CC BY
50
УДК 553.8
О.В. Палажчеико
КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЛМАЗА ИЗ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АРХАНГЕЛЬСКОЙ КИМБЕРЛИТОВОЙ ПРОВИНЦИИ: ОБОБЩЕНИЕ, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ
Введение. В настоящее время на территории Зимнего Берега (Архангельская кимберлитовая провинция, АКП) обнаружено более 100 тел, сложенных ще-лочно-ультраосновными породами (кимберлиты, оливиновые мелилититы, пикриты и др.). Выделено два месторождения алмазов: им. М.В. Ломоносова (6 трубок Золотицкого поля: им. Карпинского-1, -2, Пионерская, Ломоносова, Поморская, Архангельская) и им. В. Гриба (одноименная трубка Верхотин-ского поля). Породы этих двух месторождений сложены кимберлитами разных минеральных типов: тип I — трубка им. В. Гриба, тип II — трубки месторождения им. М.В. Ломоносова [Гаранин и др., 2001].
Объект и методы исследования. Подробно изучено свыше 3000 кристаллов алмаза из кимберлитовых трубок им. Карпинского-1, им. Ломоносова (месторождение им. М.В. Ломоносова) и трубки им. В. Гриба (одноименное месторождение) комплексом разрушающих и неразрушающих методов: визуальное описание под бинокулярным микроскопом "МБС-10", с помощью универсального оптического поляризационного микроскопа "AxioPlan2 Imaging" ("Карл Цейс Йена") и растрового электронного микроскопа JSM-820 фирмы "JEOL" (Япония), методами фотолюминесценции и цветной катодолюминесценции. Определение минералов-включений в алмазе выполнено на микроанализаторе "SX-1" фирмы "САМЕСА" (Франция). Изотопный анализ углерода получен с помощью изотопного масс-спектрометра "Delta Plus" ("Finnigan", Япония). Изучение ИК-спектров алмазов, в том числе отдельных зон кристаллов размером 0,1—0,3 мм, проводилось на спектрофотометре "Spe-cord М-80" фирмы "Карл Цейс Йена" (Германия).
Исследованы следующие характеристики алмазов: морфология, внутреннее строение, люминесцентное свечение, содержание примесных дефектов азота, водорода и плейтелетс, изотопный состав углерода алмазов, химический состав включений в алмазе. Выявлены типоморфные особенности кристаллов алмаза из каждого месторождения, проведен их сравнительный анализ.
Морфология, качество и сохранность кристаллов. При сопоставлении данных о морфологии алмаза из высокоалмазоносной трубки им. В. Гриба и менее алмазоносных трубок месторождения им. М.В. Ломоносова выявлены существенные различия (табл.1). При схожей гранулометрии (преобладают алмазы размером — 1+0,5 мм, —2+1 мм, —4+3 мм) кристаллы из трубки им. В. Гриба характеризуются более высо-
ким качеством и лучшей сохранностью. В трубке им. В. Гриба 80% алмазов прозрачные, 65% бесцветные, только 12% алмазов имеет желтый цвет и 16% — серый. Высоко содержание целых (70%) и изометрич-ных (50%) кристаллов. Среди деформированных преобладают сильно уплощенные по оси /_, (22%) и блокового строения (8%). В этой же трубке выявлено высокое содержание октаэдрических кристаллов (32%) и переходных форм (ОД) (22%). Количество ромбододекаэдров (29%) в 2—3 раза ниже, а тетрагек-саэдров почти на два порядка меньше, чем в трубках месторождения им. М.В. Ломоносова (табл. 1; рис. 1). Алмазы из месторождения им. М.В. Ломоносова, как правило, представлены трещиноватыми (40%) серыми или с серым нацветом (42%) додекаэдрами (-70%) со следами деформации разного характера (табл. 1, рис. 1). Изометричных кристаллов (35%) немного. Среди алмазов преобладают кристаллы сильно уплощенные (25%) и блокового строения (10%). Количество целых кристаллов — 72%, бесцветных — 39%. Содержание октаэдров (-10%) в 1—1,5 раза ниже, чем на месторождении им. В.П. Гриба. Кубические кристаллы одинаково распространены (6%) в трубках им. В. Гриба и Карпинского-1. Выявлено, что кристаллы из трубок месторождения им. М.В. Ломоносова подвергались сильному воздействию процессов растворения, что привело к значительному содержанию округлых алмазов и развитию разнообразных фигур растворения на поверхностях кристаллов (рис. 1).
