Условия формирования, питающие источники, россыпные провинции и районы алмазов

Отмеченные ранее в значительной мере уникальные россыпеобразующие свойства алмаза определяют условия его нахождения в россыпях, в первую очередь, широкий спектр литогенетических обстановок и возрастной диапазон алмазоносных формаций и его промышленных и потенциально-промышленных россыпных месторождений.

Для алмазоносных россыпей чрезвычайно важен такой фактор, как тип питающего источника, определяющий не столько масштабы месторождений, сколько качество россыпных алмазов. С этих позиций в геологии алмазоносных россыпей различаются следующие две группы источников питания:

1. Коренные первоисточники россыпей алмазов, которыми являются распространенные на древних платформах; а) щелочно-ультраосновные алмазоносные породы (кимберлиты, лампроиты), образующие трубочные тела, дайки и серии жил; 6) алмазоносные метаморфогенные породы («импактиты» кольцевых астроблем и контактово-метасоматические породы зон древних кристаллических массивов).

2. Вторичные, промежуточные источники (коллекторы) — различные по возрасту (от докембрийских до кайнозойских) алмазоносные терригенные формации, подвергшиеся выветриванию и площадному размыву с переотложением алмазов в более молодые рыхлые образования. Роль вторичных источников в питании алмазных россыпей соизмерима, а во многих районах превышает роль коренных первоисточников (исключение — карстовые россыпи Бакванги). Источники многих богатейших россыпей алмазов (а частности Уральских россыпей, россыпи Эбелях в Анабарском районе) так и остаются до конца не установленными из-за многократного переотложения алмазов в промежуточных источниках.

Древние алмазоносные формации, н свою очередь, могут представлять интерес с точки зрения обнаружения самостоятельных россыпных месторождений. На территории России известны несколько возрастных групп алмазоносных россыпей (табл. 9.1), среди которых древнейшие среднедевонские россыпи Урала и Тимана (Ишковская, Ичет-Ю).

Количество и промышленная значимость россыпных месторождений алмазов в целом нарастают от древних палеозойских, мезо-кайнозойских к молодым четвертичным и современным. Это обусловлено увеличением роли разновозрастных первоисточников, но главным образом включением в сферу россыпеобразования большего числа вторичных промежуточных коллекторов алмаза. Кроме того, большинство древних россыпей либо глубоко погребены и в силу этого нерентабельны для разработки, либо сильно затронуты или уничтожены последующей эрозией. Значимость древних россыпей снижается также из-за их литификации, необходимости дробления плотных алмазсодержащих пород, при котором существенно дробятся и свойственные россыпям крупные ювелирные алмазы. Поэтому среди древних рассыпных месторождений разрабатываются преимущественно наиболее богатые участки месторождений или участки, подвергшиеся глубокому химическому выветриванию.

Условия питания алмазоносных россыпей за счет локального коренного первоисточника или за счет промежуточного источника (коллектора) — определяют принадлежность рассыпных месторождений алмазов к той или иной генетической категории по степени удаленности от источника питания. Среди алмазоносных россыпей принята различать следующие:

1. Россыпи ближнего сноса, которые тесно ассоциируют с коренными первоисточниками и характеризуются алмазами, близкими им по крупности, морфологии, качеству, сортности. Эти россыпные месторождения формируются только вблизи высокоалмазоносных коренных месторождений и, при отсутствии дополнительных питающих источников, имеют небольшую протяженность, до нескольких километров. Сортировка алмазов по крупности и качеству в этих россыпях не наблюдается или слабо проявлена, присутствуют свойственные коренным первоисточникам дефектные, трещиноватые кристаллы, осколки, комплекс пара-генетических минералов-спутников разной крупности и хорошей сохранности, Алмазоносность и размеры промышленной россыпи ближнего сноса в значительной степени зависят от алмазоносности и размеров питающего коренного первоисточника. С удалением от первоисточника значение средней массы зерен алмазов довольно быстро возрастает.

В случае комбинированного питания россыпи за счет коренного и промежуточного источников протяженность промышленной россыпи может увеличиваться до 15-20 км и более; возрастает доля существенно окатанных минералов-спутников.

