Петрофизические таксоны месторождения алмазов кимберлитовой трубки «Комсомольская» (Якутская алмазоносная провинция)

Цель проведенных петро- и палеомагнитных исследований ориентированных образцов из основных петрофизических таксонов месторождения алмазов кимберлитовой трубки «Комсомольская» (кимберлиты, разнофазные базиты и терригено-карбонатные образования) заключалась в построении петрофизической модели и решении на ее основе разных геолого-геофизических задач, таких как анализ характера поведения наблюденного гравимагнитного поля для алмазопоисковых площадей четвертого и пятого геотипов, палеомагнитное датирование магматических событий, геодинамических реконструкций и пр. Особенности структурного взаимоотношения петрофизических таксонов месторождения повлияли на распределение их физических свойств, что в результате отразилось на характере наблюденных гравитационного и магнитного полей. Показано, что при использовании векторных параметров петрофизических таксонов в «методе вычитания» потенциальных полей от объектов-помех (базиты Тунгусской синеклизы) можно получить аномалию «трубочного типа» от объекта поисков (кимберлитовая трубка). Кроме того, на основе петрофизической модели доказано существование гравимагнитных аномалий, генетически связанных со структурами диатремовой ассоциации – аномалии структурного типа, которые следует учитывать в процессе интерпретации данных геофизических съемок в пределах Якутской алмазоносной провинции. В качестве минералов-носителей намагниченности в долеритах установлены титаномагнетиты, в то время как в кимберлитах их спектр более разнообразен – там встречаются магнетиты, титаномагнетиты, ильмениты и хромшпинелиды. В ходе пошаговых размагничиваний и последующего компонентного анализа векторов естественной остаточной намагниченности получены виртуальные геомагнитные полюсы, характеризующие направление магнитного поля Земли, времени внедрения кимберлитов и базитов. Это позволяет установить не только временную последовательность тектоно-магматических событий, сформировавших рассматриваемое месторождение алмазов кимберлитовую трубку «Комсомольская», но и уточнить их сценарий для Якутской алмазоносной провинции в целом. Палеомагнитные данные по кимберлитам трубки «Комсомольская» хорошо согласуются с палеомагнитными данными, полученными по базальтам аппаинской свиты верхнего девона D3ap (фран, 385–375 млн лет) и дорудной дайки долеритов вилюйко-мархинского интрузивного комплекса рудника «Мир» (373,5 млн лет), что может свидетельствовать о ее относительно раннем возрасте и, возможно, более глубоком уровне эрозионного среза. Палеомагнитные реконструкции показали, что эпохи кимберлито- и траппообразования корреспондируются с современным положением горячих точек, что, в свою очередь, может быть положено в основу прогноза новых кимберлитовых полей на Сибирской платформе.

1. Владимиров Б.М., Дауев Ю.М., Зубарев Б.М., Каминский Ф.В., Минорин В.Е., Прокопчук Б.И. [и др.]. Месторождения алмазов СССР, методика поисков и разведки. Ч. 1. Геология месторождений алмазов СССР. М.: Изд-во ЦНИГРИ, 1984. 435 с.

2. Томшин М.Д., Лелюх М.И., Мишенин С.Г., Сунцова С.П., Копылова А.Г., Убинин С.Г. Схема развития траппового магматизма восточного борта Тунгусской синеклизы // Отечественная геология. 2001. № 5. С. 19–24. EDN: DHDAYX.

3. Томшин М.Д., Гоголева С.С. Морфология трапповых силлов вблизи кимберлитов // Литосфера. 2023. Т. 23. № 4. С. 579–588. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2023-23-4-579-588. EDN: VZFUFH.

4. Константинов К.М., Томшин М.Д., Хороших М.С. Магнитоупругий эффект кимберлитовмещающих пород (Якутская алмазоносная провинция) // Науки о Земле и недропользование. 2023. Т. 46. № 4. С. 344–363. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2023-46-4-344-363. EDN: GNUPHH.

