НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ, ГАЗА И ПЛАЗМЫ
Кимберлитовые трубки и флюидный вулканизм С.В.Чудов Москва (Россия) Предложен возможный физический механизм образования кимберлитовых трубок, основанный на механических свойствах сверхкритических флюидов при их взаимодействии с породами и минералами. Низкая вязкость и отсутствие поверхностного натяжения позволяют сверхкритиA ческим флюидам проникать в горные породы и зерна минералов в зонах пересечения тектонических разломов. Это приводит к механическоA му разрушению и измельчению горных пород и минералов до кимберлитовых глин, начиная с подошвы кристаллического фундамента и до осадочного чехла. Ключевые слова: сверхкритические флюиды, эффект Ребиндера, механика разрушения горных пород.
П
роисхождение практически единственного известного ныне типа коренных месторождений алмазов — кимберлитовых трубок — до сих пор вызывает множество вопросов. Геологи почти единодушно считают их неким особым видом вулканизма, но отличия этих образований от всех прочих проявлений вулканической активности столь многочисленны и так ярко выражены, что привычные представления о ее механизмах оказываются неприменимыми.
ПРИРОДА / 03 / 2019
Загадки кимберлитовых трубок
66
Обычно под вулканизмом понимают прорыв магматического расплава сквозь толщу земной коры на поверхность суши или морского дна. Естественно, что подобные прорывы происходят лишь там, где кора тонкая или существенно ослаблена разрывными нарушениями: в рифтовых областях, на материковых окраинах в зонах субдукции, а также в горячих точках морского дна, где восходящие мантийные плюмы проплавляют тонкую океаническую кору. Однако кимберлитовые трубки обнаруживаются в совсем иных геологических обстановках: в срединных областях материковых платформ, где консолидированные блоки кристаллического фундамента имеют наибольшую (до 150 км) толщину и на их поверхности отсутствуют какие-либо видимые нарушения целостности*. А вот в традиционных районах вулканической активности (современной или древней) ничего похожего на кимберлитовые трубки не находят. Нет там не только самих трубок, но и горных пород, хоть в чем-то аналогичных кимберлитам. * См.: Портнов А.М. Кимберлиты — мантийные флюидизиты // Природа. 2012. №12. С.42–48.
© Чудов С.В., 2019
Еще одна яркая особенность кимберлитовых трубок — «сухие» контакты с вмещающими породами. Совершенно непонятно, как магматический расплав мог почти не повлиять на них — ни термически, ни химически, ни даже механически. Единственные следы метаморфизма в кимберлитах и вмещающих породах — изменение изотопного состава и спектров люминесценции. Но их обнаружение требует специального оборудования и в полевых условиях невозможно. На глаз даже в нескольких метрах от края трубки не видно никаких аномалий состава, структуры или особенностей залегания вмещающих пород, что очень затрудняет поиск таких геологических образований. И хотя почти во всех популярных или не очень описаниях «трубок взрыва» можно найти упоминания о некой гипотетической «кимберлитовой магме», из которой якобы образовалась «начинка» кимберлитовых трубок, невольно возникает вопрос: «А была ли здесь магма? Может, и магмы никакой не было?» Главное затруднение, с которым сталкивается гипотеза о синтезе алмазов коренных месторождений из газовой фазы при подъеме мантийных флюидов ближе к поверхности, заключаются в отсутствии правдоподобного механизма, который может объяснить их массивный прорыв сквозь многокилометровую толщу консолидированных базальтов материковой коры древних платформ архейского возраста, где обычно и находятся кимберлитовые трубки. Кроме того, отсутствует и объяснение их специфической морфологии. Попробуем разобраться в этих вопросах с позиций механики сплошных сред и физических свойств мантийных флюидов при определенных температурах и давлениях, характерных для границы верхней мантии и материковой коры. DOI:10.7868/S0032874X19030098
