Петрология пикрит-лампроит-карбонатитовой ассоциации

Вост. Прианабарья и источники щелочного магматизма

Владыкин Н.В., Торбеева Т.С., Цыпукова С.С.

Институт геохимии СО РАН, г.Иркутск, E-mail: vlad@igc.irk.ru

Восточное Прианабарье - район широкого развития диатремового типа пикрит-кимберлитового магматизма. Между платформой и восточным обрамлением Анабарского щита известно более 1000 диатремовых аномалий пикрит-кимберлитового состава (массивные кимберлиты, пикриты, альнеиты, меймечиты) и крупный щелочной массив Томтор с рудными Nb-TR карбонатитами. Между ними расположено Эбеляхское россыпное месторождение алмазов, коренные источники которого неизвестны.

Лампроитовые породы обнаружены нами во многих диатремах Вост. Прианабарья (Vladykin, et.al. 1998), где наблюдается полный ряд составов от кимберлитов (пикритов, альнеитов) к лампроитам. В Томторском массиве кроме сиенитов и ийолитов в большом количестве найдены оливиновые и монтичеллитовые пикриты, альнеиты, мелилититы, оливиновые и лейцитовые лампроиты (Владыкин 2000, 2002). В связи с этим пересмотрена схема магматизма Томторского массива (Владыкин и др. 2000) и выделена в Пианабарье

Наиболее ранние породы Томторского массива представлены Bt - пироксенитами, перидотитами, пироксенитами, встреченные в некоторых скважинах. Незначительно пикрит-лампроит-карбонатитовая ассоциация К-щелочных пород (Владыкин и др. 2002). распространены мелилитовые породы, которые уничтожены карбонатитовым процессом. Следующими внедрялись породы ийолитовой группы (сильно карбонатизированные), нефелиновые и К-щелочные сиениты и карбонатиты. Далее произошло извержение вулканитов пикрит - лампроитовой ассоциации и жильных пород - меланефеленитов, тингуаитов. Внедрение интрузивных карбонатитов и магнетитолитов происходило как до пикрит -лампроитовых пород, так и после них. Завершилась вулканическая деятельность Томтора интенсивными эксплозивными извержениями в виде силикатных (в основом лампроитовых) туфов и лавобрекчий в диатремовых структурах (подводящие каналы) в массиве и вокруг него, а так же карбонатитовых туфов рудного комплекса.

На петрохимических диаграммах для пикрит-кимберлитовой части характерен небольшой разброс составов и тренд дифференциации только намечается. Для лампроитовой части, несмотря на эффузивный облик пород, благодаря значительным содержаниям К₂О, на этой стадии наблюдается уже значительный тренд дифференциации пород, что выражается в смене оливиновых лампроитов лейцитовыми и полевошпатовыми разновидностями. И наибольший размах тренда дифференциации наблюдается в породах Томторского массива. Все породы ассоциации (более 1000 силикатных анализов) образуют единый тренд составов. Это свидетельствует о генетической общности всех пород ассоциации. Поведение характерных редких элементов (Ba, Sr, Cr, Ni и др.) аналогично поведению петрогенных элементов. Для спектров TR характерно отсутствие фракционирования Eu для всех пород ассоциации, что вероятно, связано с отсутствием в К-магмах плагиоклазов.

Породы пикрит - лампроитовой ассоциации образуют вулканические потоки, силлы, дайки и брекчии диатремовых структур общей мощностью до 300м, слагающие верхнюю часть Томторского массива. Лампроиты в основном оливиновые и реже встречаются лейцитовые. Оливиновые лампроиты сложены вкрапленниками ограненных кристаллов оливина, обтекаемые удлиненными выделениями слюды и пироксена, придающие породе трахитоидный облик. Из рудных минералов в большом количестве встречен перовскит и меньше хромит и магнетит. Лампроиты подвержены интенсивной карбонатизации и оливин полностью замещен карбонатитами различного состава. Встречающийся гранат вероятно так же является продуктом карбонатизации, так как он обычно не характерен для лампроитов. Часто карбонатизации подвержен и пироксен. Количество слюды в лампроитах от 20 до 50%. Лейцитовые лампроиты состоят из вкрапленников округлых, реже ограненных, выделений лейцита, ╚облепленных╩ выделениями слюды, которые своим расположением придают породе решетчатую структуру. Такие структуры характерны для лейцитовых лампроитов Смоки Бьют (США). Пироксен образует мелкие зерна в основной массе. Лейцит полностью замещен карбонатом. Химический состав слюд из лампроитов отвечает флогопит - аннитовому ряду с высокими содержаниями TiO₂ (4-8%) и Cr (до 1000г/т), что характерно для слюд лампроитов. Пироксены соответствуют диопсидам, а встречающийся КПШ - чисто К-разновидности. В спектре редкоземельных элементов не отмечается фракционирование Eu и они аналогичны спектрам австралийских лампроитов.

Карбонатиты Томторского массива образуют дайки, штоки и силлы значительной мощности. По минералогическому составу можно выделит кальцитовые, доломит-кальци-товые, доломитовые, кальцит-анкеритовые, анкеритовые и сидеритовые разновидности. Из второстепенных минералов присутствуют слюды, апатит, полевые шпаты, магнетит, сульфиды. С широким разнообразием минерального состава карбонатитов связана значительная дисперсия концентраций характерных и редких элементов. Так вариации Ba и Sr от 50- 30000 ppm, Nb √ 40 √40000, Zr √ 50-1000 ppm, Y √ 10-800 ppm, К₂О от 500 до 30000 ppm, Na₂O √200 до 20000 ppm, причем характерно преобладание К над Na. Обычно более рудоносны поздние анкеритовые и сидеритовые карбонатиты, хотя среди них встречаются и почти безрудные разности. Концентрации TR в карбонатитах от 100 ppm до первых процентов. При вулканических извержениях (в связи с газово-жидкостным расслоением) еще большая дисперсия редких элементов наблюдается в эксплозивных карбонатитовых туфах (редкометальных рудах Томтора). Спектры TR в карбонатитах различного состава и породах рудного комплекса однотипны. Отличаются они главным образом количественными содержаниями, а не соотношениями элементов TR группы. Фракционирование Eu незначительное. Геохимические данные подтверждают генетическое единство карбонатитов и руд.

