Материал: Мінеральний склад та використовування кімберлітів

Мінеральний склад та використовування кімберлітів

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. КІМБЕРЛІТОВІ ТРУБКИ. БУДОВА, ПОХОДЖЕННЯ, ПОШИРЕННЯ

1.1 Розповсюдження кімберлітів

1.2 Відмінність кімберлітів

1.3 Будова кімберлітових трубок

1.4 Походження кімберлітів і кімберлітових трубок

РОЗДІЛ 2. МІНЕРАЛЬНИЙ СКЛАД ТА ВИКОРИСТОВУВАННЯ КІМБЕРЛІТІВ

2.1 Мінерали і породи кімберлітів

РОЗДІЛ 3. ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ КІМБЕРЛІТІВ

РОЗДІЛ 4.КІМБЕРЛІТИ В УКРАЇНІ

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ        

ВСТУП

Кімберліти -- основне в світі корінне джерело промислових алмазів. Унікальність кімберлітових порід полягає в тому, що вони, як містять барофільні асоціацію мінералів, надають можливість вивчення мантійного петрогенезису. Незважаючи на безперервний потік публікацій з кімберлітової тематики, який розпочався з відкриття Якутській кімберлітової провінції, кімберлітові породи залишаються одним з найцікавіших об'єктів досліджень в геології. Також, з кімберлітами пов’язані родовища гранатів.

Кімберліти надзвичайно складні для вивчення в силу неоднорідності свого складу, гібридної природи, відсутності єдиного рівноважного мінерального парагенезису. Формування кімберлітових порід має свої особливості. Кристалізація кімберлітів була розтягнута в часі і в просторі: початок її (протомагматична стадія) відбувався в мантії, а завершення - в приповерхневих трубкових умовах. Передбачається, що кімберлітові розплав ніс із глибин 150-200 км у зваженому стані протомінерали і ксеноліти мантійних порід. Хоча висновок про магматичну природу кімберлітів є загальновизнаним, але при цьому очевидно, що в їх становленні значну роль зіграв метасоматоз.

Актуальність даної теми полягає тому, що кімберліти відіграють велику роль і у господарчій діяльності людини, і мають велике значення для геології в цілому, оскільки надають певну інформацію про внутрішню будову Землі.

Мета дослідження - ознайомлення з походженням, петрографічними особливостями, мінеральним складом кімберлітів.

Об’єктом роботи виступають вже відомі кімберлітові трубки.

Предмет - властивості кімберлітів, і трубок вибуху..

Методами досягнення поставлених задач є:

метод енциклопедичного аналізу.

формальної логіки.

РОЗДІЛ 1. КІМБЕРЛІТОВІ ТРУБКИ. БУДОВА, ПОХОДЖЕННЯ, ПОШИРЕННЯ

Кімберлітові трубки (трубка вибуху) -- вертикальне або близьке до вертикального геологічне тіло, що утворилося при прориві газів крізь земну кору. Кімберлітові трубки заповнена кімберлітом. Геологічна структура та супутні гірські породи названі по імені міста Кімберлі в Південній Африці. Являють собою трубку розповсюдження вибуху при вулканічному виверженні. Мають форму трубкоподібного каналу з поперечником 0,4-1 км, за якою переважно на древніх платформах стався прорив магматичних розчинів і газів. У трубці вибуху застигли зцементовані розчинами вулканічні уламки (брекчії), або туфоподібна маса зеленувато-сірого кольору - кімберліт, що складається з численних ультраосновних мінералів. Ці трубки (до 10%) містять алмази, які видобувають в ПАР, Індії, а з 1954 р на Середньосибірській платформі - в Якутії. Перша кімберлітові трубки, відкрита Ларисою Попугаевой 21 серпня 1954, була названа «Зірниця».

