Введение
Актуальность исследований. Изучение геохимии кимберлитов современными прецизионными методами (ICP-MS, изотопия Sr, Nd и Pb) направлено на решение как фундаментальных, так и практических задач. Фундаментальные задачи включают: исследование особенностей состава кимберлитов, выделение их петрогеохимических типов, выявление корреляции состава кимберлитов с возрастом и геолого-структурными особенностями территорий. Полученные данные используются для расшифровки глубинного строения древних кратонов, установления неоднородности верхней мантии и построения различных генетических моделей формирования глубинных алмазоносных пород. Данные задачи включены в перечень приоритетных направлений исследований Наук о Земле, утвержденный постановлением Президиума РАН 1 июля 2003 г. Практической задачей на данный момент является определение закономерностей в распределении кимберлитов с различными петрогеохимическими характеристиками в пределах минерагенических таксонов (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле, алмазоносная провинция), что может быть использовано при прогнозе и поисках кимберлитов как на новых перспективных территориях, так и в пределах уже открытого кимберлитового поля. Прогнозирование минеральных ресурсов входит в перечень критических технологий РФ, утвержденный Президентом РФ 30 марта 2002 г.
В отличие от петрографо-минералогических критериев, детально разработанных за многие годы изучения кимберлитов Якутии Н.В. Соболевым и другими исследователями, геохимические и изотопно-геохимические исследования явно оказались на втором плане, и не соответствуют современному уровню. Это, возможно, объясняется тем, что только в последние годы появилась доступная аналитическая база, которая может дать уникальные данные в свете поставленных в диссертации задач. Настоящая работа посвящена петрологической интерпретации новых геохимических данных по кимберлитам Якутии, что позволяет считать проведенные исследования актуальными и практически значимыми для дальнейшего изучения петрогеохимических особенностей кимберлитов Якутии.
Цели и задачи работы. Основной целью исследования является сравнительный анализ петрогеохимических характеристик кимберлитов в пределах разных таксонометрических единиц (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле, алмазоносная провинция); выявление взаимосвязи между петрогеохимическими особенностями пород и их положением в структуре Сибирской платформы и характера гетерогенности источников кимберлитов Якутии. Проведенные исследования основаны на комплексном петролого-геохимическом изучении коллекции образцов кимберлитов
Якутии, отобранных из кимберлитовых тел (трубок, даек) полей разного возраста и географического положения, с привлечением прецизионных методов анализа вещества. Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Установить характер петрогеохимической неоднородности и пределы вариаций содержаний редких элементов в ряде минерагенических таксонов (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле, алмазоносная провинция) на примере Якутской алмазоносной провинции.
2. Изучить Rb-Sr, Sm-Nd и Pb-Pb изотопные системы для определения характеристик мантийных источников кимберлитов из разновозрастных полей Якутской алмазоносной провинции.
3. Изучить представительную коллекцию кимберлитов Якутии, включающую образцы из трубок в разновозрастных полях трех главных тектонических геоблоков восточной части Сибирской платформы. Получить банк данных по содержанию петрогенных и редких элементов в кимберлитах Якутии и систематизировать их для создания петрогеохимической классификации пород.
4. Определить петрогеохимическую и изотопную специфику высокоалмазоносных кимберлитов Накынского поля для выяснения генезиса данных кимберлитов и разработки новых поисковых критериев.
Фактический материал и методы исследований. В основу работы легли результаты комплексного петролого-геохимического исследования коллекции кимберлитов Якутии, включавшие: 1) изучение шлифов кимберлитов под поляризационным микроскопом; 2) определение петрохимического состава пород (главные компоненты); 3) анализ геохимического состава пород (редкие элементы, изотопный состав Sr, Nd и Pb); 4) интерпретацию химического состава слюд и перовскитов из кимберлитов изученной коллекции; 5) компьютерную обработку полученных данных с использованием различных геохимических диаграмм (распределение редких и редкоземельных элементов, нормированных к примитивной мантии и хондриту; соотношения петрогенных и редких элементов и др.).
