geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2019-5-36-49geology-460Research ArticleМИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОГРАФИЯ, ЛИТОЛОГИЯMINERALOGY, PETROGRAPHY, LITHOLOGYОксидные минералы кимберлитов Каави (Финляндия)Oxide minerals of Kaavi kimberlites (Finland)АзароваН. С.AzarovaN. S.

1, Лениские горы, г. Москва 119234

GSP-1, Leninskie Gory, Moscow 119991

nadiya-azarova@mail.ruБовкунА. В.BovkunA. V.

1, Лениские горы, г. Москва 119234

GSP-1, Leninskie Gory, Moscow 119991

bovkun2004@mail.ruГаранинВ. К.GaraninV. K.

18, к. 2, Ленинский проспект, г. Москва 119071

building 2, 18, Leninsky Prospect, Moscow 119071

vgaranin@mail.ruВарламовД. А.VarlamovD. A.

9, Лесная ул., Черноголовка, Московская область 1422432

9, Lesnaya street, Chernogolovka 1422432, Moscow region

dima@iem.ac.ruХонгХ. Л.HongH. L.

388, Лумолу ул., Ухань, Провинция Хубей 430074

No. 388 Lumo Road, Wuhan 430074, Hubei, P.R. China

Московский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМинералогический музей имени. А.Е.Ферсмана РАНРоссияFersman Mineralogical Museum RASRussian FederationФГБУН Институт экспериментальной минералогии РАНРоссияInstitute of Experimental Mineralogy RASRussian FederationThe China University of Geolosciences (Wuhan)КитайThe China University of Geosciences (Wuhan)China201926112019053649Copyright © Азарова Н.С., Бовкун А.В., Гаранин В.К., Варламов Д.А., Хонг Х.Л., 20192019Азарова Н.С., Бовкун А.В., Гаранин В.К., Варламов Д.А., Хонг Х.Л.Azarova N.S., Bovkun A.V., Garanin V.K., Varlamov D.A., Hong H.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/460

Изучены минералогические и петрогеохимические особенности неопротерозойских кимберлитовых пород трубок Лахто¸ёки и Ниилонсуо кластера Каави (Каави-Куопио, Финляндия), выявлены отличия петрогеохимического состава, количественный и химический составы оксидных минералов глубинного (мантийного) и кимберлитового генезиса. Кимберлиты трубок относятся к умеренно-титанистым, но содержание TiO2 в кимберлитах Ниилонсуо выше (2,11 мас. %), чем в кимберлитах из брекчии трубки Лахто¸ки (1,07 мас. %). Кимберлиты трубки Ниилонсуо отличаются также более высокими концентрациями Fe2 O3 , Са, P, K, Rb, V, Nb, Ba, Th, U, Ta и REE. В кимберлитовых брекчиях трубки Лахто¸ёки основным минералом-концентратором TiO2 является магнезиальный ильменит (13,3—15,2 мас. % MgO; 0,5—4,4 мас. % Cr2 O3 ), представлен макрокристами до 4 мм, в мелкозернистом матриксе пород присутствуют мелкие з¸рна рутила, хромшпинелидов, Mn-ильменита, иногда титаномагнетита. В кимберлитах трубки Ниилонсуо макрокристаллы магнезиального ильменита не обнаружены, главным минералом титана выступает перовскит, реже встречаются хромшпинелиды и титаномагнетит. Длительная кристаллизация сравнительно крупных (до 200 мкм) перовскитовых зё¸рен протекала, согласно оценкам с помощью Nb-Fe-перовскитового оксибарометра, в условиях широкого диапазона значений фугитивности кислорода(fо2 ) кимберлитового расплава (ΔNNO от -3,8 до 5,1). Хромшпинелиды из связующей массы кимберлитовых пород трубок различаются по составу, но обладают одинаковым специфическим характером зональности — обогащение Аl и Mg краевых зон кристаллов, что, возможно, обусловлено растворением вкрапленников флогопита в поднимающемся кимберлитовом расплаве. Помимо оксидных минералов в связующей массе кимберлитов трубки Ниилонсуо широко распростран¸н джерфишерит, состав которого для пород тела описан впервые. Совокупность особенностей оксидной минерализации указывает на неблагоприятные для сохранности алмаза условия в процессе транспортировки кимберлитовым расплавом. 

