Изучение базальных горизонтов осадочного чехла Воронежской антеклизы - путь к прогнозу её коренной алмазоносности

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Воронежский государственный университет

Изучение базальных горизонтов осадочного чехла Воронежской антеклизы - путь к прогнозу её коренной алмазоносности

А.В. Черешинский

Л.Т. Шевырев

А.Д. Савко

Воронеж, Российская федерация

Аннотация

Введение: В прогнозных построениях на алмазоносность древних кратонов доминируют представления о тяготении кимберлитовых диатрем к участкам развития наиболее мощной архейской (древнее 2.5 млрд лет) коры. Коренные источники воронежских алмазов, по аналогии с другими алмазоносными провинциями, должны быть локализованы в пределах данных областей. Мелкие алмазы в пределах Воронежской антеклизы обнаружены только в породах базальных горизонтов осадочного чехла, залегающих на разных глубинах. Алмазы сопровождаются минералами-индикаторами кимберлитов (МИК), основные из них пироп, пикроильменит, хромшпинелиды и хромдиопсид. Для выхода на коренные источники алмазов помимо исследования акцессориев необходимо проведение фациального анализа базальных горизонтов.

Методика: В 2004-2006 гг. в различных частях антеклизы были отобраны 50 опорных проб объемом 0.25-10 м³ из алевропесчаных пород палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Они были обработаны в НИИ «Недра», г. Симферополь, где из них выделены минералы-индикаторы кимберлитов. Типоморфные и химические особенности выделенных МИК изучены под бинокуляром, на электронном микроскопе с рентгеновским микрозондовым анализатором Camebax 50-SX (МГУ). При проведении геолого-съемочных работ (ГДП-200) в 2003-2017 гг. изучено 250 шлиховых проб из девонских, каменноугольных, юрских, меловых, палеогеновых и неогеновых отложений. Начальный объем шлиховой пробы составил 20 литров (0.02 м³). Промывка проб проводилась на лотке сибирского типа в три стадии: отмучивание проб, смыв легких частиц и доводка шлиха. Перед проведением минералогического анализа была проведена расситовка на классы крупности +1.0 мм, -1.0+0.25 мм, -0.25+0.1 мм и -0.1 мм, деление материала в тяжелой жидкости (бромоформе) с плотностью 2.9 г/см³, разделение тяжелой фракции проб на магнитную, электромагнитную и немагнитную составляющие. Химический состав минералов был изучен на электронном микроскопе Jeol 6380 LV с энергодисперсионной системой количественного анализа Inca-250 (ВГУ) и электронном микроскопе JSM 5300 со спектрометрометром Link: ISIS (ЦНИГРИ), проведено 1000 анализов. Составлены геологические, фациальные и палеогеографические карты. На основе их анализа выявлены связи распределения МИК с фациальными особенностями отложений базальных горизонтов.

Результаты и обсуждение: В изученных пробах обнаружено 683 мелких алмаза и большое количество их минералов-спутников. Среди последних количественно доминируют пиропы, особенно умеренно хромистые разности, характерные для лерцолитов. Встречены зерна, составы которых идентичны гранату из алмазоносных гарцбургит-дунитов, а также те, которые характерны для включений в алмазах. В изученных пробах обильно представлены ильмениты с широкими вариациями химического состава, в том числе пикроильмениты. По сравнению с гранатом и ильменитом. хромшпинелиды более редкие, но и среди них встречены разности с составом, отвечающим потенциально алмазоносной коэситовой субфации глубинности. Алмазы и их минералы спутники в промежуточных коллекторах ВА, судя по типоморфным признакам и составу, происходят из коренных алмазосодержащих пород, что должно рассматриваться как прямой поисковый признак при прогнозных построениях.

Заключение: Анализ палеогеографических карт нового поколения (масштабы 1:200 000-1:500 000), данные опробования (50 проб массой 0.5-20 т каждая) свидетельствуют в пользу гипотезы о местном происхождении алмазов и локализации их материнских пород в осадочном чехле Воронежской антеклизы. Палеогеографические исследования, непременный компонент поисковой активности, и данные по МИК позволили оконтурить две площади, где предполагаются продуктивные диатремы.

Ключевые слова: Воронежская антеклиза, алмазы, минералы спутников алмазов, базальные горизонты, промежуточные коллекторы.

Abstract

A.V. Chereshinskiy, L.T. Shevyrev, A.D. Savko, Voronezh State University,

Introduction: The forecasts concerning the diamond potential of ancient cratons are dominated by the concept that kimberlite diatremes tend to be found in the areas where the most powerful Archaean (older than 2.5 billion years) crust had developed. The ore body of Voronezh diamonds, similar to other diamondbearing provinces, should be localised within these regions. Small diamonds within the Voronezh anteclise have only been found at different depths in rocks of basal horizons of the sedimentary cover. Diamonds can be accompanied by kimberlite indicator minerals, the key ones of which include the following: pyrope, picroilmenite, chrome-spinelide, and chrome-diopside. In order to reach the ore bodies of diamonds, both the study of accessories and a facies analysis of the basal horizons are necessary.

Methodology: In 2004-2006, in various parts of the anteclise, over 50 reference samples 0.25-10 m³ in volume were taken from Paleozoic, Mesozoic, and Cenozoic aleuro-sandy rocks. They were processed in the Nedra Scientific Production Enterprise (Simferopol), where kimberlite indicator minerals were isolated from them. The typomorphic and geochemical features of the isolated kimberlite indicator minerals were studied using a binocular microscope and an electronic microscope with a Camebax 50-SX X-ray microprobe analyser (Moscow State University). The geological survey (GDP-200) conducted in 20032017 included over 250 steam sediment samples from Devonian, Carboniferous, Jurassic, Cretaceous, Paleogene, and Neogene deposits. The initial volume of the bulk sample was 20 litres (0.02 m³). The samples were washed on a Siberian tray in the following three stages: elutriating of samples, washing off light particles, and refining the concentrate. The mineralogical analysis was preceded by screening for particle size classes: +1.0 mm, -1.0 + 0.25 mm, -0.25 + 0.1 mm, and -0.1 mm; the division of the material in a heavy liquid (bromoform) with a density of 2.9 g/cm³; and the fractionation of the heavy fraction of samples into magnetic, electromagnetic, and non-magnetic components. The chemical composition of mineral grains was studied using a Jeol 6380 LV electron microscope with an Inca-250 energy dispersive quantitative analysis system (Voronezh State University) and a JSM 5300 electron microscope with a Link: ISIS spectrometer (Central Research Institute of Geological Prospecting for Base and Precious Metals). Over 1,000 tests were performed. Geological, facies, and paleogeographic maps were created. Their analysis revealed the relationships between the distributions of kimberlite indicator minerals with the facies features characteristic of basal horizons deposits.

