Научная статья на тему 'О НАЛИЧИИ ПОСТМАГМАТИЧЕСКОЙ СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ АЛМАЗОВ В КИМБЕРЛИТАХ'

О НАЛИЧИИ ПОСТМАГМАТИЧЕСКОЙ СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ АЛМАЗОВ В КИМБЕРЛИТАХ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
29
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КИМБЕРЛИТ / АЛМАЗ / АБИОРГАНИКА / ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ПОСТМАГМАТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ / АНТИГОРИТ / ВТОРИЧНОЕ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Симаков С.К., Стегницкий Ю.Б.

При изучении кимберлитовых тел выделяется многофазность кимберлитового вулканизма и фациальная неоднородность образований, слагаемых кимберлитовые трубки. Большинство исследователей связывают образование алмазов только с мантией. На сегодняшний день выделены минералы-спутники, ассоциирующие с кимберлитовыми алмазами, обладающие специфическими составами, объединенные в глубинную мантийную «алмазную ассоциацию». Они извлекаются из концентрата тяжелой фракции кимберлитов и могут отражать степень их потенциальной алмазоносности. При этом для некоторых минералов алмазной ассоциации они не всегда достоверны. Рядом исследователей кроме глубинных алмазных ассоциаций выделялась и малоглубинная, связанная с образованием серпентина, кальцита, апатита и флогопита из собственно кимберлита. Недавно появились данные об образовании алмазов в породах океанической коры. Установлены находки микроалмазов в хромитах в равновесии с антигоритом, образовавшемся при температурах 350-650 °C и давлениях 0,1-1,6 ГПа. Авторами на основе имеющихся экспериментальных и минералогических данных в кимберлитах выделена постмагматическая стадия формирования алмазов для условий малоглубинной верхней мантии и земной коры, связанная со вторичным минеральным образованием. Проведенные минералого-петрографические исследования кимберлитовой трубки в Анголе свидетельствуют, что индикационным минералом такой стадии в кимберлитовых породах является антигорит.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Симаков С.К., Стегницкий Ю.Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ON THE PRESENCE OF THE POSTMAGMATIC STAGE OF DIAMOND FORMATION IN KIMBERLITES

On nowadays multiphase and the facies heterogeneity of the formations are distinguished at the study of kimberlite pipes. Most researchers associate the formation of diamonds only with the mantle source. To date, satellite minerals with specific compositions associated with kimberlite diamonds have been identified as deep mantle diamond association. They are extracted from the concentrate of the kimberlites heavy fraction and may reflect the diamond grade of the pipe. For some minerals in the diamond association, however, they can not be reliable. Some researchers also revealed shallow diamond associations, related to the formation of serpentine, calcite, apatite, and phlogopite. There is recent data on the formation of diamonds in rocks of the oceanic crust. In the last years microdiamonds were identified in chromites of the oceanic crust in association with antigorite formed at 350-650 °C and 0.1-1.6 GPa. As a result, the authors established a postmagmatic kimberlitic stage of diamond formation associated with secondary mineral associations based on the experimental and mineralogical data for the conditions of the shallow upper mantle and crust. Mineralogical and petrographic studies of Angolan kimberlite pipe show that antigorite is the indicator mineral of this stage.

Текст научной работы на тему «О НАЛИЧИИ ПОСТМАГМАТИЧЕСКОЙ СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ АЛМАЗОВ В КИМБЕРЛИТАХ»

Й

Научная статья УДК 522.18

О наличии постмагматической стадии формирования алмазов в кимберлитах

С.КСИМАКОВН, ЮБСТЕГНИЦКИЙ2

'ООО «АДАМАНТ», Санкт-Петербург, Россия 2НИГП АК «АЛРОСА», Санкт-Петербург, Россия

Как цитировать эту статью: Симаков С.К., Стегницкий Ю.Б. О наличии постмагматической стадии формирования алмазов в кимберлитах // Записки Горного института. 2022. Т. 255. С. 319-326. DOI: 10.31897ZPML2022.22

