Нюрбинское месторождение

До сих пор внимание многих исследователей продолжают привлекать вопросы о глубинах зарождения и дифференциации кимберлитовых расплавов, особенностях магматических очагов кимберлитовых тел и генезисе алмазов.

Существующие представления по этим вопросам можно разделить на две большие группы, каждая из которых включает несколько подгрупп.

Согласно представлениям одной группы кимберлитовые расплавы зарождаются в подкоровых глубинах планеты среди пород верхней мантии, где термодинамические условия обеспечивают кристаллизацию алмаза и пиропа. Поднявшись к подножию коры, они затем в короткий срок достигают поверхности и застывают, консервируя метастабильный при низких давлениях алмаз. Вторая группа объединяет гипотезы, согласно которым поднявшиеся из подкоровых глубин или глубоких горизонтов земной коры ультраосновные магмы эволюционируют и приобретают специфические особенности, обеспечивающие в дальнейшем зарождение из них кимберлитов на глубине первых километров от земной поверхности в промежуточных очагах. В этих очагах в результате взрывов подсасывающихся из вмещающих толщ углеводородов или газовой фазы магмы при пульсирующих движениях земной коры возникают условия, необходимые и достаточные для кристаллизации алмаза.

Наиболее разработаны в теоретическом отношении, аргументированы и обоснованы фактическим материалами гипотезы, согласно которым кимберлиты зарождаются и эволюционируют в верхней мантии. Расхождения между гипотезами этой группы, касаются места и времени кристаллизации алмазов, пиропов, пироксенов и других минералов, что позволяет эти гипотезы разделить на две подгруппы.

Сторонники гипотез первой подгруппы считают, что родственные включения и отдельные их минеральные компоненты являются обломками пород верхней мантии, а возникающая при частичном плавлении субстрата кимберлитовая магма служит своего рода "транспортером", выносящим раздробленный материал из подкоровых глубин к земной поверхности. Механизм подъема кимберлитовых расплавов в верхней мантии с глубины 100-200 км к подножию земной коры авторами этих гипотез не обсуждаются, хотя из-за господствующих там температур и давлений высокая пластичность субстрата исключает возникновения любых видов разломов.

Согласно гипотезам второй подгруппы кимберлитовые магмы возникают также в результате частичного плавления мантийных пород, а радиальное перемещение их осуществляется по механизму зонного плавления. Поступательное радиальное движение расплава при таком механизме происходит в результате проплавления кровли и осаждения близкого по объему количества вновь кристаллизирующихся минеральных фаз в нижней части магматического очага. Следовательно, радиальное перемещение магматических очагов по механизму зонной плавки неизбежно сопровождается постепенным изменением состава магмы.

Кимберлитовые расплавы, достигающие подножия земной коры, быстро поднимаются по ее ослабленным зонам и либо прорываются к земной поверхности, формируя диатремы, либо застывают вблизи нее в виде трещинных и пластовых интрузий. Предположения о существовании каких-либо промежуточных очагов на глубине 1-4 км или на границе платформенного чехла и кристаллического фундамента противоречат геологическим наблюдениям и несостоятельны с энергетических позиций.

К категории геологических наблюдений, отвергающих наличие промежуточных очагов кимберлитовой магмы на границе чехла и фундамента платформы, следует в первую очередь отнести многочисленные примера залегания кимберлитовых трубок среди гранитов и гнейсов. Бурение, проведенное на одной из трубок, где фундамент залегает на глубине 100-200 м от современной поверхности, показало, что скважина прошла по кимберлитовой брекчии около 300 м, опустившись более чем на 100 м ниже раздела чехла и фундамента, при этом не было обнаружено не только ни малейших признаков очага, но и никаких существенных изменений в составе, структуре и текстуре кимберлитовой брекчии.