The mineralogical and petrogeochemical features of the Neoproterozoic kimberlite rocks of the Lahtojoki and Niilonsuo pipes of the Kaavi cluster (Kaavi-Kuopio, Finland) have been studied, differences in their petrogeochemical composition, quantitative and chemical composition of oxide minerals of deep (mantle) and kimberlite genesis have been revealed. The kimberlites of the pipes are moderately titanic, but the TiO2 content in the kimberlites of Niilonsuo is higher (2.11 wt.%) than in the kimberlites from the breccia of the Lahtojoki pipe (1.07 wt.%). The kimberlites of the Niilonsuo pipe also differ in higher concentrations of Fe2 O3 , Ca, P, K, Rb, V, Nb, Ba, Th, U, Ta and REE. In the Lahtojoki kimberlite breccias the main TiO2 concentrator mineral is magnesian ilmenite (13,3—15,2 wt.% MgO; 0,5—4,4 wt.% Cr2 O3 ), (macrocrysts up to 4 mm); the fine-grained matrix of rocks contains small grains of rutile, chromespinelides, Mn-ilmenite and sometimes titanomagnetite. Macrocrystals of magnesian ilmenite have been not found in the kimberlites of the Niilonsuo pipe, perovskite acts as the main mineral of titanium, and chromespinelids and titanomagnetite are less common. Long-term crystallization of relatively large (up to 200 μm) perovskite grains proceeded according to estimates using an Nb-Fe-perovskite oxybarometer under a wide range of oxygen fugacity (fо2 ) of the kimberlite melt (NNO from -3,8 to 5,1). Chromespinelids from the groundmass of kimberlite pipe rocks differ in composition, but have the same specific zonality — enrichment of Al and Mg in the edge zones of crystals, which is possibly due to the dissolution of phlogopite phenocrysts in the rising kimberlite melt. In addition to oxide minerals, djerfisherite is widely distributed in the groundmass of kimberlites of the Niilonsuo pipe, the composition of which for the rocks of the body has been described for the first time. The combination of features of oxide mineralization indicates unfavorable conditions for the preservation of diamonds during their transportation by kimberlite melt.