2. Россыпи дальнего переноса и переотложения не имеют видимой пространственной связи с коренными месторождениями и формируются на удалении от участков установленного или предполагаемого развития таковых иногда до многих сотен километров. Таким россыпям свойственны хорошая сортировка алмазов по крупности, отсутствие первично дефектных кристаллов, сравнительно высокие качество и крупность алмазов, присутствие окатанных алмазов, значительный выход ювелирных камней, отсутствие или незначительное содержание парагенетических минералов-спутников (обычно только пиропы), мелкие их размеры, плохая сохранность и явная окатанность зерен.

Аллювиальные россыпи дальнего сноса и переотложения в связи с широким площадным распространением вторичных питающих источников имеют обычно большую (до 20-40 км) длину; значение средней массы зерен алмазов по протяженности россыпи падает.

3. Россыпи умеренного сноса занимают промежуточное положение между россыпями ближнего и дальнего сноса и отличаются тем, что их пространственная и генетическая связь с первичными коренными источниками утрачена не полностью. Они формируются в благоприятных геолого-структурных и геоморфологических условиях и обычно удалены от первоисточников на расстояние от первых до нескольких десятков километров. Характеризуются средней, редко (при многократном переотложении) высокой степенью сортировки алмазов по крупности, незначительным количеством первично дефектных кристаллов, повышенными относительно первоисточников качеством, крупностью, выходом ювелирных камней, присутствием В незначительных количествах минералов-спутников (пиропа, пикроильменита), плохой сохранностью последних. С удалением от первоисточников значения средней массы алмазов в этих россыпях, в целом относительно стабильные, периодически незначительно варьируют.

Коренные первоисточники алмазных россыпей имеют магматогенное (кимберлиты и лампроиты) и метаморфогенное происхождение.

Главными из них безусловно являются первоисточники первой группы — щелочно-ультраосновные кимберлитовые и лампроитовые породы, распространенные на древних платформах и связанные с этапами тектоно-магматической активизации последних. Они слагают вулканические, субвулканические труба образные тела, дайки и жилы, тяготеющие к авлакогенам, обрамляющим их зонам глубинных разломов в пределах поднятий и их склонов, группируются в поля, узлы и цепочки тел. Размеры отдельных тел (трубок) в современном срезе варьируют от первых сотен до 2 млн м2.

Алмазоносность, содержание и крупность алмазов кимберлитов и лампроитов в отдельных полях, телах И разновидностях руд колеблются в широких пределах: среднее содержание — от 0.1 до 10 кар./т, средняя масса зерен — от 0.02 до 0,2 кар., реже встречаются кристаллы массой 1-10 кар., еще реже крупные и уникальные алмаза массой до тысячи и более карат. Алмазы в рудах не сортированные, основная их масса (70-90%) сосредоточена в трех классах крупности: -4+2, -2+1 и -1+0.5 мм или -8+4 мм. Большинство кристаллов в разной степени сколото еще в эндогенных условиях; доля целых кристаллов обычно не превышает 20-30%. Поверхность кристаллов гладкая, без следов механического износа. Преобладающие габитус, морфология, цвет, количество и состав включений в них, а также другие свойства алмазов из разных тел, и особенно районов, различаются, что учитывается при прогнозировании, определении питающих источников россыпей.

Возраст проявления известных кимберлитов и лампроитов варьирует от протерозойского до верхнемелового, Наиболее продуктивны в отношении алмазов образования среднепалеозойского (в России), протерозойского и верхнемелового возраста, В соответствии с возрастом находится и уровень вскрытия и среза первоисточников и продуктивность следующих за этим этапом терригенных платформенных формаций.

Важнейшим признаком наличия россыпей данного типа является локальное распространение на территории слабо сортированных алмазов и их парагенетических минералов-спутников хорошей и средней сохранности,

Ударно-метамарфогенные (?) («импактиты»-тагамиты, зювиты Попигайской астроблемы) и контактово-метаморфогенные (метасоматические породы Казахстана) коренные источники алмазов из-за весьма малых размеров выделений последних (доли мм, редко 1-2) и широкого их рассеяния в осадочных толщах, не сопровождаются промышленными россыпями.