Другим не менее важным фактом, свидетельствующим против существования промежуточных очагов кимберлитовой магмы, является наличии в этих породах алмаза. Поскольку, если бы существовали некие промежуточные очаги на глубине 1-4 км, то кимберлитовые магмы вместе с заключенными в них алмазами какое-то время должны были находится в этих очагах ( хотя бы в период заполнения ). Результатом такой задержки неизбежно должно было стать полное замещение алмаза графитом, который представляет собой стабильную модификацию углерода в гипабиссальных условиях.

Существование промежуточных очагов кимберлитовой магмы встречает трудности и с энергетических позиций. Известно, что суммарный объем кимберлитовых пород даже в крупнейших провинциях измеряется лишь единицами кубических километров, а в пределах любого из полей объем пород не превышает десятых долей кубического километра. Объем одного или нескольких промежуточных очагов, с которыми предположительно связывается образование кимберлитовых тел отдельно взятого поля, по всей вероятности, не мог существенно отличатся от приведенных цифр. При столь малом объеме расплава сомнительно сколько-нибудь продолжительное существование внутрикорового очага, поскольку это неизбежно привело бы к исчерпанию запасов тепла и к кристаллизации магмы.

Таким образом, все изложенное позволяет с определенностью говорить не о коровых, а лишь о мантийных очагах кимберлитовой магмы. Непродолжительный подъем магмы от подножия земной коры к ее верхним горизонтам и быстрое застывание в небольших по объему трубках и дайках обеспечивают сохранение метастабильного в этих условиях алмаза. Любая сколько-нибудь продолжительная задержка кимберлитового расплава на пути из подкоровых глубин к земной поверхности неминуемо привела бы к полной графитизации алмазов.

Многие современные приверженцы плейт-тектоники считают, что кимберлиты формировались в зонах поддвига (субдукции) океанических плит под континентальные, где были карбонатные, железистые осадки.

Кимберлитовый вулканизм связывают с эпохами образования рифтогенных структур, образовавшихся в условиях прогибания и растяжения.

Для Сибирской платформы такими эпохами считаются рифейская, вендская и среднепалеозойская (девонская). Откартированные в кимберлитовых районах поднятия с этих позиций считаются посткимберлитовыми, с чем трудно согласиться. Более правдоподобными следует считать представления Милашева о том, что эпохи внедрения кимберлитов связаны с региональными инверсионными поднятиями.

Кимберлиты очевидно являются продуктом этапов тектоно-магматической активизации древних платформ, которые сопровождались массовыми излияниями траппов. Имеет место точка зрения о формировании траппов и кимберлитов в единые эпохи, когда кимберлиты завершают траппово-кимберлитовый магматический цикл. Последнее подтверждено рядом фактов - внедрение кимберлитов после трапповых даек (пересечение кимберлитами дайки долеритов на трубке Мир, наличие редких обломков долеритов внутри кимберлитовых брекчий.

Указанное противоречие связи эпохи кимберлитов с рифтогенезом и поднятиями вероятно можно снять, имея ввиду чередование в девонском периоде региональных и, по-видимому, глобальных эпох растяжения и сжатия. В этой связи следует упомянуть, что кимберлиты внедрялись в условиях регионального горизонтального сжатия, а траппы, вероятно, растяжения. Интересно отметить, что в районах мантийного глубинного диапиризма фиксируются синхронные ему напряжения общего сжатия. При этом неоднократное чередование в девоне растяжения и сжатия может быть положено в основу объяснения разновозрастности и траппов, и кимберлитов, отмеченную рядом исследователей.

Собственно процесс кимберлитообразования по Маршинцеву /1995/ представляется трехэтапным: 1) плутонический глубинный (высокобарические ассоциации); 2) субвулканический (серпентин и карбонаты); 3) гидротермальный (серпентин, карбонаты, выщелачивание и др.) Последовательность становления кимберлитов в пределах отдельных месторождений считается следующей: а) дайки и жилы; б) многофазные брекчиевые тела, выполняющие трубки; в) жерловые интрузивные кимберлиты; г) мелкие жилы.