5. Константинов К.М., Иванюшин Н.В., Мишенин С.Г., Убинин С.Г., Сунцова С.П. Петрофизическая модель кимберлитовой трубки Комсомольская // Геофизика. 2004. № 6. С. 50–53. EDN: SVRTGD.

6. Konstantinov K.M., Gladkov A.S. Petromagnetic heterogeneities in sintering zones of Permian-Triassic traps of Komsomolsk pipe deposit (Yakutsk diamond province) // Doklady Earth Sciences. 2009. Vol. 427. Iss. 1. P. 880–886. https://doi.org/10.1134/S1028334X09050365. EDN: MWWELN.

7. Константинов К.М., Гладков А.С. Динамическая физико-геологическая модель месторождения алмазов кимберлитовой трубки Комсомольская (Алакит-Мархинское поле западной Якутии) // Геодинамика и Тектонофизика. 2022. Т. 13. № 5. С. 678. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-5-0678. EDN: IDAGIA.

8. Вахромеев Г.С., Давыденко А.Ю. Моделирование в разведочной геофизике. М.: Недра, 1987. 194 с.

9. Храмов А.Н., Гончаров Г.И., Комиссарова Р.А., Писаревский С.А., Погарская И.А., Ржевский Ю.С. [и др.]. Палеомагнитология. Л.: Недра, 1982. 312 с.

10. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов мира. М.: Недра, 1998. 555 с. EDN: IIYYNK.

11. Костровицкий С.И., Морикио Т., Серов И.В., Яковлев Д.А., Амиржанов А.А. Изотопно-геохимическая систематика кимберлитов Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2007. Т. 48. № 3. С. 350–371. EDN: IBCKOT.

12. Егоров К.Н., Кошкарев Д.А., Гладков А.С. Структурно-вещественная эволюция и алмазоносность многофазной кимберлитовой трубки «Комсомольская» (Алакит-Мархинское поле, Якутия) // Отечественная геология. 2015. № 3. С. 16–23. EDN: TYOPMF.

13. Брахфогель Ф.Ф. Геологические аспекты кимберлитового магматизма северо-востока Сибирской платформы. Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1984. 128 с.

14. Агашев А.М., Похиленко Н.П., Толстов А.В., Поляничко В.В., Мальковец В.Г., Соболев Н.В. Новые данные о возрасте кимберлитов Якутской алмазоносной провинции // Доклады академии наук. 2004. Т. 399. № 1. С. 95–99. EDN: OPTXGH.

15. Дэвис Г.Л., Соболев Н.В., Харькив А.Д. Новые данные о возрасте кимберлитов Якутии, полученные уран-свинцовым методом по цирконам // Доклады Академии Наук СССР. 1980. T. 254. № 1. C. 175‒179. EDN: HMJUDG.

16. Константинов К.М., Мишенин С.Г., Томшин М.Д., Корнилова В.П., Ковальчук О.Е. Петромагнитные неоднородности пермотриасовых траппов Далдыно-Алакитского алмазоносного района (Западная Якутия) // Литосфера. 2014. № 2. С. 77–98. EDN: SGPOVZ.

17. Kravchinsky V.A., Konstantiniv K.M., Courtillot V., Savrasov J.I., Valet J-P., Cherniy S.D., et al. Paleomagnetism of East Siberian traps and kimberlites: two new poles and paleogeographic reconstructions at about 360 and 250 Ma // Geophysical Journal International. 2002. Vol. 148. Iss. 1. P. 1–33. https://doi.org/10.1046/j.0956-540x.2001.01548.x.

18. Константинов К.М., Мишенин С.Г., Убинин С.Г., Сунцова С.П. Распределение векторов естественной намагниченности пермотриасовых траппов Далдыно-Алакитского алмазоносного района // Геофизика. 2004. № 1. С. 49–53. EDN: STWTTH.