ФинляндияКаави--Куопиокимберлитсвязующая массаминералогияперовскитшпинелидыильменитрутилджерфишеритFinlandKaavi-KuopiokimberlitesmineralogyperovskitespinelilmenitedjerfisheriterutilegroundmassReferencesАзарова Н.С., Бовкун А.В., Варламов Д.А. Джерфишерит из кимберлитов Верхне-Мунского поля (Якутия) // Сборник XXIII Всероссийской научной конференции «Уральская минералогическая школа» 2017, посвященной 120-летию со дня рождения А.Г. Бетехтина. Екатеринбург: ООО Универсальная Типография «Альфа Принт», 2017. С. 14–15.Azarova N.S., Bovkun A.V., Varlamov D.A. Djerfisherite from kimberlites of Verhne-Munskoe field (Yakutia). Collection of the XXIII all-Russian scientific conference «Ural mineralogical school» 2017, dedicated to the 120th anniversary from the birthday of A.G. Betekhtin, Yekaterinburg, Ltd Universal Typography «Alpha Print», 2017, pp. 14–15 (In Russian)Архангельская алмазоносная провинция (геология, петрография, геохимия и минералогия) / Под ред. О.А. Богатикова, М.: Изд-во МГУ, 1999. 524 с.Arhangelskaya almazonosnaya provinciya (geologiya, petrographiya, geohimiya i mineralogiya) [Arkhangelsk diamondiferous province (Geology, petrography, geochemistry and Mineralogy)]. Ed. by O.A. Bogatikov, M., Moscow State University Publ., 1999, 524 p. (In Russian)Бовкун А.В. Минералогия оксидов из связующей массы кимберлитов Якутии (генетические и прикладные аспекты). Автореф. дис. канд. … геол.-мин. наук. М., 2000, 22 с.Bovkun A.V. Mineralogia oksidov iz svyazyyushey mass kimberlitov Yakutii (geneticheskie i prikladnie aspekti) Diss. dokt. geol.-min.nauk [Mineralogy of the oxides of the groundmass kimberlites of Yakutia (genetic and applied aspects)]. Dr. geol.- min. sciences. Moscow, 2000, 22 p. (In Russian)Богатиков О.А., Кононова В.А., Носова А.А., Каргин А.В. Полигенные источники кимберлитов, составы магм и алмазоносность (на примере Восточно-Европейской и Сибирской платформ) // Петрология. 2009. Том 17. ¹ 6. С. 651–671.Bogatikov O.A., Kononova V.A., Nosova A.A., Kargin A.V. Polygenic sources of kimberlites, compositions of magmas and diamond content (on the example of East European and Siberian platforms). Petrology. 2009, vol. 17, no. 6, pp. 651–671. (In Russian)Гаранин В.К., Бовкун А.В., Гаранин К.В., Ротман А.Я., Серов И.В. Микрокристаллические оксиды из кимберлитов России. М.: ГЕОС, 2009. 489 с.Garanin V.K., Bovkun A.V., Garanin K.V., Rotman A.Y., Serov I.V. Mikrokristallicheskie oksidi iz kimberlitov Rossii [Microcrystal oxides from Russian kimberlites]. Moscow, GEOS Publ., 2009, 489 p. (In Russian)Кимберлиты и некимберлитовая алмазоносность изверженных и метаморфических пород: метод. руководство. М.: ГЕОКАРТ: ГЕОС, 2010. с. 448.Kimberliti i nekikimberlitovaya almazonosnost izverzhdennih i metamorficheckih porod [Kimberlites and non-kimberlite diamondbearing of igneous and metamorphic rocks]: Method. guide. Moscow, GEOKART, GEOS Publ., 2010, 448 p. (In Russian)Спиридонов Э.М., Дашевская Д.М. Хромшпинелиды и ассоциирующие с ними минералы раннегеосинклинальных ультраосновных вулканитов Северного Казахстана // Новые данные о минералах М.: Наука, 1988. В. 35. С. 161–182.Spiridonov E.M., Dashevskaya D.M. Chromespinelides and associate with them minerals of early geosynclinal ultramafic volcanic rocks of the Northern Kazakhstan. Novie dannie o mineralah — New data on minerals. Moscow, 1988, Is. 35, pp. 161–182. (In Russian)Шарыгин В.