Формирование алмазоносных парагенезисов литосферной мантии краевых частей древних платформ и сопряженных складчатых областей

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-17-00177

НазваниеФормирование алмазоносных парагенезисов литосферной мантии краевых частей древних платформ и сопряженных складчатых областей

Руководитель Зедгенизов Дмитрий Александрович, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-114 - Геология и генезис неметаллических полезных ископаемых

Ключевые слова Мантия, алмаз, углерод, эклогит, офиолит, перидотит, субдукция, метаморфизм, кратон, флюид, парагенезис, кимберлит

Код ГРНТИ38.51.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Многолетние исследования показали, что литосферная мантия древних платформ существенно неоднородна и одной из причин этого является взаимодействие мантийных пород с веществом, поступающим в мантию в результате субдукции коровых пород. Преобладание алмазов эклогитового парагенезиса в россыпях краевых частей Восточно-Европейской и Сибирской платформ свидетельствует о специфическом строении мантии соответствующих регионов. Несмотря на большой объем геолого-разведочных и научно-исследовательских работ в этих районах, проблема поиска коренных источников алмазов из россыпей по-прежнему остается нерешенной. Формирование эклогитовых субстратов в мантии многие исследователи традиционно связывают с преобразованием и захоронением глубоко субдуцированных пород океанической литосферы. В последнее время появляется все больше данных о погружении пород океанической литосферы на горизонты переходной зоны и нижней мантии Земли. Такие породы нередко встречаются в составе офиолитовых комплексов складчатых областей, которые по данным некоторых исследователей также могут алмазоносными. Основная задача данного проекта - определить условия формирования глубинных минеральных ассоциаций алмазоносных комплексов и этапы преобразования контрастных протолитов океанической литосферы в пределах краевых частей древних платформ и сопряженных складчатых областей. В связи с этим в настоящей работе планируется провести исследование глубинных минералов из тяжелых шлиховых фракций алмазоносных россыпей западного Урала и минеральных включений в алмазах. Существующая база современных методов микроанализа позволяет охарактеризовать типоморфные ассоциации, определить состав и возможный источник вещества, и оценить физико-химические условия образования алмазов. На основании полученных результатов и уже имеющихся в опубликованных источниках сведений будут также рассмотрены возможные механизмы генерации и эволюции алмазообразующих сред в породах разных литологических типов и их взаимосвязь с кимберлитами. Целенаправленное изучение геохимических особенностей высокобарических комплексов, проведение оценки возраста метаморфических событий и P-T параметров их стабильных минеральных ассоциаций может стать необходимым ключом к пониманию глубинных процессов, в т.ч. ответственных за формирование алмазов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Калугина А.Д., Зедгенизов Д.А., Логвинова А.М. Использование рамановской спектроскопии для характеристики состава минеральных включений перидотитового парагенезиса в алмазах Литосфера (год публикации - 2023)

2. Салимгараева Л.И., Березин А.В. Гранатиты из эклогитового комплекса Марун-Кеу (Полярный Урал): геохимия и проблемы образования Записки Горного Института (год публикации - 2023)

3. Калугина А.Д., Зедгенизов Д.А. Особенности оценки химического состава минеральных включений в природных алмазах перидотитового парагенезиса и минералов из мантийных ксенолитов перидотитов с помощью метода Рамановской спектроскопии Сборник материалов XI Российской молодежной научно-практической школы «Новое в познании процессов рудообразования», ИГЕМ РАН, Москва, C. 115-117 (год публикации - 2022)

4. Калугина А.Д., Зедгенизов Д.А. Оценка состава минеральных включений граната в природных алмазах различных парагенезисов по данным Рамановской спектроскопии Материалы всероссийской научной конференции «Уральская минералогическая школа 2022», ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, С. 65-67 (год публикации - 2022)

5. Салимгараева Л.И., Березин А.В. Проблема возраста эклогитов комплекса Марун-Кеу, Полярный Урал Сборник материалов XI Российской молодежной научно-практической школы «Новое в познании процессов рудообразования», ИГЕМ РАН, Москва, С. 226-229 (год публикации - 2022)

Публикации

1. Губанов Н.В., Зедгенизов Д.А., Васильев Е.А., Наумов В.А. Новые данные о составе среды кристаллизации волокнистых алмазов из россыпей Западного Урала Записки Горного института, т. 263, с. 645-656 (год публикации - 2023)

2. Рахманова М.И., Юрьева О.П., Зедгенизов Д.А., Губанов Н.В. Спектроскопические особенности коричневых алмазов из россыпей Урала Литосфера, т. 23, №4, с. 564-578 (год публикации - 2023)
10.24930/1681-9004-2023-23-4-564-578

3. Чуйко В.А., Синкин В.А., Наумов В.А., Плюснин И.А., Калинин К.П. Сюзёвское месторождение россыпных алмазов: новый этап изучения алмазоносности Западного Урала Литосфера, т. 23, №4, с. 701-713 (год публикации - 2023)
10.24930/1681-9004-2023-23-4-701-713

