Гранаты из алмазоносных пород Кокчетавского комплекса и кимберлитовых ассоциаций.

Введение.

Традиционный источник алмазов в земной коре - кимберлитовые и лапроитовыеассоциации. Сравнительно недавно алмаз был найден в породах метаморфических комплексов. Вначале в Кокчетавском комплексе в России, затем в Китае и Норвегии. Акцессорные алмазы установлены визуально, с проверкой рентгенометрическими методами в виде включений в незональных гранатах из гранат - биотитовых гнейсоводного из метаморфических комплексов. Неравномерный характер распределения алмаза и графита, изометричный облик кристаллов, отсутствие следов деформаций у минералов, выполняющих роль подложки, позволяет высказать предположение о кристаллизации алмаза из флюидной фазы в статических условиях при давлениях не менее 35-40 кбар (Соболев, 1987).

Происхождение алмаза в метаморфических комплексах земной коры и природа алмазоносных пород - наиболее важно для изучения алмаза. Для этого необходимо изучить сопутствующие ему минералы. Гранат - всегда ассоциирует с алмазом. Он - один из наиболее информативных минералов- спутников алмаза, использующихся при поисково-оценочных работах на алмазоносные кимберлиты, а также при генетических построениях мантийного магнетизма. В связи с этим актуальным является установление типоморфизма гранатов ультраосновного и основного алмазоносного парагенезисов, так как их присутствие в кимберлитовых трубках или россыпях является необходимым условием алмазоносности. Решение поставленной задачи может быть осуществлено на основе исследования химического состава, структуры и условий образования гранатов различных парагенезисов (Миловский, 1982).

Выношу благодарность кафедре Петрологии Московского Государственного Университета, а в особенности В. О. Япаскурту за предоставленный материал.

Типы алмазоносных пород.

Алмаз обнаружен в некоторых типах железных метеоритов. Его происхождение интерпретируется двояко. Одни из исследователей связывают генезис алмаза как следствие происхождения метеоритов из глубоких недр, из областей высоких давлений достаточно крупных тел; другие считают, что образование алмаза в метеоритах происходит в результате воздействия ударной волны при падении метеорита. Алмаз в железных метеоритах, а традиционный источник алмазов в земной коре - кимберлитовые и лапроитовые ассоциации. Сравнительно недавно алмаз был найден в породах метаморфических комплексов. Вначале в Кокчетавском комплексе в России, затем в Китае и Норвегии. Акцессорные алмазы установлены визуально, с проверкой рентгенометрическими методами в виде включений в незональных гранатах из гранат - биотитовых гнейсов одного из метаморфических комплексов. Средний размер алмазов 11,5 - 3,2 мкм (n=79). Большинство кристаллов - кубоктаэдры с различным соотношением граней октаэдра и куба. Гранаты, включающие минералы углерода, характеризуются пониженной железистостью (58.1 и 60.9 мол. %) и повышенной кальциевостью (28,8 и 25,5 мол. %), что сближает их с составом гранатов из эклогитов гнейсовых комплексов. Подавляющая масса гнейсов, карбонатно-силикатных и пироксен - гранатовых пород сформировалось в интервале температур 400 - 900. Неравномерный характер распределения алмаза и графита, изометричный облик кристаллов, отсутствие следов деформации у минералов, выполняющих роль подложки, позволяет высказать предположение о кристаллизации алмаза и графита из флюидной фазы в статических условиях при давлениях не менее 35 - 40 кбар (Шацкий, 1987).

Происхождение алмаза в метаморфических комплексах земной коры и природа алмазоносных пород - наиболее важно для изучения алмаза. Для этого необходимо изучить сопутствующие ему минералы. Гранат - всегда ассоциирует с алмазом. Он - один из наиболее информативных минералов ассоциирует с гексагональной модификацией - лонсдейлитом, что является одним из аргументов в пользу ударного происхождения алмаза. Это объяснение возникло по аналогии с ударными метеоритными кратерами, в которых образование лонсдейлита связывается с ударными воздействиями. Этот довод подтверждается экспериментами по получению алмаза взрывным методом, при которых в ассоциации с алмазом получают лонсдейлит, фиксирующий режим быстрой кристаллизации алмазного вещества. Об ударном происхождении алмаза свидетельствует и характер распределения алмаза в метеоритах. Так, при изучении железного метеорита Каньон Дьябло алмаз обнаружен не во всех образцах, а в тех, которые находились на валу метеоритного кратера и имели признаки кратковременного нагрева при воздействии сильного удара. Известны находки алмаза в каменных метеоритах, сделанные М.В.Ерофеевым в 1978г. при изучении углекислого пироксен-оливинового ахондрита Новый Урей. Такие метеориты в последствии получили название урелиты. Находки алмаза в них в тесной ассоциации с лонсдейлитом и без него указывают на возможность образования алмаза в достаточно крупных планетарных телах. Алмаз во всех урелитах совместно с графитом приурочен к железной их фазе и располагается между зёрнами оливина, как бы цементируя их. При этом алмаз подвергается более позднему замещению графитом и углекислым веществом. Текстурно-структурные взаимоотношения алмаза и оливина, при которых алмаз, тяготеющий к межзерновому пространству оливина и к прожилкам, будинируется подвергается более позднему воздействию железа (комасита), по мнению П.Рамдора, противоречат гипотезе импактного (ударного) генезиса алмаза в метеоритах.