В настоящее время исследователями уже четко отмечается приуроченность кимберлитовых тел к наиболее проницаемыми участками земной коры в пределах кимберлитового поля. Для локализации кимберлитовых тел характерны зоны глубинных разломов в участках сочленения крупных положительных и отрицательных структур фундамента и чехла, участки территорий обусловленные изменчивостью густоты, выдержанности по вертикали и латерали разрывных нарушений, а также степени раскрытия или сжатия трещин в отдельные этапы кимберлитового магматизма.

На территории Накынского кимберлитового поля, в пределах N и NN месторождений установлено существование до-, син- и посткимберлитовых разломов. Докимберлитовые разломы фиксируются в виде субширотно-северо-восточных зон, параллельных дайкам Вилюйско-Мархинского дайкового пояса. Вместе с такими продольными относительно глубинного разлома ослабленными зонами, имели место поперечные и диагональные нарушения. В Средне-Мархинском районе крупные разломы такого типа хорошо устанавливаются по линейным положительным аномалиям магнитного поля. Мелкие диагональные разломы в пределах Мархинского участка и на месторождениях установлены по документации керна. В геофизических полях такие нарушения намечаются далеко не так отчетливо.

При изучении ближайшего околотрубочного пространства установлено рудовмещающее значение локальных участков структурно-морфологических осложнений диагональных разломов третьего порядка. Распространение здесь признаков деформаций сжатия позволяет связывать их происхождение с этапом становления кимберлитов, когда существовали экранные условия для явлений гидро-газоразрыва, сопровождавших становление кимберлитов. Условия регионального сжатия объясняют локальность проявления ослабленных проницаемых зон и явлений гидро-газоразрыва.

Совокупность изложенных данных позволяет обосновать стадийность образования эндогенных структур среднепалеозойской активизации в Накынском поле и в Средне-Мархинском районе.

В раннюю стадию дорудного этапа были заложены региональные дуговые и радиальные разломы, которые были выражены ослабленными зонами в кристаллическом фундаменте и затухающими вверх по разрезу разломами в осадочном платформенном чехле.

В зрелую также дорудную стадию в условиях горизонтального регионального растяжения и рифтогенеза были подновлены глубинные разломы Вилюйско-Мархинской, Тюкян-Чабыдинской, Мирнинской зон. В Средне-Мархинском районе наиболее широко проявились продольные разломы второго порядка согласные Вилюйско-Мархинскому дайковому поясу, диагональные к нему типа Лиендокитского рапзлома и поперечные типа Кулисообразного нарушения. Они заполнялись дайками траппов. Очевидно подновились и более ранние структуры, которые вместили силлы и слепые дайки траппов. В эту же стадию очевидно заложились мелкие разломы третьего порядка, которые были либо притертыми как диагональные, либо выполнялись маломощными телами траппов (продольные).

Заключительная стадия отличалась преобладанием условий регионального сжатия и экранирования глубинных структур. В это время формировались малоамплитудные взбросы и сдвиги и подновились все предшествующие разрывные структуры. При правосторонних сдвигах, точнее взбросо-сдвигах места диагональные разломы третьего порядка были наиболее ослабленными и могли вместить флюидизированную кимберлитовую магму. Соответственно в хрупких породах фундамента формировались линейные кимберлитовые тела в виде цепочек даек и жильных систем. В присдвиговых зонах в местах пересечения мелких диагональных разломов продольными разломами того же третьего порядка образовались локальные субвертикальные зоны открытой трещиноватости и проницания, которые могли служить каналами для восходящих флюидно-магматических систем. В них формировались кимберлитовые диатремы. Постумные явления того же этапа активизации выражались в затухающих деформациях сжатия, когда все породы подвергались тектоническому кливажу, а мелкие открытые трещины выполнялись кальцитом и реже пиритом.