Известно, что присутствие микрокристаллов в трубке свидетельствует о ее алмазоносности и хорошей сохранности кристаллов [Кудрявцева, 2005]. Среди микроалмазов из месторождения им. В.П. Гриба обнаружены преимущественно гладкогранные острореберные октаэдры, их двойники и сростки (рис. 1). Отметим, что на глубоких горизонтах трубки Пионерской (месторождение им. М.В. Ломоносова) встречено большое количество сильнорастворенных микроалмазов с коробчатыми и скелетными формами (рис. 1). При этом алмазоносность в этой трубке на глубоких горизонтах (>500 м) близка к нулю. В трубке им. Карпинского-1 (месторождение им. М.В. Ломоносова) также были обнаружены октаэдрические и кубические микроалмазы со следами растворения.
Особенности морфологии алмазов и их поверхности указывают на отличающиеся условия их кристаллизации и нахождения в постростовой среде. Вероятно, агрессивное воздействие более окисленных флюидов привело к образованию глубоких следов
Таблица 1
Распределение кристаллов алмаза из месторождений им. М.В. Ломоносова и им. В.П. Гриба по габитусу
Название трубок и полей Распределение по габитусным формам, %
октаэдры (0) доде-каэд-роиды (Д) комбинационная форма (ОД) кубы (К) тетра-гекса-эдрои-ды (Т) псев-догем- м:и-морф-ные (ПГ)
Верхотинское поле
Им. В. Гриба 32,0 29,0 17,2 6,0 0,8 5,0
Золотицкое поле
Поморская 12,6 66,4 0,6 0,9 19,1 0,4
Им. Ломоносова 15,1 76,6 2,3 0,5 4,6 0,9
Архангельская 13,2 55,1 2,9 1,0 27,3 0,5
Им. Карпин-ского-1 17,0 65,0 10,0 6,0 1,0 1,0
Им. Карпин-ского-2 13,3 74,2 0,4 0,8 10,5 0,8
Пионерская 9,1 80,5 2,8 0,9 5,9 0,8
Снегурочка 25,1 49,6 13,0 3,7 9,6 -
Примечание. Сведения по трубкам Золотицкого поля приведены по [Махин, 1991]; по трубкам им. Карпинского-1 и В. Гриба — по [Богатиков и др., 1999]; здесь и в табл. 2 трубки Поморская, им. Ломоносова, Архангельская, им. Карпинского-1, им. Карпинского-2 и Пионерская относятся к месторождению им. М.В. Ломоносова.
травления и деформации, формированию в большем количестве додекаэдрических кристаллов алмаза в трубках месторождения им. М.В. Ломоносова (-70%), чем на месторождении им. В.П. Гриба (-30%).
Внутреннее строение и особенности люминесцентного свечения алмазов. Трубка им. В. Гриба по сравнению с другими трубками АКП имеет самую высокую относительную долю алмазов с сине-голубым, фиолетовым свечением (-50%) и меньшую — кристаллов с желтой и зеленой люминесценцией (-10%). Около 50% кристаллов алмаза в крупных классах и 30% в мелких классах из трубок месторождения им. М.В. Ломоносова не обладает люминесцентным свечением. Для трубок им. Ломоносова и Пионерской (месторождение им. М.В. Ломоносова) характерна повышенная доля кристаллов алмаза с сине-голубым и фиолетовым свечением, в трубках Архангельской, Карпинского-1 и -2 этого же месторождения преобладают алмазы с желтым, желто-зеленым и зеленым свечением [Богатиков и др., 1999; Махин, 1991]. Во всех трубках месторождения им. М.В. Ломоносова встречаются кристаллы с розовой, оранжевой и желтой (-5%) люминесценцией. По относительному количеству кристаллов с зональным свечением (-8%) трубки месторождений им. М.В. Ломоносова и им. В.П. Гриба близки.