Промежуточные источники алмазов — алмазоносные древние терригенные формации, наряду с кимберлитами и лампроитами, являются главными питающими источниками кайнозойских россыпных месторождений. Как следует из табл. 9.1, в России наибольшим распространением пользуются промежуточные источники средне-верхнепалеозойского (в основном — на Русской платформе и на Урале, известны и на Сибирской платформе), нижне-среднемезозойского возраста (преимущественно на Сибирской платформе). Генезис этих формаций разнообразен; преобладают образования прибрежно-морского, прибрежно-озерного И аллювиального генезиса. За рубежом известны также промежуточные источники ледникового (тиллиты), водно-ледникового, пролювиального и эолового происхождения.

В зависимости от условия Залегания и вскрытия промежуточные источники либо занимают обширные площади на водоразделах, что весьма благоприятно для питания россыпей, либо образуют узкие линейные выходы на склонах, роль которых в питании россыпей несравненно меньше.

Для промежуточных источников алмаза характерны невысокие содержания алмазов (сотые-десятые доли кар./м3), хорошая сортировка последних по крупности (70-90% в одном-двух классах), относительно повышенная их крупность (средняя масса 0.1-1.0 карат), преобладание целых и слегка поврежденных алмазов и высокая доля ювелирных камней. Относительно повышенные концентрации и крупность алмазов свойственны базальным, внутриформационным конгломератам и гравелитам, пониженные — песчано-глинистым горизонтам терригенных формаций.

Признаком присутствия промежуточных источников площадного распространения служит широкое, повсеместное распространение в бассейнах рек сортированных алмазов и сравнительно редкое — минералов-спутников.

Наиболее благоприятные условия для формирования россыпных месторождений алмазов, особенно крупных, существуют на площадях совместного расположения коренных первоисточников и промежуточных коллекторов.

Существенные отличия в формировании россыпей, связанных с различными типами источников, определяют их разную структурно-геоморфологическую позицию в пределах алмазоносных площадей и принадлежность к разным этапам тектоно-геоморфологической эволюции древних платформ и пограничных структур.

Алмазоносные россыпи ближнего сноса (в связи с локальным первоисточником), при прочих благоприятных условиях (богатстве коренного источника и достаточном уровне его вскрытия), тяготеют к крупным платформенным поднятиям (морфоструктурам устойчивого воздымания), а внутри них к зонам сочленения небольших сводов и валов с впадинами и прогибами, к флексурам, где аккумуляция и вынос обломочного материала более менее уравновешены, и выклиниваются во впадинах, где происходит быстрое разубоживание россыпей за счет «пустого» обломочного материала. Наиболее высокая концентрация алмазов происходит в локальных эрозионно-карстовых депрессиях, в том числе и по самим кимберлитам, в эрозионных воронках, в абразионных котлах и др., выполненных продуктами переотложения кор химического выветривания, склоновыми, аллювиальными, озерными и прибрежно-морскими осадками.

Россыпи алмазов умеренного и дальнего сноса и переотложения тяготеют к зонам сочленения крупных долгоживущих положительных и отрицательных внутриплатформенных и краевых структур (антеклиз и синеклиз, антиклинориев и синклинориев), что в геоморфологическом (и палеогеографическом) отношении соответствует зоне перехода от нагорий и приподнятых плато к равнинам. Например, приленские аллювиальные россыпи сосредоточены вдоль зоны сочленения Анабарской антеклизы с Приверхоянским прогибом, уральские — в субмеридиональной зоне вдоль западного склона Урала, прибрежно-морские россыпи юго-западной Африки вытянуты вдоль деструктивной континентальной окраины и Атлантического океана.

В связи с высокой миграционной способностью алмаза роль локальных структур-ловушек для этой группы россыпей также весьма велика. Здесь важнейшую роль играет приуроченность как древних, так и современных долин к зонам повышенной трещиноватости, особенно при их заложении в карстующихся породах платформенного чехла, благоприятствующее формированию карстово-эрозионных долин и структурно-карстово-эрозионных депрессий. Интенсивная трещиноватость и/или закарстованность плотика создает особо благоприятные условия для концентрации алмазов. Важнейший фактор обогащения этих россыпей также вторичная остаточная концентрация алмазов в эрозионных, абразионных котлах, на дефляционных поверхностях (в котлах выдувания).

Условия залегания и сохранность ископаемых алмазоносных, россыпных формаций (палеозойских, мезозойских) — важнейший фактор в оценке их собственного потенциала и/ или роли в качестве промежуточного источника для молодых россыпей. Пример Сибирской платформы показывает, что наиболее перспективны для их обнаружения древние поверхности выравнивания с реликтами остаточных и переотложенных кор химического выветривания коренных и более древних промежуточных источников. В пределах отпрепарированных древних поверхностей выравнивания эти россыпи контролируются структурно-эрозионными и эрозионно-карстовыми формами палеорельефа.

