Кимберлиты Западно-Якутской алмазоносной провинции
После завершения вулканической деятельности образуются те самые кимберлитовые породы, как правило, брекчиевого строения, которые мы наблюдаем сейчас при разведке и отработке месторождений алмазов. Это кимберлитовые брекчии, кимберлитовые туфы и туфобрекчии, а также жильные разновидности кимберлитов, в том числе монолитные, не брекчированные кимберлиты порфировой структуры.
Кимберлитовые брекчии, помимо собственно кимберлитовых минералов, содержат включения осадочных пород, коровых кристаллических сланцев и мантийных образований из слоев, залегающих выше очагов зарождения кимберлитовой магмы. Брекчии очень разнообразны по своему вещественному составу, цветовым оттенкам, текстуре, по наличию и крупности обломков ксеногенных пород, по внешнему облику.
В цветном спектре брекчий наиболее часто встречаются разновидности голубоватых и зеленоватых тонов, но есть и все переходы: от светло-серых до темно-коричневых и даже черных. Породы каждого кимберлитового тела имеют свою гамму цветовых оттенков, по которым их, при определенном навыке, почти всегда можно отличить от пород других кимберлитовых тел. Есть очень красочные брекчии, например, в трубках Долгожданная и Радиогеодезическая, которые вполне могли быть использованы как декоративный каменный материал.
Помимо брекчий в некоторых кимберлитовых телах проявлены кимберлитовые туфы. Это мелкозернистые породы, не содержащие ксеногенного материала или содержащие его в малом количестве. Туфы могут быть переотложенными кратерными образованиями (формировавшимися в постмагматическую стадию, когда приповерхностные слои кимберлитов размывались, а породы переотлагались в депрессионных воронках) или интрузивными разновидностями кимберлитов (туффизитами), локализованными в виде секущих или согласных прожилков в толще разнообломочных брекчий. Туфы иногда ассоциируют с более крупнообломочными породами, занимающими по структуре промежуточное положение между туфами и брекчиями. Это так называемые туфобрекчии.
Своеобразны жильные образования кимберлитов. Жилы обычно имеют небольшую, до 20 см мощность и как бы сопровождают кимберлитовые трубки, прорезая околотрубочное пространство на удаление до первых метров до сотен метров от контакта. Известны и жильные образования кимберлитов, не связанные с известными трубочными телами. К числу таковых принадлежит хорошо изученная жила N 21 в Мирнинском кимберлитовом поле. Она находится на значительном удалении от трубки Амакинская и имеет раздув мощности до 3 м. Сложена жила интенсивно карбо-натизированным кимберлитом.
Значительно реже встречаются жильные кимберлиты в брекчированных породах непосредственно внутри кимберлитовых диатрем. Такая жила, к примеру, была обнаружена на глубине около 500 метров в трубке Мир. Жила выполнена контрастной по цвету брекчией, содержащей в том числе и обломки осадочных пород.
Процесс формирования крупных кимберлитовых тел мог быть довольно сложным и длительным. Прорывы к поверхности мантийного субстрата через одни и те же каналы могли происходить по нескольку раз. В некоторых трубках насчитывается до 6-7 текстурных разновидностей кимберлита, следовательно, было столько же фаз кимберлитового магматизма. Породы, сформировавшиеся и отвердевшие после первых прорывов кимберлитового субстрата, в процессе последующих прорывов дробились и в виде в той или иной мере окатанных обломков входили в состав позднее сформировавшихся кимберлитовых брекчий. "Включения кимберлита в кимберлите" - обычное явление в крупных трубочных телах. По наличию и составу таких обломков судят о стадийности и последовательности формирования сложнопостроенных кимберлитовых трубок. Нередко по характеру контакта, по структурно-текстурным особенностям можно определить, которая из фаз кимберлита является более поздней.
