Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Результаты определения элементов группы платины (ЭПГ) и изотопного состава Re и Os для оливинов из 17 образцов гранатовых перидотитов из кимберлитовой трубки им. В. Гриба позволили выделить несколько этапов истощения в литосферной мантии, от мезоархея до неопротерозоя (3.28, 2.5-2.2, 1.9, 1.6, 1.2 и 0.72 млрд лет). Установлено, что изучаемый участок литосферной мантии подвергся интенсивным изменениям в результате воздействия процессов палеопротерозойского рифтогенеза и Лапланд-Кольской орогенной активности. Тем не менее, наличие деплетированных перидотитов мезоархейского возраста свидетельствует о том, что последствия тектонических процессов полностью не уничтожили архейскую литосферную мантию в данном регионе. Сопоставление этих данных с полученными ранее для образцов субдукционных эклогитов и нижнекоровых гранулитов из кимберлитовой трубки им. В. Гриба, а также для магматических и метаморфических объектов, расположенных в пределах Балтийского щита, позволяет выделить несколько этапов эволюции изучаемых участков литосферной мантии и нижней коры: 1 – образование деплетированных перидотитов в литсоферной мантии в мезоархее; 2 – происходит образование крупнозернистых эклогитов в литосферной мантии в результате субдукции пород океанической коры, образование гранулитов и гнейсов нижней коры в неоархее , что соответствует времени формирования Беломорского аккреционно-коллизионного орогена и подвижного пояса Лапланд-Колвица и беломорской эклогитовой провинции (БЭП) в пределах Балтийского щита; 3 – этап палеопротерозойской (2.5-2.2 млрд лет) тектонической активности, интенсивные изменения литосферной мантии; 4 – этап палеопротерозойской субдукции (1.9-1.8 млрд лет), образование циркон содержащих мелкозернистых эквигранулярных эклогитов в средней части разреза литосферной мантии (120-150 км), интенсивная переработка пород нижней коры и проработка пород литосферной мантии; 5 – этап мезо- неопротерозойской термальной активности, зафиксированный в мантийных деплетированных и субдукционных породах, а также в зернах цирконов из нижнекоровых пород. Установлена гетерогенность распределения воды в породах литосферной мантии в районе кимберлитовой трубки им. В. Гриба. Участки литосферной мантии, сложенные гранатовыми пироксенитами наиболее обогащены водой (200-350 ppm). Концентрации воды уменьшаются при переходе в участки, представленные вебстеритами (110-170 ppm), флогопит-гранатовыми лерцолитами (16-135 ppm) и гранатовыми лерцолитами (22-61 ppm). Вхождение воды в минералы перидотитов сопряжено с этапами формирования мантийных пироксенитов, с ассоциирующим процессом метасоматического обогащения перидотитов, и последующими процессами переуравновешивания воды в литосферной мантии между обогащенными и обедненными водой слоями. Несмотря на то, что слои пироксенитов наиболее обогащены водой, достоверно неизвестно насколько этот тип пород распространен в опробуемом участке литосферной мантии (от 4 до 20 % по разным оценкам), поэтому наибольшее количество воды в литосферной мантии перераспределено в небольших количествах между оливинами перидотитов, которые являются наиболее распространенным (от 38 до 68 % по разным оценкам) типом пород в литосферной мантии в районе трубки им. В. Гриба. Результаты изучения содержания воды в крупнозернистых высоко- и низкомагниевых эклогитах, показали, что большая часть воды (от 39 до 247 ppm) концентрируется в омфацитах. Установлено, что вхождение воды в структуру омфацита может быть связано с вакансиями в позиции M2, AlIV и с элементами в позиции M2, в основном с Ca и Na. Установлено, что наибольшие концентрации воды содержатся в омфаците эклогитов, которые не были затронуты процессами мантийного метасоматоза, и в условиях литосферной мантии омфациты субдукционных эклогитов теряют воду, а не водонасыщаются. Выявлено, что основные порции воды поступают в деплетированные породы литосферной мантии при процессах субдукции и мантийного метасоматоза, и перераспределяются между