54.Геологические формации и палеотектонические обстановки образования магматических медно-никелевых, алмазных и апатитовых месторождений

4. Класс флюидно-магматический Ряд вулкано-плутонический

Региональное положение. Активизированные участки платформ (Восточно-Европейская, Сибирская и др.).

Месторождения Сибирской (трубки Мир, Зарница), Восточно-Европейской (трубки Архангельская, Ломоносовская), Африканской (Кимберли, Премьер), Австралийской платформ (трубка Аргайл).

Формации полезных ископаемых:

алмазоносных кимберлитов,

алмазоносных лампроитов,

магномагнетитовая.

РИС

На вертикальном сечении обобщенной модели кимберлитовой трубки выделяются три части. В верху располагаются образования кратерной фации, сложенные лавами, карбонатизированными туфами и продуктами переотложения туфов в кратерных озерах, образующихся над диатремами. При взаимодействии магматического материала с подземными водами возникают гидровулканические образования. Ниже располагаются породы диатремовой фации. Это туфы и туфобрекчии, представленные существенно обломочными породами: обломками вмещающих пород, кимберлитов, ксенолитов, а также автолитовые кимберлиты с округлыми обособлениями мелкозернистых кимберлитов, сцементированными обломочным или массивным кимберлитом. Еще ниже находится зона пород гип-абиссальной фации - кимберлитов и кимберлитовых брекчий.

Рис. 7. Модель трубки щелочно-ультраосновных магматитов Зимнего Берега (Гаранин и др.)

РИС

Алмаз образуется в присутствии флогопита при температуре 1200^оС и давлении 4500 МПа (45 кбар), что может соответствовать глубине 100 - 150 км, вывод: кимберлиты и лампроиты - это мантийные образования.

По поводу их проникновения к поверхности земли существуют различные представления.

1. Взрывное непрерывное проникновение магмы от мантии до поверхности земли.

2. Прерывистого движения магмы с остановками в промежуточных камерах.

3. Гидровулканическая гипотеза взаимодействия магмы с водой, в результате которого происходит взрыв.

4. Гипотеза флюидизации - на глубинах 2 - 3 км в поднимающейся магме происходит резкое адиабатическое расширение магматических газов, приводящее к взрывному образованию эксплозивного канала и последующему заполнению его магматическим материалом.

РИС

К этому классу относятся месторождения, в образовании которых существенную роль играют мантийные флюиды. Формирование месторождений начинается в глубинных мантийных условиях, а благодаря высокой концентрации флюидов глубинный материал по локальным зонам поднимается до земной поверхности. Поэтому такие образования мы относим к вулкано-плутоническому ряду (табл. 5). В него входят формации алмазоносных магматитов: кимберлитов, лампроитов, а также формация карбонатитовая. Последнюю, в силу сложившейся традици отнесения ее к самостоятельной генетической группе, рассмотрим отдельно.

Типичными примерами кимберлитовых месторождений являются месторождения Сибирской платформы (трубки Мир, Зарница), Восточно-Европейской (трубки Архангельская, Ломоносовская), Африканской (Кимберли, Премьер), а лампроитовых - Австралийской платформы (трубка Аргайл).