Ксенолиты кимберлита в кимберлите обычно имеют небольшие размеры, до 10-15 см в диаметре, но иногда встречаются до полуметра и более в поперечнике.
На какой-то стадии внедрения, вероятно, в результате фреатических явлений, кимберлитовый расплав был настолько пересыщен вновь возникшей газовой фазой, что происходила его полная флюидизация вплоть до образования эмульсии. Вокруг отдельных «взвешенных» в эмульсии твердофазных фрагментов (минералов, обломков пород) происходила концентрация капель кимберлитового расплава, обладавшего огромным поверхностным натяжением. В результате возникали зонально построенные округлые стяжения кимберлита с центральными ядрами («затравками»), представленными разнообразными по величине и составу обломками. Подобные образования называют «автолитами».
В некоторых телах автолиты редки, а в иных - «автолитовых брекчиях» - составляют основную массу кимберлитовой породы. Концентрация автоли-тов в породе может быть настолько высокой, что в срезе порода представляет собой сплошную мозаику из концентрически-зональных стяжений, сцементированных небольшим количеством серпентин-карбонатной связующей массы.
Мантийные включения. Во всех разведанных кимберлитовых трубках присутствуют включения (ксенолиты) кристаллических пород, предположительно вынесенные из верхних слоев мантии. Ксенолитам мантийных образований свойственна, как правило, округлая форма, иногда близкая к шаровидной. Обломки угловатых форм практически не встречаются.
В числе разновидностей мантийных включений прежде всего выделяются биминеральные породы, состоящие из граната-пиропа и пироксена (омфацита). Это так называемые эклогиты - наиболее глубинные из вынесенных кимбер-литовыми вулканами мантийных образований. Кроме эклогитов, среди глубинных включений присутствуют самые разнообразные ультраосновные породы: гранатовые перидотиты и пироксениты, лерцолиты, вебстериты, дуниты, оливиниты. По минералогическому составу, структуре, петрографическим особенностям мантийные включения весьма разнообразны. В трубке Сытыканская, к примеру, встречаются десятки разновидностей одних только гранатовых перидотитов и амфиболитов, различающихся по содержанию пиропа, по крупности его зерен, по распределению их в связующей серпентин-карбонатной массе породы.
Размеры глубинных включений, как правило, небольшие, до 10-15 см в поперечнике. Как редкое исключение встречаются желваки эклогитов весом до 5-7 кг и гранатовых перидотитов весом до 50-70 кг. Первичные минералы глубинных включений обычно бывают в той или иной мере изменены: гранаты сильно трещиноваты и снаружи покрыты келифитовыми каймами, оливин и пироксен замещены серпентином и карбонатом. Слабо измененные глубинные ксенолиты редки и встречаются, главным образом, на севере провинции в трубках Обнаженная, Слюдянка и некоторых других. Редкие находки относительно свежих эклогитов в центре и на юге провинции имели место лишь в трубках Мир, Удачная, Зарница.
Ксенолиты глубинных образований в кимберлитах почти всегда рассредоточены в массе породы и встречаются поодиночке. Лишь в трубках Мир и Удачная были найдены небольшие блоки кимберлита, исключительно насыщенные разнообразными мантийными включениями.
Коровые ксенолиты. Практически во всех крупных кимберлитовых трубках, а иногда и в небольших (и даже в жильных) телах присутствуют обломки пород кристаллического фундамента платформы. В составе обломков присутствуют метаморфические породы различной основности: гнейсы и кристаллосланцы, амфиболиты, анортозиты, граниты и гранитогнейсы.
Кимберлиты некоторых трубок буквально насыщены коровыми включениями, в других они редки. В трубке Удачная их множество, а в трубке Мир они встречаются крайне редко. В то же время мантийные ксенолиты в трубке Мир обычное явление.
