Мінеральний склад та використовування кімберлітів - Геология, гидрология и геодезия курсовая работа

Главная

Геология, гидрология и геодезия
Мінеральний склад та використовування кімберлітів

Ознайомлення з походженням, петрографічними особливостями, мінеральним складом кімберлітів. Властивості кімберлітів і трубок вибуху. Широкі варіації породоутворюючих оксидів, властиві для кімберлітових порід. Розріз кори вивітрювання кімберлітової трубки.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
РОЗДІЛ 1. КІМБЕРЛІТОВІ ТРУБКИ. БУДОВА, ПОХОДЖЕННЯ, ПОШИРЕННЯ
1.4 Походження кімберлітів і кімберлітових трубок
РОЗДІЛ 2. МІНЕРАЛЬНИЙ СКЛАД ТА ВИКОРИСТОВУВАННЯ КІМБЕРЛІТІВ
РОЗДІЛ 3. ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ КІМБЕРЛІТІВ
Кімберліти -- основне в світі корінне джерело промислових алмазів. Унікальність кімберлітових порід полягає в тому, що вони, як містять барофільні асоціацію мінералів, надають можливість вивчення мантійного петрогенезису. Незважаючи на безперервний потік публікацій з кімберлітової тематики, який розпочався з відкриття Якутській кімберлітової провінції, кімберлітові породи залишаються одним з найцікавіших об'єктів досліджень в геології. Також, з кімберлітами пов'язані родовища гранатів.
Кімберліти надзвичайно складні для вивчення в силу неоднорідності свого складу, гібридної природи, відсутності єдиного рівноважного мінерального парагенезису. Формування кімберлітових порід має свої особливості. Кристалізація кімберлітів була розтягнута в часі і в просторі: початок її (протомагматична стадія) відбувався в мантії, а завершення - в приповерхневих трубкових умовах. Передбачається, що кімберлітові розплав ніс із глибин 150-200 км у зваженому стані протомінерали і ксеноліти мантійних порід. Хоча висновок про магматичну природу кімберлітів є загальновизнаним, але при цьому очевидно, що в їх становленні значну роль зіграв метасоматоз.
Актуальність даної теми полягає тому, що кімберліти відіграють велику роль і у господарчій діяльності людини, і мають велике значення для геології в цілому, оскільки надають певну інформацію про внутрішню будову Землі.
Мета дослідження - ознайомлення з походженням, петрографічними особливостями, мінеральним складом кімберлітів.
Об'єктом роботи виступають вже відомі кімберлітові трубки.
Предмет - властивості кімберлітів, і трубок вибуху..
Методами досягнення поставлених задач є:
РОЗДІЛ 1. КІМБЕРЛІТОВІ ТРУБКИ. БУДОВА, ПОХОДЖЕННЯ, ПОШИРЕННЯ
Кімберлітові трубки (трубка вибуху) -- вертикальне або близьке до вертикального геологічне тіло, що утворилося при прориві газів крізь земну кору. Кімберлітові трубки заповнена кімберлітом. Геологічна структура та супутні гірські породи названі по імені міста Кімберлі в Південній Африці. Являють собою трубку розповсюдження вибуху при вулканічному виверженні. Мають форму трубкоподібного каналу з поперечником 0,4-1 км, за якою переважно на древніх платформах стався прорив магматичних розчинів і газів. У трубці вибуху застигли зцементовані розчинами вулканічні уламки (брекчії), або туфоподібна маса зеленувато-сірого кольору - кімберліт, що складається з численних ультраосновних мінералів. Ці трубки (до 10%) містять алмази, які видобувають в ПАР, Індії, а з 1954 р на Середньосибірській платформі - в Якутії. Перша кімберлітові трубки, відкрита Ларисою Попугаевой 21 серпня 1954, була названа «Зірниця».
Кімберлітові трубки являє собою гігантських розмірів стовп, який закінчується у верхній частині розширенням конічної форми. З глибиною конічне тіло звужується і на якійсь глибині переходить в жилу. Кімберлітові трубки - своєрідні стародавні вулкани, наземна частина яких у великій мірі зруйнована в результаті ерозійних процесів. Кімберлітом називається ультроосновна гірська порода брекчієподібної будови, яка складається з олівіну, флогопіту, піропу та інших мінералів. Має чорний колір з синюватим і зеленуватим відтінком. В даний час відомо понад 1500 тіл кімберліту, з яких 8-10% - алмазоносних породи. За оцінками фахівців, близько 90% запасів алмазів корінних джерел зосереджені в кімберлітових трубках, а близько 10% - в лампроїтових трубках.