Метеориты и импактиты.

Импактитами названы особые породы, которые формируются при воздействии на Землю космического (метеоритного) вещества, Впервые алмазы в импактитах найдены В.Л.Масайтисом в гигантском кратере попигайской структуры. Алмаз из импактитов представляет собой мелкие неправильной формы мутноватые зёрна, имеющие облик обломков, Во всех зёрнах алмаза импактного происхождения обнаруживается гексагональная модификация углерода - лонсдейлит. Очевидно, что алмаз в импактитах образуется одновременно с этими породами при взаимодействии высоких температур и давлений, возникших в углеродосодержащих породах Земли.

Поверхность планет Солнечной Системы нередко сплошь покрыта ударными кратерами, которые также называют астроблемами. Ударные кратеры представляют собой кольцевые впадины с центральными поднятиями, окружённых валами. Эти валы образовались в результате выброса материала при ударах. Метеоритное вещество находится в кратерах в виде обломков железных метеоритов и никель-железных шариков. При падении метеоритов со скоростью более 4 км/с. ударная волна создаёт быстрый подъём давления и температуры, что вызывает преобразование окружающих пород, в которых происходят твёрдофазовые переходы минералов, пластические деформации, плавление и испарение вещества. Эти изменения являются следствием импактного метаморфизма, признаки которого отражаются на структурных особенностях минералов (появление двойников, образование минеральных фаз высокого давления: стишовита и коэсита - полиморфных модификаций SiO2).

Ударный метаморфизм как причина образования астроблем в настоящее время доказан вполне определённо. Однако в некоторых случаях возникновение кольцевых структур не удаётся однозначно интерпретировать. Кольцевые структуры, устанавливаемые на поверхности Земли, Луны и других планет могут представлять собой вулканические кальдеры или другие депрессии (особенно если прослеживается контроль в их размещении протяжёнными линейными зонами). Пока остаётся неясным, в какой мере взрывные явления, сопровождающие вулканизм, могут имитировать проявления ударного метаморфизма. Многие астроблемы представляют структуры, к которым приурочены магматические проявления, однако характер связи их с ударным метаморфизмом недостаточно изучен. Яркий пример этому - гигантский медно-никеленосный лополит Себбери в Канаде, приуроченный к структуре эллипсоидной формы. Происхождение сферул - железо-никелевых шариков, которые до последних лет рассматривались как осколки метеоритов, некоторыми учёными в настоящее время связывается с процессами вулканической деятельности.

Долериты и друзиты.

Гиперстеновый долерит - субвулканический аналог габбро - норита, и развивающееся по нему друзиты в пределах Кокчетавского массива впервые были описаны (Перчук и др., 1969) на участке Енбекберлык. Они слагают серею пластообразных будинированных тел мощностью от 5 до 10-15 метров. По простиранию друзиты прослеживаются на десятки и сотни метров, образуя складки с крутопадающими осями. Залегают они конформно с директивным направлением сланцеватости во вмещающих сланцах и гнейсах.

Долериты представляют собой мелко зернистую породу с неоднородной структурой (от долеритовой через дендритовую до друзитовой), образованной основным плагиоклазом, авгитом с реликтами ортопироксена и рудным минералом - сростками ильменита и титаномагнетита. Плагиоклаз образует табличные зёрна длиной до 0,3мм; авгит находится в интерстициях зёрен плагиоклаза, а рудный минерал образует порфировидные выделения неправильной формы (до 0,5, реже до 1мм в сечении). В незначительных количествах присутствует биотит. По трещинам в ортопироксене местами развивается калиевый полевой шпат.

По первичному долеритовому парагенезису развиваются салит - гранатовые ассоциации, образующие характерные коронарные структуры: на границах зёрен ортопироксена с плагиоклазом появляются каймы гранат. Схематически эта реакция имеет такой вид: 5FeSiO3+CaAl2Si3O8= CaFe2Al2Si3O12+4SiO2+Fe3O4. Микронные чешуйки кварца, возникшего по этой реакции, обнаружены в реакционном гранате этих пород. Каймы граната образуются и на контактах рудных минералов с плагиоклазом. На контактах авгита с плагиоклазом образуется новый более кальциевый клинопероксен. Содержание жадеитового компонента в нём составляет около 2 мас.%. Здесь также происходит выделение свободного кремнезёма, а в клинопероксене возникают микронные зёрнышки практически чистого магнетита. Во всех рассмотренных случаях минеральных реакций плагиоклаз становится более натровым. Развитие друзитовых структур крайне неоднородно.

