Нюрбинское месторождение
Разведочными работами установлено, что трубка прорывает осадочные породы верхнего кембрия Мархинской свиты (E3 mr), нижнего ордовика Олдондинской свиты (O1 ol) и перекрывается ранне, ренне-среднеюрскими осадочными породами Тюнгской (J1 tn) и Сунтарской ( J1-2 sn) свит. Мощность перекрывающих отложений 51-61м.
В плане на уровне палеоэрозионного среза трубка NN имеет эллипсовидную форму с длиной осью, вытянутой в северо-восточном направлении. Размеры тела по длиной оси составляют 300-320 м, по короткой оси 130-160 м. В разрезе представляет собой тело правильной конической формы с обрашенной вниз верщиной. Углы падения стенок контакта трубки с вмещающими породами изменяются от относительно пологих 75-80град , до субвертикальных 85-87град.
Характер поперечного сечения постепенно изменяется в зависимости от глубины залегания рудного тела и характеризуется относительно постепенным убыванием площади поперечного сечения трубки от верхних частей к основному трубочному каналу. Это подтверждается бурением, так если на уровне пелеоэрозионного среза трубка имеет сечение 300-320х130-160 м., то на глубине порядка 110 м., от уровня палеоэрозионного среза, уже 270х110 м., т.е. с глубиной контуры трубки конформно повторяют контуры верхних сечений, при этом, уменьшаясь в размерах соответственно углу конусности. На более низких глубинах, начиная со 150м и до глубин порядка наблюдается более устойчивое вклинивание рудного тела, углы контактов изменяются на более пологие.
Строение более низких горизонтов не изучено, но по аналогии с другими кимберлитовыми телами можно предположить, что с глубиной на ряду с убыванием площади поперечного происходит еще и "сплющивание" кимберлитового тела, в результате чего трубка постепенно вырождается и на глубинах порядка 1000 м переходит в маломощные, в первые метры дайки, которые представляют собой заполнение магматическим материалом ветвящихся трещин надочагового горизонта.
Структура месторождения
Изучаемое месторождение находится на территории Накынского кимберлитового поля, входящего в состав Средне-Мархинского кимберлитового района.
Структура района определяется крупным тектоническим узлом пересечения ветвей разломов первого порядка - Вилюйско-Мархинского дайкового пояса восток-северо-восточного простирания и поперечной к нему зоной палеоподнятий. Первая из названных зон разломов является краевой в среднепалеозойской рифтовой системе. Кроме этих линейных структурных элементов существует точка зрения о контроле рассматриваемого района радиальными и дуговыми элементами крупных структур центрального типа, выделяемых по космогеологическим материалам.
Результаты картирования разрывных нарушений в ближайшем околотрубочном пространстве месторождения NN приведены на рис . Здесь на западе в субмеридиональном направлении прослежен тектонический шов, включающий милониты (скважины NN 8-115, 20-129, 24-87 и 28-140). На восточном фланге месторождения также установлен шов с милонитами (скв. 20-212, 24-7 и 32-198). Оба шва субпараллельны друг другу и имеют S-образную форму в плане. Характерно, что на своем продолжении эти швы также маркируются зонами дробления и сериями микросбросов, но меньшей интенсивности. В частнолсти в них отсутствуют милониты, уменьшается количество зон дробления и микросбросов. То есть намечается затухание разломов.
Помимо субмеридиональных нарушений устанавливаются субширотно-северо-восточные зоны. В частности их очевидное проявление зафиксировано в двух скважинах на восточном фланге (32-28 и 32-32), в последней из которых имеют место яркие признаки флюидизации. Простирание этой зоны намечено по фактам отсутствия или незначительного проявления разломов в скважинах, пройденных севернее и южнее (NN 32-7, 32-253, 28-253, 28-263).
Другими данными, которые подтверждают наличие субширотных разломов, являются два случая вскрытия слепых даек долеритов. Увязка их в единое предположительно дайковое крутопадающее тело пока условная и базируется на общем его расположении параллельном очевидной зоне Ботуобинского разлома. Ряд признаков разломов позволяет наметить и другие мелкие тектонические швы этого простирания.
На юго-западе месторождения имеют место признаки разломов северо-восточного простирания, вскрытые скважиной 8-115.
Помимо субвертикальных зон нарушений, по-видимому, следует иметь ввиду и субпослойные, которые фиксируются по достаточно многочисленным фактам межслоевых зеркал скольжения и единичными субпослойными кимберлитовыми жилами, вскрытыми в скважине 32-222.