Аннотация. При изучении кимберлитовых тел выделяется многофазность кимберлитового вулканизма и фаци-альная неоднородность образований, слагаемых кимберлитовые трубки. Большинство исследователей связывают образование алмазов только с мантией. На сегодняшний день выделены минералы-спутники, ассоциирующие с кимберлитовыми алмазами, обладающие специфическими составами, объединенные в глубинную мантийную «алмазную ассоциацию». Они извлекаются из концентрата тяжелой фракции кимберлитов и могут отражать степень их потенциальной алмазоносности. При этом для некоторых минералов алмазной ассоциации они не всегда достоверны. Рядом исследователей кроме глубинных алмазных ассоциаций выделялась и малоглубинная, связанная с образованием серпентина, кальцита, апатита и флогопита из собственно кимберлита. Недавно появились данные об образовании алмазов в породах океанической коры. Установлены находки микроалмазов в хромитах в равновесии с антигоритом, образовавшемся при температурах 350-650 °С и давлениях 0,1-1,6 ГПа. Авторами на основе имеющихся экспериментальных и минералогических данных в кимберлитах выделена постмагматическая стадия формирования алмазов для условий малоглубинной верхней мантии и земной коры, связанная со вторичным минеральным образованием. Проведенные минералого-петрографические исследования кимберлитовой трубки в Анголе свидетельствуют, что индикационным минералом такой стадии в кимберлитовых породах является антигорит.

Ключевые слова: кимберлит; алмаз; абиорганика; гидротермальные постмагматические процессы; антигорит; вторичное минералообразование

Поступила: 28.01.2022 Принята: 26.04.2022 Онлайн: 26.07.2022 Опубликована: 26.07.2022

Введение. В настоящее время большинство алмазов обнаружено в вулканогенных породах -кимберлитах и лампроитах, содержащих включения глубинных мантийных и коровых пород. Полувековой период изучения кимберлитов и самих алмазов позволил получить широкий спектр их петрографо-минералогических и геохимических характеристик. Однако, несмотря на длительный период системного изучения кимберлитов, многие аспекты их геологии, генезиса и состава остаются нерешенными, недостаточно изученными или дискуссионными. В настоящее время большинство исследователей связывают образование алмазов только с мантией. В последние годы появились данные об образовании алмазов в собственно вулканах [1, 2], серпентинитах и хромитах, относящихся к породам океанической коры [3-5]. В работе [5] была показана возможность образования наноалмазов в серпентинитах в равновесии с лизардитом при температурах 150-300 °С и давлении около 2 кбар. Микроалмазы были открыты в хромитах в равновесии с антигоритом при температурах 350-650 °С и давлениях 0,1-1,6 ГПа [3, 4]. При этом высокобарические минералы в этих породах не были обнаружены. В итоге Э.М.Галимов и Ф.В.Каминский пришли к выводу о том, что алмазы могли быть синтезированы как метастабильная фаза, на относительно небольших глубинах при низких температурах (500-700 °С) и давлениях [1].

Методология. При изучении кимберлитовых тел установлена многофазность кимберлитового вулканизма и фациальная неоднородность образований, слагаемых кимберлитовые трубки [6]. Для

кимберлитов в настоящее время выделяют две основные глубинные среды формирования алмазов - перидотитовую (~65 %) и эклогитовую (~33 %), и в меньшем количестве промежуточную, связанную с мантией [7, 8]. Выделены минералы-спутники, ассоциирующие с кимберлитовыми алмазами, обладающие специфическими составами, объединенные в «алмазную ассоциацию», в которую входят гранат, хромшпинелид, пикроильменит, оливин и пироксены. Они извлекаются из концентрата тяжелой фракции кимберлитов и могут отражать степень их потенциальной алма-зоносности. Данные критерии являются эмпирическими и основаны на больших статистических выборках. При этом для некоторых минералов алмазной ассоциации они не всегда достоверны. Однако рядом исследователей кроме глубинных алмазных ассоциаций выделялась и малоглубинная, связанная с образованием Тьсодержащего хромита, серпентина, кальцита, апатита и флогопита из собственно кимберлита [9]. Подтверждением ее является то, что абсолютный возраст алмазов варьирует от возрастов древней мантии до кимберлитового [6, 10]. При этом алмазы с экло-гитовым парагенезисом являются более молодыми по отношению к перидотитовым [11]. Исследования физических свойств алмазов говорят о зональном строении, состоящем из центральной, периферической и промежуточной областей [12].

Обсуждение. Образование органики и углерода в серпентинитах ультраосновных пород и кимберлитах. Широкое проявление инъекционно-метасоматических и наложенных постмагматических процессов в трубках обуславливает распространение эпигенетических структур, маскирующих первоначальный облик породы. Эпигенетические включения определены во многих алмазах в виде заполнения трещин и продуктов замещения первичных фаз [13]. Они включают серпентин, кальцит, доломит, амфибол, акмит, графит, гематит, магнетит, каолинит, перовскит, Мп-ильменит, сульфиды, ксенотим, гетит, апатит, слюду (флогопит, биотит), микроклин, селлаит, шпинель и тальк [14-16]. Серпентин многократно фиксировался в алмазах как эпигенетический минерал. С.Б.Тальникова [17] описала минеральную ассоциацию серпентин-хромит-кальцит-сульфиды в якутском алмазе из трубки Удачная при отсутствии трещин на поверхности алмаза. Автор считает, что такая ассоциация является протогенетической и была захвачена алмазом из кимберлита во время его роста в земной коре. Известны три основные модификации серпентина: лизардит, хризотил и антигорит [18]. Экспериментальные исследования показывают, что антиго-рит может быть устойчивым до давлений 60 кбар [19]. При процессах серпентинизации может идти образование восстановленного водорода и углеводородных флюидов с органическими веществами. Это возможно по реакции гидратации оливина с образованием серпентина, магнетита и водорода [5]:

3Fe2SiO4 + 3Mg2SiO4+ 6Н2О ^ 2MgзSi2O5[OH]4 + 2FeзO4+ 2Н2 + 2SiO2.

