resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2022-27-1-21-31resar-115Research ArticleНауки о Земле. Общая и региональная геология, петрология и вулканологияEarth sciences. General and regional geology, petrology and volcanologyСтатистический анализ составов основной массы разноалмазоносных кимберлитов Якутской алмазоносной провинцииStatistical analysis of the groundmass composition of the diamond-bearing kimberlites of different grade in Yakutian diamondiferous provincehttps://orcid.org/0000-0002-6696-6639СпециусЗ. В.SpetsiusZ. V.

СПЕЦИУС, Здислав Витольдович, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник

Сибирское отделение Российской академии наук, 677980, Якутск, пр. Ленина, 39

SPETSIUS, Zdislav Vitoldovich, Dr. Sci. (Geology and Mineralogy), chief researcher

Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 39 Lenina pr., Yakutsk 677980

spetsiuszv@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8258-5967ИвановА. С.IvanovA. S.

ИВАНОВ, Александр Сергеевич, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник

199106, Санкт-Петербург, 21-я лин. В.О., 2

IVANOV, Alexandr Sergeevich, Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), researcher

21-line, V. Island, Saint Petersburg, 199034

Ivanov_AS6@pers.spmi.ruИнститут геологии алмаза и благородных металлов СО РАНРоссияDiamond and Precious Metal Geology Institute SB RASRussian FederationСанкт-Петербургский горный университетРоссияSaint Petersburg Mine UniversityRussian Federation2022110920232712131Copyright © Специус З.В., Иванов А.С., 20232023Специус З.В., Иванов А.С.Spetsius Z.V., Ivanov A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/115

Химический состав кимберлитов важен для расшифровки происхождения и оценки их потенциальной алмазоносности. Нами выполнены определения 42 основных и примесных элементов в более чем 100 пробах основной массы кимберлитов из ряда трубок Якутской алмазоносной провинции на ICPMS-спектрометре iCAP 6300 Duo. Результаты анализа составов основной массы кимберлитов обработаны известными статистическими методами. По результатам анализов нам удалось выделить семь групп минералообразующих элементов. Для кимберлитовых трубок с известной алмазоносностью предложено подбирать коэффициенты таким образом, чтобы выполнить построение гистограмм в одинаковом формате, т. е. использовать процентные величины семи групп минералообразующих элементов как специфичные репера. Таким образом, мы демонстрируем, что химизм основной массы кимберлитов специфичен для каждого конкретного кимберлитового тела и, соответственно, может быть использован для оценки их потенциальной алмазоносности.

The chemical composition of kimberlites is essential for the identification of the origin and assessment of their potential diamond content. We have studied 42 major and trace elements in more than 100 samples from the bulk groundmass of kimberlite pipes of the Yakutian diamondiferous province. The procedures were performed using the ICPMS spectrometer iCAP 6300 Duo. The data on composition of the groundmass of kimberlites was processed by traditional statistical methods. Based on the analysis results, we have identified seven groups of mineral-forming elements. For a kimberlite pipe with a known diamond content, we proposed to select coefficients in order to construct histograms of the same size. Thus, the percentage values of the seven groups of mineral-forming elements serves as a benchmark. We demonstrated that the chemistry of the bulk groundmass of kimberlites is specific to each kimberlite pipe and can be used to assess their potential diamond grade.