4. Шмелев В.Р., Мэн Ф-С. Свидетельства ультравысокобарической эволюции гранатовых перидотитов Полярного Урала Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле, т. 213, №1, с. 90-95 (год публикации - 2023)
10.31857/S2686739723601187

5. Калугина А.Д., Зедгенизов Д.А. КР-спектроскопия включений коэсита в природных алмазах Сборник материалов XХIX Всероссийской научной конференции «Уральская минералогическая школа – 2023»., с. 75-76 (год публикации - 2023)

6. Шмелев В.Р., Мэн Ф-С. Карбонаты как индикаторы эволюции эклогит-перидотитовых комплексов зон субдукции (на примере Урала) Материалы XХIX Всероссийской научной конференции «Уральская минералогическая школа – 2023»., с. 234-235 (год публикации - 2023)

7. Салимгараева Л.И., Березин А.В. Циркон из вмещающих эклогиты пород комплекса Марун-Кеу (Полярный Урал): U-Pb возраст и геохимия редких элементов Материалы Годичного собрания РМО и Федоровской сессии 2023, с. 65-66 (год публикации - 2023)

8. Калугина А.Д., Зедгенизов Д.А. Методика количественной оценки химического состава минеральных включений в природных алмазах перидотитового парагенезиса с помощью Рамановской спектроскопии Материалы XIII Всероссийской молодежной научной конференции «Минералы: строение, свойства, методы исследования», c. 150-152 (год публикации - 2023)

9. Салимгараева Л.И., Березин А.В. Проблема образования гранатитов из эклогитового комплекса Марун-кеу (Полярный Урал) Сборник материалов XХIX Всероссийской научной конференции «Уральская минералогическая школа – 2023»., c.188-190 (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках поставленных задач продолжено изучение минеральных и флюидных включений в уральских алмазах с целью выявления особенностей состава их материнских субстратов. Полученные результаты подтверждают, что доминирующим субстратом являются эклогиты (~90 % от всех включений). Включения эклогитового парагенезиса представлены преимущественно гранатом пироп-альмандин-гроссулярового ряда с дифференцированным хондрит-нормированным спектром РЗЭ c повышенным содержанием тяжелых РЗЭ. Клинопироксен представлен омфацитом, для которого характерен пологий спектр РЗЭ со слабым уменьшением концентраций в области тяжелых РЗЭ. Редкие включения перидотитового парагенезиса представлены магнезиохромитом, оливином с магнезиальностью 92-93% и Cr-пиропом. Редкоэлементный состав Cr-пиропов характеризуется двумя типами распределений: (i) пологим хондрит-нормированным спектром c небольшим обеднением в области легких редкоземельных элементов и (ii) синусоидальным спектром. Изотопный состав углерода δ13С алмазов варьирует от -4.6 до -19 ‰, при этом большинство значений заключены в диапазоне среднемантийных значений от -4 до -8 ‰. Доминирование алмазов с включениями эклогитового парагенезиса и наличие образцов с облегченным изотопным составов углерода подтверждает ведущую роль субдукционных процессов в образовании уральских алмазов. О вкладе эклогитового субстрата в образование алмазообразующих сред также свидетельствует силикатно-карбонатный состав микровключений в волокнистых алмазах. Установлено, что такие микровключения алмазообразующих флюидов/расплавов характеризуются дифференцированным спектром редких элементов с плавным понижением относительных концентраций в направлении более совместимых элементов. Наличие невыраженных минимумов по K, Ta, Nb и Ti может указывать на присутствие в исходном субстрате акцессорных фаз, таких как рутил, что более характерно для эклогитов. Минералы-спутники алмазов из алмазоносных отложений западного Приуралья редки и до сих пор слабо изучены. В рамках отчётного периода из фондовых образцов базального алмазоносного горизонта такатинской свиты было извлечено 40 кимберлитовых цирконов и 6 гранатов. Установлено, что составы гранатов соответствуют низкокальциевому (СаО=1.5-3.2 вес.%) высокохромистому (Cr2O3=5.7-10.5 вес.%) пиропу. Нормированные на хондрит содержания редкоземельных элементов демонстрируют синусоидальное распределение с плавным увеличением относительных концентраций от La к Eu, затем снижением к Ho и увеличением к Lu. Кимберлитовые цирконы характеризуются низкими концентрациями U (<100 ppm), Y (<150 ppm), Li (<0.2 ppm), низкими суммарными содержаниями РЗЭ (<100 ppm), слабовыраженными европиевой и цериевой аномалиями (Eu/Eu* >0.6; Сe/Ce* <20). Геохронологические исследования цирконов U-Pb методом показали согласующийся конкордантный возраст, составляющий 410-420 млн лет. Полученные результаты указывают на относительно незначительный временной промежуток между внедрением коренных тел кимберлитов и формированием алмазоносной такатинской свиты, относящейся к эмсскому ярусу нижнего девона (393-407 млн лет). Одной из задач данного проекта является детальное изучение высокобарических эклогитсодержащих комплексов Урала как индикаторов субдукционных процессов, потенциально связанных с алмазообразованием. В отчётный период было проведено исследование эклогитов Максютовского высокобарического комплекса. Установлено, что породы сложены гранатом с повышенным содержанием альмандинового минала (20-35 об.%), омфацитом (30-40 об.%) и фенгитом (20-25 об.%). Спорадически наблюдаются редкие выделения цоизита/эпидота, кварца, амфибола (глаукофан-рибекита), плагиоклаза, хлорита, рутила и титанита. Выявлено, что протолитом эклогитов являлись толеитовые базальты. Оценка P-T параметров пикового этапа метаморфизма соответствует диапазону 600-750 °С и 16-29 кбар. Регрессивный этап метаморфизма описывается температурами 420-550 °С и давлениями 13-19 кбар. Установлено, что формирование эклогитов Максютовского комплекса могло быть связано с субдукцией океанической плиты под Магнитогорскую островную дугу. В рамках проекта продолжено петролого-геохимическое изучение гранатовых перидотитов комплекса Марун-Кеу (Полярный Урал). В результате проведенных исследований подтверждена магматическая природа протолита гранатовых перидотитов, отвечающего кумулатам перидотит-габбровой серии. Установлено, что изученные кумулаты и ассоциирующие с ними базальтоиды дайковой серии представляют собой единый вулканоплутонический рифтогенный комплекс (продукт плавления субконтинентальной литосферной мантии), внедренный до метаморфизма в породы континентальной окраины кратона Балтика. Показано, что в процессе субдукции магматический протолит испытал сначала прогрессивный UHP метаморфизм, а при эксгумации – ретроградный HP, амфиболитовый и зеленосланцевый метаморфизм. В пользу проявления более раннего UHP метаморфизма могут свидетельствовать обнаруженные структуры твердофазного распада пикроильменита в оливинах и карбонатные сегрегации с хлорапатитом.