Results and discussion: 683 small diamonds and a large number of their accessory minerals were found in the studied samples. Accessory minerals are quantitatively dominated by pyropes, especially moderately chromic differences characteristic of lherzolites. Grains were found with compositions identical to garnets from diamond-bearing harzburgite-dunites, as well as those characteristic of inclusions in diamonds. Ilmenites with wide variations in chemical composition, including picroilmenites, are also widely represented in the studied samples. Compared to garnets and ilmenites, chrome-spinelides are rarer, however, even among them there are differences with the composition corresponding to a potential diamond-bearing coesite depth subfacies. Judging by their typomorphic features and composition, diamonds and their accessory minerals in the intermediate hosts of the Voronezh anteclise come from primary diamond-bearing rocks, which should be considered as a direct prospecting indicator for forecasts.

Conclusions: The analysis of paleogeographic maps of a new generation (scales of 1:200,000 - 1:500,000) and the sampling data (50 samples weighing 0.5-20 tons each) support the hypothesis of the local origin of diamonds and the localization of their parent rocks in the sedimentary cover of the Voronezh anteclise. Paleogeographic studies, an indispensable component of exploration activities, and kimberlite indicator minerals data allowed to outline two areas with assumed productive diatremes.

Keywords: Voronezh anteclise, diamonds, diamond accessory minerals, basal horizons, intermediate hosts. For citation: Chereshinskiy A. V., Shevyrev L. T., Savko A. D. The study of the basal horizons of the sedimentary cover of the Voronezh anteclise: a path to forecasting its primary diamond potential.

Введение

Воронежская антеклиза (ВА), одна из крупных (около 220 тыс. км²) тектонических форм ВосточноЕвропейской платформы, имеет выраженные естественные границы - глубинные разломы, отделившие ее от соседних авлакогенов - Пачелмского, Оршанского (апофиза Волыно-Полесского), Доно-Медведицкого, Большого Донбасса. Осадочные отложения, залегающие на кристаллическом фундаменте, представлены породами девонской, каменноугольной, юрской, меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем общей мощностью от первых десятков метров до 1 км.

В периоды осадконакопления в фанерозое ВА испытывала погружение, примерно такое же, как и соседние отрицательные структуры, о чём свидетельствуют близкие мощности коррелятных отложений. Однако во временные интервалы, отвечающие перерывам осадочного процесса, поднятия и размыв здесь были намного значительней [1]. Частое активное «всплывание» свода ан- теклизы обусловлено особенностями её глубинного строения. В разрезе Воронежского кристаллического массива (ВКМ), по площади отвечающего антеклизе, «гранитный» слой имеет мощность 30-32 км, самую значительную на Восточно-Европейской платформе. Для Украинского щита, например, этот показатель только 20-25 км, Белорусской антеклизы - 18-19 км, Волго-Уральской антеклизы - 10-15 км и меньше [2].

В фундаменте антеклизы традиционно различают мегаблоки: Брянский, Курской магнитной аномалии (КМА) и Хоперский. В структуре фундамента ВКМ с давних пор выделялись гипотетические архейские массивы - жесткие древние структуры. Природу этих крупных объектов (тыс. км²) раскрыл Н.М. Афанасьев, исследовавший материалы по 13 профилям ГСЗ, пересекшим антеклизу [3]. Вновь созданная глубинная сейсмоплотностная модель в ее объемном варианте (авторы модели Н.С. Афанасьев и И.И. Кривцов) позволила для площадей массивов выделить на рубеже коры и мантии «промежуточный слой» - сложно построенную мощную коромантийную переходную зону. За ее счет происходит возрастание мощности коры до 60-70 км (рис. 1). Площади её развития, сложенные породами обоянской серии (АИ₁оВ) нижнего архея, отличаются слабым проявлением процессов тектономагма- тической активизации, выраженной тенденцией к высокому стоянию в этапы осадконакопления. Все это позволяет использовать в прогнозных построениях доминирующие представления о тяготении алмазоносных магматитов к участкам развития наиболее мощной архейской (древнее 2.5 млрд лет) коры. Возможно, именно в их пределах локализованы коренные источники воронежских алмазов. При их прогнозиро - вании необходимо исследование в базальных гори - зонтах осадочного чехла минералов-индикаторов кимберлитов (МИК), основными из которых являются алмаз, пироп, пикроильменит, хромшпинелиды и хромдиопсид [4, 5].

В истории изучения алмазоносности ВА отмечается три этапа. Первый относится к середине шестидесятых годов, когда сотрудниками ИМРа (г. Симферополь) И.Ф. Кашкаровым и Ю.А. Полкановым из отобранной ими пробы песков Волчинской титан-циркониевой россыпи (север Липецкой области) массой 900 кг с использованием пенной сепарации выделено 241 зерно мелких алмазов размером 0.4-1 мм.

Тогда же обследовались и сеноманские псаммиты Центрального титан-циркониевого россыпного месторождения Тамбовской области. Последнее, как и Волчинская россыпь, расположено на северо-восточном склоне ВА. Общее количество выделенных алмазов из рудоносных псаммитов Центрального составило несколько десятков. В 1971 г. при опробовании Новозыб- ковской россыпи титан-циркониевых песков на западе Брянской области, связанной с полтавскими отложениями (?3-N1pl), Ю.А. Полкановым было встречено 21 зерно алмаза размерностью 0.1-0.25 мм. Отдельные залежи этой россыпи (Александрия) содержат до 350 кг/т тяжелых минералов в интервалах разреза мощностью до 2.5 м. Во всех упомянутых россыпях минералы- спутники алмазов (МСА) не встречены.