Щоб зрозуміти, чому саме кімберліти мають велике практичне і наукове значення, потрібно детальніше розглянути особливості будови кімберлітових тіл і закономірності їх розміщення на земній кулі. В даний час кімберліти знайдені на всіх континентах. Найбільш відомі алмазоносних кімберліти Африки. На цьому континенті розвідано кілька великих кімберлітових провінцій: Південно-Африканська, Західно-Африканська, Танзанійська, Намібійська, Ангольська. Три кімберлітові провінції відомі в Азії: Якутська, північно-східна Китайська і Індійська. Кімберліти встановлені також в Північно-Західній Австралії, США (Сомерсет, Колорадо-Вайомінг), Канаді, Бразилії і Європі (Архангельська і Приазовська провінції) (рис. 1). Кімберліти мають різний вік (від 70 до 1200 мільйонів років), але більшість з них приурочено до особливих геологічним структурам - давнім платформам або кратонам. У будові всіх стародавніх кратонів геологи виділяють два поверхи: нижній - складчастий фундамент, складений древніми (архейскими) породами з віком понад 1,5 млрд років, і верхній - осадовий чохол, складений більш молодими пологозалягаючими породами.
Кімберлітові тіла проривають обидва типи порід і виносять їх уламки на поверхню.[10]
Подоба, що спостерігається в складі уламків, знайдених в кімберлітах, і в складі порід, витягнутих при бурінні свердловин, дозволяє з великою часткою впевненості вважати, що й інші уламки порід, зустрінуті в кімберлітах, є фрагментами ще більш глибоких зон земної кори.
Просторовий розподіл кімберлітових трубок підпорядковується чіткому лінійному тектонічному контролю, що виражається в приуроченості кімберлітових полів до трьох лінійно витягнутим мінерагенічним зонам, в утворенні лінійно витягнутих ланцюжків (кущів) трубок в межах поля, в утворенні жильних і даєчних кімберлітових тіл. Практично всі кімберлітові тіла (за винятком декількох трубок на Анабарском щиті) виявляються в межах палеозойського осадового чохла, складеного, в основному, карбонатвмісними породами.
Рис. 1. Схема розміщення кімберлітів. Області, зафарбовані коричневим, показують кордону кратона з віком фундаменту більш 1,5 млрд років. Червоними ромбами відзначені області поширення алмазоносних кімберлітів
Для кімберлітових порід характерні широкі варіації породоутворюючих оксидів. Виділяються регіональна і локальна неоднорідності кімберлітів, всередині окремих полів і в межах куща трубок, окремих трубок. Якщо регіональні відмінності обумовлені, імовірно, спочатку різними мантійними джерелами речовини кімберлітів, то локальна неоднорідність пов'язана з вторинними факторами перерозподілу хімічних компонентів кімберлітів. До числа останніх відносяться всі процеси фракціонування кімберлітового розплаву при його сходженні з мантійних глибин, такі, як ліквація, випереджаюче підйом карбонатовмістного флюїду, фракційна кристалізація і гравітаційне осадження фено- і ксенокрісталлов, екструзивно-експлозивне формування різних структурно-текстурних різновидів кімберлітів в трубкових і кратерних умовах. До вторинних факторів належать процеси контамінації, засмічення ксеногенним матеріалом вміщаючих порід, а також різні за інтенсивністю гідротермально-метасоматичні процеси карбонатізації і серпентинізації.[4]
Незважаючи на інтенсивність вторинних процесів, встановлення регіональної неоднорідності залишається можливим завдяки існуванню індикаторних щодо інертних оксидів, таких як TiO2, FeO, K2O. Наприклад, межах Якутській провінції виділяються окремі кімберлітові поля, а в межах полів трубкові тіла, кущі трубок, виконані кімберлітом з відносно високим або низьким вмістом TiO2, FeO і K2O. Всі трубки Накинского поля виконані відносно високо-магнієвим, високо-калієвим складом кімберлітів. В Малоботуобінскому полі маються трубки кімберлітів які характеризуються підвищеним вмістом TiO2 і FeO і трубки, виконані високо-магнієвим, низько-титанним кімберлітом. Контрастні відмінності за змістом індикаторних оксидів демонструють кімберліти південних і північних полів Якутській провінції. Середній зміст індикаторних оксидів для кімберлітів з полів Пріанабарья перевищують в 1,5-2 рази відповідні величини для кімберлітів з південних алмазоносних полів. Існування регіональних відмінностей між кімберлітами з утримання FeO, TiO2, K2O стало підставою для виділення петрохімічних типів. Було виокремлено 4 типи кімберлітів для Якутської провінції.