По предварительным данным геологоразведочных работ установлено, что кимберлитовая трубка Нюрбинская имеет сложное многофазовое строение. Наличие включений одних разновидностей брекчий в другие, а также "зон смешивания" в области контактов разных типов пород, позволяет говорить об неоднократным внедрении выделяемых типов кимберлитов, слагающих трубку. В частности, анализируя состав кимберлитовых пород можно предположить сложный характер процессов внедрения тела трубки во вмещающие породы и выделить две фазы внедрения: субвулканическую (I фаза внедрения) и вулканическую (II фаза внедрения) характеризующихся каждая своим типом пород.

Кимберлитовые породы первой, субвулканической, фазы внедрения представлены дайками северо-восточного простирания, выполненными порфировыми кимберлитами. Содержание в них ксеногенного материала пород рамы редко достигает 5-7%.

Вторая, вулканическая, фаза внедрения отвечает, собственно за становление диатремовой части трубки и представленна автолитовыми кимберлитовыми брекчиями.

В первую стадию была образованна система рещин и возникшая при этом ослабленная зона была заполнена порфировыми кимберлитами. На участках незначительного растяжения образовались отдельные дайки или серии даек небольшой мощности ( первые десятки сантиметров). Подъем кимберлитового вещества первой фазы внедрения носил характер вязкого течения с постепенной дегазацией. По завершении первой стадии проницаемые трещины были заполнены порфировыми кимберлитами, другие уплотнены до полной непроницаемости.

Во вторую тадию произошло формирование диатремы, в настоящее время выполненной породами автолитовый кимберлитовой брекчии. Основным рабочим телом при формировании второй фазы служил газово-жидкий флюид. Уплотненная после завершения первой стадии, покрышка из пород осадочного чехла благоприятствовала накоплению газовой составляющей. При возникновении тектонических подвижек газ быстро выделялся из кимберлитового флюида, происходил интенсивный выброс туфовых разностей кимберлита. Это можно объяснить тем, что колонна кимберлитового флюида на глубине трубкообразования неоднородна по вертикали: ее фронтальные части обогащены, а тыловые обеднены газами, и поэтому по мере своего движения опережающие газовые эксплозии как бы разрабатывали канал для флюидной инъекции, поглощавшей и перемещавшей раздробленные породы.

Последующие внедрения флюида продолжали разрабатывать уже сформировавшейся канал цилиндрической формы, увеличивая его поперечное сечение, особенно в верхних частях и придавая ему коническую форму. Это время характеризуется формированием пород автолитовой кимберлитовой брекчии.

После завершения вулканической деятельности данная кимберлитовая трубка подверглась интенсивным процессам денудации, в результате чего верхние горизонты вмещающих пород и трубки были полностью размыты. В дальнейшем кимберлитовое тело было полностью захоронено под терригенными породами раннегомезозоя, в результате чего и преобрело современный облик.

Изучение морфологических и структурных особенностей алмазов позволяет наметить признаки их первичной кристаллизации и вторичных изменений. К первичным признакам, связанным с условиями кристаллизации алмазов в глубинном расплаве до его поступления в трещины и трубные каналы, относится габитус и морфологический тип кристаллов, твердые включения и примеси в алмазах : к вторичным, приобретенным в процессе транспортировке флюидом, его дифферинцации и раскристаллазации, относится коричневая окраска, дымчатость, трещиноватость, коррозия кристаллов, включения графита. Сопоставляя данные по морфогенезису простых (одно- и двухфазных) и сложных (многофазных) кимберлитовых тел с результатами исследований их алмазоносности авторы статьи: "Особенности строения алмазоносных кимберлитовых тел" П.Ф. Иванкин и К.П. Аргунов (Сов.гелог.№10-80г) приходят к выводу о прерывистой, многоэтапной эволюции кимберлитового расплава и определенной направленности изменений условий кристаллизации алмазов.

В настоящее время, отсутствуют полные данные по особенностям алмазоносности изучаемой кимберлитовой трубки, имеющиеся данные являются строго засекреченными поскольку открыта трубка была совсем недавно и по предварительным параметрам является высокоалмазным коренным месторождением со значительными запасами.