обогащенными и обедненными водой слоями. Детальное минералого-геохимическое изучения песчаников из недавно обнаруженной трубки KL-01, расположенной на юге Архангельской алмазоносной провинции (ААП), и образцов, отобранных из кратерных и диатремовых частей высоко-, слабо- и не алмазоносных магматических объектов ААП, позволили разработать метод оценки типа и количества магматического материала в осадочных породах при поисково-разведочных работах на алмазы. Установлено, что использование данных по концентрациям Ni и значениям отношений Zr/Nb и La/Yb в песчаниках может быть использовано для их отличия от вмещающих и перекрывающих пород, а также для определения типа примеси магматического материала. Использование методики позволило определить тип магматического материала в породах трубки KL-01 как кимберлитовую в количестве примеси 20 %. Интерпретация данных по содержанию главных и редких элементов в минералах-индикаторах кимберлита, извлеченных из песчаников, не исключает, что состав, строение, метасоматические преобразования и термальный режим опробуемой литосферной мантии были пригодны для образования и сохранения алмазов. Нижняя граница литосферной мантии могла находиться в интервале глубин 175-190 км, а мощность «алмазного окна» - 55-70 км. Исследуемые песчаники интерпретированы как породы кратерной части новой кимберлитовой трубки, алмазоносность которой не исключается. Результаты изучения минералов-индикаторов кимберлита из кимберлитовой трубки Цнигри-Архангельская, расположенной в Кепинском поле, позволили установить причины её слабой алмазоносности. Установлено наличие разнообразных типов пород (лерцолиты, деформированные лерцолиты, пироксениты, гарбургиты, эклогиты, верлиты, мегакристная ассоциация), участвующих в строении опробуемой литосферной мантии, характерных для таковой в районах алмазоносных объектов ААП. Интерпретация данных по геохимии пиропов также показала наличие всех геохимических типов пиропов (деплетированные, метасоматически обогащенные и равновесные с высокотемпературными силикатными и низкотемпературными карбонатитовыми расплавами). Тем не менее, составы пиропов свидетельствует о том, что в строении литосферной мантии практически не сохранились участки, представленные деплетированными породами высоких степеней частичного плавления, и масштабные процессы рефертилизации затронули породы по всему разрезу литосферной мантии. Расчеты параметра Т для пиропов показали, что на момент захвата кимберлитом 90 % пиропов находились при температурах > 1100 °С. Такие высокие значения не сопоставимы с ранее полученными данными для трубок месторождении им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба. Значения теплового потока изученного участка литосферной мантии могут быть оценены как 40-45 мВ/м2, что гораздо выше, чем для трубок месторождении им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба, а мощность «алмазного окна» могла быть меньше минимум на 30 км, чем для трубок месторождении им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба. Таким образом, условия, при которых находились породы в литосферной мантии были неблагоприятные для образования и сохранения алмазов. Интерпретация составов пиропов из концентрата минералов тяжелой фракции из кимберлитовой трубки им. В. Гриба показало, что гранат содержащие пироксениты могли являться достаточно широко распространенным типом породы, участвующем в строении литосферной мантии. Расчетные значения Р-Т параметров для различных типов пироксенитов указывают на то, что эти породы находились в равновесии с сосуществующими гранатовыми перидотитами по всему разрезу литосферной мантии. Составы породообразующих минералов большинства пироксенитов и перидотитов идентичны. Установлено, что образование в перидотитах пиропов и хромдиопсидов, равновесных с высокотемпературными силикатными расплавами ассоциировалось с процессами образования пироксенитов. Особенности геохимии пиропов и хромдиопсидов в пироксенитах свидетельствует о минимум трех этапах образования этих пород в литосферной мантии.