Параметри змісту показових оксидів (у вагу.%)
Трубка вибуху (. Diatreme) -- трубоподібний канал, що утворився при прориві газів і розплавленої магми через пласти земної кори. Кімберлітові трубки - діатреми заповнені кімберлітом. Трубки вибуху, діатреми, трубоподібні тіла, заповнені магматичним матеріалом, часто містить домішка вміщають порід. утворюються при прориві газофлюідного розплаву через пласти земної кори. по складу брекчієподібних порід можуть бути діоритові, карбонатитові, базальтові, лампроїтові, кімберлітові та ін. Найбільший інтерес представляють кімберлітові і лампроїтові трубки вибуху, з якими пов'язані практично всі промислові корінні родовища алмазів.[3]
Морфологічно лужно-ультраосновні трубки вибуху утворюють конусоподібні тіла, звернені вершиною вниз із співвідношенням осей від 1: 1 до 1:10 і діаметром на поверхні від десятків метрів до 1 км, рідко більше. Часто гантелеподібі, здвоєні тіла. Складаються з 3 частин: розтруба і двох каналів - воронкоподібного і підвідного. У великих тіл розтруб зазвичай простежується на глибину до 400-500 м, має пологі контакти. Глибше він переходить в лійкоподібний канал максимальної протяжністю на глибину до 2 км з крутим падінням контактів. Підвідний канал, як правило, представлений дайкою, рідко трубчастим тілом. Іноді трубки вибуху мають 2 або більше каналу, на глибині втинающіхся або перехідних в один. Одиничні трубки вибуху зустрічаються рідко, найчастіше вони утворюють групи або поля.
Як встановлено в результаті розробки алмазних родовищ, більшість кімберлітових тіл має складну будову. За свою форму вони отримали назву трубок. Верхня частина нагадує келих -- це вулканічний кратер, який заповнений дрібно уламковими породами - кімберлітових туфами. Звужуючись кратер переходить в лійкоподібну (діатремовую) частина, складену крупноуламковими породами - кімберлітовими брекчиями. Сама нижня коренева частина трубок (підвідний канал) складена масивним кімберлітом. Підвідний канал часто розділяється на декілька частин, кожна з яких з глибиною переходить в дайку - вертикально стоїть плитоподібну структуру (рис.2).
Розміри кімберлітових тіл різні -- від 146 га (трубка «Мвадуі», Танзанія) до 0,4 га (трубка «Робертс Віктор» в Південній Африці). Трубка «Зарница» -- перша з кімберлітових трубок, знайдених на території Сибіру в Якутії геологом Ларисою Попугаевой, мала розмір 32 га. Близько розміри мають і знайдені пізніше знамениті родовища алмазів Сибіру -- кімберлітові трубки «Мир» і «Удачная».
Рис.2. Будова кімберлітової трубки.
Після виверження кімберліту, починається вивітрювання вивержених порід. Саме з продуктами вивітрювання вивержених порід і пов'язані родовища корисних копалин, які утворюються в кімберлітових трубках. [9]
Вертикальний профіль (рис.3)кори вивітрювання на кімберлітах зазвичай має зональну будову і представлений (зверху вниз) «жовтою землею», «синьою або блакитною землею» і слабо порушеної вивітрюванням кімберлітової брекчії (хардебанком). Переходи між зонами можуть бути як поступовими, так і різкими, інколи виділяються проміжні зони (підзони): «іржава земля», «бура земля», «зелена земля» і т.д. В деяких випадках «жовта земля» перекрита гіпергенними карбонатними утвореннями або залізисто-кременистих панциром -- кірасою. «Жовта земля» представляє собою залишок -- окислений і гідратований кімберліт, перетворений на глинисту жовтувату до червоної плямисту породу, просочену карбонатами кальцію і магнію і гідроокислами заліза і містить кристали алмаза, пікроільменіта, лусочки слюд і незначна кількість інших мінералів, стійких до впливу процесів вивітрювання. Піроп і хромдіопсид в цій підзоні зазвичай не зберігаються. Первісна структура материнських порід в зоні «жовтої землі» не спостерігається. З глибиною «жовта земля» поступово переходить в темно-коричневу «іржаву землю»", а потім в «синю землю», яка представлена глинисто-дресвянистими продуктами вивітрювання кімберлітов (чорно-синьою, блакитнуватої і зеленуватого забарвлення) зі збереженою структурою материнських порід.