кимберлитыосновная массахимический составстатистический анализалмазоносностьЯкутская алмазоносная провинцияkimberlitesground masschemical compositionstatistical analysisdiamond gradeYakutian diamondiferous provinceАвторы благодарят всех коллег, принимавших участие в выполнении лабораторных, аналитических работ и способствовавших проведению данных исследований. Основная часть работы выполнена в рамках НИР НИГП АК «АЛРОСА».The authors express gratitude to all the colleagues participated in the implementation of the laboratory and analytical work of the studies. The main part of the research was carried out within the scientific research at the Geo-Scientific Enterprise, ALROSA OJSC.ReferencesКостровицкий С.И., Специус З.В., Яковлев Д.А., Фон-дер-Флаасс Г.С., Суворова Л.Ф., Богуш И.Н. Атлас коренных месторождений алмаза Якутской кимберлитовой провинции / Отв. редактор ак. Н.П. Похиленко. Мирный: типография ООО «МГП», 2015. 480 с.Kostrovitskiy S.I., Spetsius Z.V., Yakovlev D.A., Fon-der-Flaass G.S., Suvorova L.F., Bogush I.N. Atlas korennykh mestorozhdeniy almaza Yakutskoy kimberlitovoy provintsii / Otv. redaktor ak. N.P. Pokhilenko. Mirnyy: tipografiya OOO «MGP», 2015. 480 p.Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов мира. М.: Недра, 1998. 555 с.Khar’kiv A.D., Zinchuk N.N., Kryuchkov A.I. Korennyye mestorozhdeniya almazov mira. M.: Nedra, 1998. 555 p.Howarth G.H., Skinner E.M.W. Sub-volcanic development of kimberlite pipes: Evidence from the Lace and Voorspoed (Group II) kimberlites, South Africa // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2013. Vol. 268. P. 1–16.Howarth G.H., Skinner E.M.W. Sub-volcanic development of kimberlite pipes: Evidence from the Lace and Voorspoed (Group II) kimberlites, South Africa // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2013. Vol. 268. P. 1–16.Sparks R.S.J. Kimberlite volcanism // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2013. Vol. 41. P. 497–528, http://doi.org/10.1146/annurev-earth-042711-105252.Sparks R.S.J. Kimberlite volcanism // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2013. Vol. 41. P. 497–528, http://doi.org/10.1146/annurev-earth-042711-105252.Van Straaten B., Kopylova M.G. Pyroclastic kimberlite deposits from the Victor Northwest pipe (Ontario, Canada): the transition from phreatomagmatic to magmatic explosivity // Can J. Earth Sci. 2013. Vol. 50(10). P. 1059–1068.Van Straaten B., Kopylova M.G. Pyroclastic kimberlite deposits from the Victor Northwest pipe (Ontario, Canada): the transition from phreatomagmatic to magmatic explosivity // Can J. Earth Sci. 2013. Vol. 50(10). P. 1059–1068.Богатиков О.А., Гоньшакова В.И., Ефремова С.В. и др. Классификация и номенклатура магматических горных пород. М.: Недра, 1981. 160 с.Bogatikov O.A., Gon’shakova V.I., Yefremova S.V. i dr. Klassifikatsiya i nomenklatura magmaticheskikh gornykh porod. M.: Nedra, 1981. 160 p.Mitchell R.H. Kimberlites: mineralogy, geochemistry and petrology. NY: Plenum Press, 1986. 442 p.Mitchell R.H. Kimberlites: mineralogy, geochemistry and petrology. NY: Plenum Press, 1986. 442 p.Василенко В.Б., Зинчук Н.Н., Кузнецова Л.Г. Петрохимические модели алмазных месторождений Якутии. Новосибирск: Наука, 1997. 415 с.Vasilenko V.B., Zinchuk N.N., Kuznetsova L.G. Petrokhimicheskiye modeli almaznykh mestorozhdeniy Yakutii. Novosibirsk: Nauka, 1997. 415 p.Костровицкий С.И., Морикио Т., Серов И.В., Амиржанов А.А. Изотопно-геохимическая систематика кимберлитов Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2007. Т. 48, № 3. С. 350–371.Kostrovitskiy S.I., Morikio T., Serov I.V., Amirzhanov A.A. Izotopno-geokhimicheskaya sistematika kimberlitov Sibirskoy platformy // Geologiya i geofizika. 2007. Vol. 48, No. 3. P. 350–371.Kopylova M., Kostrovitsky S.I., Egorov K.N. Salts in southern Yakuian kimberlites and the problem of primary alkali kimberlite melts // Earth-Science Reviews. 2013. Vol. 119. P. 1–16.Kopylova M., Kostrovitsky S.I., Egorov K.N. Salts in southern Yakuian kimberlites and the problem of primary alkali kimberlite melts // Earth-Science Reviews. 