Реконструкция состава и строения литосферной мантии на основании концентраций главных элементов в ксенокристах гранатов и хромдиопсидов из пород кратерной части кимберлитовой трубки (на примере трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция)
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.310Аннотация
Приведены данные по концентрациям главных элементов в ксенокристах гранатов (1104 зерна) и клинопироксенов (238 зерен), извлеченных из пород кратерной части высокоалмазоносной кимберлитовой трубки им. В. Гриба, расположенной в Архангельской алмазоносной провинции. Все отобранные зерна гранатов были разделены на пять цветовых групп: фиолетовые (35 % от общей выборки), оранжевые (40 %), красные (23 %), красно-оранжевые (< 1 %) и дихроичные (1.3 %). Интерпретация данных по составу гранатов указывает на наличие в литосферной мантии лерцолитов (39 %), гарцбургит-дунитов (до 8 %), из которых 4 % являются потенциально алмазоносными, а также в значительном количестве мегакристов (23 %), низкохромистых пироксенитов (до 19 %), и эклогитов (11 %). Диапазону температур от 900 до 1200 °С, являющемуся наиболее распространенным температурным интервалом стабильности алмаза в литосферной мантии, соответствуют 78 % гранатов лерцолитового и 88 % гранатов гарцбургит-дунитового парагенезисов, в том числе 95 % гранатов «алмазной ассоциации». Результирующее значение поверхностного теплового потока с использованием программы «Gtherm» по расчетным Р-Т параметрам ксенокристов хромдиопсидов составило 36.8 мВт/м2. Реконструкция строения литосферной мантии указывает на расположение лерцолитов на всем участке литосферной мантии от ~ 80 до ~ 205 км, гарцбургит-дунитов, в том числе и потенциально алмазоносных разновидностей, преимущественно в ее центральной и нижней частях от ~ 130 до ~ 180 км. Нижняя граница литосферной мантии может быть установлена на глубине ~ 230 км. Фактическая мощность «алмазного окна» составляет ~ 85 км. Результаты исследования показали корректность использования данных по составу минералов-индикаторов кимберлита из пород кратерных частей для прогнозирования перспектив потенциальной алмазоносности кимберлитовых объектов на этапе бурения.
Ключевые слова:
кимберлитовая трубка, кратерная часть, песчаник, Архангельск, Восточно-Европейская платформа, литосферная мантия, пироп, хромдиопсид, термальный режим, алмазоносность
Скачивания
Библиографические ссылки
Агашева, Е. В. и Агашев, А. М. (2022). Способ оценки типа магматического материала в осадочных породах при поиске коренных месторождений алмазов в пределах алмазоносных районов. Федеральная служба по интеллектуальной собственности Российской Федерации, из № 2775724 RU 2 775 724 C1.
Агашева, Е. В., Агашев, А. М., Гудимова, А. И., Малыгина, Е. В., Червяковский, В. С., Прусакова, Н. А., Щукин, В. С., Голубев, Ю. К., Похиленко, Н. П. (2022). Состав гранатов из кимберлитов Архангельской области как один из признаков алмазоносности. Отечественная геология, 1, 71-91. https://doi.org/10.47765/0869-7175-2022-10005
Агашева, Е. В., Гудимова, А. И., Червяковский, В. С., Агашев, А. М. (2023). Контрастная алмазоносность кимберлитов трубок им. В. Гриба и ЦНИГРИ-Архангельская (Архангельская алмазоносная провинция) как следствие различий в составе и эволюции литосферной мантии: данные по концентрациям главных и редких элементов в ксенокристах граната. Геология и геофизика, 64 (12), 1751-1777. https://doi.org/10.15372/GiG2023155
Богатиков, О. А., Гаранин, В. К., Кононова, В. А., Кудрявцева, Г. П., Васильева, Е. Р., Вержак, Е. М., Парсаданян, К. С., Посухова, Т. В. (1999). Архангельская алмазоносная провинция. М.: МГУ.
Богатиков, О. А., Кононова, В. А., Носова, А. А., Кондрашов, И. А. (2007). Кимберлиты и лампроиты Восточно-Европейской платформы: петрология и геохимия. Петрология, 15 (4), 339-360.
Васильева, Е. Р., Веричев, Е. М., Гаранин, В. К., Кудрявцева, Г. П., Писарев, П. А. (2005). Особенности состава важнейших минералов-индикаторов тяжелой фракции из месторождения алмазов им. В. Гриба. Известия вузов. Геология и разведка, 3, 33-41.
Веричев, Е. М. (2002). Геологические условия образования и разведка месторождения алмазов им. В. Гриба. Дисс. … канд. геол.-минерал. наук. М.: МГУ.
