ТИПОМОРФНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГРАНАТА И ИЛЬМЕНИТА ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ МОРКОКА (ЯКУТИЯ)

Джумаян Н.Р.¹, Грановская Н.В.², Грановский Г.А.³

¹Аспирант, Южный федеральный университет, ²доцент, кандидат геолого-минералогических наук, Южный федеральный университет, ³соискатель, Южный федеральный университет

ТИПОМОРФНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГРАНАТА И ИЛЬМЕНИТА ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ МОРКОКА (ЯКУТИЯ)

Аннотация

Изучены индикаторные минералы кимберлитов низкопродуктивной трубки Моркока, расположенной в Далдыно-Алакитском алмазоносном районе Якутии. Гранат представлен пиропом лерцолитового и дунит-гарцбургитового парагенезисов. В большинстве проб пиропа установлены пониженные содержания Cr₂O₃, повышенные содержания TiO₂ и CaO. Ильменит характеризуется умеренным количеством магния и повышенным содержанием титана. Зерна пиропа и ильменита имеют реликты магматогенной поверхности со следами растворения и келифитовые каймы. Несмотря на низкую продуктивность трубки Моркока, некоторые признаки индикаторных минералов указывают на их принадлежность к высокоалмазоносным ассоциациям, что повышает перспективы Моркокинского кимберлитового поля.

Ключевые слова: пироп, ильменит, кимберлитовая трубка.

Dzhumayan N.R.¹, Granovskaya N.V.², Granovsky G.A.³

¹Postgraduate student, Southern Federal University, ²Associate professor, PhD in Geology and Mineralogy, Southern Federal University, ³Postgraduate student, Southern Federal University

TYPOMORPHIC FEATURES OF GARNET AND ILMENITE FROM MORKOKA'S KIMBERLITE PIPE (YAKUTIA)

Abstract

The kimberlite indicator minerals from the low productivity Morkoka pipe, which is located in Daldyno-Alakit diamondiferous region of Yakutia, were studied. Garnets are presented as pyrope from lherzolitic and dunite-harzburgite parageneses. The most pyrope samples contain lowered range Cr₂O₄, enhanced range TiO₂ and CaO. Ilmenite is characterized by a moderate amount of magnesium and high titanium content. The pyrope and ilmenite grains have relicts of magmatic surface with traces of dissolution and kelyphite rims. Despite the low productivity of pipe Morkoka, some signs of indicator minerals indicate that they belong to high diamond associations, which increases the prospects of kimberlite field Morkoka.

Keywords: pyrope, ilmenite, kimberlite pipe.

Трубка Моркока, расположенная в Далдыно-Алакитском алмазоносном районе Якутии, была отнесена к убого алмазоносному кимберлитовому телу. Поэтому её геологическое изучение практически закончилось в середине ХХ века. Однако некоторые исследователи отмечали необычные для низкоалмазоносных трубок ураганные содержания пикроильменита, что возможно свидетельствует о несоответствии потенциальной и реальной алмазоносности трубки Моркока [2, С. 39], [3, С. 53].

Цель наших исследований – определение типоморфных свойств индикаторных минералов кимберлитов трубки Моркока для выяснения причин ее непродуктивности.

Методика исследований. Объектами изучения являлись гранаты (129 зерен) и ильмениты (21 зерно) из трубочных концентратов. Основное внимание уделялось внешним первичным морфологическим признакам и химическому составу индикаторных минералов, а также вторичным изменениям их зерен. Химические составы граната и ильменита из трубки Моркока сравнивались с составами соответствующих минералов из высокопродуктивных трубок. Для анализа результатов исследований использовались стандартные диаграммы в координатах: Cr₂O₃ – CaO, Al₂O₃ – FeO – MgO, MgO – TiO₂, с полями минералов из различных источников и парагенезисов (пироксенитового, эклогитового, лерцолитового, дунит-гарцбургитового).

Исследования проводились в аналитической лаборатории Амакинской ГРЭ АК «АЛРОСА» и в Центре коллективного пользования научным оборудованием «Центр исследований минерального сырья и состояния окружающей среды» Южного федерального университета. Использовались бинокуляр LEICA MZ 12, растровый электронный микроскоп VEGA II LMU фирмы Tescan, система энергодисперсионного микроанализа INCA ENERGY 450/XT и волнодисперсионного микроанализа INCA WAVE 700 фирмы OXFORD Instruments Analytical.

Геологическая ситуация. Моркокинское кимберлитовое поле находится в центральной части Сибирского кратона вблизи границы Малоботуобинского и Далдыно-Алакитского кимберлитовых полей Якутской алмазоносной провинции. В геологическом строении исследуемой территории принимают участие кристаллические породы архея, карбонатные и терригенные отложения венда, кембрия, ордовика, силура, девона, карбона, перми, а также магматические образования.