Продукты этой реакции (серпентин и магнетит) отмечены в эпигенетических включениях алмаза [20]. Реакция может вести к образованию углеводородов по известным реакциям Фишера - Тропша ^ТТ):

пС02 + [3п + 1]Н2 ^ С„Н[2„+2] + 2пН20,

где 1 < = п < + да.

В результате этих реакций возможно образование различных органических веществ [21]. Диоксид углерода реагирует с Н2, давая начало СО, который связывается с поверхностью катализатора, образуя карбонильные группы (С=О). Последние восстанавливаются до карбида, а затем до метиленовых групп (=СН2), которые в некоторых случаях становятся метильными группами (-СН3). При этих процессах может идти образование метанола и спирта. Синтез метанола возможен при 320-400 °С и 100-300 атм по реакции

СО2 + 3Н2 ^ СН3ОН + Н2О.

Далее этиловый спирт может быть синтезирован из метанола по следующей реакции:

СН3ОН + СО + 2Н2 ^ С2Н5ОН + Н2.

Известно образование нано- и микроалмазов из спирта при 500 °С и 0,1 ГПа [22], а также рост алмаза на затравках при температурах 100-350 °С и давлениях 100-400 атм из органики [23] (рис.1). Серпентинизация приводит к образованию алмазов нано- и микронных размеров в диапазоне температур 150-650 °С и давления 0,1-1,6 ГПа [3-5]. Эпигенетический графит, представленный в трещинах алмазов, также может образовываться при процессах серпентинизации оливина в кимберлитах в восстановленных условиях [24]. Таким образом, серпентинизация и другие виды вторичных изменений в кимберлитах могут приводить к образованию нано- и микроалмазов, а также к росту алмаза на зародышах мантийных кристаллов в условиях малоглубинной верхней мантии и земной коры по реакциям типа [4, 5]:

СН4 + С02 ^ 2С + 2Н2О.

4,0

3,5

3,0

« 2'5 С

П 2,0

1,5 1,0 0,5 0

400 ^ °с

Рис. 1. Диапазон температур и давлений устойчивости антигорита

I - верхний предел устойчивости анигорита; II - граница равновесия антигорит-лизардит в соответствии с [18, 19]; 1 - область образования микроалмазов в хромитах [3, 4]; 2, 3 - РТ параметры синтеза и роста алмазов из органических смесей [12, 22]

700

С другой стороны, эти процессы могут приводить и к растворению алмаза, например при контакте восстановленных водородных флюидов с кристаллами. Серпентинитовые алмазы отличаются облегченной изотопией углерода по отношению к мантийным, так наноалмазы из серпентинитов Сицилии имеют 513С = -29 %о [5].

Органическое вещество отмечено в алмазах из кимберлитов. Во флюидных включениях алмазов северо-востока Сибирской платформы и россыпей Урала был диагностирован широкий спектр органики, включающий различные УВ, спирты, карбоновые кислоты, кетоны и др. [25, 26]. Для этих алмазов с эклогитовым и неопределенным типами парагенезисов отмечены показатели изотопии углерода с 513С менее -20 %. В работе [27] исследовались примеси органического вещества, концентрации азота и его агрегированной формы методом инфракрасной спектроскопии в кристаллах алмаза трубок Юбилейная (Якутия) и Джуина (Бразилия). Кристаллы обоих участков содержат примеси графита в краевых зонах. Для якутского алмаза существует тенденция к снижению агрегированной формы азота (% от центра к краевой зоне независимо от общей концентрации азота, что соответствует снижению температуры кристаллизации. Инфракрасная спектроскопия показывает присутствие органических веществ в виде метиленовых групп СН2 и метиль-ных СН3 предельных углеводородов в краевой зоне. Алмаз из района Джуина содержит высокую концентрацию полностью агрегированного азота в центральной части (около 1000 ррт) и реликты органического вещества в краевой части. Органическое вещество встречается как в богатых азотом, так и в бедных азотом зонах кристалла. Эти данные в сочетании с относительно легким изотопным составом углерода исследованных алмазов (-9,6 и -22,0 % 513С соответственно) показывают в основном увеличение содержания органического вещества на поздней стадии образования алмаза при понижении температуры.