«Синя земля», що заповнює трубки і тріщини, явно була привнесена в них з великих глибин, оскільки вона не виявляє ніякого зв'язку з оточуючими породами. Глибина виробок на руднику Кімберлі досягла майже 1200 м, але ніяких ознак виснаження синьої землі поки не відзначено. Однак слід взяти до уваги, що ця глибина, як би велика вона нам не здавалася, дуже мала в порівнянні з середнім діаметром Землі (близько 12 720 км) і представляє лише маленький «прокол» в поверхневих шарах. Сама синя земля була спочатку виверженої гірською породою, багатою олівіном (перидотом) і спорідненої гірській породі, відомої під назвою перідотіта, але вона піддавалася інтенсивному гідротермальному зміни, при якому велика частина олівіну перетворилася в серпентин. Порода часто зазнавала також значне механічне напруження і дробилася, так що нерідко її можна описати як Серпентіновие брекчію. Карвах Льюїс, вперше вивчив синю землю, назвав її кімберлітом за назвою місця, де вона була вперше виявлена. Синій колір кімберліту вказує на те, що ця порода багата залізом; з окисленням заліза пов'язана жовте забарвлення кімберліту поблизу поверхні землі. [9]
Крім алмаза "синя земля" містить різні уламки твердого збереженого від вивітрювання кімберліту, псевдоморфози серпентину по олівіну, флогопіту, ільменіт, піроп, діопсид і енстатіт і вторинний кальцит, що виконує прожилки. Потужність кори вивітрювання на кімберлітових трубках залежить від ступеня активності ерозійної діяльності в районі кімберлітових родовищ і різко відрізняється на різних континентах і в різних регіонах. В Африці потужність "жовтої землі" зазвичай не перевищує 10-50 м, потужність "синьої землі" коливається від 10 до 500 м і більше. В Якутії умови для консервації кори вивітрювання були менш сприятливі і потужність збережених її горизонтів не перевищує 50 м. Кора вивітрювання кімберлітових брекчій Східної Сибіру представляє собою дресвяно-глинисту породу іржаво-бурого, зеленувато-жовтого або блакитнувато-зеленого забарвлення. Структурні та текстурні особливості субстрату часто спостерігаються візуально. Зазвичай видно великі зерна тріщинуватого піропу, ільменіту, гідратованого флогопиту, псевдоморфози серпентину по олівіну. Профіль кори вивітрювання зазвичай виражений єдиною підзоною -- дресвяно-щебеневою. Верхні підзони кори в більшості випадків еродовані.[8]
«Синя земля», що заповнює трубки і тріщини, явно була привнесена в них з великих глибин, оскільки вона не виявляє ніякого зв'язку з оточуючими породами. Глибина виробок на руднику Кімберлі досягла майже 1200 м, але ніяких ознак виснаження синьої землі поки не відзначено. Однак слід взяти до уваги, що ця глибина, як би велика вона нам не здавалася, дуже мала в порівнянні з середнім діаметром Землі (близько 12 720 км) і представляє лише маленький «прокол» в поверхневих шарах. Сама синя земля була спочатку виверженої гірською породою, багатою олівіном (перидотом) і спорідненої гірській породі, відомої під назвою перідотіта, але вона піддавалася інтенсивному гідротермальному зміни, при якому велика частина олівіну перетворилася в серпентин. Порода часто зазнавала також значне механічне напруження і дробилася, так що нерідко її можна описати як Серпентіновие брекчію. Карвах Льюїс, вперше вивчив синю землю, назвав її кімберлітом за назвою місця, де вона була вперше виявлена. Синій колір кімберліту вказує на те, що ця порода багата залізом; з окисленням заліза пов'язана жовте забарвлення кімберліту поблизу поверхні землі. [3]
Рис.3. Розріз кори вивітрювання кімберлітової трубки
1.4 Походження кімберлітів і кімберлітових трубок