Магматические породы представлены среднепалеозойскими кимберлитами Далдыно-Алакитского комплекса (трубками взрыва, жилами, дайками) и позднепалеозойскими – раннемезозойскими траппами. Трапповая формация на территории Моркокинского поля широко распространена. Это силлы, секущие инъекционные тела и дайки недифференцированных долеритов нормального ряда.

Трубка Моркока является единственным открытым кимберлитовым телом в пределах Моркокинского поля, которое по данным опробования по стандартной методике оценки алмазоносности отнесено к непромышленному объекту. Данное тело прорывает карбонатные породы раннего силура и имеет дайкообразную форму. В плане трубка вытянута в субширотном направлении на 325 м при ширине 80 м. На глубине 140 м её размеры в поперечнике уменьшаются до 275х20 м. Дайкообразная форма кимберлитового тела и отсутствие приповерхностного раструба, вероятно, свидетельствуют о его значительном эрозионном срезе. Кимберлиты отличаются железисто-титанистым составом с повышенным содержанием ильменита и с полным отсутствием хромитов. Преобладают автолитовые кимберлитовые брекчии с ксеногенным материалом вмещающих пород и редкими ксенолитами мантийных пород. Содержание автолитов изменяется от 5 до 35 %. Порфировые кимберлиты слагают крупные блоки (до 60 м) в автолитовой брекчии. Порфировые вкрапленники представлены оливином, пикроильменитом, флогопитом, пиропом [1, С. 165–170].

Результаты исследований. На основании проведенных исследований установлены типоморфные особенности наиболее важных индикаторных минералов кимберлитов – граната и ильменита.

Гранат представлен красными, оранжевыми, розовыми и лиловыми разновидностями пиропа. Зерна имеют изометричную форму, размеры от 2 до 7 мм. Поверхность гранатовых зерен – шероховатая, ямчатая и матированная. Некоторые зерна сохранили хорошую первичную огранку ромбододэкаэдров (рис. 1а), часть граней которых в результате вторичной переработки, стала более округлой. У большинства зерен отмечаются реликты первичной поверхности кристаллов со следами растворения в виде углублений, каверн, ямок, размеры которых достигают 0,1-0,2 мм.

Часто наблюдаются келифитовые (реакционные) каймы с радиально-лучистым строением, занимающие до 20–40% объема зерен с мощностью до 5 мм (рис. 1б). Такие оторочки образуются при воздействии на минерал флюидонасыщенного кимберлитового расплава. Следует отметить, что келифитизация характерна только для гранатов мантийных парагенезисов. Причем келифитовые каймы обычны для магнезиальных гранатов ультрабазитов и не наблюдаются у магнезиально-железистых гранатов эклогитов и пироксенитов. То есть процесс келифитизации может косвенно указывать на тип мантийного источника гранатов.

Рис. 1 – Гранаты из трубки Моркока: а – зерно с гранями ромбододэкаэдра, б – келифитовая кайма у зерна с округлой поверхностью

К разряду первичных признаков гранатов также относится наличие сетки неправильных трещин, разбивающих зерно на полигональные участки, которая свойственна только наиболее крупным зернам гранатов. Встречаются микротрещины, выполненные кальцитом, либо хромистым ульвитом. Наличие ульвита свидетельствует о насыщенности кимберлитовой магмы оксидными компонентами (оксидом титана) на поздних стадиях формирования трубки. Такие условия с повышением титана в магме могут стать причиной растворения мантийных кристаллов алмаза.

Все минералы группы граната представлены пиропом, что помимо их цвета и оптических свойств, подтверждается химическим составом. Микрозондовые исследования проведены по главным цветовым разностям граната. Все изученные образцы являются низкохромистыми с повышенным содержанием кальция, а лиловые, оранжевые и красные пиропы относятся к высокотитанистым (табл. 1). В лиловых гранатах содержится около 0,16 мас.% Na₂O, что может быть индикаторным признаком пироксенитовых и эклогитовых гранатов, ассоциирующих с алмазами.

 

Таблица 1 – Средний состав гранатов из трубки Моркока (в мас.%) по данным микрозондовых анализов

Цвет гранатов	Содержание основных оксидов									Ʃ
	MgO	Al2O3	SiO2	CaO	TiO2	Cr2O3	MnO	FeO	Na2O
Лиловые	22,09	20,39	41,76	4,28	0,93	1,37	0,28	8,33	0,16	99,59
Оранжевые	22,35	22,42	41,93	3,39	0,61	0,59	0,31	8,17	–	99,77
Красные	22,58	21,89	42,30	4.23	0,48	1,65	0,37	6,86	–	100,36
Розовые	22,42	22,65	41,75	3,48	–	1,38	0,41	7,80	–	99,89

 

На бинарной диаграмме Н.В. Соболева в координатах Cr₂O₃ и CaO лиловые, красные и розовые гранаты попадают в поле лерцолитового парагенезиса, а оранжевые (оранжево-красные) – в пределы границ поля дунит-гарцбургитового ультраосновного парагенезиса (рис. 2).