Каменный материал частично был собран во время посещения автором г. Мирный (2001 г.), а также любезно предоставлен сотрудниками ЦНИГРИ МПР РФ и ЯНИГП ЦНИГРИ АК «АЛРОСА». Проанализированный материал характеризует 38 кимберлитовых тел (трубок и даек) из 13 полей южной и северной части Якутской алмазоносной провинции (в скобках - трубки и количество проб), а именно: Мирнинское (Интернациональная (1), Мир (1)); Накынское (Ботуобинская (6), Нюрбинская (5)); Алакитское (Молодость (1), Юбилейная (1)); Далдынское (Удачная-Восточная (1),
Дальняя (1), Осенняя (1), Зарница (2)); Верхне-Мунское (Поисковая (2), Заполярная (2), Деймос (1)); Чомурдахское (Чомур (2), Светлая (2), Надежная (2), Олимп (1), Уральская (1)); Огонер-Юряхское (Аэрогеологическая (3), Сестра-19 (1), дайки Ан. 1 (1), Ан. 5 (1), Ан. 12 (1)); Куранахское (Малокуонамская (1)); Нижне-Куонамское (Мачала (1), Майская (1)); Средне-Куонамское (Небайбыт (1), Харахтах (1)); Куойское (Дьянга (1), Мгришница (1), Русловая (1)); Лучаканское (Лыхчан (2), Поздняя (2), Дама (2)); Харамайское (Улахан-7 (1), Базовая-2 (1), Биллях-4 (1), Лесная-1 (1)). Под микроскопом просмотрено более 100 прозрачных и прозрачно-полированных шлифов по образцам из исследованной коллекции. Созданный банк аналитических данных включает 58 анализов главных и редких элементов. В 20 образцах изучены Sm-Nd, Rb-Sr, Pb-Pb изотопные системы. Кроме этого, для 11 кимберлитовых тел, вошедших в коллекцию, получены 70 анализов слюд и 10 анализов перовскитов.
Особое внимание при подборке материала для аналитических исследований уделялось качеству образцов. Подготовка к анализу включала несколько предварительных этапов, в том числе: 1) изучение кимберлитовых пород под поляризационным микроскопом для отбора наименее измененных разностей с невысоким количеством ксеногенного материала (порфировые кимберлиты); при отсутствии таковых изучались автолитовые кимберлитовые брекчии и кимберлитовые туфобрекчии; 2) пробоподготовка для аналитических исследований, включающая дробление кимберлитового материала до фракции 1-2 мм, освобождение его от ксеногенного материала, отбор однородных обломков кимберлитов и их дальнейшее истирание. Аналитические исследования образцов кимберлитов включали: 1) определение главных элементов рентгенофлюоресцентным методом (VRA-20 (Karl Zeiss Jena), ОИГГиМ СО РАН, Новосибирск), СО2, FeO, H2O, Na2O, K2O химическими методами (ИГЕМ, Москва); 2) отбраковка анализов, отвечающих контаминированным породам с индексами контаминации C.I. = (SiO2 + А12О3 + Na2O)/(2K2O + MgO) > 1.5 (по Clement, 1982) и SiO2/MgO > 1.7 (по Ilupin, Roshchina, 2002); 3) определение редких и редкоземельных элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (Elan-6100 DRC (Perkin Elmer), ИМГРЭ, Москва); 4) изучение изотопного состава пород (Finnigan MAT-261, ИГГД РАН, Санкт-Петербург); 5) изучение химического состава слюд и перовскитов (Camebax SX-50, Гинцветмет, Москва).
Научная новизна работы. В результате комплексных петролого-геохимических исследований коллекции кимберлитов Якутской провинции впервые создан банк данных, содержащий 58 представительных анализов кимберлитов, выполненных прецизионными
методами (ICP-MS: 43 элемента) в одних и тех же лабораториях. Принципиально новыми результатами для кимберлитов Якутии являются следующие:
1. Установлено, что в пределах большинства изученных трубок и кустов трубок кимберлиты имеют близкие концентрации устойчивых при вторичных процессах и не зависящих от контаминации вмещающими породами редких элементов. В пределах поля наблюдается гораздо более выраженная неоднородность, обусловленная наличием кимберлитовых трубок, принадлежащих к разным петрогеохимическим типам. Подобная неоднородность может явиться основой как для выделения разновидностей кимберлитов, характерных для кустов трубок, так и для определения зональности поля.