Кімберлітові трубки являє собою гігантських розмірів стовп, який закінчується у верхній частині розширенням конічної форми. З глибиною конічне тіло звужується і на якійсь глибині переходить в жилу. Кімберлітові трубки - своєрідні стародавні вулкани, наземна частина яких у великій мірі зруйнована в результаті ерозійних процесів. Кімберлітом називається ультроосновна гірська порода брекчієподібної будови, яка складається з олівіну, флогопіту, піропу та інших мінералів. Має чорний колір з синюватим і зеленуватим відтінком. В даний час відомо понад 1500 тіл кімберліту, з яких 8-10% - алмазоносних породи. За оцінками фахівців, близько 90% запасів алмазів корінних джерел зосереджені в кімберлітових трубках, а близько 10% - в лампроїтових трубках.

1.1 Розповсюдження кімберлітів

Щоб зрозуміти, чому саме кімберліти мають велике практичне і наукове значення, потрібно детальніше розглянути особливості будови кімберлітових тіл і закономірності їх розміщення на земній кулі. В даний час кімберліти знайдені на всіх континентах. Найбільш відомі алмазоносних кімберліти Африки. На цьому континенті розвідано кілька великих кімберлітових провінцій: Південно-Африканська, Західно-Африканська, Танзанійська, Намібійська, Ангольська. Три кімберлітові провінції відомі в Азії: Якутська, північно-східна Китайська і Індійська. Кімберліти встановлені також в Північно-Західній Австралії, США (Сомерсет, Колорадо-Вайомінг), Канаді, Бразилії і Європі (Архангельська і Приазовська провінції) (рис. 1). Кімберліти мають різний вік (від 70 до 1200 мільйонів років), але більшість з них приурочено до особливих геологічним структурам - давнім платформам або кратонам. У будові всіх стародавніх кратонів геологи виділяють два поверхи: нижній - складчастий фундамент, складений древніми (архейскими) породами з віком понад 1,5 млрд років, і верхній - осадовий чохол, складений більш молодими пологозалягаючими породами.

Кімберлітові тіла проривають обидва типи порід і виносять їх уламки на поверхню.[10]

Подоба, що спостерігається в складі уламків, знайдених в кімберлітах, і в складі порід, витягнутих при бурінні свердловин, дозволяє з великою часткою впевненості вважати, що й інші уламки порід, зустрінуті в кімберлітах, є фрагментами ще більш глибоких зон земної кори.

Просторовий розподіл кімберлітових трубок підпорядковується чіткому лінійному тектонічному контролю, що виражається в приуроченості кімберлітових полів до трьох лінійно витягнутим мінерагенічним зонам, в утворенні лінійно витягнутих ланцюжків (кущів) трубок в межах поля, в утворенні жильних і даєчних кімберлітових тіл. Практично всі кімберлітові тіла (за винятком декількох трубок на Анабарском щиті) виявляються в межах палеозойського осадового чохла, складеного, в основному, карбонатвмісними породами.

Рис. 1. Схема розміщення кімберлітів. Області, зафарбовані коричневим, показують кордону кратона з віком фундаменту більш 1,5 млрд років. Червоними ромбами відзначені області поширення алмазоносних кімберлітів

.2 Відмінність кімберлітів

Для кімберлітових порід характерні широкі варіації породоутворюючих оксидів. Виділяються регіональна і локальна неоднорідності кімберлітів, всередині окремих полів і в межах куща трубок, окремих трубок. Якщо регіональні відмінності обумовлені, імовірно, спочатку різними мантійними джерелами речовини кімберлітів, то локальна неоднорідність пов'язана з вторинними факторами перерозподілу хімічних компонентів кімберлітів. До числа останніх відносяться всі процеси фракціонування кімберлітового розплаву при його сходженні з мантійних глибин, такі, як ліквація, випереджаюче підйом карбонатовмістного флюїду, фракційна кристалізація і гравітаційне осадження фено- і ксенокрісталлов, екструзивно-експлозивне формування різних структурно-текстурних різновидів кімберлітів в трубкових і кратерних умовах. До вторинних факторів належать процеси контамінації, засмічення ксеногенним матеріалом вміщаючих порід, а також різні за інтенсивністю гідротермально-метасоматичні процеси карбонатізації і серпентинізації.[4]