2013. Vol. 119. P. 1–16.Wedepohl K.H., Muramatsu Y. The chemical composition of kimberlites compared with the average composition of three basaltic magma types // Kimberlites, Diatremes, and Diamonds: Their Geology, Petrology, and Geochemistry / Editors(s): Henry O.A. Meyer; F.R. Boyd. 2013. Vol. 15. P. 45–57.Wedepohl K.H., Muramatsu Y. The chemical composition of kimberlites compared with the average composition of three basaltic magma types // Kimberlites, Diatremes, and Diamonds: Their Geology, Petrology, and Geochemistry / Editors(s): Henry O.A. Meyer; F.R. Boyd. 2013. Vol. 15. P. 45–57.Kamenetsky V.S., Maas R., Kamenetsky M.B., Paton C., Phillips D., Golovin A.V., Gornova M.A. Chlorine from the mantle: Magmatic halides in the UdachnayaEast kimberlite, Siberia // EPSL. 2009. Vol. 285 (1-2). P. 96–104.Kamenetsky V.S., Maas R., Kamenetsky M.B., Paton C., Phillips D., Golovin A.V., Gornova M.A. Chlorine from the mantle: Magmatic halides in the UdachnayaEast kimberlite, Siberia // EPSL. 2009. Vol. 285 (1-2). P. 96–104.Василенко В.Б., Кузнецова Л.Г., Толстов А.В., Минин В.А. Оценка потенциальной алмазоносности неизмененных кимберлитов на основе популяционных моделей их составов // Геохимия. 2012. №12. С. 1098–1118.Vasilenko V.B., Kuznetsova L.G., Tolstov A.V., Minin V.A. Otsenka potentsial’noy almazonosnosti neizmenennykh kimberlitov na osnove populyatsionnykh modeley ikh sostavov // Geokhimiya. 2012. No. 12. P. 1098–1118.Милашев В.А. Петрохимия кимберлитов Якутии и факторы их алмазоносносности. Л.: Недра, 1965. 160 с.Milashev V.A. Petrokhimiya kimberlitov Yakutii i faktory ikh almazonosnosnosti. L.: Nedra, 1965. 160 p.Иванов А.С. Статистический анализ индикаторных минералов кимберлитов // Труды XIII Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской сессии. КНЦ РАН. Апатиты, 2017. С. 172–181.Ivanov A.S. Statisticheskiy analiz indikatornykh mineralov kimberlitov // Trudy XIII Vserossiyskoy (s mezhdunarodnym uchastiyem) Fersmanovskoy sessii. KNTS RAN. Apatity. 2017. P. 172–181.Илупин И.П., Каминский Ф.В., Францессон Е.В. Геохимия кимберлитов. М.: Недра, 1978. 352 с.Ilupin I.P., Kaminskiy F.V., Frantsesson Y.V. Geokhimiya kimberlitov. M.: Nedra, 1978. 352 p.Специус З.В., Иванов А.С. Примесные элементы в пиропах по данным микрозондовых анализов // Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции. Якутск, 2019. С. 173–178.Spetsius Z.V., Ivanov A.S. Primesnyye elementy v piropakh po dannym mikrozondovykh analizov // Materialy IX Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Yakutsk, 2019. P. 173–178.Hayman P.C., Cas R.A.F., Johnson M. Difficulties in distinguishing coherent from fragmental kimberlite: a case study of the Muskox pipe (Northern Slave Province, Nunavut, Canada) // J. Volcanol. Geotherm. Res. 2008. Vol. 174. P. 139–151.Hayman P.C., Cas R.A.F., Johnson M. Difficulties in distinguishing coherent from fragmental kimberlite: a case study of the Muskox pipe (Northern Slave Province, Nunavut, Canada) // J. Volcanol. Geotherm. Res. 2008. Vol. 174. P. 139–151.Василенко В.Б., Толстов А.В., Кузнецова Л.Г., Минин В.А. Петрохимические критерии оценки алмазоносности кимберлитовых месторождений Якутии // Геохимия. 2010. № 2. С. 1–10.Vasilenko V.B., Tolstov A.V., Kuznetsova L.G., Minin V.A. Petrokhimicheskiye kriterii otsenki almazonosnosti kimberlitovykh mestorozhdeniy Yakutii // Geokhimiya. 2010. No. 2. P. 1–10.Зинчук Н.Н., Специус З.В., Зуенко В.В., Зуев В.М. Кимберлитовая трубка Удачная. Вещественный состав и условия формирования. Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1993. 147 с.Zinchuk N.N., Spetsius Z.V., Zuyenko V.V., Zuyev V.M. Kimberlitovaya trubka Udachnaya. Veshchestvennyy sostav i usloviya formirovaniya. Novosibirsk: Izd-vo Novosibirskogo un-ta, 1993. 147 p.Корнилова В.П., Никишов К.Н., Ковальский В.В., Зольников Г.В. Атлас текстур и структур кимберлитовых пород. М.: Наука, 1983. 157 с.Kornilova V.P., Nikishov K.N., Koval’skiy V.V., Zol’nikov G.V. Atlas tekstur i struktur kimberlitovykh porod. M.: Nauka, 1983. 