2. На основе петрогеохимических данных установлены отличия между кимберлитовыми полями, находящимися в пределах разновозрастных тектонических геоблоков восточной части Сибирской платформы.
3. Sr, Nd и Pb изотопные особенности кимберлитов Якутии показывают, что их источники имеют сложную историю. По-видимому, они формировались в ходе разновременного, и вероятно, неоднократного обогащения источника типа деплетированной мантии (DM) литофильными элементами при возможном участии процессов контаминации коровым материалом. Среди изученной коллекции наибольшими отличиями от других кимберлитов Якутии обладают трубки Ботуобинская и Нюрбинская (Накынское поле), что может отражать изотопно-геохимическую специфику их мантийного источника, претерпевшего наиболее раннюю и/или многократную метасоматическую переработку.
4. Уточнена классификация щелочно-ультраосновных пород Якутии, основанная на использовании минералогических критериев (химический состав слюд и перовскитов).
Практическая значимость
1 .Проведенные детальные исследования коллекции образцов кимберлитов Якутии позволили предложить ряд петрогеохимических признаков (концентрации ТЮг, REE, HFSE) для обоснования выделения минерагенических таксонов в пределах ЯАП (кимберлитовой трубки, куста трубок, кимберлитового поля). Выявленные закономерности (однородность геохимического состава в пределах трубки и куста, геохимическая зональность полей) предоставляют еще один независимый подход к выяснению внутренней структуры поля и определению его границ, что может быть использовано при рассмотрении процессов формирования кимберлитов, а также при планировании поисковых работ на обнаружение кимберлитовых трубок в пределах поля.
2.Установлено, что кимберлиты в разновозрастных геоблоках Сибирской платформы различаются по петрогеохимическим и изотопным характеристикам. Это открывает новые возможности для разработки критериев алмазоносности древних платформ и может быть использовано при прогнозировании перспективных площадей.
3.Установленная четкая изотопно-геохимическая специфика кимберлитов Накынского поля дает дополнительные геохимические критерии, использование которых, в комплексе с минералого-петрографическими характеристиками и особенностями геологических структур, контролирующих размещение трубок, позволит определять наиболее перспективные направления поисков высокоалмазоносных кимберлитов.
Защищаемые положения
В результате проведенного полного комплекса прецизионных аналитических исследований (XRF, ICP-MS, Sr-Nd-Pb-изотопия) единой коллекции образцов, а также использования данных геолого-структурных, петрологических и геохронологических исследований, полученных другими исследователями, впервые выявлена петрогеохимическая специфика отдельных кимберлитовых тел и полей в пределах Якутской алмазоносной провинции, обусловленная гетерогенностью их мантийных источников. Полученные выводы имеют важное значение для понимания генезиса алмазоносных кимберлитов и могут быть использованы при прогнозировании новых кимберлитовых полей, трубок в пределах кимберлитовых полей. В решение данной проблемы сформулированы следующие защищаемые положения:
1. Выявлены петрогеахпмические особенности кимберлитов Якутии, позволяющие выделять минерагенические таксоны (кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле) в пределах провинции. При выделении минерагенических таксонов следует предпочтительно использовать содержания ТЮг, REE, HFSE, как наименее подверженные влиянию контаминации вмещающими породами и вторичных изменений.
Кимберлитовая трубка, куст трубок, кимберлитовое поле различаются вариациями концентраций главных и редких элементов, возрастающими в направлении от конкретного тела к кимберлитовому полю. В пределах трубки и куста трубок кимберлиты в большинстве случаев имеют довольно устойчивый состав. Различия между петрографическими разновидностями (автолитовые кимберлитовые брекчии и порфировые кимберлиты) кимберлитов незначительны и касаются лишь элементов, подверженных сильному влиянию контаминации вмещающими породами (CaO, Sr, Ba) и вторичных изменений (К2О, Rb, Cs). В пределах кимберлитового поля проявлена более значимая петрогеохимическая неоднородность кимберлитов. Самые высокие колебания концентраций отмечены для ТЮ2, K2O, Li, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs,
2. Показана зависимость петрогеохимических особенностей изученных кимберлитов Якутской алмазоносной провинции от их положения в геоблоках восточной части Сибирской платформы с разным возрастом консолидации коры фундамента. Выделенные на основании структурного положения группы кимберлитовых полей, имеют ряд сходных черт: похожие вариации породообразующих и редких элементов и совпадение характерных особенностей распределения редких элементов в кимберлитах.