19. Константинов К.М., Новопашин А.В., Евстратов А.А., Константинов И.К. Физико-геологическое моделирование гравимагнитных полей коренных месторождений алмазов в условиях развития пермотриасовых траппов // Геофизика. 2012. № 6. С. 64–72. EDN: RZDIMT.

20. Травин А.В., Юдин Д.С., Владимиров А.Г., Хромых С.В., Волкова Н.И., Мехоношин А.С. [и др.]. Термохронология Чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) // Геохимия. 2009. № 11. С. 1181–1199. EDN: KXLBPT.

21. Akimoto S. Magnetic properties of FeO – Fe2O – TiO2 system as a basis of rock magnetism // Journal of the Physical Society of Japan. 1961. Vol. 17. P. 706–710.

22. Konstantinov K., Yakovlev A., Antonova T., Konstantinov I., Ibragimov S., Artemova E. Petro- and paleomagnetic characteristics of the structural-material complexes of the diamond mining of the nyurbinskaya pipe (Middle Markha district, West Yakutia) // Geodynamics and Tectonophysics. 2017. Vol. 8. Iss. 1. P. 135–169. https://doi.org/10.5800/GT‐2017‐8‐1‐0235.

23. Константинов К.М., Артёмова Е.В., Константинов И.К., Яковлев А.А., Киргуев А.А. Возможности метода анизотропии магнитной восприимчивости в решении геолого-геофизических задач поисков коренных месторождений алмазов // Геофизика. 2018. № 1. С. 67–77. EDN: YWMSHU.

24. Саврасов Д.И., Камышева Г.Г. Направление остаточной намагниченности в кимберлитах // Магнетизм горных пород и палеомагнетизм: материалы V Всесоюзн. конф. по палеомагнетизму (г. Красноярск, 10–17 июня 1962 г.). Красноярск, 1963. Т. 1. С. 124–129.

25. Zhitkov A.N., Savrasov D.I. Palеomagnetism and the ages of kimberlites exemplified by the four pipes of Yakutia // Extended Abstracts: 6th Intern. сonf. Novosibirsk: United Institute of Geology, Geophysics and Mineralogy, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 1995. Vol. 6. P. 695–697. https://doi.org/10.29173/ikc2018.

26. Константинов К.М. Возраст естественной остаточной намагниченности кимберлитов Якутской алмазоносной провинции // Наука и образование. 2010. № 1. С. 47–54. EDN: LBECAL.

27. Tarling D.H., Hrouda F. The magnetic anisotropy of rocks. London: Chapman & Hall, 1993. 217 p.

28. Day R., Fuller M., Schmidt V.A. Hysteresis properties of titanomagnetites: grain size and composition dependence // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1977. Vol. 13. Iss. 4. P. 260–267. https://doi.org/10.1016/00319201(77)90108-X.

29. Dunlop D.J., Ozdemir O. Rock Magnetism. Fundamentals and frontiers. Cambridge: Cambridge University Press, 1997. 573 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511612794.

30. Zijderveld J.D.A. Demagnetization of rocks, analysis of results // Methods in paleomagnetism / eds D.W. Collinson, K.M. Creer, S.K. Runcorn. Amsterdam: Elsevier, 1967. P. 254–286.

31. McFadden P.L., McElhinny M.W. The combined analysis of remagnetization circles and direct observation in paleomagnetism // Earth and Planetary Science Letters. 1988. Vol. 87. P. 161–172. https://doi.org/10.1016/0012821X(88)90072-6.

32. Рид С.Д.Б. Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии / пер. с англ. М.: Техносфера, 2008. 232 с. EDN: QKHJJN.

33. McDonald G.A., Katsura T. Chemical composition of Hawaiian Lavas // Journal of Petrology. 1964. Vol. 5. Iss. 1. Р. 82–133. https://doi.org/10.1093/petrology/5.1.82.

34. Saggerson E.P., Williams L.A.J. Nguramanite from Southern Kenya and it bearing on the origin of rocks in the Northern Tanganyika alkaline district // Journal of Petrology. 1964. Vol. 5. Iss. 1. Р. 40–81. https://doi.org/10.1093/petrology/5.1.40.

