Существенно меняются по разрезу кимберлитовых трубок петрохимические и геохимические особенности пород. Так, осадочно-вулканогенные образования верхних частей диатрем имеют высокие содержания СаО и СО2 за счёт значительного обьёма обломков вмещающих карбонатных пород, а также пониженное количество TiO2 , K2O, P2O5 и ΣFe. В основании раструба трубки и её вертикальном канале, где преимущественно распространены эруптивные брекчии и массивные (порфировые) кимберлиты, постепенно снижается содержание карбонатных компонентов. За счёт уменьшения количества СаО и СО2 на средних уровнях диатрем возрастают содержания ряда Особенности использования типовых моделей кимберлитовых трубок при поисках алмазов других компонентов – SiO2, MgO и H2O. Содержание K2O, P2O5 и TiO2 остаются примерно одинаковыми по всему разрезу диатрем или изменяются не столько существенно, по сравнению с основными породообразующими оксидами. В большинстве изученных нами кимберлитовых трубок несколько увеличивается содержание К2О на глубине, что обусловлено снижением степени хлоритизации флогопита на этих горизонтах. С воздействием на кимберлит вмещающей среды связано возрастание с глубиной содержания Na2O, Cl и SO3 в тех трубках, где вмещающими породами на глубоких горизонтах являются галогенные и гипсоносные толщи. Роль Fe2O3 на глубоких горизонтах некоторых трубок (Мир, Сытыканская, Юбилейная и др.) повышается за счёт развития пироаурита или превращения амакинита в гидроксиды железа. В некоторых трубках (Интернациональная и др.) с глубиной снижается количество SiO2 и Al2O3 и возрастает MgO и H2O+, что обусловлено уменьшением в кимберлитах терригенной примеси вмещающих пород.
Алмазоносность самых верхних частей (где они сохранились), выполненных вулканогенноосадочными породами, всегда в 2-3 раза (а иногда и более) ниже, чем более глубоких горизонтов. В залегающих ниже породах раструба, представленных кимберлитовыми туфами и эруптивными кимберлитовыми брекчиями, содержание алмазов повышено, хотя также в значительной степени зависит от содержания ксеногенного материала.
Обычно понижены содержания алмазов в приконтактовых частях диатрем. Признаки окисления алмазов в дайках и некоторых трубках (где проявляются следы высокотемпертатурных условий формирования кимберлитов) фиксируются в виде своеобразных каверн [1]. Неоднородности распределения алмазов в горизонтальных сечениях трубок проявляются более контрастно, чем в вертикальном разрезе. Разные фазы внедрения имеют различную алмазоносность. Зафиксирован [20, 21] факт повышенной алмазоносности кимберлитов более поздних фаз внедрения, которые обычно приурочены к центральным частям трубок. Отмечается пониженное содержание алмазов в периферических зонах трубок, что связано с разубоживанием кимберлита различным обьёмом материала вмещающих пород.
Кимберлитовые трубки на Восточно-Европейской платформе, открытые в пределах Архангельской алмазоносной провинции (ААП), характеризуются многими специфическими свойствами, отличающими их от классических кимберлитов Сибирской и Африканской платформ [7, 21]. Для кимберлитов этой платформы характерна пониженная плотность (особенно кратерных фаций), которая варьирует от 1, 90 до 2, 5 г/см3, снижаясь в кратере (1, 68–1, 95 г/см3) и увеличиваясь (до 2, 02–2, 32 г/см3) с глубиной. Магнитная восприимчивость кимберлитов также понижена, особенно для пород тех трубок, у которых сохранились кратерные фации. Из-за незначительного различия магнитной восприимчивости вмещающих пород и кимберлитов последние не выделяются контрастными аномалиями, что затрудняет их поиски магнитометрическим методом. Вмещающими породами этих трубок являются монотонно чередующиеся слабо сцементированные аргиллиты, алевролиты и песчаники, основными составными частями которых являются кварц, полевые шпаты, гидрослюда, хлорит и каолинит. Характерная особенность этих пород – слабая цементация. В породах содержится незначительной, по сравнению с аналогичными образованиями Сибирской платформы, содержание карбонатного вещества и высокое количество кварца. Для вмещающих трубки пород характерно наличие большого количества захороненных слабоминерализованных вод. Ряд кимберлитовых диатрем перекрыт как четвертичными образованиями, так и породами среднего карбона (урзугская свита).
