Труды российских конференций

Первые сведения об аномально высоких содержаниях редкоземельных элементов (РЗЭ) в кимберлитах получены в конце 60-х годов. Было показано, что по содержанию РЗЭ кимберлиты уступают лишь карбонатитам. В настоящее время исследования по геохимии РЗЭ являются одним из приоритетных направлений петрологии и минералогии кимберлитов. Существенный вклад в изучение геохимии РЗЭ в кимберлитах внесли работы таких исследователей, как Доусон, Бурков, Фрей, Фиерманс, Митчелл, Маршинцев, Каминский, Илупин, Ларсен, Рекс, Беард, Махоткин, Богатиков, Парсаданян и многих другие. Ими было установлено, что кимберлитовые провинции, заметно отличаясь по петрохимии представленных в них кимберлитов, одновременно в той или иной мере отличаются по суммарным содержаниям РЗЭ, которые для разных провинций составляют от 270 до 740 г/т. Вместе с тем петрохимические исследования показывают, что распределение петрогенных компонентов в кимберлитах, как в пределах провинций, так и в пределах отдельных трубок имеет полимодальный характер. Проведенные детальные исследования по петрохимии кимберлитов привели к созданию популяционной модели формирования пород кимберлитовой формации [1]. В петрологическом обосновании этой модели важная роль отведена породообразующим минералам кимберлитов–диопсиду, ильмениту, кальциту, флогопиту и др. Эти минералы одновременно являются концентраторами элементов-примесей, включая РЗЭ. Это позволяет рассматривать анализ причинно-следственных связей между петрогенными элементами и РЗЭ одним из актуальных направлений в исследованиях кимберлитов. С учетом этого нами было проведено детальное изучение особенностей этих связей на основе достаточно представительной базы аналитических данных, включающей более 200 опубликованных анализов кимберлитов из разных провинций Мира. При подготовке этой базы данных первичные анализы подверглись предварительной отбраковке. В итоге в базу данных вошли лишь те анализы, в которых содержание всех породообразующих оксидов находятся в пределах диапазона для разработанной эталонной (репрезентативной) петрохимической совокупности кимберлитовой формации. Это позволило устранить из расчета те анализы, выполненные по образцам, которые авторами были отнесены к кимберлитам ошибочно. В результате проведенных расчетов были выявлены некоторые черты сходства и отличия кимберлитов из различных провинций. В частности, установлено, что в африканских провинциях преобладают магнезиальные и щелочные составы кимберлитов, в то время как в якутской провинции преобладают низкотитанистые, кальциевые и низкощелочные. В пределах подготовленной базы данных содержание РЗЭ в кимберлитах колеблются в очень широких пределах. При этом их эмпирические распределения характеризуются полимодальным характером. Это свидетельствует о том, что кимберлиты изученной коллекции образуют несколько самостоятельных подсовокупностей, в которых полимодальность редкоземельного состава кимберлитов тесно сопряжена с ее петрохимической полимодальностью. Из этого следует, что исследования корреляционных связей РЗЭ и петрогенных компонентов следует проводить только на основе специально сгруппированных подсовокупностей, характеризующихся одномодальным распределением петрогенных компонентов. Такая группировка анализов была нами выполнена на основе ранее разработанного алгоритма в рамках популяционной петрохимической модели кимберлитовой формации [1]. Проведенные расчеты показали, что в кимберлитах породообразующие оксиды образуют несколько корреляционных комплексов, в составе которых оксиды имеют очень сильную положительную корреляционную связь. В числе таких комплексов были выделены ильменитовый (TiO2*SFeO), флогопитовый (MgO*K2O), пироксеновый (SiO2*Al2O3*Na2O) и карбонатный (СаО*П.п.п.). Петрохимические свойства кимберлитов оказывают очень существенное влияние на корреляционные связи между породообразующими оксидами и РЗЭ. Были установлены два наиболее важных факта: 1) наличие отрицательной корреляционной связи всех легких РЗЭ с компонентами пироксенового комплекса (SiO2, Na2O, Al2O3); 2) наличие положительной корреляции между тяжелыми РЗЭ и оксидами титаномагнетитового комплекса (TiO2, SFeO). Для Yb установлена отрицательная связь с CaO и положительная – с оксидами флогопитового комплекса (MgO, K2O), из чего следует, что увеличение количества клинопироксена в кимберлитах сопровождается обеднением их La, Ce, Nd, Sm и Eu. В отличие от последних содержание Pr не зависит от содержания компонентов пироксенового комплекса, однако, как и La, он демонстрирует сильную положительную корреляцию с CaO. Другой тяжелый РЗЭ–Lu имеет положительную связь только с компонентами флогопитового комплекса (Al2O3, K2O). Наконец, отметим, что параметр, характеризующий степень фракционирования РЗЭ – S(La,...,Eu)/S(Tb,...,Yb), имеет отрицательную коррелиреляцию с MgO и положительную корреляцию – с CaO. Оценивая полученные результаты в целом, подчеркнем, что содержание РЗЭ в кимберлитах является прямым отражением всех нюансов изменения их химического состава, которые учитываются популяционной петрохимической моделью кимберлитовой формации. Выявленные особенности поведения отдельных РЗЭ в кимберлитах, а также вариации редкоземельного состава их главных минералов позволяют надеяться, что дальнейшие детальные исследования в этом направлении позволят выработать соответствующие геохимические критерии, отражающие связи между особенностями распределения РЗЭ в кимберлитах и степенью их продуктивности на алмазы. В пользу последнего свидетельствуют как охарактеризованные нами корреляционные связи РЗЭ с петрохимическими показателями, которые определенным образом сопряжены с алмазоносностью кимберлитов, так и, возможно, способность РЗЭ восстанавливать оксиды элементов до металлов, в частности, СО и СО2 – до атомарного углерода [2]. Наличие восстановленных металлов и углерода в селективных выплавках кимберлитового состава, кроме того, будут стимулировать повышение кинетической активности процессов образования алмазов. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о необходимости проведения дальнейших более детальных исследований по геохимии РЗЭ кимберлитов с обязательным учетом их петрохимической неоднородности и вытекающей из нее популяционной модели формирования пород кимберлитовой формации.