Кимберлитовые объекты центральной и южной частей ЯАП в пределах наиболее древних архейских Маганского и Анабарского геоблоков (мощность литосферной мантии 260-300 км) характеризуются умеренными и пониженными содержаниями титана и редких элементов. Это свидетельствует об относительно низкой геотерме и более сильном обеднении литосферной мантии в данном регионе. Кимберлитовые объекты северной (периферийной) части провинции в пределах протерозойского Оленекского геоблока (мощность литосферной мантии до 200-150 км), характеризуются повышенными содержаниями титана и редких элементов, что свидетельствует о более слабом обеднении и высокой геотерме литосферной мантии данного геоблока.
3. Установлено, что Sr, Nd и Pb изотопные особенности кимберлитов Якутии отражают разнообразие их мантийных источников, связанное с разным временем, степенью и характером обогащения деплетированной мантии литофильными элементами в разных тектонических геоблоках Сибирской платформы.
Большинство изученных кимберлитов Якутской алмазоносной провинции формировались за счет деплетированного мантийного источника (DM). Они близки источникам кимберлитов группы I Южной Африки. Изотопный состав кимберлитов Накынского поля приближается к значениям среднего состава силикатной Земли (BSE) (трубка Ботуобинская). В кимберлитах трубки Нюрбинская возможно участие вещества обогащенной литосферной мантии первого типа (EMI). Рассчитанные модельные возраста дают несколько групп значений в интервале 1.4-0.5 млрд. лет. Самые древние модельные возраста получены для источников кимберлитов Накынского поля (1.4-0.9 млрд. лет), а самые молодые - для мезозойских кимберлитов Куойского поля (0.5 млрд. лет).
4. Выделены три петрогеохимических типа кимберлитов Якутии. Они отличаются по содержанию и распределению редких элементов и титана, а также изотопным характеристикам. Петрогеохимические особенности выделенных типов кимберлитов связаны с комплексом факторов: геолого-структурным положением, типом мантийного метасоматизма; особенностями мантийного источника.
Низкотитанистые кимберлиты (содержания ТЮг < 1 мас.%; ZHREEe>lu 0.8-2.1 ppm; Y 5-15 ppm, Zr 18-160 ppm; La 9.31-119.45 ppm) представлены
высокоалмазоносными кимберлитами Накынского поля. Умеренно-титанистые кимберлиты (ТЮ2 1-2.7 мае. %; EHREEb-Lu 1.1-4.3 ppm; Y 6-31 ppm; Zr 51-457 ppm; La 29.98-226.16 ppm) являются наиболее распространенным типом, слагающим практически все трубки южной части провинции (Маганский и Анабарский геоблоки), за исключением Накынского поля, и примерно половину трубок северной части провинции (Оленекский геоблок). Высокотитанистые кимберлиты (ТЮг > 2.7 мае. %; SHREEEr-Lu 1-7-6.6 ppm; Y 11-45 ppm; Zr 119-690 ppm; La 49.15-152.19 ppm) распространены, в основном, среди северных полей (Оленекский геоблок).
Апробация работы. Результаты исследований обсуждались на научно-практической конференции, посвященной пятидесятилетию открытия первой алмазоносной кимберлитовой трубки «Зарница» «Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (АЛМАЗЫ-50)» (Санкт-Петербург, ВСЕГЕИ, 2004), а также ряде симпозиумов, совещаний и семинаров, в их числе: 17 Симпозиум по геохимии изотопов имени ак. А.П. Виноградова (Москва, ГЕОХИ РАН, 2004); Всероссийский семинар с участием стран СНГ по Щелочному магматизму Земли (Москва, ГЕОХИ РАН, 2005); международный симпозиум, посвященный 70-летию академика Николая Владимировича Соболева «Эволюция континентальной литосферы, происхождение алмазов и их месторождений» (Новосибирск, ОИГГиМ СО РАН, 2005); Международное (X Всероссийское) петрографическое совещание (Апатиты, КНЦ РАН, 2005).