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В период работы по проекту в отчетный период 2021-2022 гг были получены следующие научные результаты: 1) Интерпретация химического состава ксенокристов граната (1100 зерен) и клинопироксена (831 зерно) из кимберлита трубки им. В. Гриба и результаты расчета Р-Т параметров позволили определить основные характеристики высокоалмазоносной литосферной мантии в регионе. Интерпретация данных также позволила исключить более деплетированный состав пород в нижней части литосферной мантии в районе трубки им. В. Гриба. Присутствие высокохромистых (> 7 мас. %) гранатов лерцолитового парагенезиса на всем участке литосферной мантии свидетельствует о том, что процессы рефертилизации могли быть проявлены вдоль всего ее разреза. Установлено, что процессы высокотемпературного мантийного метасоматоза могли быть проявлены вдоль всего разреза литосферной мантии. Учитывая достаточно низкий процент гранатов «алмазной ассоциации» (от 4 до 6 % ) и высокую алмазоносность трубки им. В. Гриба, можно предположить, что алмазоносность изученного участка литосферной мантии могла быть связана не только с деплетированными породами гарцбургит-дунитового типа, но и с лерцолитами, содержащими высокохромистые пиропы, которые также достаточно распространены в нижней части литосферной мантии при Р-Т параметрах стабильности алмаза. 2) Интерпретация химического состава ксенокристов граната из туфогенно-осадочных пород кратерной части кимберлитовой трубки им. В. Гриба показала, что используя корректный подход к выборке зерен для изучения и интерпретации данных, можно получить представительную информацию о составе и строении литосферной мантии и об оценке потенциальной алмазоносности объекта. Это заключение имеет важное значение при реализации геолого-оценочных работ на обнаруженных магматических объектах, которые находятся в стадии заверочного бурения, для оценки потенциальной алмазоносности и принятии решения о дальнейшем глубинном опробовании. 3) Результаты изучения ксенокристов гранатов из высокоалмазоносных кимберлитовых трубок Архангельская и им. В. Гриба и низкоалмазоносной кимберлитовой трубки Цнигри-Архангельская позволили усовершенствовать методику оценки потенциальной алмазоносности площадей и объектов на территории региона, а также обозначить комплекс обязательных работ при изучении ксенокристов гранатов. Использование предложенной методики повысит эффективность и результативность геолого-разведочных работ на алмазы на территории Архангельской области. 4) Подтверждается гетерогенность распределения воды в породах литосферной мантии в районе кимберлитовой трубки им. В. Гриба. Данные по концентрациям воды в номинально безводных минералах ассоциаций мантийных пород, представленных перидотитами, пироксенитами и эклогитами субдукционного генезиса, позволили определить, что максимальные порции воды в литосферную мантию поступают 1) при процессах субдукции с породами океанической коры, которые впоследствии теряют воду в период пребывания в литосферной мантии, а не водонасыщаются, и 2) при процессах мантийного метасоматоза (карбонатитового, высокотемпературного и флогопитового). При этом, максимальные количества воды фиксируются в мантийных эклогитах без признаков метасоматического обогащения и в перидотитах, находящихся в приконтактовых зонах с гранатовыми и/или флогопит содержащими клинопироксенитами. Степень обогащения водой минералов перидотитов будет зависеть от типов воздействия мантийного метасоматоза и от наличия контакта с обогащенными водой пироксенитовыми участками. Становится очевиден факт наличия локальных обогащенных водой участков литосферной мантии, но тем не менее, основная часть воды в литосферной мантии стабильно концентрируется в оливинах, вклад которых в общие значения содержаний воды в породах варьирует от 60 до 88 %. Установленное минимальное содержание воды в образцах перидотитов с минимальными признаками воздействия только "скрытого" карбонатитового или флюидного метасоматоза подтверждает тот факт, что изначально деплетированные породы литосферной мантии содержали критически низкие концентрации воды или вовсе не содержали ее. Обогащение водой пород литосферной мантии в районе кимберлитовой трубки им. В. Гриба имело умеренный характер. 