Из-за сложности строения массива, множества наложенных процессов и почти полного отсутствия обнаженности было выдвинуто много точек зрения, часто взаимоисключающих, на образования уникальных ультраобогащенных томторских рудных образований. Однако, благодаря исследованиям поведения изотопов С, О и Sr (Покровский 2001) некоторые из этих гипотез (осадочная и вторичного обогащения) потеряли свою актуальность. До сих пор не решена проблема возраста пород массива, так как имеющиеся цифры (Зайцев и др. 1992) дают невероятный разброс значений от 800 до 220 млн. лет, а построенные на основании этого возраста три горизонтальных структурных горизонта пород противоречат интрузивному строению массива центрального типа.

Динамика распределения изотопных составов карбонатитов по меткам различных мантий рассматривалась нами ранее ( Владыкин и др. 2001). Тренд точек изотопных составов карбонатитов и TR-Nb руд Томторского массива начинается на границе составов деплетированной мантии и продолжается в область ЕМ-1. Точки составов кимберлитов Прианабарья располагаются там же.

Соотношения Sr87/Sr86=0.7034-0.7037 и подтверждают цифры, полученные Б.Г. Покровским и А.И. Зайцевым. Отношения изотопов Nd варьируют от 0.5122- до 0.5126, а эпсилон Nd в пределах от +4 до √4. Изотопные характеристики для карбонатитов и руд одного порядка, что свидетельствует о их комагматичности и происхождении из одного источника и так же как и данные Б.Г. Покровского подтверждают эндогенное происхождение рудного комплекса. Все это не противоречит точке зрения эксплозивного их генезиса. Детальные петрографические исследования говорят о значительной доле в рудном горизонте обломочных туфогенных пород, которые могли содержать рудные компоненты в отделившихся газах и солевых растворах

Учитывая длительность и сложность становления и развития магматизма Томторского массива и его вулкано-плутонический характер, а также наличие большого количества рудоносных карбонатитовых туфов и брекчий и сам объем  лампроитовых образований, можно предположить, что извержение значительного количества лампроитовых туфов так же имело место. Обычно пепловый материал переносится туфовыми тучами от действующих вулканов на расстояние до 200 км. А вулканический очаг Томторского вулкана был площадью 250 км² на несколько порядков по объему больше кимберлитовых диатремм. Граница Эбеляхской алмазоносной россыпи, находится всего в 50 км к западу от Томторского массива. Поэтому мы считаем правомерным предположение, что, россыпь вполне могла образоваться при размывании на месте эксплозивно-флюидизированных (насыщенных карбонатной составляющей) лампроитовых туфов Томтора. Лампроитовые туфы легко разрушаются и не содержат минералов высоких давлений кимберлитовой ассоциации, что характерно для Эбеляхской россыпи. В пользу этого предположения говорит и находка алмаза Г.И. Поршневым в одной из ╚пикритовых╩ диатрем Томторского массива. При геологической съемке в районе Томторского массива, во многих прилегающих речках встречены алмазы и мелкие диатреммы пикрит-альнеитового и К-базальтоидного состава (возможно лампроитового) (Шпунт и др., 1991). Кроме того, приводимые в работе (Рагозин, Шацкий, 2003) свойства алмазов Эбеляхский россыпи (их агрегатное состояние и наличие большого количества газово-флюидных включений, говорящие об их быстрой кристаллизации) не противоречат предположению об их туфовом происхождении. И насыщенные газами и CO₂ лампроитовые туфы Томторского массива могут быть источниками этой россыпи.

В пикрит-лампроитовых породах Вост. Прианабарья обнаружены мантийные ксенолиты дунитов, пикроильменитовых глиммеритов, гарцбургитов и эклогитов. Содержание Cr₂O₃ в гранатах (4-6%) и шпинелях (20-60%). По разным минеральным термобарометрам получены следующие параметры образования мантийных ксенолитов: Р -45-55 кбар, Т-1000-1200º С (Ащепков, Владыкин и др. 2003)

Динамика выплавления и кристаллизации пород ассоциации нам представляется следующим образом: под действием мелких точечных взаимодействий углеводородных потоков плюма с веществом мантии происходило выплавление незначительных объемов магмы пикрит-кимберлитового состава, которая быстро застывала в диатремовых структурах. С этим связана малая дифференциация вещества этих пород. Такой же механизм предполагается и для лампроитовых пород, но с большим участием калия. Более щелочная магма дольше застывала, что приводило к ее более значительной дифференциации. Образование пород Томторского массива (площадью на поверхности 250 км², при массе на глубину не менее 10 км) связано с неоднократным выплавлением значительных объемов магмы, что и привело к формированию нескольких фаз в породах массива. Флюидные потоки этого крупного плюма были, вероятно, углеводородно-щелочного состава. Длительная дифференциация магмы привела к накоплению редких элементов и образованию Томторских руд. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, граниты 03-05-64146, 05-05-66901.