитовые поля, примерно в 100 километрах южнее политической границы между Анголой и ДРК. Кимберлитовые трубки прорывают отложения формации Карру до нижнего мела включительно и перекрываются свитой Кванго (Калонда), возраст трубок датируется мелом (102,9±1.7млн. лет).
На северо-востоке, за пределом алмазоносной провинции Касаи Оссиденталь, расположены несколько трубок кимберлитового района Мбужи-Маи. Трубки прорывают отложения свиты Кванго (Калонда) и перекрываются отложениями серии Калахари, их возраст определен как верхнемеловой (70 ± 1 млн. лет). Они образуют собственную аллювиальную алмазоносную провинцию - Касаи Ориенталь, с резко отличными от провинции Касаи Оссиденталь параметрами алмазных россыпей, и в данной работе подробно не описываются.
Этапы россыпеобразования провинции Касаи Оссиденталь. Основной этап россыпеобразования провинции приходится на эпоху формирования верхнемеловых терригенных базальных конгломератов свиты Кванго. Последовательный площадной размыв этих конгломератов и перераспределение алмазов в речные отложения сформировал древние террасовые и современные пойменные и русловые россыпи.
Верхнемеловые конгломераты свиты Кванго. Большинство исследователей этого региона предполагают, что ангольские кимберлитовые трубки были в значительной степени изменены в условиях коры выветривания и активно переработаны эрозией, начиная с момента своего образования. Алмазы, высвобожденные из кимберлитовых трубок, были вовлечены в транспортировку речными и эоловыми процессами на север в палеоречную систему реки Касаи. В то же время эта точка зрения вступает в противоречие с данными геологоразведки, показывающими, что большинство продуктивных трубок Анголы слабоэродированы и до сих пор сохраняют до 100 м кратерных образований. Таким образом, эти трубки не могли быть единственными источников столь значительного количества алмазов в россыпях.
Алмазоносные конгломераты свиты Кванго распространены преимущественно по среднему течению р. Касаи и по ее притокам - Чиумбе, Луембе, Лонготчимо и другим рекам, вплоть до реки Лулуа. Здесь наблюдается депрессия, вытянутая в меридиональном направлении. По периферии этой депрессии породы Кванго представлены конгломератами, а ближе к центру - песчаниками и аргиллитами. Эти конгломераты в ряде мест алмазоносны. В целом, содержание алмазов и пиропов уменьшается с юга на северо-запад и северо-восток.
Высокие террасы. Кайнозойские речные системы сформировали террасовые комплексы, содержащие переработанный материал верхнемеловых конгломератов. Верхние террасы большинства крупных притоков реки Касаи содержат красно-коричневые, глинистые базальные галечники, наиболее приближенные по своему составу к первоначальным конгломератам серии Кванго. Помимо этого, здесь присутствует грубообломочный валунный материал, образованный в результате разрушения свиты полиморфных песчаников. Отложения этих террас были сформированы во время среднего - верхнего плейстоцена, когда на территории региона преобладал крайне аридный климат, для которого были характерно существования <сухих рек>.
Подобные пролювиальные системы смывали материал разрушения базальных конгломератов серии Кванго, а так же валуны и блоки полиморфных песчаников, сгружая их в приустьевой конус выноса, что приводило к формированию крупнообломочного матрикса, работающего как природная гравитационная отсадка. Селевой конус образовывался на уровне базиса эрозии, которым служили русла более крупных рек. Впоследствии в процесс так же включалась гидродинамическая переработка алмазоносного материала, осуществлявшаяся аллювиальной деятельностью магистральных рек района.
При дальнейшем врезе речного русла отложения высоких террас были выведены в субаэральные условия. Агрессивная кора выветривания более поздних гумидных периодов разрушила неустойчивые минералы. В целом, для данных отложений характерна приповерхностная латеритизация, которая привела к тому, в галечниках высоких террас сохранились только химически устойчивые тяжелые минералы - ильменит, рутил, ставролит, турмалин, корунд и кианит.