Изучение внутреннего строения кристаллов методом цветной катодолюминесценции (ЦКЛ) показало, что алмазы из месторождений АКП характеризу-
ются только синим и голубым свечением. Большинству кристаллов (75%) алмаза из трубки им. В. Гриба присуще однородное или послойно октаэдрическое внутреннее строение, которое образуется по тангенциальному механизму роста с последовательным чередованием голубых и синих зон свечения (рис. 2). Кристаллы из месторождения им. М.В. Ломоносова имеют более разнообразное внутреннее строение. В равных количествах встречаются кристаллы, образованные по тангенциальному (7), нормальному (IV) и смешанному ("/"+/¥) механизмам роста. Чаще всего алмазы характеризуются зональным, зонально-секто-риальным, секториальным и сложным внутренним строением (рис. 2) | КНасНапуап ег а1., 2003]. Сложное внутреннее строение алмазов, образующееся за счет пульсационного роста при смене условий кристаллизации, является свидетельством многостадийности процесса алмазообразования в трубках месторождений им. В.П. Гриба и им. М.В. Ломоносова. В кристаллах месторождения им. В.П. Гриба, как правило, распространена следующая схема пульсационного роста: Т^ N (смена послойной октаэдрической зональности на волокнистый рост). В кристаллах месторождения им. М.В. Ломоносова выявлены более сложные схемы роста: Т^Ы^Т^Ы, А^ Т и другие.
Во всех трубках месторождений АКП обнаружено большое число алмазов с одним или несколькими зародышами (центр кристаллизации, ограненный микроалмаз, обломок) в центральных частях кристаллов. Зародыш является алмазом более ранней генерации (А) и обрастает алмазом более поздней генерации (Б) с голубым или синим катодно-люминесцентным свечением (рис. 2).
Содержание дефектов азота, водорода и плейте-летс. Для большинства алмазов из месторождения им. М.В. Ломоносова суммарная концентрация примесей азота варьирует от 10 до 2900 аг. ррт, в мелких кристаллах — от 20 до 1300 а1. ррт (рис. 3, а). Доминируют А-центры (-2:1), доля агрегированного азота (%1ЯВ) не превышает 30%, в среднем 22%. Безазотные алмазы редки (< 3%), большинство из них найдено в трубке им. Ломоносова (< 5%) [Богатиков и др., 1999; Махин, 1991]. Содержание водорода (до 7,6 см-1, в среднем 1,6 см-1), плейтелетс (до 20 см-1, в среднем 3,0 см"1).
Суммарная концентрация примесей азота в крупных и мелких алмазах из трубки им. В. Гриба варьирует от 0 до 2850 гЛ. ррт, в среднем 743 гл. ррт. Около 30% кристаллов имеет одинаковое содержание азота в А- и В-формах. В остальных 70% кристаллов А-центры азота доминируют в соотношении 2:1 и 3:1. Алмазы характеризуются очень высокой концентрацией водорода (до 32 см-1, в среднем 4,9 см-1) и плейтелетс (до 64 см-1, в среднем 21 см-1). Доля агрегированного азота (%1ЯВ) — до 65%, в среднем 20% (рис. 3, а).
В трубках им. В. Гриба (одноименного месторождения) и им. Карпинского-1 (месторождение
о
Месторождение им. В.Гриба
Трубка им. В.Гриба Макрокристаллы Микрокристаллы
Месторождение им. М.В.Ломоносова
Трубка им. Карпинского-1 Трубка Пионерская
Макрокристаллы Макрокристаллы Микрокристаллы
" kl т V [
8139 15KU Шв
Рис. 1. Макрокристаллы алмаза разных морфологических типов из трубок месторождений Архангельской алмазоносной провинции, микрокристаллы алмаза из месторождения им. В.П. Гриба и глубоких горизонтов трубки Пионерская (месторождение им. М.В. Ломоносова): а — октаэдр с послойным нарастанием граней, ув. 32; б — комбинационный многогранник ряда октаэдр—ромбододекаэдр (ОД), ув. 37; в — кубический кристалл с гранями октаэдра на месте вершин, ув. 40; г — микрооктаэдр, ув. 330; д — микрокристалл переходной ОД формы, ув. 150; е — микросросток октаэдров, ув. 250; ж — плоскогранный октаэдр, ув. 50; з — трещиноватый додекаэдроид с параллельной штриховкой на гранях, ув. 30; и — кубический кристалл блокового строения, ув. 67; к — додекаэдр с тонким занозистым рельефом и полосами пластической деформации, ув. 25; л — комбинационный многогранник ряда ОД, ув. 28; м — уплощенный додекаэдроид с грубой каплевидно-занозистой скульптурой, ув. 10; н, и, п — скелетные микрокристаллы, ув. 1500 (н) и 1200 (и, п).