Рис. 1. Глубинное строение ВКМ, по Н. С. Афанасьеву, из работы [3]: 1 - участки с максимальной мощностью «переходного» слоя (ПС); 2 - участки, где нет ПС; 3 - «гранитный» слой-I; 4 - «гранитный» слой-II; 5 - «диоритовый» слой; 6 - «метабазитовый» слой; 7 - граница зон отсутствия ПС; 8 - изолинии подошвы ПС, км; 9 - некоторые важные находки алмаза, высокобарических минералов, признаки в осадочном чехле эксплозий фанерозоя; 10 - прогнозные площади: перспективная - Олымско-Россошанская (О-Р), проблематичные - Южно-Липецкая (ЮЛ), Льговская (Л-Г).

[Fig. 1. The deep structure of VKM, according to N.S. Afanasyev, from [3]: 1 - sections with the maximum power of the «transition» layer (TL); 2 - areas where there is no TL; 3 - «granite» layer-I; 4 - «granite» layer-II; 5 - «diorite» layer; 6 - «metabasite» layer; 7 - the border of the zones of absence of TL; 8 - contours of the bottom of the TL, km; 9 - some important finds of diamond, high-pressure minerals, signs in the sedimentary cover of Phanerozoic explosions; 10 - forecast areas: prospective - Olymsko-Rossoshanskaya (O-R), problematic areas - Yuzhno-Lipetsk (YL), Lgovskaya (L-G).]

Во второй этап (окончание 1990-х начало двухтысячных годов) литологической группой Воронежского госуниверситета началось изучение ассоциаций высокобарических минералов в осадочном чехле ВА. Открыты новые проявления собственно алмаза и ряд местонахождений минералов-спутников алмаза - пиропов, хромшпинелидов, пикроильменитов, хромдип- сидов.

Проба из Волчинской россыпи объемом 10 м³ вновь изучалась в НПП «Недра», г. Симферополь. Кроме того, Ю.А. Полкановым для повторного исследования Воронежскому университету была предоставлена его волчинская коллекция 1960-х гг. Из новой волчинской пробы 2001 г. выделено 91 зерно алмаза. Их размерность 0.1-0.42 мм, в среднем - 0.23 мм. По габитусным формам среди них 25% составляют октаэдры (часто вовсе неизношенные); 18% - кубы, кубоиды, додекаэдро- иды; комбинационные формы (куб-ромбододекаэдр, куб-октаэдр, октаэдр-ромбододекаэдр, прочие полига- битусные) - 7%; обломки, осколки - 27%. Преобладают бесцветные разности, но есть желтоватые и зеленоватые. Одно зерно имеет интенсивный красный цвет. Известный исследователь алмазов В.И. Коптиль (устное сообщение) пришел к выводу, что они полигенны: кимберлитовые (лампроитовые), метаморфо- генные (серые, темно-серые и зеленые кубы), «импакт- ные» (сланцеватые). Метаморфогенные очень близки таковым месторождения Кумдыколь Восточного Казахстана. Подобные же есть и в ксенолитах дистено- вых эклогитов трубки Удачная (Якутия). К импактным кристаллам, по классификации Ю.Л. Орлова, относятся поликристаллы с размерами кристаллитов менее 1 мкм и включениями лонсдейлита.

Общим итогом работ второго этапа является: 1 - обнаружены новые россыпные проявления мелких алмазов и их минералов-спутников, в том числе пиропы, пикроильмениты, хромдиопсиды. В различных сочетаниях эти МСА формируют минеральные ассоциации, обуславливают концентрическую минеральную зональность вокруг гипотетических коренных источников, выраженную в изменении содержания алмазов и МСА; 2 - выделены связанные с существенными тектоническими перестройками региона возможные эпохи кимберлитового магматизма - среднепалеозойская, позднетриасовая-раннеюрская, позднемеловая- раннепалеогеновая; 3 - впервые показана экзотичность (ненаследуемость) минерального состава коллектора четвертичных отложений, сформированных преимущественно за счет перемыва принесенных с Балтики моренных образований донского ледника и содержащих нехарактерные для ВА МСА. Описанию, прогнозным построениям на основе минералогических данных по результатам работ второго этапа посвящены публикации [6-8, а также ряд других работ].

Третий этап (2003-2019 гг.) характеризуется детализацией исследований при проведении геолого-съёмочных работ масштаба 1:200 000, сгущением сети опробования и использованием прецизионных анализов при изучении МИК. В это время была опубликована работа [9], в которой по полученным ранее данным проведено сопоставление алмазоносности ВА с таковой для других районов Мира.

Фактический материал и методы исследований

Воронежская антеклиза, об алмазоносности которой так давно говорят, никогда не знала массированных поисков. Одно из заданных здесь природой условий - мелкозернистость псаммитов даже базальных горизонтов крупных осадочных ритмов, требующая сложных приёмов обогащения и экстракции высокобарических минералов. Второе условие - необходимость искать погребенный источник, находящийся на неизвестном стратиграфическом уровне, чего в мировой практике поисков в новых районах ещё не бывало (погребенные трубки в алмазоносных провинциях Мира обнаруживали, наработав приемы и опыт на местных обнаженных объектах).

В 2004-2006 гг. в различных частях антеклизы были отобраны 50 проб объемом 0.25-10 м³ из алевро- песчаных пород палеозоя, мезозоя и кайнозоя (рис. 2, табл. 1). Они были обработаны в НПП «Недра», г. Симферополь, где из них выделены минералы-индикаторы кимберлитов (МИК). Обогащение проб осуществлялось на непрерывно действующей укрупненной обогатительной установке. Технология обработки проб включала оттирку исходного материала в бутаре, обес- шламливание по классу 0.1 мм, классификацию на рабочие классы +4 мм, -4+2 мм, -2+0.5 мм и -0.5 мм. Материал крупнее 0.5 мм обогащался на отсадочных машинах МОД-02, а меньше 0.5 мм - на концентрационном столе. Хвосты стола направлялись на пенную сепарацию для доизвлечения алмаза.