Низкие террасы и пойма. Размыв и дальнейшее перераспределение материала высоких террас сформировали отложения низких террас и поймы. Эти отложения содержат галечники оранжево-желтого и серого цвета, с более светлой окраской для молодых отложений. Галечники и перекрывающие отложения низких террас существенно менее мощные, чем их аналоги на высоких террасах, что свидетельствует о более спокойном гидрографическом режиме. Как правило, низкие террасы наиболее продуктивны в случае размыва и дополнительной концентрации алмазов из близко расположенных древних террас и/или конгломератов серии Кванго. По мере удаления от этих формаций алмазоностность низких террас резко падает. Алмазная популяция из галечников низких террас, как правило, более крупная и лучше сортирована, чем для перемываемых галечников верхних террас, что свидетельствует о выносе мелких осколков и обломков алмаза.
Отложения современного русла. Продуктивные алмазоносные отложения представлены приплотиковыми галечниками, представленными смесью валунного, гравийно-галечного и песчано-глинистого материала. Для этих отложений характерна высокая концентрация алмазов (до десятков и сотен карат на кубический метр) и других тяжелых минералов. Алмазоносные каналы и водобойные котлы содержат незначительные запасы галечника, но высокие содержания алмазов в них предопределяют их значимость для местной старательской добычи. В то же время, в отдельных каньонообразных каналах глубина по данным эхолотирования может достигать 30 и даже 70 (!) метров, как это наблюдается в приустьевой части реки Лонготчимо.
Общие закономерности распределения алмазов района в и их характеристики. В целом, алмазы провинции Касаи Оссиденталь представлены относительно мелкими, но высококачественными камнями. Они показывают определенную закономерность в измерении содержания, среднего размера и других характеристик в зависимости от возраста отложений, местоположения россыпи внутри провинции, а так же от различных процессов транспортировки. Для выяснения закономерностей размещения алмазных россыпей были собраны и проанализированы архивные данные предыдущей добычи горнорудных компаний в этой стране.
Россыпные месторождения расположены на территории размером около 250 километров с севера на юг и 70-90 км с запада на восток. В промышленную добычу вовлекались, как правило, долинные россыпи мелких ручьев, а так же террасовые отложения крупных водотоков. Россыпи отрабатывались со средним содержанием 0,85 (от 0.26 до 5, 21) карат на кубический метр и среднем размере 10 (от 4 до 25) камней на карат. Наибольший официально найденный камень весил 30 карат, хотя неофициально существуют сообщения о находках алмазов до 40-70 карат.
При собственном изучении алмазов были отмечены следующие особенности, а именно:
Большинство алмазов несут следы аллювиального механического износа в виде отбитых вершин и ребер;
Небольшой процент алмазов имеют приполированную поверхность, часто поверх аллювиальных сколов, которая, по-видимому, сформировалась в результате многократных соударений песчинок, бомбардировавших поверхность алмазов в ходе эоловых процессов;
Впервые для данной провинции были отмечены находки алмазов с зелеными пятнами природной радиационной пигментации. Подобная пигментация является одним из признаков древности, характерная для алмазов, прошедших неоднократный цикл размыва и захоронения во вторичных коллекторах.
В целом, распределение алмазов кайнозойских россыпей соответствует россыпям, сформированных в условиях площадного размыва вторичных коллекторов.
Минералы-индикаторы кимберлитов в россыпях. Тропические коры выветривания и длительный аллювиальный перенос отложили отпечаток на сопутствующие алмазу минералы - индикаторы кимберлитов, а так же его гидродинамические спутники. Весовое содержание тяжелой фракции россыпей достаточно высокое, минералогический состав достаточно разнообразен и представлен гранатом, ильменитом, шпинелью, цирконом, ставролитом, турмалином, хризобериллом, корундом, эпидотом, рутилом и кианитом.
Гранат представлен пиропом-алмандином и, как правило, несет на себе следы химического растворения, полностью уничтожившее предыдущие первичные магматогенные или абразионные поверхности. Наиболее типична округлая кубоидная форма растворения, в то же время на некоторых гранатах отмечается дислокационный тип коррозии с образованием многочисленных проникающих каналов травления (рис. 7).
Такие формы растворения наиболее типичны для пиропов из конгломератов Кванго; на гранатах из четвертичных аллювиальных россыпей поверх коррозионных поверхностей накладываются следы аллювиальной и ветровой абразий.