Минералого-петрографические особенности кимберлитовой трубки Катока. При детальном минералого-петрографическом и структурном изучении трубки Катока (Ангола) были отмечены корреляционные связи процессов серпентинизации с алмазоносностью пород [28]. В данной ким-берлитовой трубке исследовались минералы алмазной ассоциации, вторичное минералообразова-ние и погоризонтное распределение концентраций алмазов. Основными минералами тяжелой фракции кимберлитов трубки являются пироп, хромдиопсид, хромшпинелид и пикроильменит. Постоянно присутствующим в пробах, но уступающим по количеству ильмениту, является пироп. Он фиксируется как в виде отдельных зерен преимущественно изометричной, реже угловатой формы, иногда осколков, так и в виде сростков с пироксеном. Размеры колеблются от долей до 3-5 мм, редко более. Поверхность чаще всего матовая, иногда с реликтами келифитовой каймы,

а в зернах гранатов из вулканогенно-осадочных и эпи-кластических пород более обычна гладкая поверхность. Состав пиропа варьирует в значительных пределах, наиболее широко представлены лерцолитовые ассоциации (рис.2).

В значительных количествах в кимберлитовых породах трубки Катока фиксируются моноклинные пи-роксены, представленные в основном хромдиопсидом. Форма выделений чаще всего призматическая, иногда угловатая. Размеры составляют 3-5 мм и более по длинной оси, в отдельных случаях отмечаются индивиды длиной 10-12 мм. Отмечены хромдиопсиды с содержаниями хрома более 2 мас.%, что при повышенной доли Na2O характеризует присутствие юриитового компонента (NaCrSi2O6). Аналогичные пироксены свойственны пироп-хромдиопсид-хромшпинелевым сросткам из алмазоносных трубок и отвечают коэситовой фации глубинности. Другие разновидности моноклинных пироксенов, отличающиеся отсутствием оксида хрома, повышенные концентрации Al2O3 и Na2O при понижении доли оксидов кальция и магния характеризуют наличие жадеитового компонента, что приближает их к омфацитам из магнезиально-же-лезистых эклогитов. Также зафиксированы сростки клинопироксена с биотитом и роговой обманкой. Кроме отмеченных индикаторных минералов кимберлитов, спорадически встречаются хром-шпинелиды. Они, как правило, входят в состав связующей массы, морфологически представлены изометричными зернами и октаэдрическими кристаллами со сглаженными вершинами. Поверхность чаще всего матовая, иногда с явными признаками магматической коррозии. Особенностью хромшпинелидов является низкая глиноземистость (Al2O3 менее 6 мас.%). По составу они близки к высокохромистым шпинелидам лерцолитового парагенезиса, отличаясь несколько повышенной титанистостью. В большинстве изученные шпинелиды из кимберлитов трубки Катока относятся к группе сростков с гранатами и клинопироксенами.

Характернейшим минералом кимберлитовых пород трубки Катока является пикроильменит, содержание которого в ряде случаев превышает 5 об. %, что отвечает количеству породообразующих минералов. Он представлен зернами изометричной и изметрично-угловатой формы со сглаженными углами, иногда вытянутыми индивидами. Размеры выделений колеблются от долей до 5-8, иногда до 12-15 мм. Поверхность в кимберлитовых брекчиях и туфобрекчиях матированная и лейкоксенизированная, иногда кавернозная, а в вулканогенно-осадочных и эпикластических образованиях, как правило, блестящая, гладкая со смоляно-черной окраской.

Пикроильменит относится к минералам, чутко реагирующим на изменение состава кристаллизующейся среды. В работе [32] выделяются четыре стадии образования макро-, мегакристов Ilm: астеносферный, литосферный, диатремный, приповерхностный. Заключительный, четвертый этап кристаллизации представлен Ilm основной массы. Отличительными особенностями его состава для трубки Мир является высокое содержание MgO (до 15 %) и низкое содержание Al2O3 (как правило, менее 0,3 %). Авторы работы [32] не исключают, что этот этап совпадает с началом процесса позднемагматической серпентинизации кимберлитов. Диагностические диаграммы (рис.3, а-в) показывают, что пикроильмениты Катоки с содержанием Al2O3 не более 0,3 % относятся в основном к кимберлитовому типу и обеспечивают хорошую сохранность алмазов. Проведенные расчеты температур их образования дают интервал в основном в 330-650 °С (рис.3, г).