Черновые концентраты отсадок и концентрационного стола доводились в периодическом режиме на отсадочной машине и концентрационном столе меньших типоразмеров. Концентраты доводки направлялись на магнитную сепарацию, а продукты сепарации - на полный минералогический анализ.

Типоморфные и химические особенности выделенных МИК были изучены под бинокуляром, на электронном микроскопе и с использованием рентгеновского микрозондового анализатора Camebax 50-SX (МГУ).

При проведении геолого-съемочных работ (ГДП-200) в 2003-2017 годах изучено 250 шлиховых проб, отобранных из девонских, каменноугольных, юрских, меловых, палеогеновых и неогеновых отложений. Начальный объем шлиховой пробы составил 20 литров (0.02 м³). Промывка проб проводилась на лотке сибирского типа в три стадии: отмучивание проб, смыв легких частиц и доводка шлиха. Перед проведением минералогического анализа была проведена расситовка на классы крупности +1.0 мм, -1.0+0.25 мм, -0.25+0.1 мм и -0.1 мм, деление материала в тяжелой жидкости (бромоформе) с плотностью 2.9 г/см³, разделение тяжелой фракции проб на магнитную, электромагнитную и немагнитную составляющие.

Химический состав минералов был изучен на электронном микроскопе Jeol 6380 LV с энергодисперсионной системой количественного анализа Inca-250 (ВГУ) и электронном микроскопе JSM 5300 со спектрометрометром Link: ISIS (ЦНИГРИ), проведено 1000 анализов.

Составлены геологические, фациальные и палеогеографические карты. На основе их анализа выявлены связи распределения МИК с фациальными особенностями отложений базальных горизонтов. Опробование проводилось с использованием составленных карт. Результаты изучения ассоциаций МИК осадочного чехла региона хорошо иллюстрируют тезис о доминирующей роли фациального подхода при определении интервалов наиболее эффективного пробоотбора. Для мелкозернистых толщ, формировавшихся в условиях спокойного гидродинамического режима, единственно приемлемым оказывается изучение базальных горизонтов. Таковы девонские, юрские и неокомские разрезы антеклизы. Во многом иначе выглядит морской апт региона. Разнообразие и переменчивость гидродинамических условий аптского осадконакопления, присутствие мощных вдольбереговых течений вели к активному прибрежному и подводному перемыву ранее накопившихся отложений, появлению частных высоких концентраций тяжелой фракции, наиболее желанных объектов для пробоотбора. Другими словами, опробование даже не базальных «висячих» частей разрезов морского апта с признаками естественного шли- хования может оказаться весьма эффективным для наработки первичного материала по ареалам и составу ассоциаций ВБМ.

Информативность опорных проб, отобранных из разрезов морских альба и сеномана, напрямую зависит от положения опробованных интервалов в разрезе, при том, что фоновые содержания МИК (в единичных зернах) обнаруживаются повсеместно. Наиболее эффективен, как это и можно было предположить заранее, отбор проб из базальных горизонтов. Недоступность основания альба для опробования на многих площадях антеклизы (по причинам глубокого залегания, либо отсутствия в разрезе, как это имеет место, например, на Россошанском срединном массиве) заставляет обратить внимание на промежуточный стратиграфический раздел - рубеж между альбом и сеноманом. Он не всегда хорошо выражен, но там, где доступен, может привести к наработке валидного материала о характере и минеральном составе ассоциаций ВБМ.

Рис. 2. Карта фактического материала, места находок МИК: 1 - девонские разрезы; 2 - каменноугольные; 3 - юрские; 4 - готерив- барремские, 5 - аптские, 6 - альбские, 7 - сеноманские; 8 - палеогеновые; 9 - неогеновые, 10 - четвертичные

[Fig. 2. Map of the actual material, MIK finds: 1 - devonian sections; 2 - coal; 3 - jurassic; 4 - hauterivian-barremian, 5 - aptian, 6 - albanian, 7 - cenomanian; 8 - paleogene; 9 - neogene, 10 - quaternary]

Таблица 1 / Table 1

Общие сведения об опорных пробах объемом 0.25-10 м3, отобранных из пород осадочного чехла Воронежской антеклизы для изучения минеральных высокобарических ассоциаций / [General information on support samples 0.25-10 m3 in volume taken from sedimentary cover rocks of the Voronezh anteclise to study high-pressure mineral associations]

Условия морского осадконакопления в альбе-се- номане отличались от тех, что существовали в неокомском и аптском морях, где на формирование минерального состава оказала влияние субмаринная гидродинамическая активность и связанное с ней рос- сыпеобразование, т.е. локальное многократное концентрирование тяжелой фракции в самых разных, не обязательно базальных, частях разрезов. Нехарактерность такого концентрирования для большей части региона (кроме тамбовского сектора с его сеноманскими Центральным и Кирсановским титан-циркониевыми месторождениями) не способствует получению материала об ассоциациях ВБМ альбских-сеноманских псаммитов из внебазальных песков K_1-2al-s даже при резком увеличении объема проб и благоприятных горнотехнических условиях.

Наиболее «удачно» для прогнозных построений продвигался на северо-восток фронт палеогеновых трансгрессий. Чрезвычайно активные морские воды в начале их вступления на исследованную территорию «взрыхлили», промыли, обогатили накопившийся ранее осадочного происхождения материал на протяжении 600 км от ростовской станицы Вешинской до г. Новозыбкова в Брянской области. По этой причине базальный горизонт палеогена оказался хранителем наиболее достоверной, средневзвешенной, сбалансированной информации о распределении МСА (прежде всего, кимберлитового происхождения) в осадочном чехле.

Результаты исследований

Палеогеографические реконструкции нами всегда рассматривались как важнейший элемент при поисковых работах на алмазы. Определенный колорит в них вносила частая переменчивость областей сноса и осадконакопления, характерная для истории региона в фанерозое. В статье демонстрируются выкопировки из палеогеографических схем, построенных на основе обширных данных бурения, накопленных в фондах геологоразведочных экспедиций на территории ВА. Ниже, в соответствии с принятым историко-минерагеническим принципом изложения материала, рассмотрим распространение алмаза и их минералов-спутников по разрезу осадочного чехла.