Гранаты практически полностью отсутствуют в отложениях верхних террас, что, по-видимому, связано с продолжающимся химическим выветриванием; в то же время они достаточно многочисленны в отложениях нижних террас и русла, ниже уровня стояния грунтовых вод, экранирующих минералы от разрушающего воздействия органических кислот. Так же ниже уровня воды в русле способны сохранятся даже такие неустойчивые минералы, как хромдиопсид и оливин. Эти минералы были найдены на отдельных участках, и, по-видимому, связаны с близкорасположенными неизвестными кимберлитовыми телами.
Большинство минералов-индикаторов несут на себе следы механического износа. В то же время были обнаружены локальные участки с высокими концентрациями кимберлитовых минералов индикаторов в базальном конгломерате Кванго. Многочисленные зерна пиропа и пикроильменита по размерам достигают 4-6мм, отдельные зерна пикроильменита сохранили первичную магматогенную шипастую поверхность с лейкоксеновыми примазками. Химический состав гранатов показывает высокий процент (до 17%) высокохромистых и низкокальциевых пиропов алмазного парагенезиса (рис. 8).
Совместно с ними найдена популяция алмазов со слабой степенью гидродинамической сортировки, содержащих как крупные, так и мелкие камни. Среди этих алмазов присутствуют кубы, алмазы в оболочке, поликристаллы, трещиноватые и дефектны камни, как правило, отсутствующие среди алмазов, прошедший длительный аллювиальный износ. Весь этот комплекс признаков свидетельствует о высокой вероятности нахождения новых кимберлитовых потенциально высоко алмазоносных трубок на территории Конго в непосредственной близости от этой минералогической аномалии.
В работе [Batumike, 2008] показано, что в россыпях провинции Касаи Оссиденталь присутствуют цирконы, которые по содержанию Hf-изотопов могут быть отнесены к кимберлитовым цирконам. Их датировка по U-Pb методу, показала, что в регионе произошли три различных периода кимберлитового магматизма. Первый эпизод датирован археем (2,6-2,8 млрд. лет), второй эпизод позднепротерозойский (608 ± 5 млн. лет) и самый молодой эпизод верхнемеловой (116 ± 8 млн. лет). Цирконы древнего возраста характеризуются высокой степенью механического износа, в то время как мезозойские цирконы сохранили свою угловатую форму. Эти данные позволяют сделать несколько важных заключений:
1. Для большинства кратонов мира характерны несколько этапов кимберлитообразования. В пределах кратона Касаи до настоящего времени известны только мезозойские кимберлитовые трубки. Находки кимберлитовых цирконов архейского и протерозойского возраста, а так же алмазов с признаками древности позволяют так же предположить здесь присутствие кимберлитовых трубок более древнего, чем мезозой, возраста;
2. Существование древних кимберлитовых трубок может хорошо объяснить обширную россыпную алмазоносность на границе Анголы и ДРК. В то же время, представляется маловероятным, что алмазы попали в конгломераты Кванго напрямую из докембрийских кимберлитовых трубок. Скорее всего, они прошли как минимум один цикл захоронения во вторичных коллекторах и дальнейшего размыва. Таким вторичными коллекторами, вполне возможно, могли служить флювиогляциальные отложения серии Лукуга (формация Двайка для Южной Африки). С ледниковыми отложениями свиты Лукуга связана россыпная золотоносность района Кило-Мото на востоке страны. Остатки мореных отложений пермо-триасового возраста сохранились в депрессионных долинах в Анголе и на юго-востоке Конго. По-видимому, с этими же отложениями связано присутствие многочисленных галек агата в россыпях, поскольку местные источники этих галек неизвестны.
Таким образом, характеристики россыпной алмазоносности провинции Касаи Оссиденталь показывают, что четвертичные россыпи алмазов сформировались за счет площадного размыва верхнемеловых конгломератов. В свою очередь, эти конгломераты образовались в результате размыва известных кимберлитовых трубок на территории северо-восточной Анголы, так и за счет местных кимберлитовых трубок на территории Конго (рис. 9). Предполагается, что значительная часть алмазов поступила в верхнемеловые конгломераты из более древних вторичных коллекторов и докембрийских трубок. В качестве вторичных коллекторов предполагаются ледниковые отложения серии Лукуга.
|