Результаты исследований отражены в 7 статьях в журналах «Доклады Академии наук», «Геохимия», «Петрология», «Региональная геология и металлогения», а также статья в сборнике Алмазная геология в АК «АЛРОСА» - настоящее и будущее (геологи АК «АЛРОСА» к 50-летнему юбилею алмазодобывающей промышленности России)».
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 178 страницах» включая в себя 10 таблиц, 56 рисунков и список литературы из 109 наименований.
Работа выполнена в ИГЕМ РАН под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора В.А. Кононовой. Исследования проводились при поддержке гранта Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (№ НШ-1251.2003.5) (руководитель О.А. Богатиков), Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 03-05-64214) (руководитель В.А. Кононова), договора с АК «АЛРОСА» 37/01, Фонда содействия отечественной науке,
В процессе работы различные ее аспекты неоднократно обсуждались с сотрудниками ИГЕМ РАН, ЦНИГРИ МПР РФ, АК «АЛРОСА», ИМГРЭ, ИГГД РАН: О.А.
8
Богатиковым, В.А. Первовым, В.И. Вагановым, В.П. Корниловой, А.Я. Ротманом, А.А. Носовой, А.В. Самсоновым, A.M. Курчавовым, Л.К. Левским, И.А. Кондрашовым, Д.З. Журавлевым, чьи ценные замечания были учтены при написании диссертации. Аналитические исследования проводились в лабораториях ИГЕМ РАН, ОИГГиМ СО РАН, ИМГРЭ, ИГГД РАН СИ. Коган, Ю.В. Долининой, Т.М. Марченко, А.И. Цепиным, Д.З. Журавлевым, Л.К. Левским, Г.В. Овчинниковой. Всем им автор выражает глубокую и искреннюю благодарность.
Автор с благодарностью вспоминает советы и консультации И.П. Илупина, предоставившего значительную часть коллекции и материалы для исследований кимберлитов Якутии.
Глава 1. Особенности размещения изученных кимберлитовых полей в геологической структуре Якутской алмазоносной провинции и во времени
Якутская алмазоносная провинция (ЯАП) занимает северо-восточную часть Сибирской платформы, протягиваясь с юга на север примерно на 1500 км от Малоботуобинского района почти до моря Лаптевых и с запада на восток на 1000 км. В пределах ЯАП на площади свыше 800 000 км2 выявлены многие сотни кимберлитовых трубок и дайкоподобных тел. Распределяясь крайне неравномерно, они группируются в 22-25 кимберлитовых поля, которые обычно объединяют в семь районов (Харькив и др., 1998): Малоботуобинский (Мирнинское поле), Средне-Мархинский (Накынское поле), Далдыно-Алакитский (Далдынское и Алакитское поля), Верхне-Мунский (Верхне-Мунское поле), Средне-Оленекский (Чомурдахское, Огонер-Юряхское и др.), Нижне-Оленекский (Куойское и др.) и Анабарский (Куонамский) (Лучаканское, Куранахское, Средне-Куонамское, Нижне-Куонамское и др.). Наиболее удаленным от центра ЯАП является Котуй-Маймечинский район, который находится на западном склоне Анабарской антеклизы в пределах крупнейшей провинции щелочно-ультраосновных магматитов (Харамайское поле) (рис. 1).
В процессе работы, при изучении петрогеохимических особенностей представительньк образцов кимберлитов 13 полей Якутии, была установлена корреляция состава кимберлитов с их положением в структуре Сибирской платформы. Поэтому рассмотрим современные представления о тектоническом районировании ЯАП.
Общеизвестен факт приуроченности коренных месторождений алмазов кимберлитового и лампроитового типов к территориям древних платформ. В 1966 т. Т.Клиффордом был сделан вывод о том, что алмазоносные кимберлиты приурочены исключительно к областям с возрастом кристаллического фундамента свыше 1500 млн. лет (по его мнению, архейского). В дальнейшем этот вывод получил название "правила Клиффорда" (Ваганов, 2000). В настоящее время существуют несколько десятков схем тектонического районирования погребенной части фундамента Сибирской (Северо-Азиатской) платформы, в пределах которого расположена ЯАП. Несмотря на то, что в основу положены одни и те же геофизические данные и сходные коллекции пород фундамента, полученные из ксенолитов диатрем и керна скважин, данные схемы часто кардинально отличаются друг от друга. Причина этого кроется в меняющихся
10
Оленек
7 Биректе
ТТЛ б
1
?\4
5
7
8
Рис. 1. Схема Якутской алмазоносной провинции (модифицированная карта Сибирской платформы по Rosen et al., 1994; Griffin et ah, 1999; Розен и др., 2003).
