CC BY
76
УДК 549.211:553.81
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛМАЗОВ ИЗ ТУФФИ-ЗИТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ЕФИМОВСКОЕ» ВИШЕРСКОГО УРАЛА
О.В. КОРОТЧЕНКОВА, И.И. ЧАЙКОВСКИЙ
Горный институт УрО РАН, г. Пермь [email protected]
Изучены морфология и микрорельеф поверхности алмазов из первого уральского коренного месторождения «Ефимовское». Наряду с признаками значительного растворения выявлены специфические ямки травления и отрицательная дисковая скульптура, являющиеся типоморфным признаком алмазов из уральских месторождений. На основе анализа выявленных морфологических особенностей реконструированы основные события истории уральских алмазов - образование плоскогранных форм в мантийных условиях, механические деформации и объемное растворение при подъеме мантийного диапи-ра, травление флюидонасыщенным лампроитовым (?) расплавом в его вскипании в ходе извержения.
Ключевые слова: «Ефимовское» месторождение, уральские алмазы, морфология, микрорельеф
O.V. KOROTCHENKOVA, I.I. CHAIKOVSKY. MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF DIAMONDS FROM EFIMOVSKOE DEPOSIT
The morphology and the micro-relief of diamonds from the first indigenous field «Efimovskoe» (Perm region) were studied. Along with a substantial degree of dissolution, specific etch pits and negative circular sculpture are identified, which is a typomorphic feature of diamonds from the Urals deposits. On the basis of analysis of the revealed morphological features the basic events in history of the Urals diamonds are reconstructed - formation of plane-faced forms in mantle conditions, mechanical deformations and volume dissolution at mantle diapirism, etching by fluid-saturated lamproite (?) melt at its boiling up during eruption.
Key words: Efimovskoe deposit, Urals diamonds, morphology, diamond microrelief
Введение
Цель данного исследования - выявить специфику морфологии кристаллов алмазов из коренного месторождения уральского типа, локализованного в интрузивных пирокластитах [1], которые отвечают по своему составу низкоглиноземистым лампроитам [2]. Изученные алмазы относятся к I разновидности (по Ю. Л. Орлову). Среди них 37 % составляли целые кристаллы, 52 - обломки, 11 % -осколки. Общее число исследованных объектов -300.
На поверхности уральских алмазов наши предшественники нередко отмечали признаки механического износа (характерная обтертость ребер и вершин, фигуры удара на гранях, матировка поверхности). По данным А.А. Кухаренко [3], среди алмазов из бассейна р. Койва такие признаки обнаруживаются только у 4,7-7,8 %. Используя материалы этого автора по «аллювиальным» камням из месторождений Горнозаводского р-на Пермского края, нами была разработана балльная (от 0 до 4) шкала оценки степени механической изношенности алмазов: 0 - без признаков износа; 1 - износу подвержены только ребра и гранные швы, на которых
фиксируются мелкие выщербинки; 2 - сглаженные ребра, грани замутнены сетью мелких поверхностных трещинок; 3 - грани грубо матированы вследствие образования выщербин и борозд и напоминают поверхность наждачной бумаги; 4 - алмазы имеют гладкую, местами полированную поверхность.
Характерное для «четырехбалльных» кристаллов наличие полировки, наложенной на шлифованную поверхность, позволило А.А. Кухаренко выдвинуть предположение об эоловой обработке уральских алмазов. Позже В.П. Афанасьев и Н.Н. Зинчук [4] пришли к выводу о том, что полированные («леденцовые») поверхности образовались на алмазах в прибрежно-морских условиях при максимальной интенсивности механической переработки обломочного материала, реализующейся в ходе трансгрессивного этапа развития морского бассейна.
Особенности морфологии изученных алмазов
Проведенный нами анализ показал, что все исследованные кристаллы имеют нулевой балл механического износа. На поверхностях лишь единичных индивидов обнаружены фигуры удара. При этом ребра таких кристаллов оказались в полной
сохранности. Следовательно, алмазы из месторождения «Ефимовское» не несут следов механического износа, характерного для алмазов, претерпевших речную, ветровую и прибрежно-морскую транспортировки.