Фотографии под оптическим микроскопом (а—в, з, к), растровые электронные фотографии (г—ж, и, л—п)
СО
m
О
н X
о
о
X
р
о m -о
m О ta О -1 S Ьз
к> о о
со
£
Трубка им. В. Гриба
Трубка им. Карпинского-1
Рис. 2. Внутреннее строение кристаллов алмаза из трубок им. В. Гриба и Карпинского-1 по данным катодной люминесценции: а — октаэдр с послойным внутренним строением (НР\¥ 1,3); о — октаэдр с чередованием послойного и волокнистого строения (НР\¥ 2,0); в — додекаэдр с однородным внутренним строением и кристаллом-зародышем волокнистого строения в центре (НР\¥ 1,2); г — додекаэдр с волокнистым строением и "агатоподобной" зональностью (НР\¥ 2,0); д — ОД кристалл с неоднократным чередованием зон послойного и нормального роста (НР\¥ 3,3); е — тетрагексаэдроид с секториальным внутренним строением (НР\¥ 4,2); ж — включение типа "алмаз в алмазе" с неоднократной сменой механизма роста (НР\¥ 5,0); з — включение типа "алмаз в алмазе" с двумя зародышами в центральной части, обрастающими алмазом с нормальным механизмом роста (НР\¥ 4,2); НР\¥ — ширина поля сканирования в мм
им. М.В. Ломоносова) выявлено двумодальное распределение дефектов азота, водорода и плейтелетс (рис. 3, ö), что объясняется присутствием двух генераций алмазов (ТАи Тъ) с разными условиями кристаллизации.
По степени агрегации азота в соответствии с данными [Taylor et al., 1995J определена относительная температура кристаллизации (°С) алмазов разных генераций в трубках им. В. Гриба (ГА<1050; 7"Б~1080— 1200) и им. Карпинского-1 (ГА<1030; Тъ~ 1060-1150).
На основе данных цветокатодной люминесценции (ЦКЛ) проведено исследование кристаллов алмаза методом локальной И K-спектроскопии. Отмечено, что алмазы с зональным строением из месторождения
им. М.В. Ломоносова имеют неоднородное распределение концентрации азотных дефектов по зонам кристаллов: наблюдается как повышенное, так и пониженное содержание азота в центральной зоне по отношению к краевой (Н центр / край = 971 / 2218; 1111 / 675 at. ppm).
Для большинства алмазов из месторождения им. В.П. Гриба отмечено, что центральные зоны кристаллов более высокоазотные, чем краевые: Н центр / край = 800/450; 250/79; 600/147 at. ppm. Кроме того, содержание плейтелетс (они не характерны для алмазов с волокнистым внутренним строением) в центральных частях кристаллов в два раза выше, чем в краевых (Р центр/край = 20/6,6; 8,6/1,5; 10/0,8 см-1),
3000
-о—трубка им. В. Гриба -А- ■ -трубки Золотицкого поля N -частота встречаемости
.А. ^>-0-1
,-А-1-0-1
.А. I '>"| О |Ч |
25 N
20
-22
-20
-16
-14
-12
-10
Рис. 3. Соотношение примесных дефектов азота, водорода и плейтелетс в кристаллах алмаза из месторождения им. В.П. Гриба и трубки им. Карпинского-1 (месторождение им. М.В. Ломоносова) (а) и изотопный состав углерода алмазов из месторождений им. В.П. Гриба и М.В. Ломоносова Архангельской алмазоносной провинции (б): \л I \в — суммарное содержание азота в А- и В-формах; Н — водород; Р — плейтелетс
что указывает на преимущественно тангенциальный механизм их роста.
Изотопный состав углерода алмазов. Изотопный состав углерода алмазов из месторождений ААП информативен при установлении источников вещества, вовлеченного в образование алмаза; 8|3С алмазов из различных месторождений мира варьирует от —34,4 до +2,4%0.
Единственные известные на сегодня данные об изотопном составе алмазов из Архангельской алмазоносной провинции (ААП) (примерно 65 измерений
для кристаллов из месторождения им. М.В. Ломоносова) получены коллективом авторов [Галимов и др., 1994]. Значения 8|3С для алмазов из трубок месторождения им. М.В. Ломоносова изменяются от —2,5 до — 2\,5%о (рис. 3, б). Наиболее изотопно тяжелые алмазы (8|3С от —2,0 до —4,0%о), а также более легкие (8|3С от —5,0 до —7,0%о) представлены в основном ок-таэдрическими, комбинационными кристаллами ряда октаэдр—ромбододекаэдр (ОД) и додекаэдрами с минеральными включениями ультраосновного парагенезиса. Среди кристаллов алмаза с изотопно-легким углеродом (8|3С от —13,5 до — 21,5%о) встречаются кубические и додекаэдрические кристаллы в основном эклогитового парагенезиса [Галимов и др., 1994].