Условные обозначения: 1-2 Оленекский протерозойский геоблок: 1 - Хапсчанский протерозойский складчатый пояс (гранатовые гнейсы и метакарбонаты; 2.4-2.2 млрд. лет); 2 - Биректинской террейн (гранит-зеленокаменный, 2.5 млрд. лет); 3 - Маганский и Анабарский архейские геоблоки: Маганский и Далдынский террейны (гранулит-гнейсовые; 3.6-3.1 млрд. лет); Мархинский террейн (гранит-зеленокаменный; ~ 3 млрд. лет); 4 - кимберлитовые поля: а - мезозойского, б - палеозойского возраста; 5 - границы авлакогена; 6 - Анабарский щит; 7 - главные зоны надвигов: КЗ - Котуйканская, БЗ -Билляхская разломные зоны; 8 - условные границы между тектоническими блоками.
Цифрами на карте здесь и на рис. 2-3 обозначены поля, изученные в данной работе: 1 -Мирнинское, 2 - Накынское, 3 - Алакитское, 4 - Далдынское, 5 - Верхне-Мунское, б -Чомурдахское, 7 - Огонер-Юряхское, 8 - Куранахское, 9 - Лучаканское, 10 - Средне-Куонамское, 11 - Нижне-Куонамское, 12 - Куойское, IS - Харамайское (названия полей по Харькивидр., 1998).
п
тектонических концепциях и неадекватности интерпретации магнитных и гравиметрических полей, а также в ограниченности изотопных данных по возрасту пород и изменяющим их процессам.
1.1. Этапы тектонического развития и место кимберлитового магматизма в истории Сибирской платформы
Сибирская платформа, площадью около 4.4 млн. км2, в современных очертаниях оформилась в мезозое. На западе и юго-западе она граничит с саяно-енисейскими байкалидами, северная граница платформы проводится условно под чехлом мезозоя и кайнозоя Усть-Енисейско-Хатангского прогиба (складчатые структуры Южного Таймыра). Восточная граница проводится в соответствии с положением позднеюрско-раннемелового Предверхоянского (Алдано-Ленского) краевого прогиба, а южнее граница продолжается в меридиональном направлении по системе разлома западного склона хребта Сете-Дабан вплоть до Охотского побережья. На юго-востоке платформа ограничена Монголо-Охотским глубинным разломом, приуроченным к южному склону Станового хребта (Основы региональной геологии СССР, 1984). Платформа перекрыта рифей-фанерозойскими отложениями чехла мощностью 2-14 км.
В настоящий момент в качестве основы для представления результатов изучения пород фундамента (ксенолиты в кимберлитах, керн глубоких скважин, интерпретация геофизических исследований) большинство исследователей (Смелов и др., 1998; Griffin et al., 1999; Ковач и др., 2000; Розен и др., 2002 и др.) используют последнюю из опубликованных схем тектонического районирования Сибирского кратона (Rosen et al., 1994). В соответствии с этой схемой (см. рис. 1), ЯАП расположена в пределах Маганского, Анабарского и Оленекского геоблоков (провинций), подразделяемых на ряд более мелких блоков (террейнов), и ряда коллизионных зон.
Сибирская платформа, как единое целое, возникла в результате протерозойского (1.7-2.0 млрд. лет) столкновения (коллизии) и слипания (аккреции, амальгамации) разновозрастных микроконтинентов (возраст консолидации коры фундамента 3.6-3.1; 2.5 и 2.4-2.2 млрд. лет). В процессе коллизии микроконтиненты преобразовались в тектонические блоки: архейские террейны и протерозойские геоблоки (архоны и протоны по Janse, Sheahan, 1995). Разделяющие их зоны разломов (коллизионные зоны) представляют собой реликтовые сутурные швы, оставшиеся на месте столкновения микроконтинентов внутри коллизионных горных сооружений.