Незважаючи на інтенсивність вторинних процесів, встановлення регіональної неоднорідності залишається можливим завдяки існуванню індикаторних щодо інертних оксидів, таких як TiO2, FeO, K2O. Наприклад, межах Якутській провінції виділяються окремі кімберлітові поля, а в межах полів трубкові тіла, кущі трубок, виконані кімберлітом з відносно високим або низьким вмістом TiO2, FeO і K2O. Всі трубки Накинского поля виконані відносно високо-магнієвим, високо-калієвим складом кімберлітів. В Малоботуобінскому полі маються трубки кімберлітів які характеризуються підвищеним вмістом TiO2 і FeO і трубки, виконані високо-магнієвим, низько-титанним кімберлітом. Контрастні відмінності за змістом індикаторних оксидів демонструють кімберліти південних і північних полів Якутській провінції. Середній зміст індикаторних оксидів для кімберлітів з полів Пріанабарья перевищують в 1,5-2 рази відповідні величини для кімберлітів з південних алмазоносних полів. Існування регіональних відмінностей між кімберлітами з утримання FeO, TiO2, K2O стало підставою для виділення петрохімічних типів. Було виокремлено 4 типи кімберлітів для Якутської провінції.

.3 Будова кімберлітових трубок

Трубка вибуху (. Diatreme) -- трубоподібний канал, що утворився при прориві газів і розплавленої магми через пласти земної кори. Кімберлітові трубки - діатреми заповнені кімберлітом. Трубки вибуху, діатреми, трубоподібні тіла, заповнені магматичним матеріалом, часто містить домішка вміщають порід. утворюються при прориві газофлюідного розплаву через пласти земної кори. по складу брекчієподібних порід можуть бути діоритові, карбонатитові, базальтові, лампроїтові, кімберлітові та ін. Найбільший інтерес представляють кімберлітові і лампроїтові трубки вибуху, з якими пов'язані практично всі промислові корінні родовища алмазів.[3]

Як встановлено в результаті розробки алмазних родовищ, більшість кімберлітових тіл має складну будову. За свою форму вони отримали назву трубок. Верхня частина нагадує келих -- це вулканічний кратер, який заповнений дрібно уламковими породами - кімберлітових туфами. Звужуючись кратер переходить в лійкоподібну (діатремовую) частина, складену крупноуламковими породами - кімберлітовими брекчиями. Сама нижня коренева частина трубок (підвідний канал) складена масивним кімберлітом. Підвідний канал часто розділяється на декілька частин, кожна з яких з глибиною переходить в дайку - вертикально стоїть плитоподібну структуру (рис.2).

Розміри кімберлітових тіл різні -- від 146 га (трубка «Мвадуі», Танзанія) до 0,4 га (трубка «Робертс Віктор» в Південній Африці). Трубка «Зарница» -- перша з кімберлітових трубок, знайдених на території Сибіру в Якутії геологом Ларисою Попугаевой, мала розмір 32 га. Близько розміри мають і знайдені пізніше знамениті родовища алмазів Сибіру -- кімберлітові трубки «Мир» і «Удачная».

Рис.2. Будова кімберлітової трубки.

Після виверження кімберліту, починається вивітрювання вивержених порід. Саме з продуктами вивітрювання вивержених порід і пов’язані родовища корисних копалин, які утворюються в кімберлітових трубках. [9]

Вертикальний профіль (рис.3)кори вивітрювання на кімберлітах зазвичай має зональну будову і представлений (зверху вниз) «жовтою землею», «синьою або блакитною землею» і слабо порушеної вивітрюванням кімберлітової брекчії (хардебанком). Переходи між зонами можуть бути як поступовими, так і різкими, інколи виділяються проміжні зони (підзони): «іржава земля», «бура земля», «зелена земля» і т.д. В деяких випадках «жовта земля» перекрита гіпергенними карбонатними утвореннями або залізисто-кременистих панциром -- кірасою. «Жовта земля» представляє собою залишок -- окислений і гідратований кімберліт, перетворений на глинисту жовтувату до червоної плямисту породу, просочену карбонатами кальцію і магнію і гідроокислами заліза і містить кристали алмаза, пікроільменіта, лусочки слюд і незначна кількість інших мінералів, стійких до впливу процесів вивітрювання. Піроп і хромдіопсид в цій підзоні зазвичай не зберігаються. Первісна структура материнських порід в зоні «жовтої землі» не спостерігається. З глибиною «жовта земля» поступово переходить в темно-коричневу «іржаву землю»", а потім в «синю землю», яка представлена глинисто-дресвянистими продуктами вивітрювання кімберлітов (чорно-синьою, блакитнуватої і зеленуватого забарвлення) зі збереженою структурою материнських порід.