Отмечаются как минимум три области изотопных составов углерода в зависимости от морфологических разновидностей для кристаллов месторождения им. М.В. Ломоносова: от -2,0 до -4,0%о; от -5,0 до -10,0%о; > -10,0%о (рис. 3). В первой области распространены октаэдры и додекаэдры с более изотопно-тяжелым углеродом. Во второй — все основные морфологические разновидности (ОД кристаллы, додекаэдры, кубы и тетра-гексаэдры, сростки), кроме октаэдров. В область с изотопно-легким углеродом попадают октаэдры и додекаэдры.
Присутствуют алмазы с включениями разного парагенезиса: ультраосновной ассоциации (8|3С от —1,0 до —8,1%о), а также более изотопно-легкие (8|3С от —9,5 до — 10,0%о алмазы эклогитового и пироксенитового параге-незисов).
Происхождение алмазов из месторождения им. М.В. Ломоносова с разным изотопным составом углерода авторы работы [Галимов и др., 1994] связывают с изотопным фракционированием углерода в закрытой системе по различным механизмам для пе-ридотитовых и эклогитовых пород или с гетерогенностью источников углерода при образовании алмаза.
Получены [Галимов и др., в печати] первые данные для кристаллов алмаза из кимберлитового месторождения — трубки им. В. Гриба (рис. 3, б). Изучено 62 кристалла алмаза в размерных группах от —2+1 до —9+7 мм, результаты сопоставлены с данными 8|3С алмазов из трубок месторождения им. М.В. Ломоносова. Проанализирована связь изотопного состава углерода алмазов с морфологией кристаллов, окраской,
■ 15
10
■ 5
5 С, %
содержанием примесных дефектов азота, водорода и плейтелетс, а также с составом минеральных включений. Исследованы обол очечные и зональные кристаллы.
Значения 513С кристаллов из месторождения им. В.П. Гриба изменяются от —2,79 до —9,61%о (рис. 3, б), они характерны для большинства алмазов из кимберлитовых месторождений мира. Самые изотопно-тяжелые кристаллы представлены коричневым нелюминесцирующим псевдогеми-морфным алмазом VI1/1 (по [Бартошинский, 1983]) (513С = —2,79%о) и бесцветным додекаэдром типа V1/2 (по [Бартошинский, 1983]) (513С = —3,08%о) с фиолетовой фотолюминесценцией. Наиболее изотопно-легкие алмазы представлены светло-желтым кубом (513С = —9,61%о) со слабой фотолюминесценцией неопределенного цвета, мелким (—2+1 мм) бесцветным нелюминесцирующим октаэдром (513С = — 8,05%о) и серо-коричневым ку-бооктаэдром (513С = —8,01%о) со слабой зеленой фотолюминесценцией (рис. 3, б) [Галимов и др., в печати].
Оболочечные алмазы представлены серо-черными комбинационными ОД кристаллами с бесцветным октаэдрическим ядром-кристаллом (513С ядро / оболочка = —6,87/—8,01 и —6,98/—7,51%о). В зональных кристаллах из трубки им. В. Гриба центральные и внешние зоны отличались по окраске, цвету катодо-и фотолюминесценции (513С центр / край —5,8 / —6,96%о и —6,34 / —7,54 %о) [Галимов и др., в печати]. Отмечена закономерность облегчения изотопного состава углерода зональных и оболочечных кристаллов алмаза из месторождения им. В.П. Гриба от центра к краю.
Проанализирована связь изотопного состава углерода алмазов с морфологией кристаллов. Отмечено, что кристаллы разных габитусных типов имеют общий интервал изотопного состава углерода: от —2,0 до —8,0%о (рис. 3, б), что может свидетельствовать об их образовании из единого источника углерода с узким интервалом изотопного состава. Кубические и тетрагексаэдрические кристаллы характеризуются более изотопно-легким составом (513С изменяется от —7,0 до —8,05 %о) (рис. 3, б), что характерно для алмазов этих габитусных типов в разных месторождениях мира.