12
Террейны первоначально развивались независимо друг от друга как изолированные микроконтиненты и притом в разное геологическое время. А.П. Смелов с соавторами (Смелое и др., 1998) предложили разделять террейны на две группы: протократонные (гранит-зеленокаменные) (Мархинский и Биректинский террейны) и подвижные пояса (гранулит-гнейсовые) (Маганский и Далдынский террейны) с указанием времени их консолидации. Позднее обе эти группы были отнесены к категории архейских терреинов с возрастом отделения от вещества мантии 3.1 и 2.5 млрд. лет (Розен и др., 2003). Согласно В.П. Ковач с соавторами (Ковач и др., 2000) раннеархейский этап формирования континентальной коры фундамента проявлен в Маганском (3.6-3.1 млрд. лет) и Анабарском (3.3-3.2 млрд. лет) геоблоках. Наиболее интенсивные процессы корообразования характерны для позднеархейского этапа, когда была сформирована континентальная кора Маганского (3.1-2.6 млрд. лет) и Анабарского (3.2-2.7 млрд. лет) геоблоков. К раннему протерозою (2.4-2.2 млрд. лет) относится формирование континентальной коры Хапсчанского протерозойского блока (Оленекский геоблок).
Состав нижних горизонтов коры Верхне-Мунского и Мирнинского кимберлитовых полей (Розен и др., 2002) соответствует метабазит-плагиогнейсовой формации Анабарского щита (70% пироксеновых плагиогнейсов, 20% метабазитов), что отвечает их положению внутри соответственно Далдынского и Маганского гранулит-гнейсовых терреинов, при глубине захвата включений 10-20 км.
Включения Накынского поля (Розен и др., 2002) характеризуют верхнекоровый (глубина 0-10 км) гранито-гнейсовый комплекс амфиболитовой фации Мархинского гранит-зеленокаменного террейна. Набор ксенолитов здесь соответствует ассоциации гранитоидов, гнейсов и метабазитов амфиболитовой фации. В коре Мархинского террейна обнаружен также особый комплекс карбонатно-терригенных пород гранулитовой фации метаморфизма, указывающий на существование осадочного бассейна, возможно в ассоциации с зеленокаменными поясами. На примере Мархинского террейна прослеживается значительная латеральная неоднородность нижней коры.
Гранулитовый комплекс включений в Далдынском и Алакитском полях состоит из метатерригенных и метакарбонатных пород (более 80%), поступавших с глубин 10-30 км. Данные породы характеризуют нижние уровни коры Мархинского гранит-зеленокаменного террейна.
Оленекский геоблок включает разнородные тектонические элементы, в том числе недостаточно изученный на данный момент Усть-Ленский выступ основания фундамента на северо-восточной окраине платформы. В пределах Хапсчанского складчатого пояса (протерозойского блока) вскрыты гранулитовые метаграувакки (гранатовые гнейсы) и
13
метакарбонаты (известково-силикатные породы и кальцифиры). Возраст источника обломочного материала составляет 2.5 млрд. лет, а гранулитового метаморфизма - 2.0 млрд. лет (Розен и др., 2002). Таким источником, по-видимому, служил фундамент Биректинского гранит-зеленокаменного террейна (полностью перекрытого чехлом на настоящее время), а отложения Хапсчанского пояса накапливались на его пассивной (западной в современной структуре) окраине. В нижней коре Биректинского гранит-зеленокаменного террейна доля базитов составляет более 60% и можно предположить, что существенно базитовые комплексы являются характерной составляющей нижней коры таких террейнов. Коровые ксенолиты в кимберлитах Куойского поля представлены двупироксен-плагиоклазовыми кристаллосланцами, эндербитами и чарнокитами (Розен и др., 2003)
Коллизионные зоны сложены макромеланжем, где и в связующей массе бластотектонитов (милониты, порфиробластовые гнейсы, мигматиты и автохтонные гранитоиды с возрастом 2.0-1.8 млрд. лет) заключены тектонические фрагменты соседних террейнов, анортозитов и др. Первые проявления коллизионного гранулитового метаморфизма датированы возрастом 2.9 млрд. лет. Аккреция микроконтинентов, по-видимому, происходила в течение ряда этапов, когда отдельные террейны, прежде чем объединяться в структуру платформы в целом, формировали более крупные единицы супертеррейны, или тектонические геоблоки (Розен и др., 2003).