МИК палеозойских промежуточных коллекторов. Палеозой ВА представлен девонскими и каменноугольными отложениями. Девон развит на всей территории рассматриваемой структуры, за исключением её юго-западной части. Выходы терригенного девона в пределах ВА единичны, но значение верхнедевонскому коллектору придают большое. Многие специалисты, в т.ч. С.И. Митюхин [10], М.В. Михайлов [11], убеждены: на Воронежской антеклизе если и есть кимберлиты, то только среднепалеозойской продуктивной эпохи, к которой относятся также диатремы субпровинций Кольско-Архангельской и Вилюйской ЯАП. Поэтому так важна характеристика опробованных девонских разрезов. Неглубоко залегающие терригенные образования нижнего карбона известны в опущенном Курско-Бесединской блоке размером 3х4 км. На юго-западе, в Белгородской области, они залегают на глубинах более 400 м и пока недоступны для изучения.

Разрез отложений среднего девона (О₂е) в центральной части антеклизы под Курском (скв. 3741) изучен рядом авторов [12]. В тяжелой фракции конгломератов и гравелитов, залегающих в основании осадочного чехла, минералы-спутники собственно кимберлитовой минеральной ассоциации в конгломератах и гравелитах не обнаружены. Ранее некоторыми исследователями среди высобарических минералов в среднем девоне отмечались редкие зерна шпинели. Значение этих находок на данном этапе оценить нельзя.

Разрез Семилуки (D₃pt, проба 6006, массой 0.5 т). На правобережье Дона в черте г. Семилуки Воронежской области (овраг Больничный) расчисткой вскрыт контакт известняков семилукской свиты D₃sm и светло-серых разнозернистых песков петинской свиты D₃pt. Последние имеют разнонаправленную косую слоистость и образовались в прибрежно-морских условиях и содержат естественный шлих. Базальный горизонт песков (0.15 м) более грубозернистый, чем основная часть терригенной толщи и обогащен гравием кремня, до 3-5 мм в поперечнике. Из пробы 6006 массой 0.5 т в НПП Недра выделена тяжелая фракция - 20.3 г. Её 63.5% по массе представлено ильменитом, 13.8% магнетитом, 17.2% минеральными агрегатами. В пробе практически нет гранатов (единичные зерна только в самом тонком классе). Рентгеноспектральным анализом доказано присутствие в тяжелой фракции пикроильменита, хромовой шпинели, хромдиоп- сида (табл. 2).

Палеогеографические данные явно указывают на поступление сносимого материала с поднятия, расположенного южнее, на территории архейского Россошанского срединного массива (рис. 3). Псаммиты петинской свиты, формировавшиеся в гидродинамически активной среде, отвечают начальной стадии крупного петинско -ливненского тектоно -седиментационного этапа. По времени своего накопления они максимально приближены к наиболее вероятному [10] временному интервалу становления потенциально алмазоносных диатрем, которые этот исследователь предлагал искать на стратиграфическом разделе D2 и D3.

Таблица 2 / Table 2

Химические составы МИК пробы 6006 из базальных песков петинской свиты, г. Семилуки Воронежской области. Анализы выполнены Н.Н. Кононовой, МГУ, Camebax 50-SX / [Chemical compositions of MIK samples 6006 from the basal sands of the petinsky series, Semiluki, Voronezh region. Analyzes performed by N.N. Kononova, Moscow State University, Camebax 50-SX]

Рис. 3. Палеогеографическая схема для петинского времени среднего франа Воронежской антеклизы и местонахождение высокобарических минералов (указано квадратом): 1 - мелководно-морская, нормальной солёности, со слабой активностью гидродинамического режима; 2 - то же, средней и слабой, с преобладанием слабой; 3 - средней; 4 - прибрежно-морская, нормальной солёности, со слабой активностью гидродинамического режима; породы: 5 - пески крупно- и грубозернистые; 6 - глины, в т.ч. аргиллитоподобные; 7 - глины карбонатные; 8 - доломиты; 9 - известняки доломитизированные; 10 - растительные остатки; 11 - находки брахиопод; 12 - границы районов с различными палеогеографическими условиями

[Fig. 3. Paleogeographic scheme for the petinsky time of the middle Fran of the Voronezh anteclise and the location of high-baric minerals (indicated by a square): 1 - shallow marine, normal salinity, with weak activity in the hydrodynamic regime; 2 - the same, average and weak, with a predominance of low; 3 - medium; 4 - coastal-marine, normal salinity, with a weak active hydrodynamic mode; rocks: 5 - coarse and coarse-grained sands; 6 - clays, including mud-like clays; 7 - carbonate clays; 8 - dolomites; 9 - dolomitized limestones; 10 - plant remains; 11 - brachiopod finds; 12 - borders of areas with different paleogeographic conditions]

В разрезе с. Осетровка на юго-востоке антеклизы, вскрывшим континентальную песчано-каолиновую мамонскую толщу (D3fr2-fm, проба 6001, 1.3 т), результаты выделения ВБМ еще скромнее. Обильный шлих (232.2 г) здесь содержал единственное угловатое зерно хромдиопсида (0.27 мм). Обращает на себя внимание весьма крупные размеры найденных пикроильменитов, в т.ч. обломков кристаллов 1.2х1.0х0.8, 1.1х0.8х0.6, 0.5х0.4х0.4 мм. То же можно сказать и о хромшпинелидах, количество знаков которых более 33. В это число попали их октаэдры размером 0.5х0.4х0.3, 0.6х0.4х0.4, 0.4х0.4х0.4 мм. К хромдиоп- сидам отнесены отнесены окатанное зерно 0.3х0.2х0.2 мм и обломки по 0.2х0.15х0.15 мм.

В разрезе тульского горизонта C1tl (скв. 4) Бесе- динской (Курской) структуры из песков и гравелитов среди других акцессориев проанализированы зерна хромшпинелидов (до 64.3 мас. % &2O3). Два анализа хромшпинелидов на диаграмме Н.В. Соболева (TiO2- Cr2O3 и Al2O3-Cr2O3) попали в поле составов алмазной ассоциации. На диаграмме Фипке (MgO-Cr2O3), результаты одного анализа разместились в поле алмазоносных кимберлитов (рис. 4). Это первая и потому особенно ценная находка из столь древней осадочной толщи региона. На диаграмме В.И. Ваганова (Fe³⁺/(Fe³⁺ +Al+Cr) одна точка (проба 4/198) оказалась на пересечении поля алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов (рис. 5).