В трубках Мирнинского и Накынского кимберлитовых полей, в трубках Чомурдахского, Омонос-Укукитского и Мало-Куонапского районов кимберлитового магматизма (север провинции) довольно часто встречаются ксенолиты траппоеых образований: нормальных долеритов, габбро, габбро-долеритов, долерит-порфиритов, базальтов. В этих районах кимберлиты прорывают пластовые тела траппов на глубине или соседствуют с крупными дайками траппов. Обломки трапповых пород были захвачены восходящим кимберлитовым расплавом и в качестве ксенолитов присутствуют в сформировавшихся кимберлитовых брекчиях.
Обломки траппов имеют менее окатанную форму, чем эклогиты и гранатовые перидотиты, что свидетельствует о небольшой глубине залегания материнских пород. Крупность обломков самая разнообразная - от мельчайших до "негабаритов" весом в несколько тонн.
Ксенолиты траппов среднепалеозойского магматического цикла в трубках Мирнинского кимберлитового поля - явление обычное. Но это обломки слепых интрузий (даек и пластовых тел), внедрение которых предшествовало возникновению кимберлитовых вулканов. Ксенолиты трапповых интрузий более позднего (пермо-триасового) магматического цикла в кимберлитах этого района отсутствуют. То же самое можно сказать о трапповых включениях в трубочных телах Чомурдахского и Омонос-Укукитского кимберлитовых полей.
В свою очередь, трапповые тела этого возраста прорывают или перекрывают кимберлитовые трубки, зачастую сильно осложняя их поиски. На ряде кимберлитовых трубок в результате внедрения мощных трапповых силлов произошло образование так называемых «отторженцев» - крупных блоков кимберлитов, оторванных от основного тела и перемещенных на несколько десятков и даже сотен метров (тр. Юбилейная, Комсомольская, Подтрапповая и др.)
Включения траппов более молодого возраста встречаются лишь в кимберлитах Анабарского района и Оленекского поднятия. В кимберлитовых трубках Далдыно-Алакитского и Мунского полей трапповые включения полностью отсутствуют. Все это свидетельствует о сложных взаимоотношениях траппов и кимберлитов и о большом возрастном диапазоне базитового и кимберлитового магматизма.
Ксенолиты осадочных пород (ОП), вмещающих кимберлитовые диатремы, наиболее представительны во всех кимберлитовых породах. Они занимают иногда до 70-80% объема кимберлитовых брекчий. Весь разрез осадочного чехла, мощность которого в алмазоносных районах Западной Якутии составляет 1-3 км, представлен в ксенолитах. Размеры последних в наиболее распространенных брекчиях - от микроскопических до очень больших, более метра в поперечнике. Особо крупные ксенолиты осадочных пород, во многие тонны весом, называют "плавающими рифами".
Ксенолиты осадочных пород, как правило, слабо затронуты воздействием кимберлитового субстрата. Заметное термальное влияние с прогревом эндоконтактовой зоны в ксенолитах наблюдается редко. Значительно чаще в области контакта ксенолитов ОП с кимберлитами развивается магнетитовое оруденение. Иногда магнетитовая корка сплошным кольцом окружает ксенолит осадочной породы.
Контакты включений осадочных пород с кимберлитами обычно резкие, без заметной ассимиляции вещества осадочных пород кимберлитами. Отдельные ксенолиты ОП бывают пронизаны прожилками кимберлитов или разорваны последними на более мелкие части. Вокруг ксенолитов ОП иногда наблюдаются зональные стяжения кимберлитового субстрата автолитового типа: ксенолит служит в этом случае как бы затравкой для автолита.
В составе ксенолитов ОП присутствуют известняки, доломиты, аргиллиты, алевролиты, иногда песчаники. Но последние обычно дезинтегрированы и трудно диагностируемы. В очень редких случаях имели место находки в осадочных ксенолитах фаунистических остатков. В трубке Удачная, к примеру, был обнаружен крупный ксенолит кораллового известняка. В трубке Зарница были обнаружены ксенолиты с фауной брахиопод из слоя девон-карбоновых осадков, к настоящему времени уничтоженных эрозией.