Вторичное минералообразование в кимберлитах трубки Катока представлено в основном серпентином, развивающимся по оливину и клинопироксену, а также минералами, которые образовались в основном в постмагматических и гидротермальных условиях (смектит, слюда, карбонаты, сапонит). Слюды приурочены к кимберлиту, сложенному серпентиновыми минералами, и наиболее

12 10

о й S

о 6

й

О

! n = 425 ♦

"г G9

'i --1- ♦ jt/i G10

0 2 4 6 8 10 12 14

СГ2О3, мас.%

Рис.2. Состав пиропов из кимберлитов трубки Катока и совмещенная диаграмма Н.В.Соболева [7] и Дж.Герни [29-31]; G9 - лерцолитовые гранаты; G10 - гарцбургитовые гранаты

о4

о н

60

55

50

45

40

7 6 5

^ , У

О 3

¿н

о

2 1

Окислительные

условия (растворение)

п = 214

Восстановительные условия (сохранность)

♦ ♦

♦ * *

♦ •

5 10 15

Mg0, мас.%

20

\ 1 . £ ^

■ * "Г * *

\ * V» ♦ - , • . *.

\ У

-г—т ..........;—т—,—т-

2 4 6 8 10 12 14 16 18 Mg0, мас.%

о4

70 60 50 40 30 20 10

0 5 10 15

Mg0, мас.%

20

а.

25

20

&

ю и

- 15

10

200

400

600

T, °С

Рис.3. Особенности состава и ^-параметров пикроильменитов из кимберлитовой трубки Катока на диаграммах:

а - Ваганова и др. [33], Вайятта и др. [34]; б - Моора [35], Шульца и др. [36] с параболой Хагерти [37]; в - Герни [31] с полями индексов сохранности алмазов (1 - алмазы не сохранились; 2 - сохранились плохо; 3 - умеренная сохранность; 4 - хорошая сохранность); г - расчет температур по ильменитовому термометру Ащепкова [38]; давление принято в соответствии с палеогеотермой 50 мВт/м2 по Хастероку и Чапмену [39]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

б

а

0

0

в

г

5

устойчивы в низкотермальном процессе и в условиях выветривания по сравнению с другими породообразующими минералами, трансформируются в другие слоистые силикаты. В процессе разрушения слюд в данной трубке по имеющимся результатам происходят следующие трансформации: флогопит ^ вермикулит ^ сапонит. Смектиты характеризуются переменным составом, и некоторые из них содержат, кроме магния, железа и алюминия, еще и хром, наличие которого обнаружено и подтверждено рентгенометрически.

Распределение минералов группы серпентина изучалось в опорных скважинах трубки Катока [28]. Основной разновидностью здесь является псевдоизометрично-пластинчатый лизардит (1Т). Этот минерал содержится в породах либо как индивидуальный компонент, либо его слои входят в структуру упорядоченного лизардит-сапонитового смешанослойного образования [40] при определенных петрофизических свойствах пород и гидрогеохимических особенностях среды минерало-образования. Кроме того, в определенных количествах фиксируются антигорит и хризотил. Волокнистые образования серпентина визуально не обнаружены. Серпентиновыми минералами в нижних горизонтах геологических разрезов трубки почти полностью сложены кимберлитовые породы.

Серпентин, относящийся к минералам семейства 1:1, состоит в структурном отношении из идеализированных $ьО-тетраэдрической и Mg-OH-октаэдрической сеток с возможным частичным замещением в минералах Si на Fe3+ и особенно Mg на Fe2+ и Fe3+, включая также некоторые другие элементы. Указанные сетки соединяются между собой водородной связью с периодом по оси с ~ 7,30 А в процессе преобразования практически без слюдистых разностей кимберлитов или содержащих лишь небольшое количество слюды.

На ранних стадиях преобразования серпентина возникают в основном последовательно трансформирующиеся фазы сапонита от ферро до оксиферри форм, через промежуточные, обогащенные вначале Mg(Fe-Mg), а затем Fe(Mg-Fe) формы. В отдельных случаях процесс изменения серпентина, присутствующего в рассматриваемых породах в основном в виде лизардита и иногда клинохризо-тила, сопровождается возникновением метастабильного упорядоченного лизардит-сапонитового смешанослойного образования. В дальнейшем общей направленностью продуктов преобразования серпентина является образование нонтронитоподобных фаз. Судя по соотношению рефлексов со значением ~ 7,30 А серпентина и ~ 12-15 А или ~ 18 А сапонита на дифрактометрических кривых как воздушносухих образцов пород, так и при насыщении препаратов органическими наполнителями, в частности глицерином, содержание разбухающего минерала на этой стадии изменения кимберлитов является второстепенным. Это показывает, что за счет продуктов деструкции серпентина в кимберлитах трубки Катока происходит лишь частичная генерация сапонита, а значительное количество Mg вследствие дефицита в системе минералообразования рассматриваемых кимберлитов Si, способного связать Mg в силикатную слоистую структуру сапонита, выносится из изменяющейся породы.