35. Константинов К.М., Забелин А.В., Зайцевский Ф.К., Константинов И.К., Киргуев А.А., Хороших М.С. Структура и функции петромагнитной базы данных «RSEARCH» Якутской кимберлитовой провинции // Геоинформатика. 2018. № 4. С. 30–39. EDN: YPXHRB.

36. Боровиков В.П. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2001. 658 с.

37. Enkin R.J. A computer program package for analysis and presentation of paleomagnetic data. Sidney: The Pacific Geoscience Centre, 1994. 16 p.

38. Jelinek V. Measuring anisotropy of magnetic susceptibility on a slowly spinning specimen – basic theory. Brno: Agico, 1997. 27 p.

39. Винарский Я.С., Житков А.Н., Кравчинский А.Я. Автоматизированная система обработки палеомагнитных данных ОПАЛ. М.: Изд-во ВИЭМС, 1987. 86 с.

40. Konstantinov К.М., Tomshin М.D., Ibragimov Sh.Z., Khuzin М.Z., Konstantinov I.K., Yakovlev А.А., et al. Petro‐ and paleomagnetic studies of basalts of the Upper Devonian Appainskaya suite (Western Yakutia) // Geodynamics & Tectonophysics. 2016. Vol. 7. Iss. 4. P. 593–623. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-4-0224. EDN: XHEROT.

41. Константинов К.М., Ибрагимов Ш.З., Константинов И.К., Яковлев А.А., Артёмова Е.В., Монхоров Р.В. Палеомагнетизм докимберлитовых даек долеритов Вилюйско-Мархинской зоны разломов (Якутская алмазоносная провинция) // Наука и образование. 2016. № 1. С. 13–20. EDN: VWOMZZ.

42. Khoroshikh M.S., Konstantinov K.M., Sharygin I.S., Kuzina D.M., Potapov S.V., Kokodey D.Yu. Petromagnetism and paleomagnetism of kimberlite pipes of the Verkhnemunskoe deposit (Yakutsk diamondiferous province) // Earth sciences and subsoil use. 2024. Vol. 47. Iss. 1. P. 100–128. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2024-47-1-100-128. EDN: AVKQNU.

43. Blanko D., Kravchinsky V.A., Konstantinov K.M., Kabin K. Paleomagnetic dating of Phanerozoic kimberlites in Siberia // Journal of Applied Geophysics. 2013. Vol. 88. Р. 139–153. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2012.11.002.

44. Киргуев А.А., Константинов К.М., Васильева А.Е. Петромагнитная легенда базитов восточного борта Тунгусской синеклизы // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2019. Т. 24. № 1. С. 18–32. https://doi.org/10.31242/26189712-2019-24-1-18-32. EDN: XPEQYO.

45. Киргуев А.А., Константинов К.М., Кузина Д.М., Макаров А.А., Васильева А.Е. Петромагнитная классификация базитов восточного борта Тунгуской синеклизы // Геофизика. 2020. № 3. С. 45–61. EDN: FQKOIB.

46. Константинов К.М., Киргуев А.А., Константинов И.К., Яковлев А.А. Палеомагнетизм кимберлитов трубки Комсомольская (Якутская алмазоносная провинция) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): сб. тр. конф. (Иркутск, 16–19 октября 2018 г.). Иркутск, 2018. Т. 16. С. 134–136. EDN: VKPORH.

47. Константинов К.М. Обобщенная петромагнитная модель коренного месторождения алмазов Якутской кимберлитовой провинции // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): сб. тр. конф. (Иркутск, 19–22 октября 2021 г.). Иркутск, 2021. Т. 19. С. 111–113. EDN: IQPEMN.

48. Константинов К.М., Киргуев А.А., Хороших М.С. Петромагнитные неоднородности стресса: прикладное следствие Виллари-эффекта // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2018. Т. 24. № 2. С. 29–38. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2018-24-2-29-38. EDN: UZSKPQ.