В. Калиевый сульфид в кимберлитах трубки Интернациональная (Якутия) // Геохимия, петрология, минералогия и генезис щелочных пород: Материалы Всероссийского совещания (18–23 сентября 2006 г.). Миасс, 2006, С. 304–307.Sharygin V.V. Potassium sulphide in kimberlites of the pipe International (Yakutia). Geochemistry, Petrology, Mineralogy and Genesis of alkaline rocks [Proc. of the all-Russian meeting «Geochemistry, Petrology, Mineralogy and Genesis of alkaline rocks» (September 18—23, 2006)]. Miass, 2006, pp. 304–307. (In Russian)Шарыгин И.С., Головин А.В., Похиленко Н.П. Джерфишерит в ксенолитах деформированных периодотитов трубки Удачная-Восточная (Якутия): проблемы происхождения и связь с кимберлитовым магматизмом // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. ¹ 3. С. 321–340.Sharygin I.S., Golovin A.V., Pokhilenko N.P. Djerfisherite in xenoliths of deformed peridotites of the pipe UdachnayaEast (Yakutia): Problems of origin and communication with kimberlite magmatism. Geologiya i Geophizika, Geology and Geophysics, 2012, vol. 53, no. 3, pp. 321–340. (In Russian)Abersteiner A., Kamenetsky V.S., Goemann K., Giuliani A. et. al. Composition and emplacement of the Benfontein kimberlite sill complex (Kimberley, South Africa): Textural, petrographic and melt inclusion constraints // Lithos. 2019. N. 324–325. P. 297–314.Abersteiner Adam et al. Composition and Emplacement of the Benfontein Kimberlite Sill Complex (Kimberley, South Africa): Textural, Petrographic and Melt Inclusion Constraints. 2019, vol. 324–325, pp. 297–314., doi:10.1016/j.Lithos. 2018.11.017.Bellis A., Canil D. Ferric iron in CaTiO3 perovskite as an oxygen barometer for kimberlitic magmas I: experimental calibration // Journal of Petrology. 2007. N. 18. P. 219–230.Bellis, Anthony and Dante Canil. «Ferric Iron in CaTiO3 Perovskite as an Oxygen Barometer for Kimberlitic Magmas I: Experimental Calibration». Journal of Petrology, 2006, vol. 48, no. 2, pp. 219–230., doi:10.1093/petrology/egl054.Boctor N.Z., Boyd F.R. Oxide minerals in a layered kimberlite-carbonate sill from Benfontein, South Africa // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1981. Vol. 76. Issue 3. P. 253–259.Boctor, Nabil Z., and F. R. Boyd. «Oxide Minerals in a Layered Kimberlite-Carbonate Sill from Benfontein, South Africa». Contributions to Mineralogy and Petrology, 1981, vol. 76, no. 3, pp. 253–259, doi:10.1007/bf00375452.Doyle B.J., Kivi K. and Scott Smith B.H. The Tli Kwi Cho. (Do27 and Do18) Diamondiferous kimberlite complex, Northwest Territories, Canada // In: Gurney J.J., Gurney J.L., Pascoe, M.D. & Richardson, S.H. (eds) The J.B. Dawson Volume, Proceedings of the 7th International Kimberlite Conference. CapeTown: Red Roof Design, 1999. P. 194–204.Chakhmouradian, A. R., and R. H. Mitchell. Occurrence, Alteration Patterns And Compositional Variation Of Perovskite In Kimberlites. The Canadian Mineralogist, 2000, vol. 38, no. 4, pp. 975–994., doi:10.2113/gscanmin.38.4.975.Chakhmou radian A.R., Mitchell R.H. Three compositional varies of perovskite from kimberlites of the Lac de Gras field Northwest Territories, Canada // Mineralogical Magazine. 2001. Vol. 65(1). P. 133–148.Chakhmouradian, A.R., and R.H. Mitchell. Three Compositional Varieties of Perovskite from Kimberlites of the Lac De Gras Field (Northwest Territories, Canada). Minera-logical Magazine, 2001, vol. 65, no. 1, pp. 133–148, doi:10.1180/002646101550082.Chakhmou radian A.R., Mitchell R.H. Occurrence, alteration patterns and compositional variation of perovskite in kimberlites // Can. Mineral, 2000. Vol. 38. P. 975–994.Clement, C.R. A comparative geological study of some major kimberlite pipes in the Northern Cape and Orange Free State, Ph.D. Thesis (2 vols.), Univ. Cape Town, 1982.Clement C.R. A