При анализе модели распределения минералов группы серпентина в объеме трубки отмечается четкая его приуроченность к кимберлитам диатремовой фации и полное отсутствие в породах кратерной фации. На верхних горизонтах серпентин содержится в кимберлитовых брекчиях кольцевой структуры с максимальными значениями в западной и юго-западной частях трубки. С глубиной его содержание несколько уменьшается и характеризуется практически равномерным распределением в основной массе, за исключением горизонта 650 м, где в западной части месторождения количество серпентина не превышает 10 %. Распределение содержания алмазов по разведанным горизонтам трубки Катока показывает аналогичную тенденцию: значимые концентрации также приурочены к породам кольцевой структуры и диатремовой фации.

Заключение. Анализ вторичных минералогических особенностей трубки Катока показал корреляционные связи минералов группы серпентинов с алмазоносностью пород. Значимые корреляции по методу Спирмена (г^] = 0,33) были получены только для антигорита, что превышает степень корреляции для пиропа (см. таблицу). Отмеченные корреляции значимы на уровне р < 0,05000. Взаимосвязь алмазоносности с серпентином могла бы быть объяснена тем, что серпентин - продукт изменения оливина - типичного минерала-спутника алмаза. В работе [40] показано, что сер-пентинизация оливинсодержащих пород происходит в основном при температурах не выше 500 °С, при максимальных температурах оливин замещается антигоритом, при более низких - ли-зардитом, а в конце может выделяться и хризотил. В случае связи алмазов с оливином алмазонос-ность должна была бы максимально коррелировать с общим содержанием серпентина.

Ранговые корреляции Спирмена

Параметры корреляции Число наблюдений Метод Спирмена - R Р

Алмазоносность и серпентин 59 0,04 0,33 0,75

Алмазоносность и антигорит 59 0,33 2,63 0,01

Алмазоносность и лизардит 59 -0,09 -0,67 0,51

Алмазоносность и Сгер 32 0,10 0,52 0,60

Алмазоносность и Ргр 32 0,27 1,53 0,14

Алмазоносность и РПт 32 -0,24 -1,35 0,19

Алмазоносность и Сг& 32 -0,03 -0,18 0,86

Однако максимальная корреляция установлена с наиболее высокотемпературной и высокобарической фазой серпентина, антигоритом, что указывает на возможность образования алмазов

вместе с ней. Исходя из диаграммы устойчивости фаз серпентинита и экспериментов по образованию и наращиванию алмазов из органических смесей (см. рис.1), можно прийти к выводу, что на поздних стадиях формирования кимберлитов трубки Катока имел место рост алмазов, связанный со вторичными процессами образования антигорита в диапазоне температур 300-650 °С. На этой стадии состав флюидов варьирует от восстановленных до окисленных, и происходит образование различных органических веществ. Рост алмазов происходил здесь в основном на существующие кристаллы из флюидной фазы при участии образующихся в данных условиях УВ, спиртов и кар-боновых кислот, фиксируемых в алмазных включениях. Об этом свидетельствует увеличение содержания органического вещества на более поздней стадии образования алмазов [27] и присутствие углеводородов, спиртов и другой органики в газово-жидких включениях алмазов северо-востока Сибирской платформы, Урала и Африки. Диапазон температур и давлений устойчивости антигорита соответствует условиям образования органики (спиртов и УВ) для синтеза алмазов, условиям синтеза и наращивания алмазов из ОВ [22, 23] и образованию микроалмазов при серпен-тинизации [3, 4].

Выводы. На основе перечисленных фактов можно выделить постмагматическую гидротермальную кимберлитовую стадию алмазообразования, которая возможна для условий малоглубинной верхней мантии и земной коры и ассоциируется со вторичным минеральным образованием по исходным минералам кимберлитов и ксенолитов. Для такой стадии в качестве индикационного минерала выделяется антигорит.

ЛИТЕРАТУРА

1. Галимов Э.М., Каминский Ф.В. Алмазы в океанической литосфере. Вулканические алмазы и алмазы в офиолитах // Геохимия. 2021. Т. 66. № 1. С. 3-14. DOI: 10.31857/S0016752521010040

2. Галимов Э.М., Севастьянов В.С., Карпов Г.А. и др. Микрокристаллические алмазы в океанической литосфере и их возможная природа // Доклады Академии наук. 2016. Т. 469. № 1. С. 61-64.