Контакты кимберлитов с вмещающими породами. На многих размещенных в витринах образцах хорошо видны контакты кимберлитов с породами осадочной толщи. Они, как правило, резкие, без заметного термального воздействия кимберлитов на окружающие породы. Специальные исследования магнетизма вмещающих осадков показали, что прогрев этих пород до температур точки Кюри магнетита (570°С) происходил лишь на удалении не более 15-20 см от контакта.
Как правило, в полости диатрем близ контакта кимберлитов с вмещающей осадочной толщей количество ксенолитов заметно увеличивается, достигая иногда 90% объема кимберлитовых брекчий. Иногда в области контакта наблюдается интенсивная вторичная минерализация. Контакты некоторых трубок имеют довольно сложный характер: наблюдаются мелкие инъекции кимберлита в осадочные породы в виде прожилков, а на контактах, осложненных зонами брекчирования, наблюдаются оторванные от основного тела обломки кимберлита.
Контакты кимберлитов с кимберлитами. Крупные кимберлитовые тела, как это достоверно установлено, формировались в несколько этапов. Внутри них соседствуют блоки пород различных фаз внедрения, отличающиеся по вещественному и минералогическому составу, структурным и текстурным признакам. Контакты между кимберлитами разных этапов внедрения чаще всего резкие, но могут быть и с постепенными переходами одной разновидности в другую, что, впрочем, встречается довольно редко. На контактах различных типов кимберлита нередко присутствует магнетитовая минерализация. Иногда в области контакта наблюдается повышенная брекчированность породы, в том числе появляются автолитовые брекчии и брекчии с включениями кимберлита в кимберлите.
Вторичные минералы в кимберлитах.
Кимберлитовые породы в большей части изученных диатрем в той или иной мере изменены под влиянием постмагматических и низкотемпературных вторичных процессов. Первичные минералы могли замещаться новообразованиями гипергенных минералов. В первую очередь, следует заметить, что основная цементирующая масса кимберлитов в их современном виде представляет собой тонкозернистый агрегат вторичных минералов серпентина и карбонатов, сформированный еще на стадии становления диатрем.
Из других минеральных образований наиболее часто встречающимся вторичным минералом является магнетит, присутствующий в породе в виде пылевидной вкрапленности, жил, прожилков, радиально-лучистых агрегатов или аморфных округлых стяжений до полуметра в поперечнике.
Концентрация магнетита обычно выше в верхних частях трубок.Это связано с более полным высвобождением магнетита при серпентинизации оливина. Магнетиту обычно сопутствуют гидроокислы железа, а иногда гётит и гематит, за счет чего кимберлит приобретает своеобразный облик: с темно-коричневыми или красноватыми прожилками и пятнами, с цветными каймами вокруг ксенолитов осадочных пород.
Следующий по встречаемости из вторичных минералов кварц и его скрытокристаллическая разновидность халцедон. Выделения кварца в кимберлитах обильны и разнообразны. Он встречается в виде жил, ветвистых прожилков, отдельных крупных кристаллов, друз и натеков на стенках пустот. Наблюдаются все его цветовые оттенки: от прозрачного и матово-белого до фиолетового (аметист), дымчатого и почти черного (морион). Аметист бывает в крупных кристаллах ярко фиолетовой окраски. В трубках Удачная и Айхал встречались пустоты до полуметра в поперечнике, стенки которых были сплошь покрыты кристаллами аметиста. Кварц ярких цветовых гамм присутствует лишь в верхних горизонтах кимберлитовых трубок. На глубинах свыше 70 м от уровня современного эрозионного среза цветной кварц не встречается, а на глубинах свыше 100- 150 м исчезает совсем.