5) Результаты изучения концентраций редких элементов и состава U-Pb изотопной системы в цирконах из вулканогенно-осадочных пород кратерной части магматического объекта KL-01 (180 зерен), из кимберлита (170 зерен) и нижнекоровых ксенолитов (440 зерен) трубки им. В. Гриба позволили получить предварительное представление об этапах формировании и преобразование пород континентальной коры как в районе трубки им. В. Гриба, так и в южной части Архангельской алмазоносной провинции. Результаты U-Pb датирования цирконов из кимберлитов и нижнекоровых ксенолитов трубки им. Гриба указывают на то, что формирование континентальной коры в районе началось около 3.1 млрд. лет назад, о чем свидетельствуют наиболее древние датировки. Основной этап становления континентальной коры проходил в интервале 2.9-2.6 млрд. лет назад, с пиком около 2.7 млрд. лет назад. Следующий максимум полученных возрастов отвечает интервалу 1.9-1.7 млрд. лет назад. Этот этап связан с метаморфической проработкой пород континентальной коры в результаты коллизии архейских блоков и амальгамации Кола-Карельского кратона. Некоторое количество зерен цирконов как из кимберлита, так и из нижнекоровых гранулитов трубки им. В. Гриба имеют дискордантный возраст, линейно располагаясь под линией конкордии между двумя пиковыми значениями, что говорит о потере Pb архейскими цирконами при термальном воздействии палеопротерозойского коллизионного события. Это подтверждается также некоторыми цирконами, в которых центр зерна сохранил архейский возраст, а край имеет протерозойский возраст. Незначительный прирост новой коры происходил 1.5, 1.2 и 1.0 млрд. лет назад, скорее всего в результате внедрения магматических тел. Результаты U-Pb датирования цирконов из объекта KL-01 коррелируют с таковыми, полученными для трубки им. В. Гриба, но дополнительно указывают на существование в южной части ААП, по-видимому редких магматических/метаморфических объектов рифейского возраста; эти данные требуют дополнительного анализа для корректной интерпретации. В любом случае, полученные результаты показывают длительный этап образования континентальной коры в регионе в период 3.1 - 1.0 млрд. лет; после 1.0 млрд. лет тектоно-магматическая активность в регионе отсутствовала. 6) Определение состава Rb-Sr и Sm-Nd в мантийных пироксенитах (14 образцов) из кимберлитовой трубки им. В. Гриба показали сложную историю формирования и эволюции этих пород в литосферной мантии. Уже сейчас можно с уверенностью констатировать тот факт, что большая часть пироксенитов образовалось задолго до термального события связанного с формированием кимберлитов. Пироксениты могли образоваться непосредственно как кумуляты астеносферных магм, при реакции перидотитов с такими магмами, и в одном случае как рестит при частичном плавлении. Sm-Nd система в большей части гранатов в той или иной степени была подвержена модификации в результате термального события связанного с кимберлитами, что также ранее было определено для гранатов из крупнозернистых эклогитов. 7) Результаты комплексного минералого-геохимическое изучение минералов ассоциации мегакристов (160 зерен из фракции -2+1 см) из кимберлитовой трубки им. В. Гриба позволили установить, что гранаты и ильмениты мегакристной ассоциации являются продуктами фракционной кристаллизации высокотемпературных силикатных расплавов, а их образование под влиянием кимберлитового расплава исключается. Также было установлено, что на момент кимберлитового магматизма мегакристы гранатов располагались в центральной и нижней частях литосферной мантии и были переуравновешены с мантийными породами. Анализ полученных данных исключает широкомасштабное проявление высокотемпературного высоко-Ti силикатного мантийного метасоматоза в изученном участке литосферной мантии.