Рис. 4. Составы хромшпинелидов из палеозойских отложений Курской области на диаграмме Фипке: 1 - поле составов хромшпинелидов алмазной ассоциации; 2 - то же, алмазоносных кимберлитов [8]

[Fig. 4. The compositions of chrome spinel from the paleozoic deposits of the Kursk region in the diagram Fipke: 1 - the field of compositions of chromspinelides of the diamond association; 2 - the same, diamond-bearing kimberlites [8].]

Рис. 5. Составы хромшпинелидов из палеозойских отложений Курской области на диаграмме В.И. Ваганова (Fe³⁺/(Fe³⁺+Al+Cr): 1 - поле составов хромшпинелидов алмазной ассоциации; 2 - тренд, неалмазоносных кимберлитов и лам- проитов; 3 - поле неалмазоносных пород некимберлитовой природы [8]

[Fig. 5. Compositions of chrome spinels from Paleozoic sediments of the Kursk region on the diagram of V.I. Vaganov (Fe³+/(Fe³++Al+Cr): 1 - field composition of chrome spinels of the diamond association; 2 - trend, non-diamond-bearing kimberlites and lamproites; 3 - field of non-diamond-bearing rocks of non-kimberlite nature [8].]

Всего с помощью рентгеновского микроанализатора проанализировано 103 зерна хромшпинелидов. В результате установлено: 1 - хромшпинелиды девонских толщ имеют содержания Cr2O₃ 4.5-51 мас. %. В них до 38.3% FeO, до 22.3% TiO2; 2 - хромшпинелиды из отложений карбона содержат 29.3-64.3 мас. % CrO; 0.01-5% TiO2, 7.74-29.7% АШ.

Выше мы привели материалы исследования трех важных разрезов девонских толщ, из которых только в одном (Семилуки, проба 6006 из основания отложений D₃pt) была встречена ассоциация ВБМ - пикроильме- ниты, хромшпинелиды, хромдиопсиды. Псаммиты пе- тинской свиты Семилук - это морские отложения начальной стадии крупного петинско-ливненского тектоно-седиментационного этапа, формировавшиеся в гидродинамически активной среде. По времени своего накопления они максимально приближены к наиболее вероятному временному интервалу становления потенциально алмазоносных диатрем Якутской и Архангельской провинций. Можно было бы ожидать, что ассоциация ВБМ петинской свиты Семилук будет полнее, более схожей с той, что обнаружилась, например, в альбских песках разреза Верхне-Турово, недалекого от Семилук (в пробе 6005), т.е. содержать, если не алмазы, то хотя бы пиропы. Но - их нет ни в девонских псаммитах Семилук, ни в девоне Осетровки, ни в детально исследованных другими исполнителями вулканогенно-осадочных толщах ястребовского горизонта (D₃js) [13, 14]. Следовательно, перспективы открытия кимберлитовых (лампроитовых) диатрем в палеозое в рассматриваемом регионе крайне проблематичны.

Алмазы и МСА мезозойских промежуточных коллекторов. Мезозойские промежуточные коллекторы в пределах Воронежской антеклизы (ВА) наиболее хорошо опробованы. Это объясняется хорошей доступностью отложений, а также широким распространением терригенных пород, благоприятных для концентрации МИК [15]. Нами на территории ВА выявлено десятки пунктов, содержащих алмазы, пиропы, хромшпинелиды, пикроильмениты и хромдиопсиды.

Юрские разрезы. В тридцатикилометровой зоне в центральной части антеклизы, разделившей области распространения девонских и каменноугольных отложений разных склонов, отложения юры выполняют долины, вытянутые на северо-запад. На территории КМА породы юры могут залегать на докембрийском основании, тем самым, оказываясь первичным коллектором для МИК. В Липецкой области, где юрские толщи перекрывают фаменские известняки, они считаются наиболее информативным промежуточным коллектором. Проблема, однако, в том, что их выходы, доступные для изучения и подходящие по гранулометрии, единичны.

В северо-восточной стенке Михайловского карьера под г. Железногорском Курской области вскрыто основание байосских-нижнебатских прибрежно-морских тонких песков с редкой галькой кремня. Мощность базальных псаммитов в углублениях кровли железистых кварцитов доходит до 0.3 м. Из разнозернистых песков батского яруса были выделены микрокристаллы алмаза [15]. Они обнаружены в 5 образцах отобранных по керну скважин и из одной пробы из уступа восточного борта карьера. Количество мелких алмазов в изученных образцах составляет от 1 до 29 знаков, всего выделено 39 зерен. В пробе 5198 встречен один обломок фиолетового пиропа 0.5х0.2х0.1 мм, редкие зерна пикроильменита (?). Поступили они в морской бассейн из области суши, занимавшей в байосе и раннем бате всю центральную часть антеклизы.

В районе г. Курска МИК найдены в песчаных отложениях келловея (скв. 5). Из пробы весом 8 кг было получено одно зерно хромшпинелида, размером 0.25 мм. Оно представлено гладкогранным комбинационным кристаллом, для которого характерна гипергенно-механогенная поверхность. Содержания основных оксидов составляет (мас. %): Cr2O3 - 57.29, A2O3 - 6.26, TiO2 - 0.06.

На северо-востоке антеклизы (Тамбовская область) в юрских отложениях келловея из пробы 102/91 (скв. 102) выделено 27 знаков хромшпинелидов. Они характеризуются близкой степенью окатанности (2-3 класс) и однотипной поверхностью с признаками гипергенного преобразования. Содержание СГ2О3 варьирует от 46.5 до 56.66, АШ от 7.31 до 10.03, ТІО2 от 0.28 до 0.61 мас. %.

Разрезы неокома. Меловые терригенные толщи доступны для опробования преимущественно центральной и северной частях ВА. Поэтому большинство «меловых» опорных проб оказалось в Липецкой, Курской, Тамбовской и северной половине Воронежской областей. Лишь по одному меловому разрезу удалось обнаружить на юге Воронежской области (сеноман Осетровки) и в Белгородском секторе (альб Лебединского карьера).