«Синя земля», що заповнює трубки і тріщини, явно була привнесена в них з великих глибин, оскільки вона не виявляє ніякого зв'язку з оточуючими породами. Глибина виробок на руднику Кімберлі досягла майже 1200 м, але ніяких ознак виснаження синьої землі поки не відзначено. Однак слід взяти до уваги, що ця глибина, як би велика вона нам не здавалася, дуже мала в порівнянні з середнім діаметром Землі (близько 12 720 км) і представляє лише маленький «прокол» в поверхневих шарах. Сама синя земля була спочатку виверженої гірською породою, багатою олівіном (перидотом) і спорідненої гірській породі, відомої під назвою перідотіта, але вона піддавалася інтенсивному гідротермальному зміни, при якому велика частина олівіну перетворилася в серпентин. Порода часто зазнавала також значне механічне напруження і дробилася, так що нерідко її можна описати як Серпентіновие брекчію. Карвах Льюїс, вперше вивчив синю землю, назвав її кімберлітом за назвою місця, де вона була вперше виявлена. Синій колір кімберліту вказує на те, що ця порода багата залізом; з окисленням заліза пов'язана жовте забарвлення кімберліту поблизу поверхні землі. [9]

Крім алмаза "синя земля" містить різні уламки твердого збереженого від вивітрювання кімберліту, псевдоморфози серпентину по олівіну, флогопіту, ільменіт, піроп, діопсид і енстатіт і вторинний кальцит, що виконує прожилки. Потужність кори вивітрювання на кімберлітових трубках залежить від ступеня активності ерозійної діяльності в районі кімберлітових родовищ і різко відрізняється на різних континентах і в різних регіонах. В Африці потужність "жовтої землі" зазвичай не перевищує 10-50 м, потужність "синьої землі" коливається від 10 до 500 м і більше. В Якутії умови для консервації кори вивітрювання були менш сприятливі і потужність збережених її горизонтів не перевищує 50 м. Кора вивітрювання кімберлітових брекчій Східної Сибіру представляє собою дресвяно-глинисту породу іржаво-бурого, зеленувато-жовтого або блакитнувато-зеленого забарвлення. Структурні та текстурні особливості субстрату часто спостерігаються візуально. Зазвичай видно великі зерна тріщинуватого піропу, ільменіту, гідратованого флогопиту, псевдоморфози серпентину по олівіну. Профіль кори вивітрювання зазвичай виражений єдиною підзоною -- дресвяно-щебеневою. Верхні підзони кори в більшості випадків еродовані.[8]

«Синя земля», що заповнює трубки і тріщини, явно була привнесена в них з великих глибин, оскільки вона не виявляє ніякого зв'язку з оточуючими породами. Глибина виробок на руднику Кімберлі досягла майже 1200 м, але ніяких ознак виснаження синьої землі поки не відзначено. Однак слід взяти до уваги, що ця глибина, як би велика вона нам не здавалася, дуже мала в порівнянні з середнім діаметром Землі (близько 12 720 км) і представляє лише маленький «прокол» в поверхневих шарах. Сама синя земля була спочатку виверженої гірською породою, багатою олівіном (перидотом) і спорідненої гірській породі, відомої під назвою перідотіта, але вона піддавалася інтенсивному гідротермальному зміни, при якому велика частина олівіну перетворилася в серпентин. Порода часто зазнавала також значне механічне напруження і дробилася, так що нерідко її можна описати як Серпентіновие брекчію. Карвах Льюїс, вперше вивчив синю землю, назвав її кімберлітом за назвою місця, де вона була вперше виявлена. Синій колір кімберліту вказує на те, що ця порода багата залізом; з окисленням заліза пов'язана жовте забарвлення кімберліту поблизу поверхні землі. [3]