Гудимова, А. И., Агашева, Е. В., Агашев, А. М., Похиленко, Н. П. (2022). Состав, строение и термальный режим литосферной мантии в районе высокоалмазоносной кимберлитовой трубки им. В. Гриба (Архангельская алмазоносная провинция): данные по химическому составу ксенокристов граната и хромдиопсида. Доклады РАН, 505 (1), 38-45. https://doi.org/10.31857/S2686739722070088
Гудимова, А. И., Агашева, Е. В., Зырянова, Л. В. (2023). Реконструкция основных параметров литосферной мантии в районе кимберлитовых трубок Ломоносовская (Золотицкое поле) и Ан-693 (Кепинское поле), Архангельская алмазоносная провинция. В: Рудная школа ЦНИГРИ 2023: материалы IV молодежной научно-образовательной конференции ЦНИГРИ. М.: изд-во ФГБУ ЦНИГРИ, 50-56.
Кононова, В. А., Голубева, Ю. Ю., Богатиков, О. А., Каргин, А. В. (2007). Алмазоносность кимберлитов Зимнебережного поля (Архангельская область). Геология рудных месторождений, 49 (6), 483-505.
Королюк, В. Н., Лаврентьев, В. Г., Усова, Л. В., Нигматулина, Е. Н. (2008). О точности электроннозондового анализа породообразующих минералов на микроанализаторе JXA-8100. Геология и геофизика, 49 (3), 221-225.
Лаврентьев, Королюк, Усова, Нигматулина (2015). Рентгеноспектральный микроанализ породообразующих минералов на микроанализаторе JXA-8100. Геология и геофизика, 56 (10), 1813-1824. https://doi.org/10.15372/GiG20151005
Ларионова, Ю. О., Сазонова, Л. В., Лебедева, Н. М., Носова, А. А., Третяченко, В. В., Травин, А. В., Каргин, А. В., Юдин, Д. С. (2016). Возраст кимберлитов Архангельской провинции: Rb-Sr, 40Ar/39Ar изотопно-геохронологические и минералогические данные для флогопита. Петрология, 24 (6), 607-639. https://doi.org/10.7868/S0869590316040026
Пенделяк, Р. Н., Морозов, А. В., Могутова, В. А. (2019). Геологическое строение трубки им. В. Гриба и ее индикаторные особенности в геофизических полях. Отечественная геология, 5, 53-59.
Соловьева, Л. В., Лаврентьев, Ю. Г., Егоров, К. Н., Костровицкий, С. И., Королюк, В. Н., Суворова, Л. Ф. (2008). Генетическая связь деформированных перидотитов и мегакристов граната из кимберлитов с астеносферными расплавами. Геология и геофизика, 49 (4), 281-301.
Устинов, В. Н., Неручев, С. С., Загайный, А. К., Антащук, М. Г., Лобкова, Л. П., Микоев, И. И., Николаева, Э. В., О’Брайан, Х., Пелтонен, П., Пенделяк, Р. Н. (2021). Алмазоносность севера Восточно-Европейской платформы. СПб.: Наука.
Хмельков, А. М. (2008). Основные минералы кимберлитов и их эволюция в процессе ореолообразования (на примере Якутской алмазоносной провинции). Новосибирск: АРТА.
Щукина, Е. В., Агашев, А. М., Костровицкий, С. И., Похиленко, Н. П. (2015). Метасоматические изменения литосферной мантии в районе кимберлитовой трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция. Геология и геофизика, 56 (12), 2153-2172. https://doi.org/10.15372/GiG20151204
Щукина, Е. В., Головин, Н. Н., Мальковец, В. Г., Похиленко, Н. П. (2012). Минералогия и Р-Т-параметры равновесия минеральных парагенезисов перидотитов из кимберлитовой трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция. Доклады РАН, 444 (6), 1-6.
Agashev, A. M., Ionov, D. A., Pokhilenko, N. P., Golovin, A. V., Cherepanova, Yu., Sharygin, I. S. (2013). Metasomatism in the lithospheric mantle roots: Constraints from WR and minerals chemical composition of deformed peridotite xenoliths from the Udachnaya kimberlite pipe. Lithos, 160-161, 201-215. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.11.014
Agashev, A. M., Nakai, S., Serov, I. V., Tolstov, A. V., Garanin, K. V., Kovalchuk, O. E. (2018). Geochemistry and origin of the Mirny field kimberlites, Siberia. Mineralogy and Petrology, 112, 597-608. https://doi.org/10.1007/s00710-018-0617-4
Agasheva, E. V. (2021). Magmatic material in sandstone shows prospects for new Diamond deposits within the Northern East European platform. Minerals, 11 (4), 339. https://doi.org/10.3390/min11040339
Canil, D. (1999). The Ni-in-garnet geothermometer: calibration at natural abundances. Contributions to Mineralogy and Petrology, 136, 240-246. https://doi.org/10.1007/s004100050535
Day, H. W. (2012). A revised diamond-graphite transition curve. American Mineralogist, 97, 52-62. https://doi.org/10.2138/am.2011.3763
Dymshits, A. M., Sharygin, I. S., Malkovets, V. G., Yakovlev, I. V., Gibsher, A. A., Alifirova, T. A., Vorobei, S. S., Potapov, S. V., Garanin, V. K. (2020). Thermal State, Thickness, and Composition of the Lithospheric Mantle beneath the Upper Muna Kimberlite Field (Siberian Craton) Constrained by Clinopyroxene Xenocrysts and Comparison with Daldyn and Mirny Fields. Minerals, 10 (6), 549. https://doi.org/10.3390/min10060549