Подходящие по петрографическому составу разрезы неокома обнаружены в Липецкой области у сел Ренёвка (Становлянский) и Нижняя Колыбелка (Хлевненский районы). Оба оказались с характерным комплексом МСА.

В небольшом карьере на окраине села Ренёвка (обнажение 309, K1g-b, проба 7013, 1 м³) вскрыт контакт фаменских известняков с глинами и песками мезозоя. Из неокомской части разреза извлечены пиропы - 9 зерен, хромшпинелиды - 30 зерен, хромдиопсид (1 зерно размером до 0.25 мм). Преобладающей окраской пиропов является фиолетовая, таких зерен 7, по одному зерну красновато-оранжевого и красновато-розового цвета. Фиолетовые зерна окатаны в различной степени, в основном незначительно (1 класс окатанности). Одно фиолетовое зерно представлено кубоидом растворения, размером 0.1-0.15 мм. Красно-оранжевый и красно-розовый пиропы имеют размер до 0.7 мм, для них характерна неправильная угловатая форма. Количество Cr2O3 в изученных пиропах колеблется от 1.63 до 7.49 мас. %, MgO - 18.38-20.67%, CaO - 4.46-6.66%. Химические составы некоторых гранатов Реневки приведены в табл. 3.

Хромшпинелиды представлены октаэдрами средней степени окатанности (2-3 класса) со сглаженными ребрами и вершинами, 4 знака имеют размер - 0.5-0.65 мм, 11 - 0.3-0.45 мм, 15 - 0.15-0.25 мм. Встречены два зерна с хорошо выраженными гранями и заостренными ребрами.

В разрезе Нижняя Колыбелка пески, как и в Реневке, прибрежно-морские, но в точке опробования они накапливались существенно ближе к южной области размыва.

Таблица 3 / Table 3

Химические составы гранатов из неокома с. Реневка, Становлянский район Липецкой области (проба 7013). Анализы выполнены в МГУ, Camebax SX-50, исполнитель Н.Н. Кононова / [Chemical compositions of garnet from neocom Renevka, Stanovlyansky district of the Lipetsk region (sample 7013). Analyzes performed at Moscow State University, Camebax SX-50, analyst N.N. Kononova]

Это сказалось на результатах. Вещество пробы 9 (объем 1 м³, 2100 кг) содержало рекордное количество тяжелой фракции - 4.95%, в два с половиной раза больше чем в опробованной ранее верхней залежи аптской титан-циркониевой россыпи Волчинской. Из пробы 9 извлечены три зерна алмаза. Один представлен сложной искаженной комбинацией форм (0.196 х0.182 мм), второе - неправильно-угловатый осколок с серым нацветом (0.28 х 0.18 мм), третье - неправильно-угловатый бесцветный осколок кристалла (0.236 х 0.308 мм). Здесь же встречены по зерну пикроильменита (?) и хромдиопсида.

Аптские разрезы. Старые находки алмаза Липецкой области происходили из единственной точки - мелководно-морской титан-циркониевой россыпи у с. Волчье Добринского района (см. рис. 2, №1). Они были повторены научной группой ВГУ, получившей из россыпи «новую волчинскую коллекцию» - 79 зерен (рис. 6). Обращает на себя внимание то, что часть алмазов крупнее доминирующей размерности вмещающих песков (98% в классе -0.25+0.1 мм и 1.57% в классе -0.1 мм). Спутники обнаружены не были, как и при первом изучении алмазоносности разреза И.Ф. Кашкаровым и Ю.А. Полкановым в 1969 г. Все находки из Волчинской россыпи подробно описаны в работе [7], здесь лишь отметим присутствие красного алмаза, особо ценной разновидности, известной для лампроитов Аргайл (Argyle). В последних доля их относится к прочим разностям алмаза как один к миллиону [16].

Аптский век на северном склоне антеклизы (рис. 7) отличался переменчивым гидродинамическим режимом мелководно-морской зоны. Мощные придонные течения вели к перемыву накопившихся осадков, появлению частных высоких концентраций тяжелой фракции, наиболее перспективных для отбора проб. Эффективным оказалось изучение не только базальных, но и более доступных внутриформационных частей разрезов с признаками естественного шлихования.

Опробование прослоя с темноцветными минералами в балластном карьере г. Лев Толстой (см. рис. 2, точка 4) привело к обнаружению в тяжелой фракции 7 зёрен алмаза, аналогичных по морфологии и размерности Волчинской россыпи. Отсюда был извлечено и наиболее крупное зерно из найденных на антеклизе в аптском коллекторе. Это неправильный клиновидный обломок размером 0.42 х 0.2 мм, бесцветный и прозрачный, с поверхностью от гладкой до неровной.

Уменьшение содержаний полезного компонента от с. Волчьего в северном направлении, редкость в шлихах МСА, потребовало для приближения к коренному источнику смещения опробования от зоны мелководно-морской в прибрежно-морскую. Обнаружение алмазов в псаммитах последней рассматривалось как важное промежуточное достижение и движение в правильном направлении.

Из пробы 2 (Кудияровка-2) в НИИ «Недра» выделены зерна пиропа (1), пикроильменита (15), хромшпи- нели (4), хромдиопсида (2) и зерно алмаза - бесцветная, полупрозрачная сложная комбинация куба и ромбододекаэдра размером 0.21х0.21 мм. Рентгеноспектральные анализы гранатов из этой пробы приведены в табл. 4.

Пиропы, притом алмазной субфации, были обнаружены при изучении другого разреза аптских псаммитов прибрежно-морской зоны - Медведино (см. рис. 2). В пробе 7012 (2 т) содержалось 0.01% тяжелой фракции в классе -0.5+0.1 мм, т.е. около 200 г. Отсюда извлекли, помимо пикроильменита, три зерна пиропов, в т. ч. фиолетовое (0.3х0.2 мм), фиолетоворозовое (0.25х0.2 мм), красновато-оранжевое (0.7х0.3 мм). Два первых угловато-окатанные, со сглаженными ребрами и углами. Фиолетовое зерно кубовидное, с выпуклыми мелкошагреневыми поверхностями. Фиолетово -розовое выделялось ямчатой скульптурной поверхностью с одной стороны и бороздчатой с другой. Красновато -оранжевый знак размером 0.7х0.3 мм был удлиненным, угловато-окатанным, с мелкошагреневой поверхностью. Одно из них отвечало пиропу не только по показателю преломления 1.753, но и очень высоким содержанием Cr2O3 - 13.25%, с повышенным значением для MgO - 18.87%.