Публикации

1. Зедгенизов Д.А., Губанов Н.В., Логвинова А.М. Особенности формирования алмазоносных парагенезисов литосферной мантии восточной окраины Русской платформы Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: Материалы XVIII Геологического съезда Республики Коми. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, Т. I, с. 42-44 (год публикации - 2024)
10.19110/978-5-98491-103-0

2. Салимгараева Л., Березин А., Сергеев С., Губанов Н., Стецкая Е., Скублов С. Zircons from Eclogite-Associated Rocks of the Marun–Keu Complex, the Polar Urals: Trace Elements and U–Pb Dating Geosciences, Т. 14, № 206. (год публикации - 2024)
10.3390/geosciences14080206

3. Губанов Н.В., Зедгенизов Д.А. Состав и эволюция среды кристаллизации алмазов в "оболочке" из кимберлитов центральной части Сибирского кратона XХX Всероссийская научная конференция «Уральская минералогическая школа – 2024». Сборник тезисов студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей ВУЗов геологического профиля. Екатеринбург, c. 56-57 (год публикации - 2024)

4. Зедгенизов Д.А., Губанов Н.В., Логвинова А.М. Генезис алмазов западного Приуралья Материалы Годичного собрания РМО «Минералогические исследования в интересах развития минерально-сырьевого комплекса России и создания современных технологий», г. Апатиты., с. 59-60 (год публикации - 2024)
10.37614/978.5.91137.521.8.019

5. Васильев Е., Губанов Н., Зедгенизов Д. Point defects in coated diamonds Diamond and Related Materials, Т. 148, № 111519 (год публикации - 2024)
10.1016/j.diamond.2024.111519

6. Ахмедов Д.А., Зедгенизов Д.А., Наумов В.А., Губанов Н.В., Езерский В.А. Минералогия детритовых цирконов из алмазоносных отложений такатинской свиты (Средний Урал) XХX Всероссийская научная конференция «Уральская минералогическая школа – 2024». Сборник тезисов студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей ВУЗов геологического профиля. Екатеринбург, c. 25-27 (год публикации - 2024)

7. Березин А.В., Салимгараева Л.И., Пучков В.Н. Реконструкция геодинамической истории комплекса Марун-Кеу, Полярный Урал: мультидисциплинарный подход Записки Горного Института (год публикации - 2024)

8. Шмелев В.Р., Мэн Ф.-С. Новый аспект позднепалеозойской субдукции Восточно-Европейской континентальной окраины (на примере эклогит-перидотитовых комплексов Полярного Урала) Тектоника и геодинамика Земной коры и мантии: фундаментальные проблемы-2024. Материалы LV Тектонического совещания. Москва, Т.2, с. 264-267 (год публикации - 2024)
10.34756/GEOS.2024.17.38797

Возможность практического использования результатов
Полученные в рамках проекта новые результаты позволили определить тип и возраст коренных источников алмазов на Урале и выявить маркеры алмазообразующих процессов, что дает возможность их практического использования при совершенствовании методов прогнозирования, поиска и оценки алмазных месторождений.