Grütter, H. S., Gurney, J. J., Menzies, A. H., Winter, F. (2004). An updated classification scheme for mantle-derived garnet, for use by diamond explorers. Lithos, 77, 841-857. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2004.04.012
Grütter, H., Latti, D., Menzies, A. (2006). Cr-Saturation Arrays in Concentrate Garnet Compositions from Kimberlite and their Use in Mantle Barometry. Journal of Petrology, 47, 801-820. https://doi.org/10.1093/petrology/egi096
Hasterok, D. and Chapman, D. S. (2011). Heat production and geotherms for the continental lithosphere. Earth and Planetary Science Letters, 307, 59-70. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2011.04.034
Kargin, A. V., Sazonova, L. V., Nosova, A. A., Pervov, V. A., Minevrina, E. V., Khvostikov, V. A., Burmii, Z. P. (2017). Sheared peridotite xenolith from the V. Grib kimberlite pipe, Arkhangelsk Diamond Province, Russia: Texture, composition, and origin. Geoscience Frontiers, 8, 653-669. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2016.03.001
Kostrovitsky, S. I., Malkovets, V. G., Verichev, E. M., Garanin, V. K., Suvorova, L. V. (2004). Megacrysts from the V. Grib Kimberlite Pipe. Lithos, 77, 511-523. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2004.03.014
Mahotkin, I. L., Gibson, S. A., Thompson, R. N., Zhuravlev, D. Z., Zherdev, P. U. (2000). Late Devonian Diamondiferous Kimberlite and Alkaline Picrite (Proto-kimberlite?) Magmatism in the Arkhangelsk Region, Russia. Journal of Petrology, 41 (2), 201-227. https://doi.org/10.1093/petrology/41.2.201
Nimis, P. (2022). Pressure and temperature data for diamonds. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 88 (1), 533-565. https://doi.org/10.2138/rmg.2022.88.10
Nimis, P. and Taylor, W. R. (2000). Single clinopyroxene thermobarometry for garnet peridotites. Part I. Calibration and testing of a Cr-in-Cpx barometer and an enstatite-in-Cpx thermometer. Contributions to Mineralogy and Petrology, 139, 541-554. https://doi.org/10.1007/s004100000156
Nowicki, T. E., Moore, R. O., Gurney, J., Baumgartner, M. C. (2007). Diamonds and associated heavy minerals in kimberlite: A review of key concepts and applications. Developments in Sedimentology, 58, 1235-1267. https://doi.org/10.1016/S0070-4571(07)58046-5
Ramsey, R. R. and Tompkins, L. A. (1994). The geology, heavy mineral concentrate, mineralogy, and diamond prospectivity of Boa Esperanca and Cana Verde pipes, Corrego D’anta, Minas Gerais, Brazil. In: Kimberlites, Related Rocks and Mantle Xenoliths, Proc. 5th Int. Kimberlite Conference. Araxa: CPRM Spec. Publ., 329-345.
Rubanova, E. V., Palazhchenko, O. V., Garanin, V. K. (2009). Diamonds from the V. Grib pipe, Arkhangelsk kimberlite province, Russia. Lithos, 112, 880-885. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.04.044
Ryan, C. G., Griffin, W. L., Pearson, N. J. (1996). Garnet geotherms: A technique for derivation of P-T data from Cr-pyrope garnets. Journal of Geophysical Research, 101, 5611-5625. https://doi.org/10.1029/95JB03207
Schulze, D. J. (2003). A classification scheme for mantle-derived garnets in kimberlite: a tool for investigating the mantle and exploring for diamonds. Lithos, 71, 195-213. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(03)00113-0
Shchukina, E. V., Agashev, A. M., Pokhilenko, N. P. (2017). Metasomatic origin of garnet xenocrysts from the V. Grib kimberlite pipe, Arkhangelsk region, NW Russia. Geoscience Frontiers, 8, 641-651. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2016.08.005
Smith, C. B., Gurney, J. J., Skinner, E. M. W., Clement, C. R., Ebrahim, N. (1985). Geochemical character of Southern African kimberlites: A new approach on isotopic constraints. Transactions of the Geological Society of South Africa, 88, 267-280.
Sobolev, N. V., Lavrent’ev, Yu. G., Pokhilenko, N. P., Usova, L. V. (1973). Chrome-rich garnets from the kimberlites of Yakutia and their parageneses. Contributions to Mineralogy and Petrology, 40, 39-52. https://doi.org/10.1007/BF00371762
Ziberna, L., Nimis, P., Kuzmin, D., Malkovets, V. G. (2016). Error sources in single-clinopyroxene thermobarometry and a mantle geotherm for the Novinka kimberlite, Yakutia. American Mineralogist, 101, 2222-2232. https://doi.org/10.2138/am-2016-5540
Загрузки
Дополнительные файлы
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