comparative geological study of some major kimberlite pipes in the Northern Cape and Orange Free State // Ph.D. Thesis (2 vols.), Univ. Cape Town, 1982.Doyle, B.J., Kivi, K. and Scott Smith B.H. The Tli Kwi Cho (DO27 and DO18) Diamondiferous Kimberlite Complex Slave Craton, Northwest Territories, Canada. International Kimberlite Conference Extended Abstracts, 1998, doi:10.29173/ikc2682.Fedortchouk Y., Canil D., Semenets E. Mechanisms of diamond oxidation and their bearing on the fluid composition in kimberlite magmas // American Mineralogist. 2007. Vol. 92. P. 1200–1212.Fedortchouk, Y., et al. Mechanisms of Diamond Oxidation and Their Bearing on the Fluid Composition in Kimberlite Magmas. American Mineralogist, 2007, vol. 92, no. 7, pp. 1200–1212., doi:10.2138/am.2007.2416.Kamenetsky V.S., Maas R., Kamenetsky M.B. et al. Chlorine from the mantle: Magmatic halides in the UdachnayaEast kimberlite, Siberia // Earth and Planetary Sciences Letters. 2009. Vol. 285. P. 96–104.Kamenetsky, Vadim S., et al. Chlorine from the Mantle: Magmatic Halides in the Udachnaya-East Kimberlite, Siberia. Earth and Planetary Science Letters, 2009, vol. 285, no. 1–2, pp. 96–104, doi:10.1016/j.epsl.2009.06.001.Karen V. Smit and Russell Shor. Geology and Development of the Lomonosov Diamond Deposit, Northwestern Russia // Gems & Gemmology. 2017. Vol. 53. N. 2. P. 144–167.Kontinen A., Paavola J., Lukkarinen H. K-Ar ages of hornblende and biotite from Late Archaean rocks of eastern Finland – interpretation and discussion of tectonic implications. Geol. Sury. Finland, Bull., 1992, 365, pp. 1—31.Kontinen A., Paavola J., Lukkarinen H. K-Ar ages of hornblende and biotite from Late Archaean rocks of eastern Finland- interpretation and discussion of tectonic implications. // Geol. Sury. Finland, Bull. 1992. 365. P. 1–31.Lehtonen M.L. Kimberlites in Finland: information about the mantle of the Karelian craton and implications for diamond exploration : academic dissertation. Espoo, 2005, 31 p.Lehtonen M.L. Kimberlites in Finland: information about the mantle of the Karelian craton and implications for diamond exploration: academic dissertation. Espoo, 2005. 31 p.Lehtonen, M., and H. O’Brien. Mantle Transect of the Karelian Craton from Margin to Core Based on P-T Data from Garnet and Clinopyroxene Xenocrysts in Kimberlites. Bulletin of the Geological Society of Finland, 2009, vol. 81, no. 2, pp. 79–102, doi:10.17741/bgsf/81.2.001.Lehtonen M.L. and O’B rien H. Mantle transect of the Karelian Craton from margin to core based on P-T data from garnet and clinopyroxene xenocrysts in kimberlites. // Bulletin of the Geological Society of Finland. 2009. Vol. 81. P. 79–102.Mitchell R. H. Kimberlites, Orangeites, and Related Rocks. New York and London (Plenum Press): Springer Science+Business Media, LLC Publ., 1995, 410 p.Mitchell R.H. Kimberlites, Orangeites, and Related Rocks. New York and London (Plenum Press): Springer Science+Business Media, LLC, 1995. 410 p.Nowicki, T., et. Al. Iron-in-Perovskite Oxygen Barometry and Diamond Resorption in Kimberlites and Lamproites from Southern Africa, Russia and Australia. International Kimberlite Conference Extended Abstracts, 2008, doi:10.29173/ikc3530.Nowicki T., Galloway M., le Roe x A., Gurney J., Smith C., Canil D. Iron-in-perovskite oxygen barometry and diamond resorption in kimberlites and lamproites from southern Africa, Russia and Australia // 9th International Kimberlite Conference Extended Abstract No. 9IKC-A-00301. Frankfurt, 2008, Vol. 9, P. 1–3.O’Brien, H.E., et al. Chapter 14 Kimberlites, Carbonatites, and Alkaline