3. Farre-de-Pablo J., Proenza J.A., Gonzalez-Jimenez J.M. et al. A shallow origin for diamonds in ophiolitic chromitites // Geology. 2018. Vol. 47. № 1. P. 75-78. DOI: 10.1130/G45640.1

4. Pujol-Sola N., Garcia-Casco A., Proenza J.A. et al. Diamond forms during low pressure serpentinisation of oceanic lithosphere // Geochemical Perspective Letters. 2020. Vol. 15. P. 19-24. DOI: 10.7185/geochemlet.2029

5. Simakov S.K., Kouchi A., Mel'nik N.N. et al. Nanodiamond finding in the Hyblean shallow mantle xenoliths // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. № 10765. DOI: 10.1038/srep10765

6. GressM. U., Timmerman S., Chinn I.L. et al. Two billion years of episodic and simultaneous websteritic and eclogitic diamond formation beneath the Orapa kimberlite cluster, Botswana // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2021. Vol. 176. № 54. DOI: 10.1007/s00410-021-01802-8

7. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974.

264 с.

8. Stachel T., Harris J.W. Formation of diamond in the Earth's mantle // Journal of Physics: Condensed Matter. 2009. Vol. 21. № 364206. DOI: 10.1088/0953-8984

9. Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Марфунин А.С., Михайличенко О.А. Включения в алмазе и алмазоносные породы. М.: МГУ, 1991. 240 c.

10. Burgess R., Layzelle E., Turner G. et al. Constraints on the age and halogen composition of mantle fluids in siberian coated diamonds // Earth and Planetary Science Letters. 2002. Vol. 197. P. 193-203. DOI: 10.1016/S0012-821X(02)00480-6

11. Shirey S.B., Richardson S.H. Start of the Wilson Cycle at 3 Ga Shown by Diamonds from Subcontinental Mantle // Science. 2011. Vol. 333. Iss. 6041. P. 434-436. DOI: 10.1126/science.1206275

12. Бескрованов В.В. Онтогения алмаза. Новосибирск: Наука, 2000. 263 c.

13. Taylor L.A., AnandM. Diamonds: time capsules from the Siberian Mantle // Geochemistry. 2004. Vol. 64. Iss. 1. P. 1-74. DOI: 10.1016/j. chemer.2003.11.006

14. Banas A., Stachel T., Muehlenbachs K., McCandless T.E. Diamonds from the Buffalo Head Hills, Alberta: Formation in a non-conventional setting // Lithos. 2007. Vol. 93. Iss. 1-2. P. 199-213. DOI: 10.1016/j.lithos.2006.07.001

15. De Stefano A., Kopylova M.G., Cartigny P. et al. Diamonds and eclogites of the Jericho kimberlite (Northern Canada) // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2009. Vol. 158. P. 295-315. DOI: 10.1007/s00410-009-0384-7

16. Korolev N.M., KopylovaM., Bussweiler Y. et al. The uniquely high-temperature character of Cullinan diamonds: A signature of the Bushveld mantle plume? // Lithos. 2018. Vol. 304-307. P. 362-373. DOI: 10.1016/j.lithos.2018.02.031

17. Tal'nikova S.B. Inclusions in natural diamonds of different habits // Sixth International Kimberlite Conference, Novosibirsk, Russia, Extended Abstracts. 1995. Vol. 6(1). P. 603-605. DOI: 10.29173/ikc1982

18. Schwartz S., Guillot S., ReynardB. et al. Pressure-temperature estimates of the lizardite/antigorite transition in high-pressure serpentinites // Lithos. 2013. Vol. 178. P. 197-210. DOI: 10.1016/j.lithos.2012.11.023

19. UlmerP., Trommsdorff V. Phase relations of hydrous mantle subducting to 300 km // Mantle Petrology: Field Observations and High Pressure Experimentation. Geochemical Society. 1999. Vol. 6. P. 259-281.

20. Meyer H.O.A., McCallum M.E. Mineral Inclusions in Diamonds from the Sloan Kimberlites, Colorado // The Journal of Geology. 1986. Vol. 94. № 4. P. 600-612. DOI: 10.1086/629062

21. Manuella F.C., Scribano V., Carbone S. Abyssal serpentinites as gigantic factories of marine salts and oil // Marine and Petroleum Geology. 2018. Vol. 92. P. 1041-1055. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2018.03.026

22. Симаков С.К., Дубинчук В.Т., Новиков М.П., Дроздова И.А. Образование алмаза и алмазоподобных фаз из углеродсодержащего флюида при PT-параметрах, соответствующих процессам в земной коре // Доклады Академии наук. 2008. Т. 421. № 1. С. 98-100.

23. Патент № 2042748 РФ. Способ синтеза алмаза / Борщевский Ю.А. Опубл. 27.08.1995.