Используя геофизические данные, А.В. Манаков с соавторами (Манаков и др., 1998), выделяют геоструктурные области линейно-зонального типа, которые связаны с позднеархейской-раннепротерозойской активизацией, завершившейся на рубеже 1.7-2.0 млрд. лет. В процессе коллизионного взаимодействия крупных геоблоков сформировались гигантские надвиговые структуры. По зонам глубинных разломов аллохтонные пластины нижней коры были выдвинуты на поверхность, породы претерпели ареальный регрессивный метаморфизм амфиболитовой фации и интенсивную гранитизацию. Повторный метаморфизм протекал с обогащением первичной коры литофильными элементами — К, Rb, Si, Ba. А.В. Манаков с соавторами (Манаков и др., 1998) отмечают, что все кимберлитовые поля тяготеют к краевым частям структур блокового (террейны по Розен и др., 2003) и линейно-зонального типов и не встречены на большом удалении от их границ.
Среднепалеозойский тектоно-магматический этап рассматривается в работе Ю.М. Эринчека (Эринчек и др., 1998) с целью уточнения позиции проявления алмазоносного кимберлитового магматизма в глубинной структуре Сибирской платформы. Территория, в пределах которой находятся среднепалеозойские алмазоносные
14
поля, выделяется Ю.М. Эринчеком с соавторами (Эринчек и др., 1998), как самостоятельный Мирнинско-Удачнинский кратон, на основании определения возраста пород фундамента, характеристик геофизических полей, параметров глубинного строения (рис. 2). Глубинное строение кратона характеризуется высокой и аномально высокой мощностью консолидированной коры (40-47 км), пониженным уровнем поверхности Мохоровичича, увеличенной мощностью литосферы (свыше 200 км). К юго-востоку от Мирнинско-Удачнинского кратона располагается Вилюйская синеклиза - пострифтовая структура, развившаяся над троговой частью среднепалеозойского Патомо-Вилюйского рифта. Структурно-геологические параметры и глубинное строение этой области носит черты, присущие большинству мезозойских рифтовых долин. Это резкое сокращение мощности консолидированной коры (26-36 км), высокое положение поверхности Мохоровичича, малая мощность литосферы (120 км). Западнее Мирнинско-Удачнинского кратона располагается Тунгусская синеклиза. Глубинные параметры ее занимают промежуточное положение между двумя ранее упомянутыми структурами (Эринчек и др., 1998).
Таким образом, в среднем палеозое рассматриваемая часть платформы была охвачена интенсивным внутриконтинентальным рифтогенезом. В верхней части земной коры это проявилось в образовании трога (системы грабенов) в осевой части рифта и в широком ареале магматизма. Последний охватил как троговую, так и периферийные части рифта. При этом магматизм имеет четкую латеральную формационную зональность. В троговой зоне он представлен покровами, субвулканическими телами и интрузиями, объединяемыми в базальт-долеритовую формацию. В пределах сопряженных поднятий (включая платформу) проявлены пластовые и дайковые тела долеритовой формации и кимберлиты.
Ранний мезозой на территории Сибирской платформы представлен покровами базальтов. В позднем мезозое, платформа испытала флексурообразование, которое привело к возникновению обширных эпейрогенических антиклинальных и синклинальных структур с выходами пород кристаллического фундамента на Анабарском поднятии и на Алданском щите, причем главные структуры осложнены прогибами и поднятиями второго порядка (Доусон, 1983).
15
Рис. 2. Тектоническая позиция среднепалеозойских кимберлитов в структуре Сибирской платформы (Эринчек и др., 1998).
1-3 - Срединно-Сибирская среднепалеозойская рифтогенная структура: 1 - границы, 2 - троговая зона, 3 - периферийные зоны; 4-6 - магматиты периферийных зон рифтовой системы: 4 - кимберлитовые поля, 5 -пояса базитовых даек, 6 - базитовые силлы; 7 - Мирнинско-Уцачнинский кратон; 8 - границы геоблоков.
16 |
