Геохимические характеристики пород весьма разнообразны, они находятся в соответствии с петрографическим составом пород, в значительной части сходны у кимберлитов и мелилититов. В целом для ААП характерна тесная пространственно-временная и генетическая связь кимберлитового (в т.ч. и продуктивного) вулканизма с мелилитовым и даже базальтовым магматизмом. Следствие этого – присутствие близкорасположенных вулканических объектов с резко отличающимися признаками (в т.ч. и продуктивностью). Родственные кимберлитам породы – беспироксеновые оливиновые мелилититы и беспироксеновые щелочные пикриты – имеют поисковое значение: могут быть индикаторами присутствия в одном с ними районе генетически с ними связанных алмазоносных кимберлитов [58, 59].
Месторождение алмазов имени Ломоносова, первое в мире коренное месторождение округлых алмазов и единственное в Европе коренное месторождение алмазов. Находится на Зимнем берегу, в 90 км на северо-северо-восток от Архангельска, в пределах Золотицкого поля кимберлитовых трубок Архангельской алмазоносной провинции [50]. В месторождение входят 5 кимберлитовых трубок с промышленными запасами алмазов: Ломоносова имени трубка взрыва, «Пионерская», Карпинского имени трубки взрыва 1 и 2, «Архангельская» и одна с забалансовыми запасами – «Поморская». Приурочено к северо-западной окраине Русской плиты в зоне её сочленения с Балтийским щитом и расположено в пределах Товского выступа Зимнегорского авлакогена. Глубина залегания кристаллического фундамента около 1 км (Приложение 12, рис.9б). Вмещающие породы песчано-глинистые слаболитофицированные валдайской серии венда, а перекрывающие – рыхлые четвертичные образования или терригенно-карбонатные отложения среднего карбона мощностью 30-60 м. Площади трубок под ними варьируют от 6 до 37 га. По этому показателю «Пионерская» относится к весьма крупным, «Поморская» – к средним, а остальные – к крупным.
Трубки изучены на глубине до 1 км. Кимберлитовые тела представлены типичными трубками взрыва. Разведано скважинами колонкового бурения, на «Поморской», имени Карпинского 1 и 2 и «Архангельской» пройдены подземные горные выработки. Запасы алмазов по промышленным категориям подсчитаны до глубины около 500 м от поверхности, прогнозные ресурсы определены до глубины 1 км. Разведанных запасов достаточно для работы крупного горно-обогатительного предприятия на десятки лет. В процессе разведки добыто несколько десятков тысяч карат алмазов для их изучения и стоимостной оценки.
Кимберлитовые породы характеризуются низким и средним уровнями алмазоносности при неравномерном распределении алмазов как в горизонтальном, так и в вертикальном сечениях. В целом трубки относятся к телам с крупными алмазами, выход ювелирных камней составляет около 45%. Количество округлых (кривогранных) алмазов в трубках достигает 70%. Ранее подобные алмазы находили только в россыпях. По морфологии преобладают кристаллы додекаэдрического габитуса, в меньших количествах присутствуют ромбододекаэдры и кубы. По окраске до 90% алмазов бесцветные или со слабым нацветом, устойчиво содержание кристаллов с жёлтой и зелёной окраской (до 3%), количество розовых и фиолетовых камней достигает 0,2%, остальная часть приходится на коричневые и серые, в одной из трубок встречены чёрные алмазы. Прозрачность кристаллов высокая или средняя, количество непрозрачных не превышает 3%. Запасы алмазов утверждены ГКЗ 19.6.1987. Постановлением Правительства РФ от 20.3.1992 № 180 одобрено создание АО «Поморалмаз» (в дальнейшем ОАО «Севералмаз») по добыче, сортировке, гранению алмазов и изготовлению алмазного инструмента с алмазным напылением на режущих кромках. В 1997 г. «Севералмаз» завершило на трубке имени Ломоносова испытание метода скважинной гидродобычи кимберлитов. На трубке имени Карпинского-1 к 1998 г. закончено бурение скважины диаметром 4 м. На трубке «Архангельская» начата проходка карьера для открытой разработки. Методы скважинной гидродобычи и выбуривание кимберлитов скважинами сверхбольшого диаметра признаны нецелесообразными для промышленной отработки месторождения [16, 66].
Месторождение алмазов имени Владимира Гриба, второе коренное месторождение алмазов Архангельской алмазоносной провинции. Расположено на Зимнем берегу, приурочено к одноимённой кимберлитовой трубке, открытой 19.2.1996 при поисковых работах МОАО «Алмазный берег». Месторождение находится на западе Мезенского района вблизи оз. Волчье, в 115 км к северо-северо-востоку от Архангельска, в 25 км к северо-востоку от месторождения алмазов имени Ломоносова. К концу 2005 г. завершены разведочные работы. Площадь 16,4 га, макс. глубина вскрытия скважинами 1024 м. Промышленные запасы алмазов категорий Cj+Cj утверждены ГКЗ 24.8.2005 до глубины 1010 м от дневной поверхности. Прогнозные ресурсы оценены до глубины 1210 м. В плане трубка имеет ромбовидно-округлую, незначительно вытянутую в северо-восточном направлении форму. Характеризуется хорошо выраженным раструбом и юго-западным склонением диатремовой части под углом 80-85°. Прорывает слаболитифицированные терригенные отложения венда, а перекрывается карбонатно-терригенными осадками верхнего и среднего карбона и рыхлыми четвертичными образованиями общей мощностью 66 м. Имеет классическое для слабоэродированных кимберлитовых трубок геологическое строение: чётко выделяются кратерная и жерловая части. Мощная (до 110 м) кратерная часть сложена субгоризонтальными слоями и пачками разнообразных вулканокластических, вулканокластоосадочных и просто осадочных пород – от кварцевых глинистых песчаников и брекчий осадочных пород до туффитов и туфов кимберлитов, в нижней части с маломощными инъекциями кимберлитов.