Походження алмазоносних кімберлітів, лампроїтів, карбонатитів і споріднених їм лужно-ультраосновних порід пов'язане з тектонічними процесами. Дійсно, ізотопні склади вуглецю в алмазах неможливо пояснити без залучення корової речовини. Аналогічна ситуація спостерігається і в високотемпературних глибинних породах асоціації карбонатитів і кімберлітів: ізотопні склади вуглецю і кисню показують, що в утворенні карбонатного речовини цих порід приймає участь корова вуглекислота первинно-осадового походження. [10]
Згідно розробленої в монографії 1996 моделі, алмазоносних Кімберліти і споріднені їм породи виникли за рахунок затягування по древнім зон субдукції на великі глибини (до 200-250 км) під архейські щити важких (залізистих) океанічних опадів раннього протерозою (Рис. 4). При цьому через велику щільності залізистих опадів вони повинні були самі «провалюватися» в зони піддвигу плит і служити в них «змазкою». Тому, ймовірно, зони піддвигу плит в кінці раннього протерозою і в середньому протерозої в основному були амагматичними, без характерного для острівних дуг і активних окраїн континентів вапняно-лужного вулканізму.
У моделі момент формування глибинних розплавів строго обмежений епохою другої половини раннього протерозою. Це пов'язано з тим, що в археї ще не існувало умов для генерації магми розглянутого типу, оскільки виключно висока тектонічна активність Землі і дуже великі теплові потоки не допускали тоді збільшення потужності континентальних літосферних плит разом з континентальною корою вище 60-80 км. Зон же субдукції в той час взагалі не існувало, так як їх тоді замінювали зони скучування і торошіння порівняно тонких океанічних літосферних пластин суттєво базальтового складу. Лише після виділення земного ядра в кінці архею виникли перші зони субдукції, а потужність архейских континентальних літосферних плит стала швидко зростати. Уже до кінця раннього протерозою вона досягла граничних значень близько 250 км, що і створило умови для можливості формування глибинних (алмазоносних) розплавів. Однак реалізація цієї можливості здійснилася тільки тоді, коли на дні океанів близько 2,2 млрд років тому стали відкладатися важкі залізорудні опади типу джеспілітів.
Рис 4. Процес формування глибинних розплавів лужно-ультраосновного, лампроїтові і кімберлітового складу.
А - ситуація в кінці раннього протерозою; Б - на рубежі раннього і середнього протерозою; В - в рифеї або фанерозої (показаний момент прориву глибинної магми до поверхні і утворення: а - лужно-ультраосновних інтрузій, б - меллілітових і в - алмазоносних лампроїтових або кімберлітових субвулканічних комплексів). 1 - літосфера; 2 - астеносфера; 3 - ранньопротерозойська океанічна кора з перекриванням її важкими залозистими опадами; 4 - континентальна кора (AR - архейского, PR1 - ранньопротерозойского віку), 5 - глибинні розплави.
петрографічний кімберліт трубка порода
Про істотну роль заліза в складі вихідного осадового речовини, затягнутого в ранньому протерозої під архейску кору, зокрема, кажуть карбонат-магнетитові і апатит-магнетитові родовища в інтрузіях центрального типу, розташованих в провінціях розповсюдження лужно-ультраосновних комплексів. На Кольському півострові такими залозистими інтрузивними комплексами є родовища магнетиту в масивах Ковдор і Африканда. Вміст заліза в них досягає 27%, хоча валовий склад порід, що складають ці родовища, за вирахуванням заліза, нагадує скоріше карбонатно-глинисті і фосфороносні опади апвеллінгових зон океанів, але ні в якій мірі не відповідає складу мантійних порід.