Наиболее протяженные современные аллювиальные россыпи алмазов формируются в долинах древнего заложения, отличающихся значительной шириной и присутствием реликтов неогеновых россыпей. Повышенная концентрация алмазов происходит на участках омоложенных речных долин V-образной и каньонообразной формы с преобладанием глубинной эрозии над боковой, пониженная — на участках зрелых долин с сильно меандрирующим руслом и преобладающей аккумуляцией аллювия.

Продуктивность аллювия меняется в зависимости от уклона продольного профиля рек; для россыпей с мелкими и средними алмазами благоприятны участки с уклонам в среднем 0.0002-0.001, для россыпей с крупными алмазами — 0.001-0.01; при существенном понижении уклона продольного профиля, способствующем интенсивному накоплению наносов, россыпь разубоживается. Большинство алмазов мелких размеров переносятся водотоками при скорости течения ориентировочно около 1 м/сек, средних размеров — 1-2 м/сек и крупных размеров — 2-3 м/сек.

Среди мелких геоморфологических элементов речных долин наиболее благоприятны для концентрации алмазов участки сужения долин и перехода их к расширениям, участки плавных излучин, головные части кос, перекатов и островов, стрежневые более глубокие части водотоков, плесы (преимущественно на поднятиях с аллювием инстративного типа) или перекаты (преимущественно на сочленении поднятий и депрессий с аллювием перстративного типа), участки намывных берегов в излучинах русел водотоков с пониженной мощностью аллювия, участки переуглубленного русла с повышенной мощностью аллювия В долинах древнего заложения. Алмазоносность аллювия разных геоморфологических уровней неодинакова и обычно увеличивается в направлении от высоких террас к низким, пойме и руслу; редкими исключениями являются долины древнего мезо-кайнозойского заложения с реликтами террасовых неоген-нижнечетвертичных россыпей, сформированных за счет переотложения продуктов кор химического выветривания,

Эти и другие особенности строения и формирования алмазоносных россыпей подробно охарактеризованы в работах И.С. Рожкова, Г.Х. Файнштейна, М.И. Плотниковой, Н.В. Кинд, Н.В. Разумихина, Б.Н.Леонова, Б.И. Прокопчука и др., поэтому здесь проиллюстрируем (рис. 115) лишь общую картину изменчивости основных параметров содержания алмазов (весового содержания, количественного содержания и массы алмазов) в охарактеризованных выше двух основных типах алмазоносных россыпей — аллювиальных россыпях ближнего сноса и дальнего переноса и переотложения. Для сравнения на графике приведено распределение аналогичных параметров в прибрежно-морской россыпи ближнего сноса.

Изменчивость содержания и средней массы зерен алмазов по протяженности россыпей ближнего сноса имеет «случайный» синусоидальный характер (см. рис. 115,А), в россыпях, образованных за счет регионального промежуточного источника, обнаруживается более сглаженная картина (см. рис. 115,Б), которая удовлетворительно аппроксимируется выражением:



где: b — константа, соответствующая значениям содержания с (мг/м3) или средней массы d (мг) алмазов возле питающего источника; а — константа, соответствующая скорости (градиенту) изменения содержания с или средней массы алмазов d при их транспортировке водотоком; 1 — расстояние транспортировки (км).

Обычно на фоне общего снижения весового содержания алмазов с удалением от коренного первоисточника, средняя их масса в россыпях ближнего сноса (как аллювиальных, так и прибрежно-морских) возрастает в том же направлении. Локальная подпитка россыпей может усложнять эту картину (на рис. 115,А «провалы» параметра d и слабые «пики» параметров с и п на участках 5-6 км и 10-12 км обусловлены дополнительным поступлением алмазов из россыпи «Водораздельных галечников»), но общая тенденция сохраняется.

В россыпях дальнего переноса с удалением от питающих источников средняя масса алмазов постепенно медленно падает. В россыпях умеренного переноса она по протяженности россыпи относительно стабильная, незначительно увеличивается или уменьшается (табл. 9.2).

