Справка: Николенко, Евгений Игоревич. Типоморфизм индикаторных минералов кимберлитов Муно-Мархинского междуречья: экзогенная эволюция, поисковая значимость : диссертация кандидата геолого-минералогических наук : 25.00.05 / Николенко Евгений Игоревич; [Место защиты: Ин-т геол. и минер. СО РАН] Новосибирск, 2008 226 c. : 61 08-4/36
Объем: 226 стр.
Информация: Новосибирск, 2008
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 КРАТКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СВЯЗАННЫХ С ПОИСКАМИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЛМАЗОВ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ
Глава 2 ОСНОВНЫЕ ФИЗИОГРАФИЧЕСКИЕ ТИПОМОРФНЫЕ ПРИЗНАКИ ИМК ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПОИСКАХ КИМБЕРЛИТОВ
21 Особенности «первичной» морфологии ИМК
22 Механический износ ИМК 36 -Экспериментальные исследования механической устойчивости ИМК
23 Физико-химические изменения ИМК в экзогенных условиях
Глава 3 МОРФОЛОГИЯ И МОРФОГЕНЕЗ ИНДИКАТОРНЫХ МИНЕРАЛОВ
КИМБЕРЛИТОВ МУНО-МАРХИНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
31 Морфология гранатов
32 Морфология пикроильменитов
33 Морфология хромшпинелидов
34 Морфология оливинов и хромдиопсидов
35 Условия формирования и история развития ореолов ИМК Муно-Мархинского междуречья
Глава 4 ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ИНДИКАТОРНЫХ МИНЕРАЛОВ КИМБЕРЛИТОВ МУНО-МАРХИНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
41 Особенности химического состава пикроильменитов
Муно-Мархинского междуречья
42 Особенности химического состава гранатов Муно-Мархинского Междуречья
43 Выводы
Глава 5 ГРАНАТЫ КОРОВЫХ ПАРАГЕНЕЗИСОВ В ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЯ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
51 Вероятные источники оранжевых пироп-альмандиновых гранатов Муно Мархинского междуречья
52 Особенности состава оранжевых пироп-альмандиновых гранатов Муно Мархинского междуречья
53 Выводы
Глава 6 РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ МУНО-МАРХИНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
Введение:
Понятие о типоморфизме минералов введено в минералогическую науку А.Е. Ферсманом в 1931 году. Он первым обратил внимание на важность типоморфизма минералов для практики геологоразведочных работ. В своей работе 1940 года, посвященной геохимическим и минералогическим методам поисков полезных ископаемых, он подчеркнул, что типоморфные особенности минералов отражают определённые черты минералообразования - изменение химического состава, содержание изоморфных примесей, кристаллического облика и т.д. [Ферсман, 1940; Типоморфизм минералов, 1969]. В настоящее время используется следующее определение типоморфизма минералов - генетическая обусловленность характерных свойств и признаков минералов (напр., внешнего облика, особенностей химического состава, некоторых, физических свойств и т. п.). Используют при оценке степени рудоносности горных пород, поисках рудных месторождений а т. д. [Большой ., 1998].
На настоящий момент для суждения об условиях образования минерала, его экзогенной истории и поисковой значимости можно использовать морфологические особенности выделений, физические свойства, вариации химического состава и структурные особенности минералов. Необходимым и важнейшим этапом этой работы является детальное изучение природного материала, а также моделирование природных процессов, оказывающих влияние на формирование конечного облика исследуемых минералов.
Актуальность проблемы
Терригенные алмазоносные отложения разного возраста широко распространены в различных частях Сибирской платформы, и привлекают внимание исследователей из-за связанных с ними ореолов рассеяния минералов-спутников алмазов (MCA). Исследуемая площадь расположена в восточной части Сибирской платформы, на северо-западной окраине Вилюйской синеклизы и ограничена двумя реками: Муна и Марха (рис. 1). В географическом плане это восточная окраина Средне-Сибирского плоскогорья. Данный район входит в число наиболее перспективных площадей для поисков коренной алмазоносности. Интенсивные работы на данной территории проводились ещё в начале 50-х годов, когда одной из партий, базировавшихся на реке Улах-Муна, было открыто Верхне-Мунское кимберлитовое поле. В то же время на территории, расположенной южнее, не было выявлено даже перспективных ореолов, причём работы проводились неоднократно. Это свидетельствовало о низкой перспективности территории на наличие коренных источников алмазов до тех пор, пока в 1993 году не были получены положительные результаты. На сегодняшний день усилиями геологов Ботуобинской экспедиции АК «АЛРОСА» при участии работников ЯНИГП ЦНИГРИ и ИМП СО РАН опробована огромная территория между руслами рек Муна и Марха. Обобщенный опыт этих работ показывает, что низкая результативность прежних работ были связаны с объективными факторами - сложностью и спецификой поисковой обстановки и с излишней формализацией производственного процесса.