Большая часть изученной коллекции представлена искаженными индивидами с ярко выраженным удлинением или уплощением по осям различного порядка. Реже встречаются клиновидные индивиды. По габитусу изученные кристаллы относятся к ряду октаэдр-додекаэдроид, характеризуясь резким преобладанием (87 %) именно кривогранных форм. Наиболее близкими к октаэдру являются кристаллы типа О-Д, на которых площадь поверхностей додекаэдроида составляет около 30 %. По классам сохранности (по Д. Н. Робинсону) и весу алмазы из «Ефимовского» месторождения демонстрируют сложное, вероятно, полимодальное распределение (рис. 1). Это может говорить о присутствии в коренных источниках нескольких генетических групп алмазов*.
ной формы, располагающиеся единично и группами; 3) своеобразная зональность, выражающаяся чередованием участков с гладкой и шагреневой поверхностью, что отражает неравномерное распределение в кристаллах структурных дефектов;
4) ромбическая сеть коррозионных микротрещин;
5) многочисленные каналы травления; 6) ямки травления; 7) идеально круглые диски.
Генетические толкования морфологических особенностей уральских алмазов
В настоящее время большинство исследователей придерживаются предложенной А. Е. Ферсманом гипотезы [5], согласно которой округлая форма алмазов является результатом растворения плоскогранных индивидов. В изученной нами коллекции совершенно отсутствуют ламинарные октаэдры и ромбододекаэдры, что в соответствии с упомянутой выше гипотезой отражает значительную степень растворения ефимовских алмазов, представленных в подавляющем своем большин-
а
1000
о.
75
Сохранность,
Сохранность,
Рис. 1. Распределение алмазов из «Ефимовского» месторождения по классам сохранности (1-5), предложенным Д.Н. Робинсоном (а), и вариации веса (над чертой - размах, под чертой - среднее) тех же алмазов (б).
Поверхность кристаллов «Ефимовского» месторождения осложнена разнообразными акцессо-риями (рис. 2), образование которых большинством исследователей приписывается процессами растворения и регенерации. Для реликтовых плоских граней кристаллов изученной коллекции характерны отрицательные фигуры травления треугольной, шестиугольной и четырехугольной форм в зависимости от кристаллографической природы граней и условий растворения. На выпуклых поверхностях наблюдается гранный шов, который бывает как прямолинейным, так и зигзагообразным. Кроме того, на изученных кристаллах установлены: 1) два типа штриховки, отражающие слоистое строение изученных кристаллов и существование плоскостей скольжения; 2) каплевидные холмики разнообраз-
* Упомянутая авторами гистограмма построена по неравномерной шкале, поэтому усмотренный на ней признак полимодальности можно считать артефактом. Следовательно, вывод о существовании нескольких генетических групп алмазов на данном месторождении можно считать необоснованным [из рецензии].
стве додекаэдроидами, как и в ранее изученных россыпных месторождениях Урала [3]. Руководствуясь этим, отмеченные нами факты наложения друг на друга на поверхности изученных кристаллов различных типов скульптур дают возможность следующим образом реконструировать ключевые моменты истории образования уральских алмазов.
Присутствие в округлых кристаллах алмазов октаэдрических включений типа «алмаз в алмазе» [3], а также выявленные с помощью катодолюми-несценции в округлых кристаллах пирамиды нарастания плоских граней [6] позволяют предположить для уральских камней изначальную (мантийную) плоскогранно-октаэдрическую форму. Обнаружение в изученных кристаллах зональности, обусловленной неравномерным распределением структурных дефектов, отражает вариации условий мантийного минералообразования.
Наличие на поверхности большинства кристаллов штриховки, образованной системой плоскостей скольжения, указывает на существование в истории уральских алмазов этапа механического деформирования, приходящегося, вероятно, на вре-
Рис. 2. Морфологические типы (а, б) и характерные особенности поверхности (в - и) алмазов из «Ефимовского» месторождения: а - вытянутая форма кристалла; б - типичный кристалл морфологического типа О-Д; в - отрицательные микроскульптуры на гранях октаэдра; г - зональность, обусловленная неравномерным распределением структурных дефектов в кристалле; д - штриховка, отражающая наличие в кристалле плоскостей скольжения; е - следы ударов по грани в виде серповидных трещин; ж - канал травления; з - ямки травления; и - дисковая скульптура, наложенная на более ранний микрорельеф.