Месторождения алмазоносных кимберлитов тяготеют к тектонически ослабленным внутренним частям древних платформ (кратонов), а алмазоносных лампроитов - к их периферическим частям или к древним складчатым поясам, обрамляющим кратоны. Для залежей полезных ископаемых характерна трубообразная форма, с глубиной трубки сужаются и переходят в дайки. На горизонтальных сечениях они имеют эллипсовидную форму с поперечными размерами в несколько сотен метров, иногда до одного километра. В вертикальном направлении трубки прослежены до одного километра. Кимберлитовые трубки заполнены гибридной породой, состоящей из нацело измененного первично магматического цемента, в котором заключены минералы-вкрапленники и обломки пород (Гаранин, 1989). Цемент обычно представлен тонкозернистым агрегатом серпентина, кальцита, флогопита, перовскита, магнетита и других минералов; минералы-вкрапленники - оливином, цирконом, минералами хромовой ассоциации: пиропом, хромшпинелидом, хром-диопсидом, энстатитом, форстеритом, алмазом, минералами титановой ассоциации: титансодержащим гранатом, пикроильменитом, флогопитом, фаялитом. Обломки представлены автолитами - обломками кимберлита ранних генераций, и ксенолитами - обломками вмещающих осадочных горных пород, высокометаморфизованных пород кристаллического фундамента, магматических пород верхней мантии (дунитов, гранатовых оливинитов, гранатовых и шпинелевых перидотитов, эклогитов и др).

Главным полезным ископаемым кимберлитовых трубок является алмаз, кроме него в качестве попутных полезных ископаемых могут быть ювелирные пиропы, цирконы, хромдиопсиды и хризолиты. Кристаллы или сростки алмаза находятся главным образом в кимберлитовой породе, а также в ксенолитах пироповых перидотитов и эклогитов. Алмазы довольно равномерно распределены в массе кимберлита, но наиболее крупные кристаллы концентрируются в верхней туффизитовой части трубок. На земном шаре известно более 1000 трубок, алмазы установлены в 200 из них, однако промышленно алмазоносными являются лишь несколько десятков.

Наряду с кимберлитовыми существуют лампроитовые трубки. Из них одна, содержащая значительные запасы алмазов, разрабатывается в Австралии. Трубка сложена оливиновыми лампроитами, представляющими собой тонкозернистую до стекловатой оливин-флогопит-диопсид-лейцитовую с апатитом, перовскитом и шпинелью породу с крупными фенокристаллами оливина. В самой верхней части трубки находятся песчаные туфы, состоящие на 30 - 50% из округлых зерен кварца, заимствованных из вмещающих пород, и замещенных тальком фе нокристаллов оливина, погруженных в стекловатую массу. Для лампроитов характерно присутствие высокотитанистого флогопита, а также акцессорных минералов, содержащих титан, барий, калий (прайдерит, джеппеит, щербаковит), калий и цирконий (вейдит), титан и редкие земли (перовскит), хром (хромшпинелиды).

Исходя из наличия высокобарических минералов, в том числе и самого алмаза, который, судя по фазовой диаграммы состояния углерода, может образовываться в присутствии флогопита при температуре 1200^оС и давлении 45 кбар, что может соответствовать глубине 100 - 150 км, и наличия мантийных ксенолитов можно прийти к выводу, что кимберлиты и лампроиты - это мантийные образования. По поводу того, как они могли проникнуть к поверхности земли существуют различные представления. Одни традиционно придерживаются гипотезы взрывного непрерывного проникновения магмы от мантии до поверхности земли, либо взрывного прерывистого движения магмы с остановками в промежуточных подземных камерах. Другие поддерживают более новую гидровулканическую гипотезу образования трубок, согласно которой поднимающаяся по тектонически ослабленным зонам из недр земли магма встречает горизонты подземных вод. Взаимодействие магмы с водой приводит к гидровулканическому взрыву с образованием обломков, достаточно резкому охлаждению магмы и формированию гидротермальных растворов, воздействующих на продукты магматической кристаллизации. Существует еще одна гипотеза - гипотеза флюидизации - процесса при котором быстро движущиеся газ или жидкость способны транспортировать магматический материал. Полагают, что на глубинах 2 - 3 км в поднимающейся магме происходит резкое адиабатическое расширение магмати ческих газов, приводящее к взрывному образованию эксплозивного канала и последующему заполнению его магматическим материалом. Последние две модели не являются чисто магматическими, их можно назвать флюидно-магматическими и в связи с этим мы выделяем самостоятельный класс среди месторождений магматической группы - флюидно-магматический.