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1) Проведено определение концентраций главных элементов в минералах тяжелой фракции (оливин, гранат, хромдиопсид, хромит, пикроильменит) из кимберлита трубок Золотицкого (Архангельская, Ломоносовская, Поморская, Пионерская, Карпинского-1) и Кепинского (Ан-693) полей и трубки Ижма (оливиновый мелилитит/пикрит) Ижмозерского поля, общее количество зерен – 5600 штук; для гранатов и хромдиопсидов определены концентрации редких элементов. Установлено, что на этап кимберлитового магматизма литосферная мантия в районе трубок Золотицкого поля была представлена преобладающими лерцолитами (66-77 %) при подчиненном количестве гарцбургитов (до 10 %). Для литосферной мантии установлен «холодный» режим при мощности теплового потока 36-38 мВ/м2 для трубок Архангельская и Ломоносовская и 35-36 мВ/м2 для трубки Пионерская. Нижняя граница литосферной мантии может быть определена как 180-190 км для трубки Ломоносовская, 190-210 км для трубки Архангельская и 160-170 км для трубки Пионерская. Этапы, типы и последовательность метасоматических преобразований литосферной мантии в районе высокоалмазоносной трубки Архангельская соответствует таковым для высокоалмазоносной кимберлитовой трубки им. В. Гриба: высокая сохранность потенциально алмазоносных перидотитов в центральной и нижней частях литосферной мантии, испытавших воздействие флюидного/карбонатитового типа мантийного метасоматоза, при высокой степени проработки пород высокотемпературными силикатными расплавами и рефертилизация вдоль всего разреза литосферной мантии. В центральной и нижней частях литосферной мантии в районе среднеалмазоносных кимберлитовых трубок Ломоносовская и Пионерская зафиксировано резкое преобладание перидотитов, испытавших воздействие флюидного/карбонатитового типа мантийного метасоматоза, при подчиненном количестве перидотитов, испытавших высокотемпературный силикатный метасоматоз, установлена рефертилизация исключительно в центральной и нижней частях литосферной мантии и увеличение степени деплетированности пород с глубиной. Для литосферной мантии в районе слабоалмазоносной кимберлитовой трубки Ан-693 установлена сохранность исключительно в ее центральной части потенциально алмазоносных перидотитов; породы нижней части литосферной мантии были подвержены обширному воздействию высокотемпературных силикатных расплавов, что привело к прогреву нижних частей литосферной мантии и в том числе- к полному уничтожению алмазов. 2) Результаты изучения U-Pb и Lu-Hf изотопных систем в ксенокристах цирконов (145 зерен) из кимберлита диатремовой части трубки им. В. Гриба позволили определить, что первый фрагмент континентальной коры (КК) был сформирован в эоархейское время ~ 3.8-3.6 млрд. лет назад; основной этап роста КК произошел в период 3.4–3.1 млрд. лет назад, но все эти породы были переработаны в период 2.8-2.7 млрд. лет назад, предположительно, в результате коллизии архейских блоков и последующей субдукции. В этот же период (2.8-2.7 млрд. лет) в этом районе зафиксирована некоторая магматическая активность с добавлением ювенильной коры. Следующий тектоно-термальный этап произошел в период 2.0-1.8 млрд лет назад, результатом которого стала существенная переработка как древних архейских, так и новообразованных палеопротерозойских пород КК. После этого КК в районе трубки им. В. Гриба не испытывала значительной тектоно-термальной активности. Некоторая магматическая активизация произошла в мезопротерозойское время (1.4-1.1 млрд. лет): породы этого возраста не испытали метаморфизма. Полученные данные полностью опровергают ранее представленную модель образования КК в районе алмазоносных кимберлитовых трубок ААП, в том числе и в районе трубки им. В. Гриба, в палеопротерозойское время. 