Для 28 образцов из месторождения им. В.П. Гриба проанализирована связь изотопного состава углерода с наличием в них примесных дефектов: вероятность обогащения легким изотопом увеличивается в кристаллах алмаза с менее агрегированной формой азота. Концентрация азота слабо коррелирует с изотопным составом углерода в алмазах. Зависимость между изотопным составом углерода в алмазах и содержанием дефектов водорода, плейтелетс не установлена.
В 16 кристаллах алмаза из месторождения им. В.П. Гриба обнаружены включения минералов ультраосновного парагенезиса (хромшпинелид, оливин, хромдиопсид, пироп). Изотопный состав таких алмазов подчиняется установленной в [Галимов и др.,
Таблица 2
Распространенность включений ультраосновного и эклогитового парагенезисов в алмазах из трубок месторождения им. М.В. Ломоносова и месторождения им. В.П. Гриба
Трубка N Ультраосновной парагенезис Эклогитовый парагенезис
01 Chr Gr En Срх Phi Gr Omf Cs Ку
Им. В. Гриба 17 11 14 1 — 1
Им. Ломоносова 51 26 22 7
Пионерская 34 24 11 4 1 — 1 — — — —
Им. Карпин-ского-1 42 21 14 — 4 2 — 9 — — —
Поморская 41 23 4 3 7 — — 10 3 1 —
Снегурочка 6 1 3 1 — 1
I 191 106 68 15 12 3 1 19 4 1 1
Примечание. N — число изученных кристаллов алмаза с включениями; 01 — оливин; Chr — хромшпинелид; Gr — гранат; En — энстатит; Срх — клинопироксен; Phi — флогопит; Omf — омфацит; Cs — коэсит; Ку — кианит; прочерк — не обнаружены.
1994] закономерности — не выходит за пределы узкого диапазона значений 513С: от —2,0 до —7,0 %о, что также может свидетельствовать о преимущественно перидотитовом строении верхней мантии под месторождением им. В.П. Гриба [Галимов и др., в печати]. Кристаллы с эклогитовым типом парагенезиса не обнаружены. Это отличает месторождение им. В.П. Гриба от месторождения им. М.В. Ломоносова, расположенного на расстоянии 50 км, в диатремах которого присутствуют алмазы ультраосновного и эклогитового парагенезиса, и подстилающий мантийный субстрат, по-видимому, является более гетерогенным.
Таким образом, можно предположить, что происхождение алмазов (с незначительным разбросом значений 513С) на месторождении им. В.П. Гриба связано с процессами изотопного фракционирования в закрытой системе. Для уточнения этого необходимо проведение дополнительных изотопных исследований.
Включения в алмазе. Первичные сингенетические включения в алмазе из месторождений АКП представлены типичными минералами ультраосновного и эклогитового парагенезиса (табл. 2). Среди вторичных включений широко развиты серпентин, сапонит, магнетит, сульфидные и сульфидно-силикатные смеси [Богатиков и др., 1999; Кудрявцева и др., 2005]. Отмечено значительное (>20%) содержание включений типа "алмаз в алмазе".
Изучение состава сингенетических включений в алмазе показало: 1) на месторождении им. В.П. Гриба преобладает ультраосновной парагенезис минералов-включений (преимущественно оливин+хромит, хромит, пироп) и магнезиальный характер мантийных пород; 2) в алмазе из трубки им. Карпинского-1 встречены минералы-включения ультраосновного и эклогитового парагенезиса (оливин, фанаты пироп-ал ьмандинового ряда, коэсит), преобладает смешанный магнезиально-железистый состав пород (табл. 2).
Алмазы из двух месторождений АКП отличаются от таковых в других провинциях мира редкостью (практически полным отсутствием) включений сульфидов. Отсутствие сульфидных включений в алмазах АКП, по-видимому, отражает особенности эволюции мантийного вещества в региональном масштабе.
Заключение. При сопоставлении результатов оригинальных исследований и литературных данных по изучению алмазов из месторождений им. В.П. Гриба и им. М.В. Ломоносова АКП, расположенных в 30 км одно от другого, выявлены типоморфные особенности, черты сходства и различия алмазов.
Месторождение им. В.П. Гриба. Качество и сохранность алмазного сырья на месторождении им. В.П. Гриба выше, слабо проявлены процессы растворения кристаллов. Микрокристаллы (<0,5 мм) — острореберные октаэдры и их сростки без следов растворения. Значительно проявлены процессы катакла-за (локальное давление и стресс), что привело к высокому содержанию N2 ЭПР-центров в алмазах и пластической деформации кристаллов.