В течении раннего этапа, по - видимому. Кристаллизовалось основное количество алмазов. Кристаллы ранних генераций в большинстве своем бесцветные плоскогранные октаэдры с яснослоистым строением: твердые включения, расположенные в центре кристаллизации представлены оливином и хромитом. С учетом петрографических особенностей кимберлитов, ассоциацию алмаз - оливин- хромит можно рассматривать в качестве минерального парагенезиса. Кристаллизация этих минералов, исходя из их крупных размеров и однородности, должна была протекать в спокойных статических условиях при высоких температурах и давлении. Этот ранний этап скорее всего отвечает той критической стадии эволюции глубинного очага щелочно - ультраосновной магмы, когда в результате процесса дифференцации уже образовался кимберлитовый расплав и произошла кристаллизация алмаза и его спутников, но внутри давления еще было недостаточным. Для того, чтобы расплав прорвался вверх и нарушилась гермитичность очага.

После прорыва главного очага начиналась утечка газо - флюидной фазы, снижалась температура и давления создавались условия для более быстрой и неравномерной кристаллизации алмазов. В этот промежуточный второй этап часть кристаллов I генерации обрастала слоями алмаза II генерации, которая захватывала большое количество примесей расплава. В результате возникли своеобразные зональные кристаллы октаэдрического габитуса, а также окрашенные кристаллы (засчет дефектов и примесей), Одновременно росли незональные кристаллы, содержащие включения оливина, хромита, граната, рудных минералов и алмазов. Судя по развитию зональной кристаллизации, своеобразно гранной морфологии кристаллов, дислокациям и другим признакам, промежуточный этап в целом характеризовался сплошными пульсационными изменениями термодинамического режима расплава. Третий - заключительный этап эволюции системы характеризуется быстрой кристаллизацией алмазов в резко изменившейся термодинамической и геохимической обстановке. В это время образуется кристаллы кубического габитуса, различные сростки и агрегаты зерен алмаза, их разнообразные мелкие кристаллы. К этому же этапу должно быть отнесено формирование мелких пластинчатых черных зерен алмазов - нелюминесцирующих, обнаруживаемых в кимберлитах лишь при его химической сепарацией и коррозией, графитизацией зерен и пластической деформацией с возникновением коричневой окраски. Все эти явления могли возникать уже за пределами глубинного магматического очага, в самой колонне кимберлитового флюида, испытывающего газово - жидкостную дифференциацию, в процессе восстающего движения через кристаллический фундамент и слоистый чехол платформы. В течении этого третьего этапа на уровне становления трубок кристаллизуются фазы кимберлита, содержащие как алмазы - протокристаллы, возникающие в процессе движения газово-флюидной колонны на разных ее уровнях.

Началом геолого-разведочных работ на данном участке послужило открытие в марте 1994 г. алмазоносной кимберлитовой трубки Ботуобинская. С целью поисков новых кимберлитовых тел в ближайшем окружении трубки, на площади 100 км2 проводилась наземная магнитная съемка масштаба 1:5 000, а на междуречье р.р. Хання-Накын (800 км2) аэромагнитная съемка масштаба 1:10 000. В ходе этих работ было выявлено ряд перспективных магнитных аномалий трубочного типа и в результате выполнения проектируемого комплекса поисковых работ, по заверке магнитных аномалий, предполагалось вскрытие (при благоприятном исходе работ) одного кимберлитового тела средних размеров.

В задачу поисковых работ входит уточнение контура кимберлитового тела, выяснения его морфологии на глубину 50-100 м, а также изучение вещественного состава кимберлитовых пород. Поставленные задачи предусматривалось решить с помощью проходки вертикальных скважин колонкового бурения в два этапа.