Принципиальным моментом в структуре рассматриваемого месторождения на наш взгляд следует считать данные о разновозрастности разломов. Так в разрезах, вскрывших долериты (скважины 16-150 и 24-7), последние подвержены тектоническому дроблению и гидротермальным изменениям в виде карбонат-хлорит-.гидрослюдистых новообразований. Эти же зоны отчетливо увязываются в секущие к предполагаемому простиранию дайки долеритов субмеридиональные швы. Следовательно, надо предполагать существование трапповой дайки до формирования субмеридиональных зон. Докимберлитовый возраст траппов устанавливается и прямыми фактами наличия их обломков в кимберлитовой брекчии (скважина 16-150).
Сами же субмеридиональные и флексурообразно изогнутые в плане разломы следует связывать с моментом внедрения кимберлитов. Об этом наглядно указывает факт расположения кимберлитовой жилы в плоскости системы сближенных микровзбросов (скважина 32-166 глубина 236 м, фото..). Эта расщепляющаяся жила имеет тот же угол встречи с осью керна, что и близко расположенный к ней контакт кимберлитовой трубки. Таким образом, можно утверждать, что разломы субпараллельные Ботуобинскому, были заложены на ранней дорудной стадии формирования структуры месторождения.
Эти данные в совокупности с субпараллельным и однотипным по форме и составу характером субмеридиональных швов повзоляют предположить существование единого S-образно тектонического шва. В момент становления кимберлитов он был раздвинут.
Упомянутый изгиб разлома очень напоминает такую же структуру на Ботуобинском месторождении. В этой связи следует ожидать и его рудовмещающее значение. По-видимому, на глубине в этом морфологическом осложнении может находиться дайковое тело порфировых кимберлитов. Косвенное подтверждение этому заключается в присутствии крупных блоков порфировых автолитовых кимберлитов.
Интересно подчеркнуть большую ширину и длину западной ветви разлома относительно восточной. Это может указывать на некоторый наклон этого шва в западном направлении и соответствующее увеличение площади выхода при последующей эрозии. Если верно такое предположительное падение рудовмещающего шва, то позиция Нюрбинского месторождения будет еще более близкой к локализации Ботуобинских кимберлитов.
Важно обратить внимание на тектонический узел пересечения установленных локальных разломов северо-восточного и субширотного простираний . Он намечается в ареале развития кимберлитов. Вероятно, что в этом месте должна быть центральная приосевая часть кимберлитовой трубки, а на глубине здесь вероятно появление кимберлитовой дайки. Как и в N месторождении в этом участке предполагается более высокая продуктивность кимберлитов.
Генезис месторождения
Гипотезы происхождения кимберлитов
До сих пор внимание многих исследователей продолжают привлекать вопросы о глубинах зарождения и дифференциации кимберлитовых расплавов, особенностях магматических очагов кимберлитовых тел и генезисе алмазов.
Существующие представления по этим вопросам можно разделить на две большие группы, каждая из которых включает несколько подгрупп.
Согласно представлениям одной группы кимберлитовые расплавы зарождаются в подкоровых глубинах планеты среди пород верхней мантии, где термодинамические условия обеспечивают кристаллизацию алмаза и пиропа. Поднявшись к подножию коры, они затем в короткий срок достигают поверхности и застывают, консервируя метастабильный при низких давлениях алмаз. Вторая группа объединяет гипотезы, согласно которым поднявшиеся из подкоровых глубин или глубоких горизонтов земной коры ультраосновные магмы эволюционируют и приобретают специфические особенности, обеспечивающие в дальнейшем зарождение из них кимберлитов на глубине первых километров от земной поверхности в промежуточных очагах. В этих очагах в результате взрывов подсасывающихся из вмещающих толщ углеводородов или газовой фазы магмы при пульсирующих движениях земной коры возникают условия, необходимые и достаточные для кристаллизации алмаза.
Наиболее разработаны в теоретическом отношении, аргументированы и обоснованы фактическим материалами гипотезы, согласно которым кимберлиты зарождаются и эволюционируют в верхней мантии. Расхождения между гипотезами этой группы, касаются места и времени кристаллизации алмазов, пиропов, пироксенов и других минералов, что позволяет эти гипотезы разделить на две подгруппы.
Сторонники гипотез первой подгруппы считают, что родственные включения и отдельные их минеральные компоненты являются обломками пород верхней мантии, а возникающая при частичном плавлении субстрата кимберлитовая магма служит своего рода "транспортером", выносящим раздробленный материал из подкоровых глубин к земной поверхности. Механизм подъема кимберлитовых расплавов в верхней мантии с глубины 100-200 км к подножию земной коры авторами этих гипотез не обсуждаются, хотя из-за господствующих там температур и давлений высокая пластичность субстрата исключает возникновения любых видов разломов.