3) Получены данные по U-Pb возрасту цирконов из песчаников кратерной части кимберлитовой трубки им. В. Гриба (90 зерен) и магматического объекта KL-01 (143 зерна), расположенных в разных частях ААП на расстоянии ~ 100 км друг от друга. Для изученных цирконов из двух объектов установлены разновозрастные источники сноса от архейских до неопротерозойских, но с преобладанием мезопротерозойского возраста источников. Для двух объектов установлено отсутствие цирконов, возраст которых соответствует интервалу 900-700 млн. лет. Минимальный возраст цирконов из песчаников кратера трубки им. В. Гриба (557 ±9 млн. лет) и объекта KL-01 (609 ± 9 млн. лет) согласуется с определенным возрастом формирования вендских песчаников в районе трубок ААП. 4) Полученные результаты определения U–Pb-возраста цирконов из кимберлита трубки Ломоносовская (70 зерен) и Архангельская (100 зерен) в целом показывают тот же возрастной интервал образования и модификации пород КК от архея до мезопротерозоя, что и цирконы из кимберлита трубки им. В. Гриба, но с большим количество цирконов мезопротерозойского возраста и меньшим – архейского возраста. Можно полагать идентичность этапов образования КК в пределах Золотицкого поля, с дополнительно выделенным этапом магматизма в районе трубки Архангельская в период 0.9-1.1 млрд. лет. Полученные результаты определения U–Pb-возраста цирконов из кимберлитов трубок Шоча (110 зерен) и Ан-693 (135 зерен) Кепинского поля и трубок Чидвинская (80 зерен) и Апрельская (107 зерен) Ижмозерского поля (оливиновые мелилититы/пикриты), свидетельствуют о сходной истории образования и преобразования пород КК с преобладающими этапами мезопротерозойского магматизма и значительной сохранности пород, испытавших палеопротерозойский тектоно-термальный этап, в том числе магматизм. В трубке Ан-693 обнаружен циркон с возрастом 365 ± 6 млн. лет, что соответствует ранее установленному этапу кимберлитового магматизма Золотицкого поля и трубки им. В. Гриба, но не предполагаемому этапу кимберлитового магматизма Кепинского поля (410-380 млн. лет по палеофаунистическим данным). 5) Результаты изучения морфологических особенностей зерен гранатов из кратерной (655 зерен) и диатремовой (180 зерен) частей кимберлитовой трубки им. В. Гриба показали, что наряду с гранатами, имеющими «первичную» морфологию, в трубке присутствуют гранаты, морфология которых могла сформироваться только под воздействием постмагматических процессов. Обнаружение в кратерной части гранатов с каплевидным рельефом ставит под вопрос интерпретацию подобных зерен из шлихо-минералогических проб как признак вторичного коллектора. Зерна гранатов с пирамидально-черепитчатым рельефом обнаружены в глубинной диатремовой части трубки, что подтверждают необходимость усовершенствования шлихо-минералогического метода поисков алмазных месторождений по типоморфным особенностям минералов-индикаторов кимберлитов применительно к условиям севера Восточно-Европейской платформы. 6) Получены первые результаты минералого-геохимического изучения уникального ксенолита литосферной мантии, в котором представлена ранее не описанная минеральная ассоциация кварц-хромпироп-хромдиопсид. Показано, что кварц не является продуктом постмагматических процессов. Реконструирован этап преобразования исходного лерцолита в обогащенную гранатом и клинопироксеном породу в результате воздействия высокотемпературного силикатного расплава. Последующие этапы влияния метасоматических агентов идентифицированы по наличию отрицательной Eu аномалии в некоторых зернах граната, что могло быть результатом влияния субдукционно связанного флюида, иобогащению породообразующих минералов ЛРЗЭ, Sr, Th, U, Nb и Ta в результате воздействия флюида, обогащенного этими несовместимыми элементами. 7) Проведено первое исследование состава вторичных раскристаллизованных расплавных включений в оливинах (19 минеральных видов) в крупнозернистом гранатовом лерцолите трубки им. В. Гриба. Получены первые свидетельства существования щелочно-карбонатных Сl-S-P-содержащих расплавов в литосферной мантии Восточно-Европейской платформы. Установлен состав исходного расплава для включений этого типа, который представлял собой богатую щелочью карбонатную жидкость, содержащую небольшое количество SiO2 (≤9,6 мас.%) и H2O (≤2,6 мас.%).