Россыпные алмазоносные провинции, субпровинции, районы. Районирование территорий россыпной, как и коренной, алмазоносности осуществляется на геолого-структурной и минерагенической основе: по размещению коренных первоисточников и промежуточных коллекторов алмаза, наличию благоприятных для россыпеобразования структур, распространению алмазов и их минералов-спутников на древних платформах и в прилегающих зонах складчатости. В зависимости от наличия (или отсутствия) коренных месторождений алмазов территории подразделяются на рудно-россыпные и россыпные.

Алмазоносные россыпные провинции по своему рангу сопоставляются с крупными структурами земной коры ранга платформ (Сибирская, Восточно-Европейская), на которой известны или прогнозируются проявления коренной и россыпной алмазоносности, приуроченные к различным геолого-структурным обстановкам. В алмазоносных провинциях первоисточники алмазов локализованы в пределах кратонов, а россьшеносные площади располагаются как в пределах самой платформы, так и по ее периферии, захватывая зону сочленения платформы с обрамляющими складчатыми поясами (Урал, Тиман, Верхоянье) (см.рис. 114). Такая особенность алмазоносных провинции отражает описанную выше высокую миграционную способность самого алмаза, приводящую к его концентрации в терригенных комплексах окраинных бассейнов по периферии области сноса, как это имело место в среднем девоне по восточному обрамлению Восточно-Европейской платформы, в карбоне и перми — по восточной периферии Сибирской платформы. За рубежом, в качестве минерагенических единиц ранга провинции, применительно к алмазам, рассматриваются отдельные кратоны платформ, разделенные зонами орогенеза (Южно-Африканская, Конголезская провинции).

Следующей минерагенической категорией алмазоносных россыпных площадей являются субпровинции, различающиеся между собой возрастом коренных источников алмазов и региональной обстановкой формирования россыпей. Обычно это крупные, площадью 10-100 тыc.км2, территории распространения алмазоносных кимберлитов и пространственно связанных с ними россыпей ближнего и умеренного сноса, тяготеющих к определенной системе рудо- и россыпеконтролирующих структур, либо россыпей дальнего переноса, тяготеющих К площадям развития древних терригенных формаций (платформенным синеклизам, краевым прогибам) вне четкой связи с определенными кратонами.

В пределах Сибирской платформы субпровинцией первого типа являются Вилюйская, россыпная алмазоносность которой связана со среднепалеозойскими кимберлитами, контролируемыми двумя зонами глубинных разломов в обрамлении северо-западного борта Вилюйского авлокогена, и средне-верхнепалеозоqскbми и мезозойскими промежуточными коллекторами.

Другая такая субпровинция — Анабаро-Оленекская. К субпровинциям этого же типа принадлежит Тунгусская потенциально-алмазоносная россыпная провинция.

Приленская (Приверхоянская) субпровинция (зона), протяженностью до 1500 км, по восточному обрамлению Сибирской платформы представляет собой субпровинцию второго типа. Она занимает восточный склон Анабарской синеклизы, Предверхоянский прогиб и частично Хараулахский антиклинорий. Это область развития исключительно россыпей дальнего сноса и переотложения, как в ископаемых терригенных формациях, часть из которых (триасовые) подверглись позднейшей складчатости, так и в кайнозойских аллювиальных россыпях (см.рис. 114).

В составе алмазоносной провинции Восточно-Европейской платформы аналогичный характер имеет Тимано-Уральская субпровинция с ее высокосортными ювелирными алмазами. Архангельская субпровинция потенциального развития алмазоносных россыпей принадлежит к субпровинциям первого типа.

В пределах субпровинций выделяются россыпные районы. В первом случае они в целом сопоставимы с кимберлитовыми районами (Мало-Ботуобинский рудно-росыпной район), во втором — определяются границами долгоживущих положительных структур II-III порядка и их склонов, в пределах которых размещаются промежуточные коллекторы алмаза (Вишерский россыпной район).

Алмазоносный россыпной район как минерагеническая единица характеризуется близостью геолого-структурной, палеогеографической и палеоклиматической обстановок формирования россыпей, но входящие в него россыпи имеют множество различных первоисточников и отличаются по возрасту, генезису, геоморфологической позиции, условиям залегания, содержанию и качеству алмазов, а также способам отработки. Россыпной район, как правило, объединяет несколько сравнительно однородных россыпных полей.