Согласно гипотезам второй подгруппы кимберлитовые магмы возникают также в результате частичного плавления мантийных пород, а радиальное перемещение их осуществляется по механизму зонного плавления. Поступательное радиальное движение расплава при таком механизме происходит в результате проплавления кровли и осаждения близкого по объему количества вновь кристаллизирующихся минеральных фаз в нижней части магматического очага. Следовательно, радиальное перемещение магматических очагов по механизму зонной плавки неизбежно сопровождается постепенным изменением состава магмы.
Кимберлитовые расплавы, достигающие подножия земной коры, быстро поднимаются по ее ослабленным зонам и либо прорываются к земной поверхности, формируя диатремы, либо застывают вблизи нее в виде трещинных и пластовых интрузий. Предположения о существовании каких-либо промежуточных очагов на глубине 1-4 км или на границе платформенного чехла и кристаллического фундамента противоречат геологическим наблюдениям и несостоятельны с энергетических позиций.
К категории геологических наблюдений, отвергающих наличие промежуточных очагов кимберлитовой магмы на границе чехла и фундамента платформы, следует в первую очередь отнести многочисленные примера залегания кимберлитовых трубок среди гранитов и гнейсов. Бурение, проведенное на одной из трубок, где фундамент залегает на глубине 100-200 м от современной поверхности, показало, что скважина прошла по кимберлитовой брекчии около 300 м, опустившись более чем на 100 м ниже раздела чехла и фундамента, при этом не было обнаружено не только ни малейших признаков очага, но и никаких существенных изменений в составе, структуре и текстуре кимберлитовой брекчии.
Другим не менее важным фактом, свидетельствующим против существования промежуточных очагов кимберлитовой магмы, является наличии в этих породах алмаза. Поскольку, если бы существовали некие промежуточные очаги на глубине 1-4 км, то кимберлитовые магмы вместе с заключенными в них алмазами какое-то время должны были находится в этих очагах ( хотя бы в период заполнения ). Результатом такой задержки неизбежно должно было стать полное замещение алмаза графитом, который представляет собой стабильную модификацию углерода в гипабиссальных условиях.
Существование промежуточных очагов кимберлитовой магмы встречает трудности и с энергетических позиций. Известно, что суммарный объем кимберлитовых пород даже в крупнейших провинциях измеряется лишь единицами кубических километров, а в пределах любого из полей объем пород не превышает десятых долей кубического километра. Объем одного или нескольких промежуточных очагов, с которыми предположительно связывается образование кимберлитовых тел отдельно взятого поля, по всей вероятности, не мог существенно отличатся от приведенных цифр. При столь малом объеме расплава сомнительно сколько-нибудь продолжительное существование внутрикорового очага, поскольку это неизбежно привело бы к исчерпанию запасов тепла и к кристаллизации магмы.
Таким образом, все изложенное позволяет с определенностью говорить не о коровых, а лишь о мантийных очагах кимберлитовой магмы. Непродолжительный подъем магмы от подножия земной коры к ее верхним горизонтам и быстрое застывание в небольших по объему трубках и дайках обеспечивают сохранение метастабильного в этих условиях алмаза. Любая сколько-нибудь продолжительная задержка кимберлитового расплава на пути из подкоровых глубин к земной поверхности неминуемо привела бы к полной графитизации алмазов.
Эпохи кимберлитового вулканизма
Многие современные приверженцы плейт-тектоники считают, что кимберлиты формировались в зонах поддвига (субдукции) океанических плит под континентальные, где были карбонатные, железистые осадки.
Кимберлитовый вулканизм связывают с эпохами образования рифтогенных структур, образовавшихся в условиях прогибания и растяжения.
Для Сибирской платформы такими эпохами считаются рифейская, вендская и среднепалеозойская (девонская). Откартированные в кимберлитовых районах поднятия с этих позиций считаются посткимберлитовыми, с чем трудно согласиться. Более правдоподобными следует считать представления Милашева о том, что эпохи внедрения кимберлитов связаны с региональными инверсионными поднятиями.
Кимберлиты очевидно являются продуктом этапов тектоно-магматической активизации древних платформ, которые сопровождались массовыми излияниями траппов. Имеет место точка зрения о формировании траппов и кимберлитов в единые эпохи, когда кимберлиты завершают траппово-кимберлитовый магматический цикл. Последнее подтверждено рядом фактов - внедрение кимберлитов после трапповых даек (пересечение кимберлитами дайки долеритов на трубке Мир, наличие редких обломков долеритов внутри кимберлитовых брекчий.