З єдиних позицій вдалося пояснити більшість специфічних рис, а іноді й тонкі деталі складу алмазоносних і споріднених їм порід, включаючи самі алмази і мінеральні включення в них. Так, за цією моделлю кімберліти і лампроїти дійсно є глибинними породами, але виникли вони з пелагічних опадів. Звідси можна зробити висновок, що вуглець, фосфор, азот, більшість літофільних елементів (Li, B, F, Cl, K, Ti, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, Ta, Pb, Th, U), вода та інші флюїди в алмазоносних породах мантійного, а первинноосадового, тобто чисто екзогенного походження. Про це ж свідчать високі концентрації і спектри рідкоземельних елементів, відносини калій / натрій, торій / уран, ізотопи водню, кисню, сірки і стронцію в кімберлітах, а також газово-рідкі включення в алмазах H2O, H2, CH4, CO2, CO, N2, Ar, C2H4. Про те ж говорять і зрушення ізотопних відносин вуглецю в кристалах алмазів, явно несуть на собі біогенні мітки. [9]
Свідоцтва первинно-приповерхневого походження кімберлітів несуть в собі зустрічающієся в кімберлітах ксеноліти еклогітів: незважаючи на явно глибинні асоціації мінералів, їх валовий склад непогано відповідає океанічним толеітовим базальтам, виплавлюваних лише на невеликих глибинах (до 35 км) під рифтовими зонами океанів. Все це свідчить про порівняно приповерхневом рівні формування всього комплексу розглянутих порід в ранньому протерозої, наступного їх занурення на великі глибини і нового стрімкого підйому до поверхні (зі швидкостями близько 30-50 м / с) у наступні геологічні епохи.
Температура літосферних плит на глибинах 200-250 км досягає 1400-1500 ° С (при температурі плавлення мантійних порід на цих же глибинах близько 1800-1850 ° С) і суттєво перевищує температуру плавлення водонасичених осадів, приблизно рівну 700-800 ° С. Тому затягнуті в зони субдукції на великі глибини осади неминуче плавилися і диференціювалися шляхом ліквації розплавів. При цьому важка залізиста фракція опадів занурювалася в мантію, а їх більш легка карбонатно-силікатний матриця надовго зберігалася в низах літосфери у вигляді вогнищ глибинної магми. [10]
В карбонатитах кімберлітах домінують кальцієві карбонати. Це пояснюється тим, що в осередках кімберлітових і карбонатитових розплавів відбуваються обмінні реакції, при яких магній переходить в силікати, а кальцій - в карбонати, наприклад:
Визнання факту зв'язку формування кімберлітів з глибинними розломами дозволяє уточнити уявлення про глибинні кімберлітові осередках. Було доказано, що існують два незалежних основних мантійних джерела кімберлітів - астеносферном, відповідальний за геохімічну спеціалізацію порід, і літосферних, який зумовлює петрохімічний тип кімберлітів. Передбачається, що розломи зіграли провідну роль в ініціюванні кімберлітового вулканізму. Пов'язані з розломами зони зниженого тиску проникали до кордону літосфера-астеносфера, формуючи висхідні потоки розплаву-флюїду з астеносферного джерела. Останні при підйомі в умовах гетерогенної літосфери провокували утворення локальних кімберлітових вогнищ, які власне і зумовили утворення контрастних петрохімічних типів кімберлітів. При цьому геохімічна спеціалізація кімберлітів зобов'язана, в основному, єдиному (для всіх трубок поля, а можливо, навіть для декількох полів одного віку) мантійному розплаву-флюїду, який, як правило, різко домінував в рідкоелементному балансі гібридного розплаву вогнища. У формуванні макрокомпонентного складу кімберлітів крім розплаву немаловажливе, іноді провідне значення мав уламковий макрокрістний матеріал мантійного походження. В певному сенсі жильні і трубкові тіла можна трактувати як канали прориву астеносферної речовини на поверхню Землі.[5]
Крім алмазоносних ксенолітів глибинні включення в кімберлітах можуть бути представлені уламками порід без алмаза або мономінеральними жовнами (мегакрістамі) різних мінералів, також є продуктами руйнування глибинних гірських порід. Умови утворення таких ксенолітів можна реконструювати з використанням мінеральних геобарометрів і геотермометрів. Використання хімічного складу мінералів для оцінки температури і тиску при кристалізації гірських порід засноване на результатах численних експериментів і термодинамічних розрахунків. Встановлено, що коли два мінералу одночасно кристалізуються з розплаву, то хімічні елементи, складові розплав, закономірно перерозподіляються між ними залежно від температури і тиску, при яких проходить процес кристалізації. Таким чином, умови кристалізації глибинних порід можуть бути розраховані на підставі коефіцієнтів розподілу і розчинності деяких елементів в співіснують мінералах. Наприклад, дані про температуру кристалізації можна отримати знаючи ставлення Ca / (Ca + Mg) в діопсид, так як більш низьким відносинам Ca / (Ca + Mg) відповідають більш високі температури.