Рис. 2 – Положение фигуративных точек изученных гранатов из трубки Моркока на диаграмме Cr₂O₃–CaO: Традиционные поля составов гранатов различных парагенезисов: I – верлитового; II – лерцолитового; III – дунит-гарцбургитового. Кружками показаны точки составов лиловых, оранжевых, красных и розовых гранатов трубки Моркока

На тройной диаграмме Al₂O₃–FeO–MgO изученные оранжевые, розовые и красные гранаты оказываются в поле пироповых перидотитов, которые могут быть материнскими по отношению к алмазу.

Ильменит представлен зернами размером от 10 до 25 мм. Они имеют изометричную и неправильную форму, поверхность зерен ступенчато-слоистая, бугорчатая, шиповидная. Поликристаллическое строение зерен ильменита, вероятно, связано с процессами рекристаллизации, деформации, которые могли осуществиться непосредственно в кимберлите в магматогенную стадию. Характерной особенностью зерен является коррозионное изменение их краевых участков.

Микрозондовые анализы показали отсутствие в ильменитах Cr₂O₃. На бинарной диаграмме в координатах MgO и TiO₂ изученные образцы ильменита не попадают в поле типичных алмазоносных кимберлитовых пикроильменитов за счет высокого содержания TiO₂ (52.85 мас%). Но по содержанию MgO (в среднем 6.24 мас.%) ильмениты трубки Моркока сходны с пикроильменитами таких алмазоносных трубок, как Мир и Зарница.

Выводы. По характерным свойствам индикаторных минералов трубка Моркока в современном срезе сходна с низкоалмазоносными кимберлитовыми телами. Это низкое содержание хрома и повышенное содержание кальция в гранатах, высокое содержание титана и отсутствие хрома в ильменитах. Однако по ряду признаков трубку Моркока можно отнести к потенциально продуктивной (высокие концентрации ильменита, ассоциации пиропов с алмазоносными перидотитами, типичное для высокопродуктивных трубок содержание оксида магния в ильменитах).

Присутствие гранатов с келифитовыми каймам, следы коррозии, рекристаллизации зерен индикаторных минералов свидетельствуют о повышенной температуре и химической активности кимберлитовой магмы. Несоответствие степени алмазоносности трубки и локализации в ней минералов, типичных для высокопродуктивных трубок, вероятно, связано с тем, что реальная алмазоносность кимберлитов снижена в результате растворения, окисления алмазов, вынесенных из мантийного первоисточника.

Приведенные факты говорят о том, что мантийные источники для формирования трубки Моркоки были высокоалмазоносные, но механизм ее формирования не способствовал сохранности алмазов. Это повышает перспективность Моркокинского кимберлитового поля. С учетом того, что трубка Моркока была перекрыта терригенным отложениями и ее не выявили при проведении геофизических работ, можно прогнозировать в Моркокинском поле новые скрытые кимберлитовые тела, которые могут оказаться промышленно алмазоносными.

Список литературы / References

1. Гаранин В.К. Микрокристаллические оксиды из кимберлитов России / В.К. Гаранин, А.В Бовкун., К.В.Гаранин и др. – М.: ГЕОС, 2009.– 498 с.
2. Гаранин В.К. Минералогия оксидных минералов из кимберлитов трубки Моркока в связи с оценкой ее алмазоносности (Якутская алмазоносная провинция) / В.К. Гаранин, A.B. Звездин, Г.В.Округин // Вестник Московского университета. Серия 4, Геология. – 1998. – №4. – С. 39–46.
3. Хмельков А.М. Основные минералы кимберлитов и их эволюция в процессе ореолообразования (на примере Якутской алмазоносной провинции) / А.М. Хмельков. – Новосибирск: АРТА, 2008. – 252 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Garanin V.K. Mikrokristallicheskie oksidy iz kimberlitov Rossii [Microcrystalline oxides from kimberlites of Russia ] / V.K. Garanin, A.V Bovkun., K.V.Garanin and others – M.: GEOS, 2009. – 498 [in Russian]
2. Garanin V.K. Mineralogija oksidnyh mineralov iz kimberlitov trubki Morkoka v svjazi s ocenkoj ee almazonosnosti (Jakutskaja almazonosnaja provincija) [Mineralogy of oxide minerals of kimberlite pipe Morkoka  in connection with the assessment of its diamond (Yakutian diamondiferous province)] / V.K. Garanin, A.B. Zvezdin, G.V.Okrugin // Vestnik Moskovskogo universiteta. Serija 4, Geologija [Bulletin of the Moscow university. Series 4. Geology]. – 1998. – №4. – 39–46. [in Russian]
3. Hmel'kov A.M. Osnovnye mineraly kimberlitov i ih jevoljucija v processe oreoloobrazovanija (na primere Jakutskoj almazonosnoj provincii) [The main minerals of kimberlites and their evolution during the formation of halos (for example, the Yakutian diamondiferous province)]/ A.M. Hmel'kov. – Novosibirsk: ARTA, 2008. – 252 р. [in Russian]