Рис. 6. Мелкие алмазы из отложений аптского яруса: a-g - Волчинская россыпь; h-i - разрез Лев Толстой. [Fig. 6. Small diamonds from deposits of the aptian stage: a-g - Volchinskaya placer; h-i - Lev Tolstoy section.]

Рис. 7. Палеогеографическая схема аптского века с указанием находок высокобарических минералов (квадрат) и алмазов (треугольник) в нижнемеловых толщах. Цифрами обозначены местонахождения высокобарических минералов в нижнемеловых толщах: Волчинское (1), Кудияровка-2 (2), Сенцово (3), Лев Толстой (4), Нижняя Колыбелка (K1g-b, 5), Захаровка (6), Гнилуша (7), Дросково (8), Сорочьи Кусты (9), Барково (10), Гнездилово (11), Солдатское (Ki-2al-s, 12), Хохольский (13), Стрелица-Ближняя (14), Медведево, Ренёвка (15), Чёлкино (16). 1 - мелководно-морская, нормальной солёности, со слабой активностью гидродинамического режима; 2 - то же, средней и слабой, с преобладанием слабой; 3 - средней и слабой, с преобладанием средней; 4 - средней; 5 - прибрежно-морская, нормальной солёности, со слабой активностью гидродинамического режима; 6 - то же, средней; 7 - то же, высокой; 8 - озёрно-болотная; 9 - аллювиальная (нерасчлененная); 10 - аллювиальная русловая; 11 - аллювиальная пойменная и старичная; породы: 12 - пески крупно- и грубозернистые; 13 - пески разнозернистые, от мелко- до крупнозернистых; 14 - пески от тонко- до среднезернистых; 15 - глины, в т.ч. аргиллитоподобные; 16 - слюды; 17 - растительные остатки; 18 - границы районов с различными палеогеографическими условиями.

[Fig. 7. Paleogeographic diagram of the Aptian age showing the finds of high-baric minerals (square) and diamonds (triangle) in the lower Cretaceous strata. Numbers indicate the locations of high-baric minerals in the lower Cretaceous strata: Volchinskoe (1), kudiyarovka-(2), Sentsovo (3), Lev Tolstoy (4), Nizhnyaya Cradle (K1g-b, 5), Zakharovka (6), Gnilusha (7), Droskovo (8), Sorochy Bushes (9), Barkovo (10), Gnezdilovo (11), Soldatskoe (K1-2al-s, 12), Khokholsky (13), Strelitsa-Blizhnyaya (14), Medvedevo, renevka (15), Chelkino (16). 1 - shallow marine, normal salinity, with weak activity in the hydrodynamic regime; 2 - the same, average and weak, with a predominance of low; 3 - medium; and weak, with a predominance of medium; 4 - medium; 5 - coastal-marine, normal salinity, with a weak active hydrodynamic mode; 6 - the same, medium; 7 - the same, high; 8 - lake-marsh; 9 - alluvial (undivided); 10 - alluvial riverbed; 11 - alluvial floodplain and old age; rocks: 12 - coarse and coarse-grained sands; 13 - multi-grained sands, from fine to coarse-grained; 14 - fine-to medium-grained sands; 15 - clays, including mud-like clays; 16 - micas; 17 - plant remains; 18 - borders of areas with different paleogeographic conditions.]

Таблица 4 / Table 4

Химические составы гранатов из аптского разреза Кудияровка-2, Измалковский район Липецкой области (проба 2). Рентгеноспектральные анализы выполнены в МГУ, Camebax 50-SX, исполнитель Н.Н. Кононова / [Chemical compositions of pomegranates from the Aptian section Kudiyarovka-2, Izmalkovsky district of the Lipetsk region (sample 2). X-ray spectral analyzes were performed at Moscow State University, Camebax 50-SX, analyst N.N. Kononova]

В разрезе Андреевка (Касторненский район Курской области) в песках аптского яруса было обнаружено 42 знака алмазов. Для них характерен небольшой размер 0.05-0.25 мм, преобладающий цвет зеленоватосерый и серовато-зеленый. В пробе преобладают октаэдры и кубы, характерны поликристаллические сростки.

Южнее Нижней Колыбелки аптские толщи были уже только континентальными, накопившимися в пределах аллювиальной равнины. Среди них выделяются интервалы, сложенные песками русловыми крупнозернистыми, иногда гравийными (разрезы Латненского месторождения огнеупорных глин и Белгородской области). В п. Хохольский действует цех ОАО «Воронежрудоуправление», получающий мокрым ситованием аптских грубых псаммитов гравий-наполнителей для бетона. Хвосты сепарации обогащены тяжелой фракцией, темноцветный шлих скапливается в ложбинках на пути сбрасываемых вод. В нем немало циркона, минералов титана, обнаружены знаки золота, но - из высокобарической группы присутствуют только единичные знаки предполагаемого пикроильменита. То же характерно и для основания континентального апта карьеров Стрелицы. Бедность ассоциации высокобарических минералов могла быть объяснена ограниченностью области сноса, вообще характерной для аллювиальных толщ, но также и своеобразием минерального состава коренного источника. Известно, лампроиты Западной Австралии, содержащие красные алмазы, имеют иной набор акцессорных минералов нежели классические кимберлиты якутские или южноафриканские. В породах диатремы Аргайл (Argyle) пиропы очень редки, а спутниками алмазов являются сфен, анатаз, рутил, прайдерит и прочие титанаты, мангано- ильменит, сульфиды никеля, меди, железа. Ксеногенными считают магнезиохромит, альмандин, хромдиоп- сид, ортопироксен. Пикроильменита нет совершенно [17, с. 30, 31].