Rocks. Precambrian Geology of Finland Key to the Evolution of the Fennoscandian Shield Developments in Precambrian Geology, 2005, pp. 605–644, doi:10.1016/s0166-2635(05)80015-5.O’Brien H., Peltonen P., Vartianen H. Kimberlites, carbonatites, and alkaline rocks. In: Lehtinen, M., et al // In: (Ed). Precambrian Geology of Finland—Key to the Evolution of the Fennoscandian Shield. Developments in Precambrian Geology 14. Elsevier, Amsterdam, 2005. P. 605–644.O’Brien, H., Bradley, J. New Kimberlite Discoveries in Kuusamo, Northern Finland. International Kimberlite Conference Extended Abstracts, 2008, doi:10.29173/ikc3565.O’Brien H., Bradley J. New kimberlite discoveries in Kuusamo, Northern Finland. // Extended Abstract 9th IKC. Frankfurt. 2008. Vol. 9. 3 p.O’Brien, H. Kimberlite-Hosted Diamonds in Finland. Mineral Deposits of Finland, 2015, pp. 345–375, doi:10.1016/b978-0-12-410438-9.00014-5.O’Brien H. Kimberlite-hosted diamonds in Finland // Maier W.D., Lahtinen R. and O’Brien H. Mineral Deposits of Finland. Finland, Helsinki, 2015. P. 345–375.O’Brien, H., Tyni, M. Mineralogy and Geochemistry of Kimberlites and Related Rocks from Finland. International Kimberlite Conference Extended Abstracts, 1998, doi:10.29173/ikc2832.O’Brien H., Tyni M. Mineralogy and Geochemistry of Kimberlites and Related Rocks from Finland // Extended Abstracts of 7th International Kimberlite Conference, Red Roof Design, Cape Town, 1999, Vol. 2. P. 625–636.Pasteris, J.D. Spinel zonation in the De Beers kimberlite. South Africa — possible role of phlogopite. Can. Mineral, 1983, vol. 21, pp. 41–58.Pasteris, J.D. Spinel zonation in the De Beers kimberlite. South Africa — possible role of phlogopite. // Can. Mineral. 1983. Vol. 21. P. 41–58.Sharygin, Victor V., et al. Djerfisherite in the UdachnayaEast Pipe Kimberlites (Sakha-Yakutia, Russia): Paragenesis, Composition and Origin. European Journal of Mineralogy, 2007, vol. 19, no. 1, pp. 51–63, doi:10.1127/0935-1221/2007/0019-0051.Sharygin V.V., Golovin A.V., Pokhilenko N.P., Kamene t sky V.S. Djerfisherite in the Udachnaya-East pipe kimberlites (Sakha-Yakutia, Russia): paragenesis, composition and origin// European Journal of Mineralogy. 2007. Vol. 19. N. 1. Р. 51–63.Smit, Karen V., and Russell Shor. Geology and Development of the Lomonsov Diamond Deposit, Northwestern Russia, Gems & Gemology, 2017, doi:10.5741/gems.53.2.144.Roede r P.L and Schulze D.J. Crystallization of Groundmass Spinel in Kimberlite // Journal of Petrology. 2008. Vol. 49. N. 8. P. 1473–1495.Roeder, P.L., and D.J. Schulze. Crystallization of Groundmass Spinel in Kimberlite. Journal of Petrology, 2008, vol. 49, no. 8, pp. 1473–1495., doi:10.1093/petrology/egn034.Maankamara (Geological Survey Of Finland) [Электронный ресурс]. 2005. URL: https://gtkdata.gtk.fi/Maankamara/index.html (дата обращения 14.04.2019).Maankamara, 2005. Available from: http://www.gtkdata.gtk.fi/ Maankamara/index.html. (last accessed 14.04.2019).Modeland Sh. Diamond exploration in Eastern Finland. Karelian Diamond Resources, Available from: http://www.4-traders. com/KARELIAN-DIAMOND-RESOURCE-4004801/news/Karelian-Diamond-Resources-Beaufort-Report-KDRDiamond-exploration-in-Eastern-Finland-22011906.html. (last accessed 14.04.2019).Modeland Sh. Diamond exploration in Eastern Finland. Karelian Diamond Resources, Available from: http://www.4-traders. com/KARELIAN-DIAMOND-RESOURCE-4004801/news/Karelian-Diamond-Resources-Beaufort-Report-KDRDiamond-exploration-in-Eastern-Finland-22011906.html. (last accessed 14.04.2019).

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