157 p.Webb K.J., Hetman C.M. Magmaclasts in Kimberlite // 11th International Kimberlite Conference. Extended Abstracts. 2017. No. 11IKC-4572.Webb K.J., Hetman C.M. Magmaclasts in Kimberlite // 11th International Kimberlite Conference. Extended Abstracts. 2017. No. 11IKC-4572.Spetsius Z.V., Aminov A.V., Ivanov A.S. Petrology of the Yubileynaya kimberlite pipe: application to the kimberlites variation with the depth // Alkaline Rocks, Kimberlites and Carbonatites: Geochemistry and Genesis. Proceedings in Earth and Environmental Sciences. GSLSpecPub, 2021. P. 211–230, https://doi.org/10.1007/978-3-030-69670-2_13.Spetsius Z.V., Aminov A.V., Ivanov A.S. Petrology of the Yubileynaya kimberlite pipe: application to the kimberlites variation with the depth // Alkaline Rocks, Kimberlites and Carbonatites: Geochemistry and Genesis. Proceedings in Earth and Environmental Sciences. GSLSpecPub, 2021. P. 211–230, https://doi.org/10.1007/978-3-030-69670-2_13.Специус З.В. Эволюция состава кимберлитов и проблема алмазоносности // Ультраосновные магмы и их металлогения. Владивосток, 1987. С. 137–148.Spetsius Z.V. Evolyutsiya sostava kimberlitov i problema almazonosnosti // Ul’traosnovnyye magmy i ikh metallogeniya. Vladivostok, 1987. P. 137–148.Специус З.В., Безбородов С.М., Баландин С.В. Геолого-технологическая модель коренного алмазного месторождения // Прогнозирование и поиски коренных алмазных месторождений. Международная научно-практическая конференция. Симферополь; Судак, 1999. С. 332–336.Spetsius Z. V., Bezborodov S.M., Balandin S.V. Geologo-tekhnologicheskaya model’ korennogo almaznogo mestorozhdeniya // V sb.: Prognozirovaniye i poiski korennykh almaznykh mestorozhdeniy. Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya. Simferopol’; Sudak, 1999. P. 332–336.Герни Д.Д., Мур Р.О. Геохимическая корреляция между минералами кимберлитов и алмазами Кратона Калахари // Геология и геофизика. 1994. № 5. С. 12–24.Gerni D.D., Mur R.O. Geokhimicheskaya korrelyatsiya mezhdu mineralami kimberlitov i almazami Kratona Kalakhari // Geologiya i Geofizika. 1994. No. 5. P. 12–24.Dawson J.B., Stephens W.E. Statistical classification of garnets from kimberlite and associated xenoliths // J. Geol. 1975. Vol. 83. P. 589–607.Dawson J.B., Stephens W.E. Statistical classification of garnets from kimberlite and associated xenoliths // J. Geol. 1975. Vol. 83. P. 589–607.Поротов Г.С. Основы статистической обработки материалов разведки месторождений. Л.: Изд. ЛГИ, 1985. 97 с.Porotov G.S. Osnovy statisticheskoy obrabotki materialov razvedki mestorozhdeniy. L.: Izd. LGI, 1985. 97 p.Специус З.В., Иванов А., Буруева М.В. Геохимический образ кимберлитовых тел по данным анализа составов основной массы кимберлитов методом плазменной спектроскопии (ИСП-АЭС) // Материалы X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России», Якутск. 2020. C. 394–398.Spetsius Z.V., Ivanov A.S., Buruyeva M.V. Geokhimicheskiy obraz kimberlitovykh tel po dannym analiza sostavov osnovnoy massy kimberlitov metodom plazmennoy spektroskopii (ISP-AES) // Materialy X Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiyem “Geologiya i mineral’no-syr’yevyye resursy Severo-Vostoka Rossii”. Yakutsk. 2020. P. 394–398.Округин А.В., Толстов А.В., Слепцов А.П., Баранов Л.Н. Петрохимические особенности ассоциации ультраосновных щелочных пород и карбонатитов Томторского массива и интерпретация возможных трендов их эволюции // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2019. № 4. С. 7–24.Okrugin A.V., Tolstov A.V., Sleptsov A.P., Baranov L.N. Petrohimicheskie osobennosti associacii ul’traosnovnyh shchelochnyh porod i karbonatitov Tomtorskogo massiva i interpretaciya vozmozhnyh trendov ih evolyucii // Prirodnie resursi Arktiki I Subarktiki. 2019. Vol. 24, No. 4. P. 7–24.Соболев Н.В. О минералогических критериях алмазоносности кимберлитов // Геология и геофизика. 1971. № 3. С. 70–80.Sobolev N.V. O mineralogicheskikh kriteriyakh almazonosnosti kimberlitov // Geologiya i geofizika. 1971. No. 3. P. 70–80.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.