мя подъема мантийного диапира. Возможно к этому же времени относятся и объемное растворение плоскогранных кристаллов с образованием округлых форм, и возникновение на поверхности алмазов отрицательных фигур травления, и появление сноповидной штриховки и каплевидных скульптур. Все это отражает смену равновесных мантийных условий алмазообразования на неравновесные, обусловленную обогащением первичного субстрата силикатным расплавом и обеднения его углеродом. Судя по современным экспериментальным данным [7], наличие такого рода фигур, штриховок и микроскульптур указывает на растворение алмазов в водосодержащих расплавных системах. Соответствующее обогащение водой может быть увязано с действием трансмагматических водородсодержащих флюидов, поднимающихся от границы мантии с ядром [8 - 10] и провоцирующих мантийный диа-пиризм.
Наложение каналов травления на все выше охарактеризованные более локальные скульптуры может быть объяснено активацией растворения вдоль механических дефектов и вблизи включений в новых термодинамических условиях, возникающих при подъеме алмазосодержащих мантийных пород к земной поверхности. Формирование ямок травления и более поздних дисковых скульптур связывается нами с эволюцией высокоглиноземистого лампроитового расплава. Эти формы локаль-
ного растворения могли образоваться в результате взаимодействия алмазов с недосы-щенными углеродом каплями силикатного расплава.
В изученной выборке встречен лишь один кристалл с положительной дисковой скульптурой. Появление таких форм объясняется [7] налипанием пузырьков С02, замедляющих в соответствующих точках растворение алмаза. Существенное преобладание на ефимов-ских алмазах отрицательных дисковых скульптур над положительными свидетельствует, по нашему мнению, о том, что лампроитовый расплав был обогащен пузырьками существенно водного флюида, являющегося наиболее активным растворителем алмаза [7].
Заключение
Изучение морфологии и микрорельефа поверхности позволило определить ключевые моменты в истории образования алмазов из месторождения «Ефимовское». Нами предполагается, что на начальном (мантийном) этапе формировались плоскогранные кристаллы. На последующем этапе возникновения и подъема мантийного диапира с накоплением в рас-плавной фазе воды происходили процессы деформации, объемного, а затем и локального растворения алмазов. Последний этап был предопределен появлением агрессивного по отношению к алмазу флюидонасыщенного и склонного к вскипанию лам-проитового (?) расплава, оставившего свои следы на поверхности алмазов в виде ямок травления и дисковых скульптур. Воздействием лампроитового расплава может объясняться и отсутствие в исследованном месторождении характерных для кимберлитов мелких октаэдрических алмазов.
На примере первого коренного месторождения алмазов уральского типа показано, что кристаллы в нем не несут признаков механического износа, однако характеризуются значительным масштабом проявления признаков взаимодействия с агрессивной флюидной средой.
Литература
1. Тетерин И.П., Пактовский ЮГ, Еськин А.Г.
«Ефимовское» месторождение алмазов // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: Труды научных чтений памяти
П.Н. Чирвинского. Пермь: Изд-во Пермского ун-та, 2009. Вып. 12. С. 219-230.
2. Лукьянова Л.И., Жуков В.В., Кириллов ВА. и др. Субвулканические эксплозивные породы
Урала - возможные коренные источники алмазных россыпей // Региональная геология и металлогения. 2000. № 12. С.134-157.
3. Кухаренко А. А. Алмазы Урала. М.: Геосге-олтехиздат, 1955. 516 с.
4. Афанасьев В.П., Зинчук Н.Н. Механический износ: формы и закономерности (в связи с проблемой поисков алмазных месторождений) // Вопросы методики прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых (применительно к объектам геологоразведочных работ АК «АЛРОСА»). Якутск: ЯФГУ «Изд-во СО РАН», 2004. С. 191-203.
5. Ферсман А. Е. Кристаллография алмаза. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 565 с.
6. Макеев А. Б., Дудар В. А. Минералогия алмазов Тимана. СПб.: Изд-во Наука, 2001. 336 с.
7. Хохряков А. Ф. Растворение алмаза: экспериментальное исследование процессов и модель кристаллографической эволюции // Дис. ... д.г.-м.н. Новосибирск: Институт минералогии и петрографии, 2004. 343 с.
8. Коржинский Д. С. Гранитизация как магматическое замещение // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1952. № 2. С. 56-69.
9. Ларин В. Н. Наша Земля. М., 2005. 242 с.
10. Маракушев А. А., Столярова Т. А., Гаврилов Н. М. Термодинамика эндогенного импакто-генеза во взрывных кольцевых структурах // Экспериментальное и теоретическое моделирование процессов минералообразования. М.: Наука, 1998. С.82-103.
Статья поступила в редакцию 23.11. 2011.