Подавляющее большинство кимберлитовых трубок ААП имеет изометричную, близкую к округлой форму (некоторые вытянуты в северо-восточном направлении), что вызвано рыхлым (до 1 км) характером среды, в которую внедрялась кимберлитовая магма. В вертикальном разрезе кимберлитовых трубок этого региона, как и на других платформах, выделяются раструб (кратер) и вертикальный канал, а корневая зона в описываемых трубках фактически не вскрыта. В большинстве промышленных алмазоносных трубок отмечается четко выраженная кратерная зона, представляющая собой расширение с относительно пологими контактами, которые на глубине 150–300 м от современной поверхности становятся почти вертикальными. До разведанной глубины (около 1 км) все открытые промышленно алмазоносные трубки региона имеют цилиндрическую, почти округлую форму. Наличие в районе большого количества силлоподобных тел и силлов, отходящих от трубок, связано, по нашему мнению [20, 21], со слабой литифицированностью вмещающих трубки пород.
Текстурно-структурные особенности и петрографический состав пород, заполняющих различные морфологические отрезки диатремовой структуры, существенно меняются. Так, на самых верхних горизонтах слабо эродированных трубок в пределах кратера развита толща вулканогенноосадочных пород озерного типа, образованных переотложенным материалом дезинтегрированных продуктов закратерных выбросов и пород бортов трубок. Они имеют слоистое строение, образующееся чередующимися прослоями пелитоморфного и песчанистого облика, сложенные в основном кварцем, полевыми шпатами и гидрослюдой. Кимберлитовая составляющая представлена сапонизированными обломками псевдоморфоз по оливину. Количество терригенного материала варьирует от 20 до 99 %. Отдельные разности пород кратера литологически сходны с вмещающими трубки породами и обычно обладают близкими с ними петрофизическими свойствами. Они нередко камуфлируют трубочные обьекты, создавая этим самым определённые трудности при их поисках. Мощность субгоризонтально залегающей вулканогенно-осадочной пачки 30–40 м. Залегает последняя на туфогенной толще, включающей туфы, туффиты и туфопесчаники общей мощностью 20–40 м. Цвет перечисленных пород фиолетово- или сиренево-коричневый. Для пород характерна пятнистость, обусловленная наличием в породе кремового цвета сапонитовых псевдоморфоз по оливину. В составе кратерных образований кимберлитовых трубок ААП относительно редко встречаются крупные обломки и глыбы вмещающих пород, что типично для аналогичных пород Сибирской и Африканской платформ.
Породы жерла представлены вулканическими образованиями: ксенотуфобрекчиями, автолитовыми брекчиями и порфировыми кимберлитами. Пространственное соотношение этих основных типов пород подчиняется определенным закономерностям и обусловлено в основном последовательностью их формирования. Наиболее ранними образованиями являются ксенотуфобрекчии, залегающие в периферийных и ранних частях диатрем, автолитовые брекчии, внедрившиеся в следующий этап становления диатрем, слагают «рудные столбы» в центральных частях трубок. С ксенотуфобрекчиями они связаны постепенными переходами посредством туфобрекчий. На глубоких горизонтах некоторых трубок вскрыт порфировый кимберлит – порода эффузивного облика, содержащая псевдоморфозы сапонита и серпентина по оливину и флогопит. Основная масса породы сильно изменена вторичными постмагматическими процессами.
Ксенолиты в кимберлитовых трубках представлены: а) осадочными породами; б) кристаллическими сланцами фундамента; в) нодулями пород верхней мантии. Наиболее распространёнными являются осадочные ксенолиты и ксенозерна минералов дезинтегрированных пород венда, играющие большую роль в составе кратерных пород и немного меньшую, но нередко существенную во всех других типах и разновидностях кимберлитовой брекчии. Отличительными особенностями пород кратерной фации трубок ААП является присутствие большого количества зерен кварца, в то время как обломки кварцсодерщих пород (алевролитов и песчаников) находятся в подчинённом количестве. Велика роль терригенного материала и в составе ксенотуфобрекчий и автолитовых брекчий. С глубиной содержание материала осадочных пород постепенно снижается. Обломки пород фундамента (кристаллические сланцы и гнейсы) встречаются относительно редко (особенно в породах кратерных фаций) и размеры их редко превышают первый десяток сантиметров. Аналогичные особенности характерны и для ксенолитов пород верхней мантии, находки которых приурочены к автолитовым брекчиям и представлены они в основном существенно оливиновыми породами. В отличии от кимберлитовых трубок Сибирской и Африканской платформ в трубках ААП не обнаружены ксенолиты верлитов и катаклазированных перидотитов.