На первом этапе проводилась заверка магнитной аномалии и оконтуривание выявленного кимберлитового тела по двум взаимно перпендикулярным профилям. В начале была заложена линия скважин вкрест простирания длиной оси кимберлитового тела с расстояниями между скважинами 40 м с учетом того, что ориентировка длиной оси ранее выявленной кимберлитовой трубки Ботуобинская Накынского кимберлитового поля имеет северо-восточное простирание. Далее через середину тела, оконтуренного по короткой оси, была пройдена линия скважин вдоль предполагаемой длинной оси трубки с расстоянием между скважинами 80 м. Обе линии скважин продолжаются до выхода за контуры кимберлитового тела.

На втором этапе разведочных работ была заложена квадратная разведочная сеть с размером ячейки 40х40 м, что обусловлено отнесением данного месторождения к IV группе месторождений, и произведено оконтуривание рудного тела.

При размещении проектируемых скважин на плане геолого-поисковых работ были учтены результаты наземной магнитной съемки масштаба 1:5 000.

Опробование является наиболее достоверным источником в геологии. По нему можно судить о качестве минерального сырья, его технологических свойствах, составе и строении тел полезных ископаемых, свойствах вмещающих пород. Опробование путем отбора проб с изучаемого участка с последующей их обработкой и интерпретацией полученных данных.

В целях изучения вещественного состава кимберлитовых брекчий и определения их алмазоносности, на данном месторождении было проведено керновое опробование. Линейный выход керна составил в среднем по рудному телу 94%, по перекрывающим отложениям 71%, по вмещающим породам 77%.

Работы по опробованию проводились в три этапа:

1. В ходе бурения скважины и ее порейсовой документации из керна отбирались монолиты для определения физико-механических свойств пород.

2. По окончанию бурения, при послойном описании керна, производился отбор штуфных, шлиховых и бороздовых проб на химический, минералогический, спектральный анализы и на петрографические исследования.

3. Непосредственно керновое опробование и определение на термохимический анализ с целью определения алмазоносности кимберлитовых брекчий.

По каждой скважине, вскрывшей кимберлит, проводился отбор керновых проб длиной 10 м каждая, с учетом петрографических разновидностей пород. В случае смены типа пород длина секции опробования укорачивалась, либо удлинялась. При подсичении скважиной контакта трубки с вмещающими породами из экзоконтактовой части отбиралась контрольная 10-ти метровая проба для изучения алмазоносности вмещающих пород.

В пробы подлежал отбору весь керновый материал, за исключением материала, отобранного на различные виды анализов. Одновременно с керновым опробованием производился отбор материала на термохимический анализ с целью определения содержания алмазов по классу -0,5 мм. В пробу отбирались штуфы весом 1-2 кг по всему рудному интервалу с шагом 10 м.

Шлиховое и штуфное опробование проводилось в целях изучения распределения минералов спутников алмазов, перекрывающих трубку осадочных отложениях, а также изучения минералогического состава пород кимберлитовых брекчий. Штуфное опробование проводилось по рудному телу с шагом 10м. Пробы подвергались измельчению до 1мм, отмывке на флотационной машине, после чего производилось отделение легкой фракции в бромоформе и просмотр тяжелой фракции под бинокуляром.Для изучения петрохимического состава кимберлитовых брекчий по всем скважинам производился отбор штуфных проб. В пробы отбирались образцы весом 300-400 г с шагом 29 м. Совместно с опробованием на химический анализ, из тех же интервалов, для петрографических исследований под микроскопом, изучения текстурно-структурных исследований и компонентного состава кимберлитовых брекчий производился отбор сколов для изготовления петрографических шлифов

Обогащение производится с целью повышения содержания полезного компонента, выделения его в чистом виде, удалении примесей, стандартизации качества, снижения затрат на транспортировку и обработку сырья, и является основным методом позволяющим оценить алмазоносность трубок. На месторождении обогащению подвергался керновый материал поисково-оценочных скважин. Работы по обогащению включали в себя: взвешивание пробы, дробление, обесшламливание, отсадку, грохочение, рентгенопросмотр, сепарацию, просмотр под бинокуляром.