Распад древнего суперконтинента 1,3 миллиарда лет назад породил алмазную трубку

Геологи уточнили возраст и определили условия формирования австралийского алмазоносного месторождения Аргайл. Лампроитовая трубка, которая до 2020 года была главным мировым источником редких и ценных розовых алмазов, образовалась 1,31–1,26 миллиарда лет назад. Это произошло во время распада древнего суперконтинента Нуна на одном из участков континентального рифтинга, где происходило растяжение литосферы, сообщает статья в журнале Nature Communications.

Месторождение Аргайл в округе Кимберли (Западная Австралия) представляет собой систему сросшихся диатрем ― трубкообразных каналов, образованных прорывом вулканического газа. В отличие от других богатых алмазоносных месторождений, трубка Аргайл заполнена не кимберлитами, а ультраосновными лампроитовыми породами. Внедрения в кору высокощелочных лампроитовых магм встречаются и на древних платформах, и в складчатых поясах, тогда как кимберлитовые интрузии характерны для платформенных обстановок. Месторождение Аргайл располагается в зоне древнего складчатого пояса Холлс-Крик на краю кратона Кимберли, и геологи полагают, что этот пояс сформировался приблизительно 1,837–1,808 миллиарда лет назад.

Как правило, лампроитовые трубки взрыва не несут большого количества алмазов, но Аргайл ― это исключение. До прекращения разработки в 2020 году месторождение давало в среднем восемь миллионов карат (1600 килограмм) ежегодно. Около пяти процентов добычи составляли камни ювелирного качества, и среди них ― чрезвычайно редкие и ценные розовые и красные алмазы. Аргайл обеспечивал свыше 90 процентов мировой добычи этих камней. Своей окраской они обязаны дефектам структуры кристаллов из-за пластических деформаций, которые могли возникать при воздействии различных тектонических факторов. Однако происхождение лампроитовой диатремы, возраст которой геологи оценивали в 1126 ± 9 миллионов лет, до сих пор оставалось неясным.

Чтобы выяснить историю формирования этого необычного месторождения, Хьюго Олирук (Hugo K. H. Olierook) из Университета Кёртина в Перте совместно с коллегами из Австралии, Великобритании и Китая предприняли повторное датирование лампроитов в алмазосодержащем керне из трубки Аргайл уран-свинцовым методом. С помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с лазерной абляцией были проанализированы включения обломочного циркона и обломочного апатита для определения максимального возраста пород, а также включения гидротермального титанита, что позволило установить минимальный возраст. Дополнительно титанит был датирован с применением масс-спектрометрии с термической ионизацией в сочетании с изотопным разбавлением, а циркон и апатит проанализировали уран-торий-гелиевым методом.

Для образцов апатита, который кристаллизовался в глубинном магматическом очаге, ученые получили распределение датировок в пределах 1900–1820 миллионов лет назад. Средневзвешенное значение возраста самых молодых образцов составило 1828 ± 6 миллионов лет. Анализы зерен обломочного циркона дали основной пик на отметке времени 1870 миллионов лет назад. Эти результаты позволяют судить о том, когда начали формироваться лампроиты Аргайл. Наиболее молодые цирконы имеют возраст 1311 ± 9 миллионов лет. Эта дата ― самый ранний момент, когда могло произойти внедрение магмы в трубку взрыва. Верхнюю хронологическую границу этого события дает датировка гидротермального титанита, который образовался в конечной стадии кристаллизации магмы, вскоре после ее внедрения в трубку: 1257 ± 15 миллионов лет назад. Таким образом, трубка Аргайл оказалась более чем на 100 миллионов лет старше, чем считалось ранее.

Авторы исследования сопоставили полученные результаты с реконструкцией тектонической обстановки, построенной с учетом палеомагнитных данных. Около 1,8 миллиарда лет назад сформировался суперконтинент Нуна (Колумбия), и приблизительно в это же время возникает складчатый пояс Холлс-Крик. Источником мощных пластических деформаций, породивших розовые алмазы месторождения Аргайл, могли стать коллизионные процессы, которыми сопровождалась сборка Нуны. Суперконтинент распался около 1,3–1,2 миллиарда лет назад, и, по-видимому, именно с распадом Нуны было связано образование алмазоносной лампроитовой трубки. Она возникла в результате ослабления литосферы на участке континентального рифтинга на северо-восточной окраине Нуны, где в то время располагался древний Австралийский континент, причем растяжение шло по старому «шву» между плитами. В ослабленную зону устремились вулканические газы, а затем трубку взрыва заполнила лампроитовая магма, обогащенная розовыми алмазами.

Олирук и его коллеги полагают, что предложенный ими сценарий не уникален. Связь между процессами распада суперконтинентов и возникновением алмазоносных месторождений уже отмечалась геологами ― например, распад Нуны и последовавший вскоре после него пик кимберлитового магматизма в Южной Африке. Однако значение этого явления оставалось недооцененным. По-видимому, активизация тектонических процессов и вызванные ею локальные растяжения литосферы закономерно влекут за собой дестабилизацию летучих компонентов мантийного вещества с последующим быстрым подъемом богатых летучими мантийных расплавов.

Ранее N + 1 рассказывал о том, как результаты анализа цирконов снизили роль тектоники плит в формировании суперконтинента Нуна, а также о том, что крупнейший за последние три века розовый алмаз был найден в Анголе.