Незначительная смена условий кристаллизации, т.е. образование алмазов в равновесных условиях, привела к росту кристаллов преимущественно по тангенциальному механизму (однородное или послойно-октаэдрическое внутреннее строение).
Один перерыв в кристаллизации алмаза (две генерации кристаллов, отличающихся по форме, цвету, размеру, содержанию дефектов и др.) сопровождался изменением условий образования алмазов на более низкотемпературные и окислительные.
Кимберлитовый расплав перед образованием трубки им. В. Гриба имел высоку скорость подъема (на что указывает узкий диапазон составов включений хромита, сохранность кристаллов и др.).
Преимущественно ультраосновной парагенезис включений в алмазе, магнезиальный состав пород под трубкой месторождения им. В.П. Гриба.
Месторождение им. М.В. Ломоносова характеризуется более низким качеством и худшей сохранностью алмазного сырья. Повсеместное развитие следов окислительного растворения кристаллов и высокое содержание додекаэдров указывают на длительное пребывание алмазов в агрессивном водно-силикатном флюиде.
Микрокристаллы имеют скелетную и коробчатую форму, октаэдры и кубы — со следами растворения. Процессы катаклаза проявлены незначительно.
Многократная смена условий кристаллизации (температура, окислительно-восстановительный состав флюидов) приводила к образованию зон роста алмазов по нормальному и тангенциальному механизмам.
Один перерыв в кристаллизации алмаза (две генерации кристаллов, отличающихся по морфологии, внутреннему строению, содержанию примесных дефектов и др.) сопровождался изменением условий кристаллизации на более неравновесные и окислительные. Вероятно, имела место более низкая скорость подъема кимберлитового расплава (на что ука-
зывает широкий спектр шпинелидов: от хромита до высокоглиноземистых хромшпинелидов среди минералов тяжелой фракции). Установлены ультраосновной и эклогитовый парагенезисы включений в алмазе, а также магнезиально-железистый состав пород под трубками месторождения им. М.В. Ломоносова.
Обнаружены также некоторые черты сходства кристаллов алмаза изученных месторождений: 1) близкая гранулометрия кристаллов; 2) преобладание целых кристаллов I разновидности по минералогической классификации Ю.Л. Орлова [1963]; 3) установлены две контрастные популяции алмазов: а) крупные кристаллы и б) микрокристаллы; 4) присутствие микрокристаллов в породах трубок является положительным критерием сохранности алмаза и их высокого промышленного потенциала; 5) содержание кубов и гладкогранных октаэдров значительно возрастает при уменьшении размерности алмазов; 6) широко распространены (-20% всех образцов) структуры типа "алмаз в алмазе"; 7) отсутствие ЭПР-центров никеля подтверждается отсутствием или малым распространением Ni-содержащих и других сульфидов в алмазах и породах трубок.
Таким образом, обобщенные результаты комплексного изучения алмазов двух месторождений АКП позволили сделать некоторые генетические выводы об особенностях их образования.
Выявленные особенности внутреннего строения (смена нормального механизма роста на тангенциальный) и внешней морфологии алмаза (преобразование плоскогранных форм в округлые в результате растворения), а также содержание примесных дефектов свидетельствуют о многостадийности и дискретности процесса кристаллизации алмаза в трубках месторождений АКП. Для алмаза из трубок месторождения им. М.В. Ломоносова условия кристаллизации и нахождения в кимберлитовом расплаве были более окислительными и неравновесными.
Данные о изотопном составе углерода и составе минеральных включений свидетельствуют о преобладании пород ультраосновного парагенезиса среди мантийных пород субстрата под месторождением им. В.П. Гриба, что отличает его от месторождения им. М.В. Ломоносова, расположенного в 50 км к востоку, в трубках которого присутствуют алмазы ультраосновного и эклогитового парагенезисов, а подстилающий мантийный субстрат, по-видимому, является более гетерогенным.
Результаты изучения концентрации азотных дефектов и включений в алмазе позволили определить значения средней температуры образования кристаллов алмаза в трубках им. В. Гриба (месторождение им. В.П. Гриба) и им. Карпинского-1 (месторождение им. М.В. Ломоносова), использовались диаграмма из работы [Taylor et al., 1995] и геобарометр [O'Neill et al., 1987]. Предположив, что мантийное время для всех кристаллов составляет 3,0 млрд лет, получили, что средняя температура формирования
алмаза в трубке им. В. Гриба ссоставляла 1090°С, Р = 45 кбар, а в трубке им. Карпинского-1 — около 1075°С, Р = 43 кбар. Отметим, что при использовании диаграммы [Taylor et al., 1995] время температурного воздействия не играет существенной роли. Изменение "возраста" кристаллов на 1 млрд лет приводит к температурному "сдвигу" всего на 10—15 °С.