Вкрест простирания тела наблюдается чередование достаточно свежих долеритов с друзитами, в пределах первых сантиметров переходящих и эклогиты. Кроме того, приконтактовые части долеритовых тел в ряде случаёв не подвержены реакции "эклогитизации". Такая крайне неравномерная эклогитизация отмечалась во многих метаморфических комплексах (Удовкина 1971) эклогитовой фации метаморфизма. Причина этого явления не ясна, хотя известно много гипотез. Так, например, Н.В. Соболев и В.С.Шацкий (1986) связывают его с влиянием флюидов и локальных тектонических напряжений на скорость и полноту протекания реакции эклогитизации.

Гнейсы и сланцы.

Это наиболее разнообразная из всех описываемая группа пород зерендинской серии. Кроме кварца и полевых шпатов в них обнаружены гранат, биотит мусковит, клинопероксен и роговая обманка. Среди акцессорных минералов - сульфиды железа, циркон, апатит, ильменит (или титаномагнетит), сфен, турмалин, рутил.

На участке Кумды Куль встречаются гранат - турмалин - двуслюдяные плагиогнейсы, в которых турмалин буровато - зелёного цвета образует практически идиоморфные длиннопризматические выделения. Здесь же описаны клинопероксеновые плагиогнейсы, содержащие более меланократовые участки неправильной угловатой формы шириной до 5 мм. Такие участки отличаются от основной массы тем, что содержат большое количество клинопероксена (диопсид - геденбергитового ряда), по которому развивается густо - зелёная роговая обманка, образующая омёбовидные порфиробласты. Акцессорные минералы представлены цирконом и сфеном.

Кроме описанных выше пород, на участке Кумдыкуль встречаются также двуслюдяные, гранат - биотитовые и гранат - двуслюдяные гнейсы и сланцы с андалузитом и силлиманитом. Иногда в них можно наблюдать практически полностью изменённые многочисленные реликты кордиерита. Некоторые из этих пород содержат графит. Все породы характеризуются наличием плоскостных текстурных элементов и практически во всех в той или иной степени проявлена полосчатость.

С точки зрения метаморфической эволюции комплекса весьма интересны гранат - кианитовые сланцы участка Кулет. Являясь вмещающими по отношению к эклогитам, они состоят из слюды, мелких зёрен кварца, крупных длиннопризматических кристаллов кианита (длинной до первых сантиметров) и крупных (0,5мм - 3см) изометричных и практически идиоморфных порфиробластов граната. Эти порфиробласты содержат включения большого количества других минералов (кварца, хлорита, ставролита, биотита и др.), зональное расположение которых отражает проградный метаморфизм.

Для гнейсов Кокчетавского комплекса типична ассоциация: Bt+Grt+Ky+Qtz+Phg+Pl+Sph+Kfs+Rt+Ore. Она соответствует амфиболитовой фации метаморфизма. Вместе с тем гранат и циркон из этих пород наряду с алмазом и коэситом нередко содержит и ультравысокобарные ассоциации минералов. К их числу (Шацкий,1990) относится парагенезис высокоглинозёмистого (Al2O3=11,7 мас %) сфена с кианитом, гранатом, коэситом и рутилом (реакция Grt+Rt+Cos=Sph+Ky, отражающая условия алмазной фации глубинности (Manning, Bohlen, 1991)).

Гранатовые перидотиты.

Гранатовые перидотиты обнаружены лишь в районе озера Кумдыкуль и представлены типичной для них ассоциацией клинопероксен + ортопироксен + гранат + оливин +(-) роговая обманка. Местами встречаются очень свежие, не затронутые ретроградными процессами разновидности.

Карбонатно-силикатные породы.

Обычно они сложены ассоциацией: Qtz+[-]Cos+Cal+Cpx+Grt+Dol+[-]Ep+[-]Sph. Такие породы встречаются в тесной ассоциации с эклогитами либо сосуществуют с эклогитовой ассоциацией в меланжированных мраморах, содержащие будины эклогитов. Алмаз и коэсит обнаружены в корбанатах, залечивающих трещинки в гранате. Карбонаты заполняют также межзерновое пространство в матрице породы в виде своеобразных зон, которые, однако, трудно связать с процессом карбонатизации. Они скорее создают впечатление механического смещения (микромеланжа) карбонатного и силикатного (эклогитового) материалов. Довольно часто встречается гранат, образующий с клинопироксеном линзовидные скопления, прослои, жилоподобные тела. Карбонаты основной массы представлены главным образом доломитом, а идиоморфные включения карбоната в гранате - кальцитом. Для пироксена характерно высокое, до 1,2 мас.%, содержание калия. Иногда в нём наблюдаются ламелли калиевого полевого шпата, появление которых может быть обусловлено распадом твёрдого раствора калиевого пироксена (Шацкий, 1991). В породах обнаружены ураганные до 2000 карат на тонну, содержание микроалмаза.

Пироксен-гранатовые породы.

Описанные выше карбонатно-силикатные породы в Кокчетавском массиве обычно ассоциируют с так называемыми пироксен - гранатовыми метосоматитами (Екимова и др.,1992). Они представлены двумя разновидностями. Первая отличается яркостью окраски и крупнозернистой до гигантозернистой структурой. Характерна слабая полосчатость. Содержание кварца и карбонатов варьирует в узких пределах и не превышает 5-7 %. Включения микроалмазов редки, но в гранатах сохраняются реликты калийсодержащих клинопероксенов. Ещё одна особенность пироксен - гранатовых пород рассматриваемого типа - многочисленные ламелли калиевого полевого шпата в частях крупных зёрен салита из матрицы пород. Впервые они были обнаружены В. С. Шацким (1990), предположившим их образование в результате реакции калиевого пироксена со свободным кремнезёмом при понижении давления.

Второй тип пироксен - гранатовых пород представлен средне - и мелкозернистыми разновидностями, содержащими карбонаты, кварц, алмаз, сфен, рутил, иногда роговую обманку, эпидот и хлорит.

Пироксен - гранатовые породы часто приурочены к зонам контакта карбонатно-силикатных пород и гнейсов. Иногда они возникают по карбонатно-силикатным породам и, частично, по эклогитам. Геологическое положение пород, их состав и вариации состава минералов наводят некоторых авторов (например, Екимова и др., 1992) на мысль об их метасоматической природе.

Список литературы.

      Потапов Ю.А. Гранаты из алмазоносных пород Кокчетавского комплекса и кимберлитовых ассоциаций.

 Перчук Л.Л., Япаскурт В.О., Окай А. Сравнительная петрология алмазоносных метаморфических комплексов. // Петрология, 1995, N3, С. 267-309.

 Соболев Н.В., Шацкий В.С. Включения минералов углерода в гранатах метаморфических пород. // Геология и геофизика. 1987. N 7. С. 77-80.

 Гаранин В. К., Введение в минералогию алмазоносных месторождений.// Изд. МГУ, 1989.

 Миловский А. В., Кононов О. В. Минералогия. - Москва: Изд. МГУ, 1982.

 Гаранин В. К., Кудрявцева В. П., Марфунин В. С. Включения в алмазе и алмазоносные породы. // Изд. МГУ,1991.

Гранаты из алмазоносных пород Кокчетавского комплекса и кимберлитовых ассоциаций.

Введение.

Традиционный источник алмазов в земной коре - кимберлитовые и лапроитовыеассоциации. Сравнительно недавно алмаз был найден в породах метаморфических комплексов. Вначале в Кокчетавском комплексе в России, затем в Китае и Норвегии. Акцессорные алмазы установлены визуально, с проверкой рентгенометрическими методами в виде включений в незональных гранатах из гранат - биотитовых гнейсоводного из метаморфических комплексов. Неравномерный характер распределения алмаза и графита, изометричный облик кристаллов, отсутствие следов деформаций у минералов, выполняющих роль подложки, позволяет высказать предположение о кристаллизации алмаза из флюидной фазы в статических условиях при давлениях не менее 35-40 кбар (Соболев, 1987).

Происхождение алмаза в метаморфических комплексах земной коры и природа алмазоносных пород - наиболее важно для изучения алмаза. Для этого необходимо изучить сопутствующие ему минералы. Гранат - всегда ассоциирует с алмазом. Он - один из наиболее информативных минералов- спутников алмаза, использующихся при поисково-оценочных работах на алмазоносные кимберлиты, а также при генетических построениях мантийного магнетизма. В связи с этим актуальным является установление типоморфизма гранатов ультраосновного и основного алмазоносного парагенезисов, так как их присутствие в кимберлитовых трубках или россыпях является необходимым условием алмазоносности. Решение поставленной задачи может быть осуществлено на основе исследования химического состава, структуры и условий образования гранатов различных парагенезисов (Миловский, 1982).

Выношу благодарность кафедре Петрологии Московского Государственного Университета, а в особенности В. О. Япаскурту за предоставленный материал.