49. Константинов И.К., Константинов К.М., Хороших М.С., Киргуев А.А., Орлова Г.В. Анизотропия магнитной восприимчивости петромагнитных неоднородностей зон обжига и стресса осадочных и магматических горных пород // Геофизика. 2023. № 4. С. 41–49. https://doi.org/10.34926/geo.2023.75.92.007. EDN: LCABXV.

50. Киренский Л.В. Магнетизм. М.: Изд-во Академии Наук СССР, 1963. 144 с.

51. Torsvik T.H., Van der Voo R., Preeden U., Niocaill C.M., Steinberger B., Doubrovine P.V., et al. Phanerozoic polar wander, palaeogeography and dynamics // Earth-Science Reviews. 2012. Vol. 114. Iss. 3–4. P. 325–368. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2012.06.007.

52. Горев Н.И., Колесник А.Ю., Николенко Е.И., Проценко Е.В., Саростин П.В., Шахурдина Н.К. История формирования среднепалеозойских кимберлитов Алакит-Мархинского поля, Западная Якутия // Руды и металлы. 2020. № 2. С. 58–68. https://doi.org/10.24411/0869-5997-2020-10014. EDN: BFGCUI.

53. Muller R.D., Royer J.-Y., Lawver L.A. Revised plate motions relative to the hotspots from combined Atlantic and Indian Ocean hotspot tracks // Geology. 1993. Vol. 21. Iss. 3. P. 275–278. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1993)021<0275:RP MRTT>2.3.CO;2.

54. Zhitkov A.N. Paleokinematics and pattern of kimberlite fields location on the Siberian platform based on the hypothesis of hot spots // Extended abstracts: 6th Intern. kimberlite conf. (Novosibirsk, 1995). Novosibirsk: Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 1995. Vol. 6. P. 692–694. https://doi.org/10.29173/ikc2017.

55. Киселев А.И., Ярмолюк В.В., Иванов А.В., Егоров К.Н. Пространственно-временные отношения среднепалеозойских базитов и алмазоносных кимберлитов на северо-западном плече Вилюйского рифта (Сибирский кратон) // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 2. С. 185–196. EDN: SMXAEH.

56. Томшин М.Д., Копылова А.Г., Константинов К.М., Гоголева С.С. Базиты Вилюйского палеорифта. Геохимия и последовательность становления // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 10. С. 1503–1518. https://doi.org/10.15372/GiG20181002. EDN: VKGNTN.

57. Константинов К.М., Томшин М.Д., Константинов И.К., Яковлев А.А. Палеомагнетизм среднепалеозойских базитов юго-восточного борта Вилюйского палеорифта // Доклады академии наук. 2019. Т. 486. № 5. С. 607–612. https://doi.org/10.31857/S0869-56524865607-612. EDN: OQAUEM.

58. Гладкочуб Д.П., Донская Т.В., Иванов А.В., Эрнст Р., Мазукабзов А.М., Писаревский С.А. [и др.]. Фанерозой- ский базитовый магматизм южного фланга Сибирского кратона и его геодинамическая интерпретация // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 9. С. 1222–1239. EDN: MVSOFJ.

59. Konstantinov K.M., Bazhenov M.L., Fetisova A.M., Khutorskoy M.D. Paleomagnetism of trap intrusions, East Siberia: Implications to flood basalt emplacement and the Permo-Triassic crisis of biosphere // Earth and Planetary Science Letters. 2014. Vol. 394. P. 242–253. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.03.029. EDN: SKPGFZ.

60. Константинов К.М., Шибеко Е.А., Шульга В.В. Региональная динамическая физико-геологическая модель Сибирской платформы в позднем девоне – раннем карбоне: установление парастерической связи кимберлито- и углеводородообразования // Геофизика. 2020. № 3. С. 62–71. EDN: XPKXTP.