Отсутствие ЭПР-центров никеля в алмазах является типоморфным признаком двух месторождений АКП, подтверждается отсутствием или малой распространенностью первичных мантийных моносульфидных Ni-содержащих твердых растворов на основе пирротина в виде включений в алмазе из месторожде-
ний АКП [Богатиков и др., 1999; Кудрявцева и др., 2005], что, по-видимому, отражает особенности эволюции мантийного вещества в региональном масштабе.
Результаты изучения свидетельствуют о сложной истории зарождения и эволюции алмаза, что подчеркивает актуальность его исследования. Комплексный подход к изучению алмаза помогает в понимании процессов генезиса этого минерала. Эти данные можно использовать при паспортизации трубок, шлихо-минералогических методах поисков алмазов, прогнозировании алмазоносности тел и оценке качества алмазного сырья не только на территории АКП.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бартошинский З.В. Минералогическая классификация природных алмазов // Минерал, журн. 1983. Т. 5, № 5. С. 84-93.
2. Бартошинский З.В. Кристалломорфология алмаза из кимберлитов Архангельской алмазоносной провинции // Минерал, сб. 1992. Вып. 2, № 46. С. 64.
3. Богатиков O.A., Гаранин В.К., Кононова В.Л. и др. Архангельская алмазоносная провинция. М.: Изд-во МГУ, 1999.
4. Галимов Э.М., Захарченко О.Д., Мальцев К.А., Махин А. И. Изотопный состав углерода алмазов из кимберлитовых трубок Архангельской области // Геохимия. 1994. № 1. С. 74—76.
5. Галимов Э.М., Палажченко О.В., Веричев Е.М. и др. Первые данные об изотопном составе алмазов из месторождения-трубки им. В. Гриба Архангельской алмазоносной провинции // Геохимия (в печати).
6. Гаранин В.К., Гаранин К.В., Кудрявцева Г.П., Палажченко О. В. Морфологические и спектроскопические особенности алмазов из месторождения им. В.П. Гриба Архангельской алмазоносной провинции. Статья 2. Спектроскопические характеристики и их взаимосвязь с морфологией кристаллов // Изв. вузов. Геология и разведка. 2006. № 3. С. 20-25.
7. Гаранин В.К, Кудрявцева Г.П., Посухова Т.В. и др. Два типа алмазоносных кимберлитов в Архангельской провинции // Изв. вузов. Геология и разведка. 2001. № 4. С. 36—49.
8. Кудрявцева Г.П., Посухова Т.В., Вержак В.В. и др. Атлас "Морфогенез алмаза и минералов-спутников в ким-
берлитах и родственных породах Архангельской алмазоносной провинции". М.: Полярный круг, 2005.
9. Махин А. И. Кристалломорфология и физические свойства алмаза из месторождения им. М.В. Ломоносова (Архангельская алмазоносная провинция): Автореф. канд. дис. Львов: ЛГУ, 1991.
10. Хачатрян Г.К, Веричев Е.М., Гаранин В.К. и др. Распределение структурных дефектов в алмазе из трубки им. В. Гриба (Архангельская алмазоносная провинция) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2006. N° 6. С. 29—37.
11. Хохряков А. Ф. Растворение алмаза: экспериментальное исследование процессов и модель кристалломорфоло-гической эволюции: Автореф. докт. дис. Новосибирск, 2004. С. 23-31.
12. Khachatryan G.K, Kaminsky F.V. "Equilibrium" and "non-equilibrium" diamond crystals from deposits in the east European platform, as revealed by infrared absorption data // Canad. Mineral. 2003. Vol. 41. P. 171-184.
13. O'Neill H.St.C., Wall V.J. The olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer, the nickel precipitation curve, and the oxygen fugacity of the Earth's upper mantle // Petrology. 1987. Vol. 28. Pt. 6. P. 1169-1191.
14. Taylor IV.fi., Milledge H.J. Nitrogen aggregation character, thermal history and stable isotope composition of some xenolith-derived diamonds from Roberts Victor and Finch // Intern. Kimberlite Conf. Novosibirsk, 1995. 6th. P. 620—622.
Поступила в редакцию 11.09.2007