На глубинах более сотни метров в пустотах кимберлитов и в экзоконтактах кимберлитовых тел нередко встречается гипс. Наиболее частые формы его проявления прозрачные расслаивающиеся пластинки или кристаллы. Особо крупные выделения прозрачного гипса наблюдались в приконтактовых породах трубки Айхал. В музее имеется кристалл прозрачного гипса весом около ста килограммов. Встречаются в кимберлитах и непрозрачные белые или розовые выделения микрозернистого гипса.
Вездесущим вторичным минералом в трубках кимберлитов и в околотрубочном пространстве является пирит. Микрокристаллами пирита нередко пропитаны большие блоки кимберлита, что серьезно осложняет технологию извлечения алмазов при обогащении породы. Иногда пирит образует жильные выделения или каемки вокруг ксенолитов осадочных пород. Наряду с пиритом, но значительно реже, встречаются крупные гнезда марказита.
В кимберлитах, а также в приконтактовых вмещающих породах встречаются и другие сульфидные минералы: пирротин, халькопирит, галенит. Находки кристаллов галенита имели место в околотрубочных сульфидных жилах на контакте трубки Мир в ассоциации с пиритом, кальцитом и битумом. Жидкие и твердые битумы, с которыми неизменно связана пиритизация, обычное явление не только в трубке Мир, но и в трубках многих других кимберлитовых полей.
В некоторых кимберлитовых телах встречались крупные выделения целестина и барита. Целестин имеет красивый бледно-голубой цвет и нередко образует хорошо ограненные мелкие кристаллы.
Первичные минералы кимберлитов.
Постоянными компонентами кимберлитов являются оливины, пиропы и пикроильмениты. Оливин, в разной степени серпентинизированный, является главным минералом кимберлита. Из двух основных его разновидностей оливин-1, генетический спутник алмаза, встречается в глубинных ксенолитах, в т.ч. алмазоносных. Оливин-2 - основной породообразующий минерал кимберлита. Размеры его кристаллов, имеющих характерную слегка округлую удлиненную форму, колеблется от долей миллиметра до 10-15 мм.
Пиропы и пикроильмениты обычно имеют размеры зерен в первые миллиметры. Но иногда встречаются желваки пиропа до 4-5 и пикроильменита до 6-7 см в поперечнике. Крупноразмерные кристаллы пиропа и оливина (хризолита) относятся к полудрагоценным камням. Наряду с желто-зелеными хризолитами, красно-лиловыми пиропами и смоляно-черными пикро-ильменитами в кимберлитах некоторых трубок присутствуют ярко изумрудные зерна хромдиопсида и хромшпинели. Помимо одиночных зерен встречаются агрегаты названных минералов.
Особенно эффектно смотрятся образцы гранатовых оливинитов, встречающихся в трубке Обнаженная на севере платформы.
Соль в кимберлитах. Кимберлитовые трубки Мирнинского поля прорывают соленосные отложения кембрия общей мощностью порядка двухсот метров. Естественно, соль попадала в кимберлиты при внедрении последних. Она в основном растворялись, но содержалась и в виде ксенолитов. Позднее соль из осадочной толщи дополнительно мигрировала в кимберлиты, пропитывая блоки последних на горизонтах расположения соленосных пластов, а также несколько выше и ниже них. По данным разведки трубок Мир и Интернациональная, на глубинах от 500 до 1200 метров кимберлиты этих трубок имеют явные признаки засоления. Соль присутствует даже, казалось бы, в монолитных штуфах кимберлитовой породы. Через какое-то время на полированных срезах таких образцов появляются капельки соли - образцы как бы "плачут" по им одним ведомой причине. Особенно насыщены солью приконтактовые блоки кимберлита на тех горизонтах, где трубки прорывают пласты соли.
В разрезах соленосных пластов осадочных пород преобладает каменная соль. Но есть и прослои калийной соли. В кимберлитах местами встречаются совершенно прозрачные кристаллы галита, но, вероятно, уже переотложенные при становлении кимберлитового тела в постмагматический этап.