Кальцитовый карбонатит √ нефелиновый сиенит:

результат жидкостной несмесимости (?) 

Расс И.Т.

ИГЕМ РАН

Мелилитсодержащие породы в качестве отдельной дифференцированной серии в составе единых кольцевых щелочно-ультраосновных-карбонатитовых комплексов впервые были выделены (Кравченко, Расс, 1985) при исследовании двух крупнейших провинций мира √ Маймеча-Котуйской (северо-запад Сибирской платформы) и Карело-Кольской; и к настоящему времени можно доказательно рассматривать щелочно-ультраосновную-карбонатитовую формацию как парагенезис двух дифференцированных в земной коре серий - производных двух различных по соотношению Ca, Si, Mg мантийных магм, выплавленных на разной глубине. В рамках этой модели находят объяснение геохимическая специфика карбонатитов, ассоциирующих в кольцевых комплексах с более кальциевой серией, или, при ее отсутствии, со щелочными породами ряда якупирангит-уртит (Расс, 1998); а также образование карбонатитовой магмы в результате несмесимости  со щелочными магмами на определенной стадии коровой дифференциации мантийных щелочно-ультраосновных магм.

Несмесимость силикатных и карбонатных жидкостей при температурах около 1000^о и давлениях до 10 кбар неоднократно экспериментально воспроизводилась, однако результаты этих экспериментов не могли объяснить существования в абсолютном большинстве карбонатитовых массивов (за исключением единственного Олдоиньо-Ленгаи) кальцитовых карбонатитов, без сколь-нибудь заметных концентраций щелочей, в качестве первично-магматической фазы. Экспериментальные исследования высококальциевого нефелинита при температуре 900-1040^о и 2 и 5 кбар (Kjarsgaard, 1998) выявили поле несмесимости кальцитового расплава (практически без щелочей) и мелилитового нефелинита.

Исследована геохимия карбонатитов и щелочно-ультраосновных пород, как мелилит-содержащих, так и безмелилитовых, в интрузивном массиве Одихинча и эффузивно-интрузивном комплексе Кайзерштуль. Анализ логарифмических отношений редких элементов в последовательных дифференциатах высоко- и низкокальциевой серий массива Одихинча показал соответствие их фракционирования модели Релея с различными коэффициентами распределения. При этом, ни нефелиновые сиениты, ни карбонатиты не являются следующими дифференциатами ни той, ни в другой серии. Также анализ логарифмических соотношений редких элементов позволил отнести оливиновые мелилититы и бергалиты Кайзерштуля к единой серии и показать, что ни фонолиты, ни карбонатиты не могли быть получены в результате фракционной кристаллизации ни высококальциевой, ни низкокальциевой исходной магмы. Анализ треугольных диаграмм, с использованием в качестве показателя дифференциации уменьшения содержания Mg в последовательных дифференциатах, показал, что в обоих массивах на определенной стадии дифференциации нефелиновые сиениты или фонолиты и кальцитовые карбонатиты образуются посредством несмесимости (Rass, 2003). Средние коэффициенты распределения карбонатит/нефелиновый сиенит для P и Sr   равны соответственно 3 и 4.9 (Одихинча) или карбонатит/фонолит √ 15  и 1.1 (Кайзерштуль). Согласно экспериментальным данным (Kjarsgaard, 1998),  рассчитанные коэффициенты распределения соответствуют условиям расслоения при 5кбар и 1000^оС для Кайзерштуля и при меньшем давлении (2кбар?) и 950^оС для Одихинчи.

Литература

Кравченко С.М., Расс И.Т. Щелочно-ультраосновная формация - парагенезис двух комагматических серий. Докл. АН СССР, 1985, т. 283, ╧4, c.973-978

Расс И.Т. Геохимические особенности карбонатитов - индикатор состава, дифференциации и эволюции первичных мантийных магм. Геохимия, 1998, N2, c.137-146

Kjarsgaard B.A. Phase relations of a carbonated high-CaO nephelinite at 0.2 and 0.5 GPa. J. Petrology, 1998, vol.39,  N11/12, pp.2061-2075

Rass I. Carbonatites derived from primary magmas with different Ca-contents: geochemical evidence. Per. Mineral., 2003, vol.72, special iss.: Eurocarb, pp.147-152