24. Pasteris J.D. Occurrence of graphite in serpentinizedolivines in kimberlite // Geology. 1981. Vol. 9. № 8. P. 356-359. DOI: 10.1130/0091-7613(1981)9<356:OOGISO>2.0.CO;2

25. Соболев Н.В., Соболев А.В., Томиленко А.А. и др. Перспективы поисков алмазоносных кимберлитов в северовосточной части Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2018. № 10. C. 1701-1719. DOI: 10.15372/GiG20181012

26. Sobolev N.V., Tomilenko A.A., Bul'bak T.A., Logvinova A. Composition of hydrocarbons in diamonds, garnet, and olivine from diamondiferous peridotites from the udachnaya pipe in Yakutia, Russia // Engineering. 2019. Vol. 5. Iss. 3. P. 471-478. DOI: 10.1016/j.eng.2019.03.002

27. Хачатрян Г.К. Органическое вещество в алмазах из кимберлитовых источников: генетическая информативность // Руды и металлы. 2017. № 3. C. 77-84.

28. Стегницкий Ю.Б. Вещественно-индикационные параметры кимберлитов и их использование при разведке и эксплуатации месторождений (на примере трубок Нюрбинская и Катока): Автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. М.: Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов, 2006. 28 c.

29. Gurney J.J. A correlation between garnets and diamonds. Kimberlite Occurrence and origin: A Basis for Conceptual Models in Exploration. University of Western Australia. 1984. Vol. 8. P. 143-166.

30. Gurney J.J. Diamomds. International Kimberlite Conference, Perth, Australia, 1986. Geological Society of Australia, 1989. Vol. 4. P. 363-367.

31. Gurney J., Helmstaedt J.H., Moore R. O. A review of the use and application of mantle geochemistry in diamond exploration // Pure and Applied Chemistry. 1993. Vol. 65. № 12. P. 2423-2442. DOI: 10.1351/pac199365122423

32. Костровицкий С.И., Суворова Л.Ф., Яковлев Д.А. Эволюция состава пикроильменита из кимберлитовых трубок Якутии // Всероссийское совещание «Современные проблемы геохимии». Иркутск: Институт геохимии Сибирского отделения Российской академии наук, 2012. Т. 2. С. 90-93.

33. ВагановВ.И., Илупин И.П., ПрокопчукБ.И. Кимберлиты. М.: Недра, 1990. 248 с.

34. Wyatt B.A., Baumgartner M., Anckar E., Grutter H. Compositional classification of «kimberlitic» and «non-kimberlitic» ilmenite // Lithos. 2004. Vol. 77. Iss. 1-4. С. 819-840. DOI: 10.1016/j.lithos.2004.04.025

35. Moore A.E. A model for the origin of ilmenite in kimberlite and diamond: implications for genesis of the discrete nodule (magacryst) suite // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1987. Vol. 95. P. 245-253. DOI: 10.1007/BF00381274

36. Schulze D.J., Anderson P.F.N., Hearn C.J.B. Origin and significance of ilmenite magacrysts from kimberlite // International Geology Review. 1995. Vol. 37. Iss. 9. P. 780-812. DOI: 10.1080/00206819509465427

37. Haggerty S.E. The chemistry and genesis of opaque minerals in kimberlite // Physics and Chemistry of the Earth. 1975. Vol. 9. P. 295-308. DOI: 10.1016/B978-0-08-018017-5.50027-4

38. Ashchepkov I. V., Pokhilenko N.P., Vladykin N. V. et al. Reconstruction of mantle sections beneath Yakutian kimberlite pipes using monomineral thermobarometry / Metasomatism in Oceanic and Continental Lithospheric Mantle // Geological Society. 2008. Vol. 293. P. 335-352. DOI: 10.1144/SP293.15

39. Hasterok D.S., Chapman D. Heat production and geotherms for the continental lithosphere // Earth and Planetary Science Letters. 2011. Vol. 307. Iss. 1-2. P. 59-70. DOI: 10.1016/j.epsl.2011.04.034

40. Зинчук Н.Н., Горшков А.И., Ротман А.Я. и др. Первая находка нового упорядоченного смешанослойного минерала лизардит-сапонит в кимберлитах трубки Катока // Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета, 2003. C. 206-210.

Авторы: С.К.Симаков, д-р геол.-минерал. наук, директор, simakov@ap1250.spb.edu, https://orcid.org/0000-0002-5393-2755 (ООО «АДАМАНТ», Санкт-Петербург, Россия), Ю.Б.Стегницкий, канд. геол.-минерал. наук, заведующий лабораторией, https://orcid.org/0000-0002-2047-4946 (НИГП АК «АЛРОСА», Санкт-Петербург, Россия).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.