Указанное противоречие связи эпохи кимберлитов с рифтогенезом и поднятиями вероятно можно снять, имея ввиду чередование в девонском периоде региональных и, по-видимому, глобальных эпох растяжения и сжатия. В этой связи следует упомянуть, что кимберлиты внедрялись в условиях регионального горизонтального сжатия, а траппы, вероятно, растяжения. Интересно отметить, что в районах мантийного глубинного диапиризма фиксируются синхронные ему напряжения общего сжатия. При этом неоднократное чередование в девоне растяжения и сжатия может быть положено в основу объяснения разновозрастности и траппов, и кимберлитов, отмеченную рядом исследователей.
Собственно процесс кимберлитообразования по Маршинцеву /1995/ представляется трехэтапным: 1) плутонический глубинный (высокобарические ассоциации); 2) субвулканический (серпентин и карбонаты); 3) гидротермальный (серпентин, карбонаты, выщелачивание и др.) Последовательность становления кимберлитов в пределах отдельных месторождений считается следующей: а) дайки и жилы; б) многофазные брекчиевые тела, выполняющие трубки; в) жерловые интрузивные кимберлиты; г) мелкие жилы.
Возможные механизмы формирования структур
В настоящее время исследователями уже четко отмечается приуроченность кимберлитовых тел к наиболее проницаемыми участками земной коры в пределах кимберлитового поля. Для локализации кимберлитовых тел характерны зоны глубинных разломов в участках сочленения крупных положительных и отрицательных структур фундамента и чехла, участки территорий обусловленные изменчивостью густоты, выдержанности по вертикали и латерали разрывных нарушений, а также степени раскрытия или сжатия трещин в отдельные этапы кимберлитового магматизма.
На территории Накынского кимберлитового поля, в пределах N и NN месторождений установлено существование до-, син- и посткимберлитовых разломов. Докимберлитовые разломы фиксируются в виде субширотно-северо-восточных зон, параллельных дайкам Вилюйско-Мархинского дайкового пояса. Вместе с такими продольными относительно глубинного разлома ослабленными зонами, имели место поперечные и диагональные нарушения. В Средне-Мархинском районе крупные разломы такого типа хорошо устанавливаются по линейным положительным аномалиям магнитного поля. Мелкие диагональные разломы в пределах Мархинского участка и на месторождениях установлены по документации керна. В геофизических полях такие нарушения намечаются далеко не так отчетливо.
При изучении ближайшего околотрубочного пространства установлено рудовмещающее значение локальных участков структурно-морфологических осложнений диагональных разломов третьего порядка. Распространение здесь признаков деформаций сжатия позволяет связывать их происхождение с этапом становления кимберлитов, когда существовали экранные условия для явлений гидро-газоразрыва, сопровождавших становление кимберлитов. Условия регионального сжатия объясняют локальность проявления ослабленных проницаемых зон и явлений гидро-газоразрыва.
Совокупность изложенных данных позволяет обосновать стадийность образования эндогенных структур среднепалеозойской активизации в Накынском поле и в Средне-Мархинском районе.
В раннюю стадию дорудного этапа были заложены региональные дуговые и радиальные разломы, которые были выражены ослабленными зонами в кристаллическом фундаменте и затухающими вверх по разрезу разломами в осадочном платформенном чехле.
В зрелую также дорудную стадию в условиях горизонтального регионального растяжения и рифтогенеза были подновлены глубинные разломы Вилюйско-Мархинской, Тюкян-Чабыдинской, Мирнинской зон. В Средне-Мархинском районе наиболее широко проявились продольные разломы второго порядка согласные Вилюйско-Мархинскому дайковому поясу, диагональные к нему типа Лиендокитского рапзлома и поперечные типа Кулисообразного нарушения. Они заполнялись дайками траппов. Очевидно подновились и более ранние структуры, которые вместили силлы и слепые дайки траппов. В эту же стадию очевидно заложились мелкие разломы третьего порядка, которые были либо притертыми как диагональные, либо выполнялись маломощными телами траппов (продольные).
Заключительная стадия отличалась преобладанием условий регионального сжатия и экранирования глубинных структур. В это время формировались малоамплитудные взбросы и сдвиги и подновились все предшествующие разрывные структуры. При правосторонних сдвигах, точнее взбросо-сдвигах места диагональные разломы третьего порядка были наиболее ослабленными и могли вместить флюидизированную кимберлитовую магму. Соответственно в хрупких породах фундамента формировались линейные кимберлитовые тела в виде цепочек даек и жильных систем. В присдвиговых зонах в местах пересечения мелких диагональных разломов продольными разломами того же третьего порядка образовались локальные субвертикальные зоны открытой трещиноватости и проницания, которые могли служить каналами для восходящих флюидно-магматических систем.