Менша частина мінеральних включень з макрокрістів олівіну має склад, близький складу включень з алмазів. За поширеністю включень також є істотні відмінності. В алмазах найбільш поширені хромшпінелеїди, гранати і олівіни. Серед включень в олівіні частіше зустрічається хромшпінелеїди, хромдіопсиди виявляється нарівні з гранатом. В олівіні з фаялітовим міналом вище 8% містяться мінеральні включення, які за складом не мають аналогів серед включень в алмазах. Таким чином, зіставлення складів включень в олівіні і алмазах вказує на вузьку область їхньої спільної кристалізації. Під час кристалізації значної частини зелених і всієї групи жовто-бурого олівіну алмази не утворюються.
Пікроільменіт відноситься до числа найбільш важливих типоморфних мінералів кімберлітових порід. Форма знаходження пікроільменіту в кімберлітах різна, але основна - у вигляді окремих макро-, мегакрістних утворень розміром до 4-5 см. У ряді трубок відзначається пікроільменіт основної маси кімберліту, що відрізняється дрібними розмірами (до 1 мм в поперечнику), більш досконалим габітусом кристалів і їх складом. Самостійну групу представляють собою включення пікроільменіту в інших мінералах, - в гранаті, значно рідше - в олівіні, і в поодиноких випадках - в алмазах. Пікроільменіт присутній у складі рідкісних ксенолітів ультраосновного та основного складу.[7]
Пікроільменіт, домінуючий у важкій фракції кімберлітів, виявляється у вигляді зерен округлої і незграбної форм розміром до 1 см і більше, а також у вигляді мікрокристалічних включень в мегакрістах гранату і флогопіту. Особливостями складу макрокрістов пікроільменіту є підвищена хромистість і низька ступінь окислення заліза. Середні значення вмісту Cr2O3 і Fe2O3 становлять, відповідно, 2,4 і 3,6 масси.%.
Гранат зустрічається у вигляді макро-, мегакрістних зерен округлої форми, іноді з реліктами октаедричної огранки. Нерідко зустрічаються зрощення гранату з хромдіопсидом. Титаністого і високо-Ti піропи 1 і 2 груп відрізняються більш високим вмістом Cr2O3 (до 9.6 маси.%) І CaO (до11.0 маси.%).
Клінопіроксен зустрічаються у вигляді макро-, мегакрістних зерен зазвичай овалоідной форми, рідше субідіоморфної, з кристаллографічним огранюванням. Розмір вкрапленников до 1 см і більше.
Флогопіт зустрічається у вигляді великих пластинчастих макро-, мегакрістних кристалів з округленням краями, розміром від 2-3 мм до 15 мм по довжиною осі. Мегакрісти флогопіту характеризуються високим вмістом MgO (23-30,2, середнє 25,4 маси.%) І помірним вмістом TiO2 (0,32-1,18, середнє - 0,67 маси.%) І Cr2O3 (0,22- 0,85; середнє - 0,6 маси.%), типовим для флогопіту з мантійних ксенолітів перідотитів. [3]
Висока збагаченність трубочних
кімберлітів карбонатної компонентою (кальцитом, рідше доломітом) обумовлена
впливом гідротермально-метасоматичних процесів, специфіку яких зумовив істотно
карбонатний склад вміщуючих порід.
РОЗДІЛ 3. ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ
КІМБЕРЛІТІВ
Практичне значення кімберлітів визначається тим, що з цими породами пов'язані первинні (корінні) родовища алмазу -- алмазоносних кімберлітові трубки.
За рахунок їх руйнування і розмиву (вивітрювання) утворюються вторинні (розсипні) родовища. Алмазоносних розсипи - це піщані річкові або прибережно-морські відкладення, в яких алмази зберігаються і накопичуються завдяки своїй механічної і хімічної стійкості, тоді як інші мінерали, що складають кімберліти, руйнуються (дробляться і розчиняються). До 1960 року основна видобуток алмазів (80%) припадала на розсипних родовищ. Їх набагато легше шукати. Блискучі кристали в річковій гальці привертають увагу не тільки фахівців-геологів, багато розсипних родовищ були знайдені дітьми. Наприклад, перший уральський алмаз знайшов 4 липня 1829 14-річний кріпак Павло Попов, а діти фермерів-бурів виявили перші камені на берегах річок Помаранчевої і Вааль в Південній Африці. Розсипних родовищ дрібні і швидко виробляються. Тому головне завдання геологів - знайти корінний джерело розсипів. Ця важка задача успішно вирішена, і після 1990 року більше 75% світового видобутку алмазів припадає на частку корінних родовищ. Розробляються трубки, в яких вміст алмазів складає від 0,5 до 6 карат (0,2 г) на 1 т породи. У 1990 році з восьми корінних родовищ (Аргайл, Орапа, Летлхакане, Джваненг, Мир, Вдала, Фінш, Прем'єр) було видобуто 66 млн карат алмазів. Видобуток ведеться двома способами: відкритим (екскаватори риють величезні кар'єри, з яких руду вивозять на самоскидах) і закритим (будують підземні шахти). Одна з найглибших шахт в світі побудована для видобутку алмазів на кімберлітовій трубці "Де-Бірс". Її глибина більше 1 км, і до закриття рудника тут видобували близько 380 тис. Карат алмазів на рік.[3]
Видобуваються з кімберлітів алмази мають різну форму і розмір. Найбільш високо цінуються прозорі ювелірні камені. Найбільший з них - знаменитий алмаз "Кулинан" був знайдений в трубці "Прем'єр" в ПАР 28 січня 1905. Він важив 3106 карат (трохи більше 600 г), і його вартість дорівнювала вартості 94 т золота. У Росії найбільший кристал знайдений в трубці "Мир" 23 грудня 1980 року. Він важить 342,5 карат. Частка таких великих ювелірних каменів мала (0,38%), трохи вище частка ювелірних каменів крупніше 10 карат (11,6%). Основну масу алмазів складають технічні і напівювелірні сорти. Серед них особливе місце займають дрібнозернисті зростки, що складаються з темнофарбованих кристаликів розміром менше 0,1 мм. Такі зростки (карбонадо і фрамезіти) досягають великих розмірів (більше 1 кг) і володіють дуже великою твердістю. Наприклад, зразки фрамезіта не піддаються обробці навіть алмазної пилкою.
Алмази присутні не у всіх кімберлітах. В даний час вже знайдено більше 1000 кімберлітових тіл, але алмази встановлені тільки в 200 трубках, а експлуатованих родовищ серед них тільки 23. Щоб зрозуміти, чому не всі кімберлітові трубки алмазоносних, вчені вивчають умови утворення кімберлітів.
Найбільший практичний і науковий
інтерес викликають знахідки в кімберлітах алмазоносних ксенолітів - уламків
глибинних порід, в яких алмаз є породоутворюючим мінералом. Ці породи можна
назвати алмазітамі. В даний час відомо більше 200 таких знахідок. Одна з них
являє собою зросток чорного алмаза з гранатом (піропом) і піроксеном
(діопсидом), знайдений в трубці "Вдала", який важить 2,3 кг. Серед
алмазоносних ксенолітів по мінеральному складу виділено дві групи. Першу більш
численну групу складають зразки еклогітів (130 знахідок). Це кристалічні
бімінеральні гірські породи, збіднені кремнієм і збагачені алюмінієм, що
складаються з силікатів кальцію і магнію - зеленого діопсид і
червоно-оранжевого граната (альмандина). В якості другорядних мінералів в них
присутні оксиди і силікати алюмінію - корунд Al2O3 і кіаніт Al2 [SiO4] O,
оксиди титану - ільменіт FeTiO3, рутил TiO2, а також графіт. Другу групу
глибинних ксенолітів складають гранатові перідотіти - магматичні породи
ультраосновного складу, збіднені кремнієм і алюмінієм і збагачені магнієм і
залізом. Тут головними породоутворюючими мінералами є силікати магнію і заліза:
олівін Mg2 [SiO4], енстатіт Mg2 [Si2O6], діопсид CaMg [Si2O6] і гранат (піроп).
Крім того, в невеликих кількостях присутні оксиди і сульфіди заліза: хроміт
FeCr2O4, ільменіт FeTiO3, піротин Fe1-xS, пентландит (Fe, Ni) 8S9. Частина
ксенолітів несе сліди пластичних деформацій.[3]
РОЗДІЛ 4.КІМБЕРЛІТИ В УКРАЇНІ
У східній частині Українського щита (Приазовський кристалічний масив, ПКМ) нещодавно виявлені кімберлітові тіла в корінному заляганні, детальне вивчення мінералого-геохімічних та інших особливостей яких дозволяє підійти до оцінки їх потенціальної алмазоносності. ПКМ складний архейскими і нижнепротерозойскими метаморфогенними утвореннями (гнейсами, кристалічними сланцями та ін.), Які прорвані інтрузіями гранітоїдних і лужних порід протерозойского віку. На частку метаморфогенних комплексів припадає понад 60% всієї площі Приазов'я, тоді як інтрузивні комплекси займають 30%. Північна частина ПКМ зчленовується з складчастими структурами Донецького басейну. [3]
В зоні зчленування Донбасу з Приазов'ям на докембрійському кристалічному субстраті незгодно залягають середньо- і верхнедевонскі осадово-вулканогенні утворення, перекриті нижньокам'яновугільними осадовими породами. Найбільш потужно магматизм проявився в пізньому девоні у зв'язку з відокремленням в тілі Руської влатформи по Південно-Донбаському глибинного розлому палеоріфтогенной зони глобальної протяженності- лінеаменти Карпінського. Глибинне будова зони зчленування характеризується загальною для більшості рифтогенних зон особенностью- підйомом поверхні Мохо, яка залягає тут, за даними глибинного сейсмічного зондування, на позначках 35-40км (50км в центральній частині Донбасу).
Порушенність земної кори по всій її потужності в зоні зчленування Донбасу і Приазов'я створює сприятливі умови для утворення кімберлітових порід, в парагенезисі з якими могли виникати і карбонатити. Найбільш примітні два прояви кімберлітових порід: на Петровському ділянці і на південь від нього, у верхів'ї балки Мостовий, що впадає в р.Кальміус.
Петрівське тіло еруптивних брекчій і туфобрекчій кімберлітів має овальну форму (400 * 200м), потужність 35-50м. Воно залягає серед базальтоїдних порід Петровської товщі, яка розміщена між вулканитами антон-тарамской свити (D2-D3) і теригенно-карбонатними відкладеннями миколаївської свити (D2) і рясніє ксеногенним матеріалом (до 60-80% обсягу породи). Автоліти кімберлітів становлять 10-20%, що цементує маса переважно карбонатного складу-10-30%.
Ксеногенний матеріал кімберлітових брекчій складається з ксенолітів ультраосновних порід, кристалічних утворень фундаменту і ксенолітів осадових девонських порід. Типоморфним мінералами кімберлітів є піроп, округлі зерна або уламки хромітів і чорних рудних включень, представлених головним чином пікроільменітом. За даними ізотопних аналізів кисню і вуглецю, виконаних в ізотопної лабораторії Фрайбергской гірничої академії, для оюломков ультраосновних порід, заміщених карбонатом, отримані значення С = від 8.8 до -9.5% і О = від +21.5 до + 21.9%, а для базальтоідних туфів петровської товщі С = -6.1% і О = + 14.5%. Ці дані вказують на глибинний джерело вуглецю і істотну роль приповерхневого кисню при експлозивних процесах формування кімберлітових брекчій і базальтоїдних туфів. [1]
На другому прояві кімберлітів виявлені чотири кімберлітових тіла, геологічна позиція яких більш однозначна, ніж Петровського прояву. Перше з них представлено кімберлітовою трубкою Надія, овальної в плані форми (60-30м). Трубка, прориває протерозойскі (2050-2000 млн.лет) біотит-амфіболові граніти Дубівського масиву, падає на південний захід і з глибиною переходить в дайку. Друга трубка Південна (в плані 300 * 150м) має складну звивисту форму і простежено бурінням до глибини близько 300м. В декількох кілометрах на північний захід від Південної бурінням виявлені ще два тіла. Всі ці тіла складені кімберлітуми і кімберлітовими брекчіями.
Кімберліти представлені масивною породою від темно-зеленого до голубувато-сірого кольору порфіровою структури. Порфірові виділення (до 30% обсягу породи) складені олівіном, часто повністю серпенітизованним, флогопітом, піропом, пікроільменітом, хромшпінелідами. Піропи зазвичай червоного і фіолетово-червоного кольору. Хромшпінеліди утворюють дрібні до 1мм кристали. Зрідка зустрічаються дуже дрібні зерна яскраво-зеленого хромдіопсиду. Основна маса породи включає мікрозерна серпентину, хроміту, слюд, апатиту і магнетиту. Кімберліти місцями сильно карбонатизовані. [2]
Кімберлітові брекчії складаються на 20% з автолітів кулястої або сплюснуто- подовженою форми, складених без остачі карбонатизованних овальними зернами олівіну, і лусочками інтенсивно зміненого флогопіту, 30% породи представлені ксенолітами гранітоїдів, рідше вапняків, глинистих сланців і пісковиків, розміром до 2-7см, а 45-50% припадає на цемент карбонат-хлоритового складу. Серед цементуючої маси виділяються кристаллокласти, складені дрібними (від 1 до 2мм) лусочками флогопіту і псевдоморфоз вторинних мінералів по олівіну.
За хімічним складом кімберліти Приазов'я подібні з кімберлітуми з інших регіонів, але відрізняються зниженим вмістом MgO і підвищеним K2O і TiO2. Порівняння хімічних складів кімберлітів з Приазов'я, провінції Шандун (Китайська платформа) і Якутії показує, що китайські та якутські характеризуються збільшеними концентраціями MgO й зниженими TiO2, Al2O3, K2O, P2O5. Повсюдно в кімберлітових породах Приазов'я K2O різко переважає над Na2O, що зближує їх з лампроїтами, а кількість глинозему значно перевищує суму лугів. Варіації змістів K2O і Al2O3 пов'язані з непостійним кількістю флогопіту в породах. Відносно низький вміст MgO в кімберлітах Приазов'я пояснюється інтенсивністю процесів руйнування олівіну, який майже повністю заміщений серпентином, слюдами, хлоритом та ін.[2]
Серед мінералів вивчених порід в Приазов'ї одним з найбільш важливих індикаторів глубинності утворення кімберлітової магми і її потенційної алмазоносності є гранати. В якості характеристик складу гранатів використовують зазвичай їх хромистої і кальцієві, тобто зміст Cr2O3 і CaO (у відсотках). За даними вивчення піропів з 150 кімберлітових трубок з різних регіонів земної кулі (Росія, ПАР, Лесото, Індія та ін.) Однозначно доведено: присутність хромвміщуючих піропів, бідних кальцієм, є індикатором алмаз-піропової фації глубинності кімберлітів, тобто алмазоносності.
Хімічний склад (в мас.%) Гранатів варіює за змістом магнієвого (68.5-77.8), хромового (7.9-29.3) і кальцієвого (12-17.4) компонентів. Виділяються схожістю піропи з кімберлітових трубок Приазов'я: магнієвий компонент змінюється від 69.6 до 70.7 (мол.%), Хромистий від 17.5 до 20.3, кальцієвий від 14.9 до 16.7. Наведені величини говорять про те, що ці гранати, як і окремі зерна гранатів з дільниці Петровського, наближається за складом до гранат продуктивних кімберлітів. Якщо судити з кількості Cr2O3 (вес.%) У вивчених гранатах, то за цим показником вони наближаються до гранат з кімберлітових трубок Якутії. Однак, підвищена хромистої гранатів без урахування змісту в них CaO може привести до помилкових висновків про потенційну алмазоносність. Мінералом-індикатором алмазоносності можуть служити також хромшпінелеїди, особливо високохромисті різновиди, що містять більше 60% Cr2O3. Середня кількість цього компонента в хроміту з включень в алмазах становить 65%, в ряді випадків наближається до 69%, що притаманне стехіометричним, практично чистим, безглиноземистому хроміту.
Цікаві результати мікрозондових аналізів хромшпінелідів з алювіальних концентратів зони зчленування Донбасу з Приазов'ям. З 12 проаналізованих зразків лише в одному зміст триокиму хрому становить 60.13%, тобто наближається до критеріального. В інших спостерігається досить великий розкид значень хромистої-глиноземистому (від 34.89 до 58.83 і від 8.14 до 16.39 відповідно), суттєві коливання змістів двоокису титану (від 0.08 до 5.92) і окису заліза (від 12.53 до 37.38). Особливості складу хромшпінелеїдів, в цілому характерні для кімберлітових порід, відповідають тому набору парагенетичних типів цього мінералу, який зустрічається і в алмазоносних кімберлітах.[1]
За отриманими даними можна виділити два типи хроміту: високо- і нізкохромістий. Перший (52-60% Cr2O3) об'єднує більшу частину проб з малою залізистого (15-17% FeO) і низьким вмістом титану (близько 1-1.5% TiO2). Другий тип (до 36% Cr2O3) відрізняють висока залізистість (до 37% FeO) і підвищені кількості двоокису титану (до 5.9%). Зміст глинозему та окису магнію в хроміту обох типів приблизно однакові.
При оцінці потенційної алмазоносності кімберлітових порід слід враховувати хімічні особливості ільменіту. Парагенетичну тип ільменіту, що асоціюється з алмазом, представлений високотитаністим (до 60% TiO2) малозалізистим пікроільменітом з 15% MgO і більше. Хімічний склад такого пікроільменіту закономірний, тому що відповідає дуже низькій фугітивності кисню, характерною для області стійкості алмазу у верхній мантії. Алмазоносних кімберліту властиві також високохромисті (до 11% Cr2O3) пікроільменіти. Мікрозондоване вивчення хімічного складу 18 зерен ільменітів показало, що при високій залізистості кількість TiO2 не перевищує 48%, MgO-8, Cr2O3-2.5%. [2]
Таким чином, вперше для кімберлітів і кімберлітових порід зі східної частини Українського щита отримані досить представницькі (більше 100) рентгеноспектральні аналізи основних мінералів-супутників алмазів: гранатів, хромшпінелеїдів, ільменітів. Результатами аналізів встановлено висока хромистої гранатів, підвищений вміст хрому і титану в хромшпінелеїдах, магнію і титану в пікроільменітом. Окремі проби гранатів за співвідношенням Ca-Cr розташовуються поряд з полем гранатів, що асоціюються з алмазами. Виявлення кімберлітових трубок в південно-східній частині Українського щита безсумнівно свідчить про їх присутність і в інших геоблоках цієї структури, неодноразово яка відчула тектоно-магматичну активізацію. Пошуки алмазоносних кімберлітів на Східно-Європейській плптформе (СЄП), південною частиною якої є Український щит, набувають важливого значення, особливо в зв'язку з недавніми їх виявленням в Архангельській області, Карелії, Фінляндії та інших районах.