Жерло трубки выполнено породами двух фаз внедрения. Породы первой фазы представлены туфо- и ксенотуфобрекчиями, второй – кимберлитами. Верхняя часть жерла полностью сложена кимберлитами, с глубиной доля пород первой фазы внедрения в объёме трубки увеличивается. Характерная черта кимберлитов трубки – высокая насыщенность их включениями глубинных пород. Размеры включений от 1-2 до 20 см. Преобладают включения эклогитоподобных пород и гранулитов (47%), в значительных количествах присутствуют пироповые (30%) и ильменитовые (3%) ультрабазиты, разнообразные метасоматизированные флогопитовые породы и эклогиты (15%). По особенностям вещественного состава кимберлиты являются аналогом алмазоносных кимберлитов Якутии. Возраст кимберлитов по изотопному датированию оценивается в 372 ±8 млн. лет (поздний девон). Алмазы средней крупности, по форме преобладают додекаэдроиды и октаэдры. Разработку месторождения предполагается проводить подземным способом. Основные преимущества данного варианта разработки – полное извлечение запасов алмазов из недр и значительно меньшее негативное воздействие разработки на окружающую среду [11, 21].
Трубки взрыва Зимнего берега, наиболее крупная часть Архангельской алмазоносной провинции. В расширенном понимании геологов территория Зимнего берега охватывает западную часть Беломорско-Кулойского плато от берега Белого моря на западе и северо-западе до меридиана пос. Кепина и широты Ижмозера. В этих границах расположено большинство трубок взрыва, и лишь несколько обнаружено в басейнах рек Сояна, Полта и Пинега. К 1998 г. открыты около 60 трубок взрыва, мельские силлы кимберлитов и многочисленные силлы и дайки, связанные с трубками. В пределах Зимнего берега выделяется несколько полей трубок взрыва. Первое место среди них по времени открытия и промышленной значимости занимает Золотицкое поле, 6 трубок которого формируют месторождение алмазов имени Ломоносова. Всего в него входит 12 трубок, в т.ч. «Кольцовская» и Шочинские с «рифами» ордовикских отложений. В пределах Верхотинского поля (9 трубок) в 1996 г. открыта алмазоносная кимберлитовая трубка, степень алмазоносности которой оказалась столь высока, что она получила в дальнейшем статус месторождения. Другие трубки в пределах поля убогоалмазоносны [50].
Более 20 трубок и силлов включает Кепинское поле. Ряд трубок слабоалмазоносны, некоторые из них сопровождаются силлами или представлены серией силлов (трубки «Юрасская», 734 и др.). В пределах этого поля находится самая крупная по площади трубка 772 – «Суксома», размеры которой под перекрывающими отложениями составляют 1100х1980 м (170 га). Меньшую площадь 685х320 м (12,7 га) имеет слабоалмазоносная трубка 688 – «Степная». К югу от Золотицкого поля, к востоку и северо-востоку от Ижмозера выделяется Чидвийское поле из 5 трубок, названное по крупнейшей в его пределах – 1820х570 м (76 га) – одноимённой алмазоносной трубке [66].
Палеороссыпное проявление алмазов Зимнего берега открыто в 1978 г. Кулойской геологосъёмочной партией Юрасской геолого-разведочной экспедиции. Из обнажения на ручье Верхний Грубый (левый приток р. Падун), сложенного отложениями урзугской свиты нижнего карбона, Е.М. Веричевым была отобрана проба массой 187 кг. В декабре 1978 г. Тульским отделением Всесоюзного научно-исследовательского геологического института в ней установлено наличие 2 алмазов кимберлитового типа размером 0,1х0,5 и 0,1х0,15 мм – осколков более крупных кристаллов. Эта находка окончательно подтвердила необходимость комплексных геолого-геофизических поисков коренных месторождений алмазов на Зимнем берегу. Ранее Кулойской партией были найдены минералы-спутники алмазов в современных аллювиальных отложениях и доказана кимберлитовая природа пластовых тел на р. Мела. На основе этих поисковых признаков проведены 2 съёмки: аэромагнитная и крупномасштабная геологическая, что привело к открытию (март 1980 г.) первой на Зимнем берегу алмазоносной кимберлитовой трубки «Поморская». В процессе разведки месторождения алмазов имени Ломоносова в отложениях урзугской свиты как в промежуточном коллекторе было найдено ещё около десятка алмазов. В четвертичных отложениях вблизи месторождения установлены лишь единичные находки алмазов [50].