Коесит - поліморфний різновид SiO2, стійкий при високому тиску, який є вельми нестійким і при температурі нижче 700 С в присутності води менш ніж за 10 років перетворюється на кварц. Присутність коесіта в ксенолітах означає, що їх підйом на поверхню стався так швидко, що частина коесіта не встигла перетворитися в кварц. За ступенем трансформації коесіта в кварц була оцінена швидкість підйому кімберлітової магми з глибини 200 км, що склала більше 10 км / год. Такі великі швидкості дозволили припустити, що в утворенні кімберліт ов велику роль грали флюїди -- особливі суміші перегрітої води і газів (CO2, метану).
Роль флюїдів в процесі утворення кімберлітових магм підтверджена експериментально. Експерименти показали, що додавання до розплаву води призводить до помітного зниження температур кристалізації твердих фаз і в умовах, відповідних глибин порядку 100 км, тугоплавкі алюмосилікати, складаючі мантійні ксеноліти, починають вести себе як легкорозчинні солі. Результати експериментів дозволили припустити, що в мантії можливі й ефективні процеси флюїдного масопереносу, хоча раніше вважалося, що на таких глибинах породи повинні бути «сухими».
Дані про значну роль флюїдів в утворенні кімберлітів були підтверджені при детальному вивченні природних зразків. Спостережувані в ксенолітах з кімберлітів перетворення первинних мінералів під впливом мантійних флюїдів, об'єднані назвою «мантійний метасоматоз», вельми різноманітні. Найчастіше спостерігається заміщення граната гідроокисловміщуючими силікатами з утворенням келіфітових кайм -- радіально-променистих, концентрично-зональних мікрокристаллічних полімінеральних агрегатів, що складаються з амфіболів, слюди (флогопіту), піроксенів і шпінелі. Такі облямівки утворюються при тиску близько 1-3 ГПа і температурі 1100-1350 оС. Метасоматичними процесами пояснюють широкі варіації температур (від 700 до 1200 оС), одержувані при оцінках Р-Т-параметрів кристалізації ксенолітів, а також часткове плавлення кристалів граната. Передбачається, що плавлення відбувалося до захоплення ксенолітів кімберліт ом і обумовлено різким падінням тиску і впливом високотемпературних мантійних флюїдів.
На підставі проведених досліджень глибинних ксенолітів були запропоновані різні моделі формування алмазоносних кімберлітів. Всі вони засновані на допущенні існування глибинного мантійного магматичного вогнища, з якого речовина доставляється до поверхні за участю суміші газів і рідини (флюїдів). Сучасні моделі враховують не тільки температуру і тиск, а й такі важливі фактори, як присутність в системі води, вуглекислоти, а також зміна летючості (фугітивності) кисню, тобто окислювально-відновний потенціал системи. Це важливо для встановлення поля стабільності алмаза, який може кристалізуватися лише в відновлювальних умовах, а в окислювальних умовах "згорає", переходячи в графіт. [6]
Однією з найбільш добре розроблених моделей є модель часткового плавлення мантійних порід - гранатових перідотитів і еклогітів. Відповідно до цієї моделі, кімберлітові магми утворюються в областях під платформами на різних глибинах (від 200 до 100 км) внаслідок плавлення порід мантії і земної кори. Залишки батьківських порід Кімберліти виносять у верхні частини земної кори у вигляді ксенолітів. Найбільше визнання отримала модель, запропонована американським дослідником С. Хаггерті, який припустив, що джерелом вуглецю для кристалізації алмазів можуть бути мантійні флюїди, з яких вуглець виділяється за рахунок окислення CH4 або відновлення CO2. Велику роль при цьому відіграють сульфіди заліза (FeS), які постійно зустрічаються як включення в алмазах і алмазоносних ксенолітах. Можливі реакції, що призводять до появи вільного вуглецю, виглядають наступним чином:
Згідно запропонованої моделі, кімберлітові трубки - це особливий тип вулканів, корені в глиб Землі, досягаючи межі земної кори і мантії (рис. 6). Кімберліти складаються в основному з силікатів заліза (олівіну і флогопіту), а алмази в них є чужими (ксеногенними) мінералами. Кристали алмазів ростуть в мантії, в середовищі, насиченою летючими компонентами, протягом декількох мільйонів років, а потім виносяться на поверхню кімберлітами. Алмази - стародавні мінерали, вони істотно старше вміщають їх кімберлітів. Їх вік (більше 3 млрд років) відповідає віку порід, що складають фундамент континентальних кратонів.[10]
РОЗДІЛ 2. МІНЕРАЛЬНИЙ СКЛАД ТА ВИКОРИСТОВУВАННЯ КІМБЕРЛІТІВ
Як правило, кімберліт являє собою карбонат-серпентинову породу з незначними кількостями олівіну, флогопіту, апатиту, магнетиту та інших мінералів. Практично завжди фіксуються акцесорні високобарні мінерали - пікроільменіт і гранат, рідше знаходиться хромшпінелеїди, енстатіт, хромдіопсид, алмаз, циркон та ін.