Данные по типоморфизму минералов и минеральных ассоциаций являются необходимыми для высокой эффективности геологоразведочных работ [Типоморфизм минералов ., 1972]. Благодаря применению шлихо-минералогического метода с использованием индикаторных минералов кимберлитов (ИМК) было открыто большое количество кимберлитовых тел и россыпных месторождений алмаза. Эффективность метода обусловлена использованием прямых признаков алмазоносности - индикаторных минералов [Харькив, 1989]. По убеждению А.Е. Ферсмана изучение типоморфизма минералов должно выделяться в I
• 1 [%23Ш| -2 1ТГ1-3
Целью диссертационной работы является оценка перспектив Муно-Мархинского междуречья на выявление новых полей алмазоносных кимберлитов на основе усовершенствованного комплекса минералогических критериев, адаптированного к геолого-поисковым условиям региона.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• Выяснение источника оранжевых пироп-альмандиновых гранатов из шлиховых проб исследуемой территории и оценка их поисковой роли.
• Минералогическое районирование территории Муно-Мархинского междуречья по особенностям химических составов пиропов и пикроильменитов из шлиховых ореолов.
• Экспериментальное определение относительной абразивной устойчивости индикаторных минералов кимберлитов и фрагментов невыветрелого кимберлита. Для решения поставленных задач необходимо было провести исследования по следующим направлениям:
• Морфогенетический анализ индикаторных минералов кимберлитов Муно-Мархинского междуречья.
• Выявление особенностей химического состава индикаторных минералов кимберлитов, изучаемой территории.
• Палеогеографические реконструкции и изучение истории формирования ореолов Муно-Мархинского междуречья
Фактический материал, методы и объём проведённых исследований
Материалом для исследования послужили:
1) Шлиховые пробы Муно-Мархинской и других площадей, отобраные автором в течение полевых сезонов 2000, 2002 - 2007 годов, общим количеством более 380 штук.
2) Шлиховые пробы и концентрат из элювия кимберлитовых даек открытых при участии автора во время поисковых работ 2005 года на территории республики Гвинея (Африка).
3) Объекты других алмазоносных регионов Якутии и Мира: кимберлитовые трубки «Удачная», «Ботуобинская», «Нюрбинская».
4) Коллекции гранатов из метаморфических пород Анабарского щита, Алданского щита, Аравийской платформы и др., и данные по их составу.
5) Шлиховые пробы и база данных по составу пиропов и пикроильменитов Муно-Мархинского междуречья, лаборатории №451 ИГМ СО РАН, содержащая около 15 000 анализов.
Полевые работы
В 2000 году полевые работы проходили в составе отряда Тематической партии Ботуобинской экспедиции «АК AJIPOCA». Проводилось шлиховое опробование левого притока р Тюнг - р.Чимидикян.
В 2002 году полевые работы велись на территории Анабарского щита. Основной задачей являлось шлиховое опробование аллювиальных и склоновых водно-ледниковых отложений реки Большая Куонамка на протяжении 150 км. В течение полевого сезона было отобрано 47 шлиховых проб по р. Б. Куонамка и её притокам (рис. 2,3).
В 2003 году полевые работы проводились в составе Ботуобинской экспедиции «АК AJ1POCA» на территории Вилюйской синеклизы. Шлиховое опробование проводилось по реке Маркока на протяжении 250 км. В результате было отобрано для исследования 6 шлихо-минералогическиих проб.
В полевые сезоны 2004, 2005, 2006 года отряд лаборатории № 451 — «Якутский-кимберлитовый», проводил экспедиционные работы на территории Муно-Мархинского междуречье - в бассейне реки Тюнг (рис. 2, 4). В задачи отряда входило детальное шлихо-минералогическое опробование участка русла от левого притока р. Арга-Тюнг до р. Тюнгкян и ниже на 20 км, опробование притоков реки Тюнг, а также нароботка представительных количеств ИМК на ключевых участках опробуемых площадей. На основе детальных исследований морфологических характеристик ИМК из проб взятых при шлихо-минералогическом опробовании в бассейне р.Тюнг (летние сезоны 2004-2005 гг.) был намечен ряд участков для детального опробования в 2006 году, включающих участок русла р.Тюнг и 5 крупных притоков р. Тюнг. В результате в 2006 году было проведено 5 многодневных, поисковых пеших маршрутов, общей протяженностью более 150 км, с опробованием современных и древних отложений, поиском локальных концентраций ИМК и алмазов, определением природы ловушек. Промыто 140 шлиховых минералогических проб, в том числе 23 крупнообъемных.
В полевой сезон 2007 года отряд лаборатории № 451 - «Мунский», проводил экспедиционные работы на территории Муно-Мархинского междуречья - в бассейне реки Муна (республика Саха). В задачи отряда входило шлихо-минералогическое
Рис. 2. Схема расположения участков полевых работ автора с 2000 по 2007 г.г. опробование участка русла (на протяжении 100 км) и приустьевых частей боковых притоков реки Муна, а также наработка представительных количеств ИМК на ключевых участках опробуемых площадей. Были проведены поисковые пешие маршруты (общая протяженность около 110 км) вдоль боковых притоков руки Муна, с опробованием современных и древних отложений, поиском локальных концентраций ИМК и алмазов, определения природы ловушек. Промыто 165 шлиховых минералогических проб объемом от 25 до 100 литров.
R-4 9-79,80 - номер листа карты (1: 100 ООО, Анабарская серия)
• 6235 - номера шлиховых проб
Террейны: Mg - Маганский DI - Далдынекий Hp - Хапчанский
MAF - главный Анабарский разлом
Рис. 3. Схема отбора шлиховых проб в бассейне р. Большая Куонамка, 2002 г.
Схема шлихового опробования р. Тюнг и боковых притоков 2005-2006 г.
• N01 - точки шлихового опробования 2005 г.
• 35 - точки шлихового опробования 2006 г.
Рис. 4. Схема отбора шлиховых проб в бассейне р. Тюнг, 2005-2006 г.
Отбор образцов
Отбор шлиховых проб производился по методике, разработанной и применяемой в Ботуобинской геологоразведочной экспедиции ЗАО «АЛРОСА», согласно которой объем шлихов определялся не установленными стандартами, а содержанием индикаторных минералов кимберлитов (ИМК). Объем шлиховых проб составлял от 20 л, до, более чем 200 л (крупнообъемный шлих) руслового аллювия. Пробы отбирались из современных русловых отложений в процессе сплава вниз по реке на лодках, а также в процессе пеших однодневных и многодневных маршрутов, длинной до 50 км. Интервал опробования на крупных водотоках в среднем составлял не более 2 км, а на небольших боковых притоках - не более 1 км. При этом интервал опробования строго не соблюдался - пробы отбирались в наиболее благоприятных местах русла, с целью получения наиболее качественного шлихового материала. Отобранные шлиховые пробы подвергались промывке на месте, состоящей из нескольких последовательных операций: 1) отделение крупнообломочного материала с помощью сита (класс 8 мм); 2) отмучивание глинистой или илистой фракции; 3) сброс наиболее легких минералов; 4) доводка до серого шлиха; контрольным минералом, появление которого указывает на необходимость прекратить доводку, обычно служит гранат. Отобранные образцы высушивались и пересыпались по бумажным конвертам для транспортировки в г. Новосибирск.
Подготовка образцов
Подготовка шлихов (рис. 5) для изучения начиналась с отсадки их в бромоформе, для отделения тяжелой фракции от легкого материала. Затем пробы промывались в ацетоне. Следующим этапом служило разделение тяжелой фракции с помощью сит на три класса: -0,5 мм; 0,5-1 мм; 1 мм. В случае большого количества тяжелой фракции - например, в шлиховых пробах с Анабарского щита, дополнительно выделялся ещё класс -0,25 мм.
Изучение образцов с помощью инструментальных методов
Каждый из выделенных классов просматривался с помощью бинокулярного микроскопа МБС-10 с последующей выборкой индикаторных минералов кимберлитов (пироп, пикроильменит, хромшпинелид, оливин, хромдиопсид). В процессе просмотра шлиховых проб проводилось их описание: количество индикаторных минералов, степень механического износа (по литологической шкале), корочки вмещающих пород, следы растворения или изменения минералов, наличие типоморфных особенностей (например, микропирамидальный рельеф на пикроильменитах). При высоком содержании индикаторных минералов в шлиховой пробе, отбиралась только представительная коллекция в количестве около 200 индивидов. Детальное изучение особенностей морфологии минералов выполнялось на сканирующих электронных микроскопах JEOL 6380 LA и LEO 1430 VP. Возможности микроскопа JEOL позволяли исследовать морфологию индикаторных минералов без напыления токопроводящего слоя - в низком вакууме (40-60 Ра) в режиме обратно-рассеянных электронов при ускоряющем напряжении 12-20 кв (W -катод).
Методами сканирующей микроскопии автором изучено около 370 индивидов индикаторных минералов.
Физиографический метод исследования
Под физиографией понимается комплекс исследований, осуществляемых на качественном уровне с помощью визуальных наблюдений. Этот метод включает весь комплекс признаков ассоциации индикаторных минералов и отдельных минеральных зерен, доступных для наблюдения: кристалломорфология, проявления
Легкая фракция
Тяжелая фракция
Расситовка на классы
• 0.5 мм *
0.5 -1 мм j | 1 мм | * * %23
Выборка и описание ИМК с помощью бинокуляра МБС-10
Рис. 5. Схема обработки шлиховых проб в камеральных условиях, механического износа и хронологические взаимоотношения разного рода скульптур, цвет минерала, включения в нем, характер скола и зональность. Этот метод, позволяет оценить степень экзогенных изменений минералов в процессе формирования ореолов и определить их последовательность.
Определение химического состава минералов
Для количественного элементного анализа, индикаторные минералы (пироп, пикроильменит) заливались эпоксидной смолой в шашки, шлифовались и полировались. На полированную поверхность наносили токопроводящую углеродную пленку методом термического испарения графита. Определение химического состава минералов производилось в лаборатории № 451 ИГМ СО РАН на рентгеноспектральном микроанализаторе с электронным зондом "Camebax MICRO" при ускоряющем напряжении 20.0 кВ. Обработка аналитических данных проводилась с помощью статистических методов в программах Microsoft Excel и Statistica. Дополнительно в рамках работы были выполнены около 5000 анализов индикаторных минералов по ряду объектов: современный аллювий р.Тюнг (Муно-Мархинское междуречье), р.Большая Куонамка (Анабарский щит), дайка «Выход» (республика Гвинея). Для сравнения использовались данные по составу гранатов из литературных источников.
Научная новизна и практическая значимость работы
1. Получены количественные экспериментальные оценки по абразивной устойчивости индикаторных минералов и обломков кимберлита. Показано, что абразивная устойчивость пикроильменита в сравнении с пиропом оказалась выше, чем предполагалось ранее [Афанасьев и др., 1994], кроме этого зерна пикроильмеита вследствие анизотропии микротвердости могут приобретать форму псевдогексагональных пластинок. Обломки невыветрелого кимберлита показали значительную абразивную устойчивость, их фрагменты сохраняются до достижения пиропами средней и высокой степени механического износа.
2. Проведён сравнительный анализ составов оранжевых пироп-альмандиновых гранатов из шлиховых проб Муно-Мархинской территории с гранатами из кимберлитов Далдыно — Алакитского района, Накынского поля, а так же древних метаморфических комплексов Якутской алмазоносной провинции. Полученные в работе доказательства кимберлитовой природы большинства пиропальмандиновых гранатов изученной территории являются основанием для использования последних в качестве поискового признака наравне с традиционными индикаторными минералами кимберлитов - пиропом, пикроильменитом, хромшпинелидом и др., при проведении прогнозно-поисковых работ на алмазы.
3. Проведено минералогическое районирование территории, выделены локальные площади для постановки детальных поисковых работ.
Защищаемые положения
1. Источниками оранжевых пироп-альмандиновых гранатов в ореолах Муно-Мархинского междуречья, являются кимберлитовые тела, содержащие переменное количество дезинтегрированного корового материала. Гранаты данного типа могут быть использованы как индикаторы кимберлитов, наряду с гранатами мантийных парагенезисов.
2. Результаты сравнительного анализа статистических данных по пиропам и пикроильменитам на территории Муно-Мархинского междуречья позволяют выделить три площади, различающиеся по характеру ассоциаций ИМК. Наличие кимберлитовых полей предполагается на каждой из них.
3. Индикаторные минералы и фрагменты кимберлита по степени абразивной устойчивости образуют ряд: пироп, оливин, пикроильменит, кимберлит, с соотношение абразивной устойчивости 1 : 0,78 : 0,67 : 0,04 соответственно. Различия в абразивной устойчивости обусловливают изменение состава минеральной ассоциации вплоть до удаления отдельных минеральных видов при высокой степени механического износа.
Публикации и апробация работы
По теме диссертации опубликовано 9 работ с участием автора, из которых 1 статья в рецензируемом журнале, и ещё одна принята к печати в 9 номер 2008 года журнала Геология и Геофизика, 5 статей в расширенных материалах и 2 тезисов докладов в трудах российских и международных конференций. Основные положения работы были опубликованы и доложены на «Второй сибирской международной конференции молодых учёных по наукам о Земле» в Новосибирске в 2004 году, на молодежной школе-конференции XXXVII тектонического совещания - «Эволюция тектонических процессов в истории Земли» в 2004 году в Москве, на второй международной конференции «Кристаллогенезис и минералогия» и XVIII молодёжной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца «Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии» в Санкт-Петербурге в 2007 году, а также обсуждались на лабораторных семинарах.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и приложений. Общий объем работы 226 страниц, включая 62 рисунка, 10 таблиц и список литературы, включающий 160 наименований.
