Многофазовая силикатно-карбонатно-солевая несмесимость щелочных расплавов

Панина Л.И., ИМП СО РАН

Проявления многофазовой силикатно-карбонатно-солевой несмесимости нам удалось проследить при изучении силикатно-солевых и карбонатно-солевых включений в минералах мелилитовых и монтичеллитовых пород Крестовской инрузии в Маймеча-Котуйской провинции. Силикатно-солевые включения присутствовали в перовските мелилитовых пород. В перовските I у них при 1230-1250^оС проявилась силикатно-карбонатная жидкостная несмесимость, с обособлением в силикатном расплаве карбонатно-солевых глобул (Рис. 1а). Химический состав застеклованных силикатных фракций во включениях был щелочно-базитовый, а солевых глобул √ щелочно-карбонатный (мас. %): 14-24 СаО, 17-22 щелочей, от 2 до 3-5 SiO₂, FeO, MgO, P₂O₅, SO₃ и 0,2-0,3 SrO, BaO, Cl. Т.е., состав глобул был близок к составу щелочных карбонатитовых лав в. Олдоиньо Ленгаи в Танзании 1966 г. извержения (Dawson et al., 1992) и его, по-видимому, следует принять за состав исходных карбонатитовых расплавов. В силикатно-солевых включениях из перовскита II, наряду с силикатно-карбонатной несмесимостью, при 1200-1190^оС дополнительно проявилась карбонатно-солевая жидкостная несмесимость. Она выразилась в разделении карбонатно-солевых глобул на несмесимые фазы более простого состава: например, одна из солевых глобул в силикатно-солевом включении имела щелочно-сульфатный состав, а другая была обогащена фосфором (Рис. 1б).

Разделение обособившихся карбонатно-солевых расплавов на более простые фракции сопровождалось пространственным разобщением последних. Это подтверждается присутствием в мелилите и монтичеллите первичных сингенетичных карбонатных и карбонатно-солевых включений, по составу близких к составу глобул в силикатно-солевых включениях из перовскита II или имеющих по сравнению с ними более простой отсепарированный состав. Основными и переменными величинами этих включений являются количества СаО, щелочей, P₂O₅, SO₃, Cl и CO₂  (Табл. 1.) В зависимости от соотношения указанных компонентов и преобладания одного из них, выделяется 5 типов включений расплавов: I √ исходных щелочно-карбонатных, по составу близких к составу солевых глобул включений в перовските I; II √ щелочно-сульфатных; III √ щелочно-фосфатных; IV √ щелочно-хлоридных и V √ существенно Са карбонатных.

Табл. 1. Основные компоненты карбонатно-солевых включений, мас. %

* Расчетные количества. ** Включения, содержащие более высокие количества SO₃, P₂O₅

и Cl, при нагревании проявляют карбонатно-солевую несмесимость

Включения разного типа нередко встречаются в одних и тех же зонах роста минералов-хозяев, что говорит об одновременности их захвата и гетерогенности карбонатно-солевого расплава. На псевдотройной диаграмме (Na₂O+K₂O) √ (CaO+MgO+FeO) √ (SiO₂+Al₂O₃+TiO₂), отражающей силикатно-карбонатную несмесимость в условиях насыщения СО₂ при Т=1250^оС и Р=2-5 кбар (Kjarsgaard, Hamilton, 1989), составы силикатно-солевых включений в перовските попадают в поле несмесимости (Рис. 2). Составы же карбонатных и солевых включений в мелилите и монтичеллите располагаются в поле кристаллизации карбонатов и поблизости от него в области несмесимости, образуя обособленные кучные скопления. Можно предполагать, что давление в момент консервации включений было не менее 5 кбар. В природных щелочных макросистемах многофазовая силикатно-карбонатно-солевая жидкостная несмесимость, по-видимому, проявляется в процессе медленного остывания и длительной эволюции расплавов в земной коре. Об этом говорит в частности обнаружение признаков карбонатно-карбонатно-солевой несмесимости в натровых карбонатитах Олдоиньо Ленгаи (Dawson et. al., 1992; Mitchell, 1997), а также существование разных типов интрузивных карбонатитов, обогащенных S, P, галоидами: например, карбонатных пород З.Забайкалья (Рипп и др., 2000), Мушугай-Худук в Ю.Монголии (Андреева и др., 1994, 1996), Маунтин-Пасс в Калифорнии (Lieber, 1997), Томтора в В.Сибири (Энтин и др., 1990).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 05-05-64361-а) и СО РАН (интеграционный проект ╧ 67).