В кімберлітах залежно від розміру виділяються макрокрісти (від 0,2-0,5 до 1 см), мегакрісти (більше 1см), що створюють порфіровий вигляд породи, і мінерали основної маси. До макро-, мегакрістів віднесені олівін, зазвичай заміщений серпентином і кальцитом, рідше - пікроільменітом, гранатом, флогопітом, хромшпінелеїдом, хромдіопсидом. Мінерали основної маси представлені, в основному серпентином і кальцитом. [4]
Олівін - мінерал, кристалізація якого проходила в кімберлітовій магматичній системі на всіх рівнях сходження з мантійних глибин. Будучи основним породоутворюючим мінералом, олівін утворює макро-, мегакрісти, входить до складу основної маси кімберліту, і присутній у вигляді включень в інших протомінералах - пікроільменіті, гранаті, алмазі, цирконі. Олівін є основним породоутворюючим мінералом глибинних ксенолітів ультраосновного складу.
Кімберлітові трубки демонструють широкі варіації складу олівіну. В Далдінском полі маються трубки, які заповнені кімберлітом, що містить: 1) тільки однорідний високо-Mg олівін зеленого кольору; 2) переважно залізистий олівін жовто-бурого кольору (трубки Полярна, Фестивальна, Ленінградська); 3) олівін з широкою варіацією складу (трубки Вдала, Зірниця). Багатофазні трубки, як правило, складені кімберлітом з олівіну, неоднорідним за складом. Кімберліт в межах однієї фази впровадження характеризується відносно стійкою величиною співвідношення колірних різновидів олівіну. У початковій фазі, складеної овоідофіровим кімберлітом фіксуєт
Мінеральний склад та використовування кімберлітів курсовая работа. Геология, гидрология и геодезия.
Лечение Туберкулеза Реферат
Как Начать Любое Сочинение
Курсовая работа: Специфика периферийного развития экономики Енисейской губернии в 1850-середине 1890-х гг.
Дипломная работа по теме Репрезентации Североамериканских штатов и Азиатской России в журнале 'Нива' второй половины XIX–начала XX вв.
Курсовая Работа На Тему Неолиберализм
Доклады На Тему Заполнение Геостационарной Орбиты Спутниками Быстро Приближает Взрыв Планеты
Эссе На Тему Опыт Проживания В Общежитии
Реферат по теме Растения, обитающие на берегах водоемов
Реферат: Роль руководителя клуба Ротари и стили руководства
Дипломная работа: Усовершенствование печатной платы принтера
Реферат На Тему Современная Теория Демократии
Реферат: Pc Vs Macs Essay Research Paper Purpose
Дипломная Уфа
Курсовая Работа По Теме Сущность Государства
Реферат: Фанон, Франц
Реферат по теме Дорожное покрытие. Классификация дорожного покрытия
Реферат по теме Государство и право Древней Руси (IX-XI вв.)
Реферат по теме Порядок формирования и правовой статус Центральной избирательной комиссии РФ
Реферат: Украинское барокко. Скачать бесплатно и без регистрации
Отчет по практике по теме Организация социальной работы с гражданами пожилого возраста и инвалидами в регионе
Стволовые клетки. Перспективы и возможности их практического использования - Биология и естествознание реферат
Особенности охраны важных государственных объектов со стороны акватории - Военное дело и гражданская оборона курсовая работа
Учет основных средств - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа