Калиевый магматизм востока сибирской платформы
Ротман А. Я.
Якутское научно-исследовательское геологоразведочное предприятие ЦНИГРИ
АК ╚АЛРОСА╩, Мирный, Россия: rotman@cnigri.alrosa-mir.ru
Магматизм играет важную роль в качестве одного из показателей эволюции литосферы и геотектонического режима развития земной коры, а также является предметом изучения для многих исследователей, занимающихся проблемами широкого спектра эндогенных полезных ископаемых, включая коренные месторождения алмазов. В этой связи вопросы диагностики изверженных пород, их происхождения и соотношения с процессами мантийно-корового взаимодействия представляются весьма актуальными.
Магматические образования в пределах алмазоносных районов востока и северо-востока Сибирской платформы представлены весьма широким набором разнофациальных образований. Среди них особый интерес вызывают калиевые породы, представленные в нескольких циклах тектоно-магматической активизации региона: диатремы вулканических брекчий санидиновых лампроитов позднерифейского (левый берег р. Б. Куонапки напротив устья ручья Талахтах) и поздневендского возраста (бассейн р. Хорбусуонки, Чимара-Уджинское междуречье), рифейские дайкообразные секущие тела ультракалиевых высокомагнезиальных базитов на Анабарском щите и позднедокембрийские тела калиевых магматитов на периферии Анабарского щита, среднепалеозойские вулканические брекчии калиевых пикритобазальтов и эксплозивные брекчии ультракалиевых трахитов, кимберлитовые проявления среднепалеозойской, триасовой и позднеюрской эпох, разновозрастные (обычно синхронные и субсинхронные кимберлитам) конвергентные кимберлитам породы на Уджинском поднятии, на юго-восточном склоне Анабарского поднятия, Алданском щите. Отмеченные породы, вслед за огромными объемами толеит-базальтовых излияний и наличием известных комплексов ультраосновных щелочных пород и карбонатитов (массивы центрального типа, сложенные мелитолитами, якупирангитами и мельтейгитами, ийолитами, нефелиновыми и щелочными сиенитами, фоскоритами - Томтор и Богдо в Уджинском авлакогене, Озерный, Воин, Гек и Поворотный в Сетте-Дабанском авлакогене), подчеркивают своеобразие как восточной части, так всей Сибирской платформы.
Почти все тела калиевых пород на Анабарском поднятии, по данным [1], представлены красновато-зелеными тонко- и мелкозернистыми образованиями с миндалекаменной или массивной текстурой. Они состоят из лейст ортоклаза (30√40%), заключенных в хлоритовой (50√40%) основной массе с мелкими зернами титаномагнетита (3√5%), а миндалины выполнены халцедоном, хлоритом, гидрослюдами и карбонатами (кальцитом, реже доломитом, содержащими до 1. 5% MnO). Среди акцессорных минералов присутствуют авгит, оливин, ильменит, рутил и хромпикотит. В кластолавах и туфах Талахтахской диатремы дополнительно обнаружены гиперстен в срастании с плагиоклазом, гранат пироп-альмандинового состава, биотит, амфибол, марганцовистый ильменит и диопсид. Изредка встречаются кварц√кальцитовые прожилки. Магматиты, выполняющие дайки, отличаются от кластолав и туфов Талахтахской диатремы, большей крупнозернистостью, присутствием, наряду с ортоклазом, кислого плагиоклаза, тонких иголочек апатита, обилием (5-7%) мелких изометричных кристаллов титаномагнетита.
Довольно многочисленны поздневендские диатремы калиевых щелочных вулканитов на Оленекском поднятии [2], прорывающие карбонатные породы венда и сложенные туфоагломератами, вулкано- и литокластами, реже кластолавами. Туфы состоят из мелких лапиллей пузыристых лав калишпатового состава, ожелезненных вулканических стекол и обломков кристаллов санидина. Миндалины заполнены кальцитом, хлоритом, гематитом, иногда цеолитами. В составе вулканокластических компонентов встречаются ксенолиты трахидолеритов, однотипных по химическому и минеральному составу близлежащим трахидолеритам субвулканических силлов и относимых, как и трубки взрыва, к поздневендскому магматическому комплексу. Литические компоненты туфов представлены обломками доломитов, алевропесчаными оскольчатыми зернами кварца. Кластолавы, слагающие ╚языки╩ в жерлах, состоят в основном из слабо раскристаллизованной массы, цементирующей таблитчатые вкрапленники санидина и обломки ожелезненных пузырчатых лав. Порода пятнисто замещена кальцитом. Среди акцессорных минералов установлены моноклинный пироксен, оливин, хромшпинелиды, в том числе алмазной ассоциации, ильменит, слюды, гранат и др. Среди особенностей химизма (Si02 = 44.8-50.4; Ti02 = 2.19-3.53; Al203 = 12.4-15.3; Fе203 = 3.43-8.52; Fe0 = 3.40-8.77; Mn0 = 0.02-0.06; Mg0 = 7.76-11.01; CaO = 1-2.46; Na20 = 0.14-0.94; K20 = 4.59-7.35; P205 = 0.25-0.96; п.п.п. = 3.32-6.93 масс. %) следует выделить существенно калиевый уклон щелочности при относительно высокой для таких пород магнезиальности. Широко варьируют и концентрации элементов-примесей (г/т): Ni 60-190, Со 30-62, Cr 50-190, V 210-310, Sc 21-40, Ba 200-1200, Sr 53-410, Li 53-130, Rb 30-62 и др.
Своеобразными породами являются калиевые полифировые оливиновые базальты и пикрито-базальты (оливин-санидиновый и оливин-(пироксен)-плагиоклаз-санидиновый парагенезисы фенокристов в стекловатом базисе; акцессории - ильменит, титаномагнетит, апатит, редко гранаты и др. минералы), вулканические брекчии которых слагают ряд трубок (Ан-10, Ан-27, ан-195, Ан-446, Маар-Сиэнэ) в Малоботуобинском алмазоносном районе. Эти среднепалеозойские образования (средний химический состав Si02 43.33; Ti02 2.01; Аl2О3 12.46; Fe203 7.52; Fe0 4.28; Мn0 0.09; Mg0 9,93; Ca0 4.59; Na20 0.56; K20 3.85; P205 0.26; п.п.п. 10.86 масс.% ) отличаются от среднего состава пород базальт-долеритовой формации повышенными количествами титана и, что особенно характерно, калия и магния при наибольших содержаниях оксидов двух последних элементов 7.5 и 17.3 масс. %, соответственно. Сходные по вещественному составу брекчии с повышенными концентрациями титана и калия вскрыты Ботуобинской экспедицией при заверке локальных геофизических аномалий в Средне-Мархинском алмазоносном районе. Несколько другого типа образования обнаружены при заверке магнитной аномалии Ан-Т-10/72 (Бахчинская площадь в бассейне реки Вилюй). Они представляют собой горизонтально залегающее в разрезе нижнепалеозойской терригенно-карбонатной толщи тело эксплозивных брекчий, характеризующихся сфероидной текстурой. Магматический материал в них представлен округлыми обломками калиевых трахитов со стекловатой основной массой и редкими микролитами (переходящими в шестоватые вкрапленники) щелочного полевого шпата. Содержание K2O обычно превышает 7 масс. %, а Na2O - около 0.1 масс. %. Среди их характерных особенностей √ повышение концентраций таких элементов, как Li, Sr, Ba, Cr и некоторых других.
Петрохимические аналоги отмеченных вулканических брекчии установлены в мезозойских трубках взрыва Центрального Алдана [3]. Они представлены вулканическими брекчиями трахипорфировых лампрофиров и калиевых меланократовых трахитов. Породы (средний состав Si02 44.46; Ti02 0.59; Аl203 9.13; Fe203+FeO 7.50; MnO 0.12; Mg0 9.84; Ca0 8.65; Na2O 1.03;K20 4.63; P205 0.79; п.п.п. 10.78 вес.%) характеризуются "орендитовой" тенденцией химизма, а также сходным с вулканитами этой группы минеральным составом (слюда, щелочный полевой шпат, клинопироксен, оливин, эпилейцит и стекловатый базис; акцессории- апатит, титаномагнетит, шпинель, ильменит, гранаты). Отличиями от орендитов являются существенная роль полевых шпатов и авгита, отсутствие или редкая встречаемость лейцита и других характерных минералов, более низкая кремнеземистость, титанистость, глиноземистость, щелочность, наряду с более высоким содержанием железа, магния, кальция. Ксенолиты глубинных пород крайне редки. Ассоциируют лампрофиры со слюдистыми пикритовыми порфиритами калиевой ветви щелочности.
Одной из наиболее привлекательных групп в ряду калиевых пород являются кимберлиты - как основной коренной источник алмаза и как главный носитель самого богатого набора фрагментов наиболее глубинных ультраосновных и основных верхнемантийных образований. Кимберлиты представляют собой богатую летучими (СО2 и Н2О) субщелочную изверженную ультраосновную породу сложного состава, которую, кроме небольшого количества отмеченных мантийных фрагментов (нодулей) и продуктов их дезинтеграции - отдельных минералов, слагают крайне невыдержанные по размерам макрокристы (оливин - форстерит, слюда - флогопит, хромисто-магнезиальные гранаты - пиропы и альмандин-пиропы, магнезиальный ильменит с
низким содержанием марганцевой компоненты, пироксены - преимущественно хромдиопсид, хромшпинели, иногда циркон), матрикс (фенокристы оливина и флогопита, редко диопсида, монтичеллита) и тонкозернистая основная масса (кальцит, серпентин, слюда, ильменит, перовскит, Ti-Mg хромит, иногда обедненные Al и Ti клинопироксены, монтичеллит, апатит, доломит, хлорит и другие представители различных классов) собственно кимберлитового вещества. Форма проявления: трубки взрыва, реже дайки, иногда силлы. Основные петрографические разновидности: кимберлитовая брекчия и массивный (или порфировый) кимберлит, а петролого-минералогические: базальтоидные и слюдистые кимберлиты. В целом, в минеральном спектре кимберлитов фиксируется около 8 десятков минералов при более широком присутствии в слюдистом типе таковых со щелочной тенденцией (слюды, щелочные амфиболы и пироксены и др.), а характерным редким акцессорием является алмаз. В тоже время необходимо отметить, что единого подхода к количественной границе между базальтоидными и слюдистыми кимберлитами нет вследствие ее "плавающего" характера: от первых процентов до первых десятков процентов. Вероятно, обоснованным будет "номенклатурный" рубеж, отвечающий 5-7 объем. % минерала. Основные парагенетические ассоциации: флогопит-(пироксен) во вкрапленниках двух генераций, оливин-(пироксен)-флогопит-монтичеллит-перовскит-апатит-шпинель-магнетит в микролитах основной массы, хотя парагенетические аспекты в большинстве случаев требуют самостоятельного анализа. Значительная часть из перечисленных минералов (клинопироксен, гранат, шпинель, ортопироксен, ильменит, флогопит и оливин) встречаются в виде включений в оливине, вследствие чего отнесены к протомагматическим [4]. Необходимо отметить и предкимберлитовую метасоматическую ассоциацию [5] ильменит-флогопит-рутил-циркон-апатит с пирротином, пиритом, халькопиритом, пентландитом и джерфишеритом.
По содержаниям петрогенных оксидов TiO2 и K2O намечаются различия промышленно алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов: соответственно до 2.5 и 2.0 в первых, выше этих значений √ во вторых, формирующих поля восточного Прианабарья. Элементный состав характеризуется повышенными количествами литофильных и некогерентных элементов: La, Ta, Th, Ce, Nb, Pr, U, Ba, Nd, Sr, Sm, Cr, Eu, Y, Ti, Tb, Gd, Hf, Rb, K, в меньшей мере Zr, Ho, P, Er, Yb, Tm, Lu, Sc и др. При этом концентрации первых 15 элементов составляют 100 и более хондритовых норм.
Еще одна особенность кимберлитового магматизма √ латеральные вариации состава. При этом, если в южных полях такие вариации в рамках ╚кимберлитовых╩ норм, то с продвижением на север вдоль восточного обрамления Анабарского щита колебания более существенны - здесь в ассоциации с ╚классическими╩ кимберлитами встречаются дайки и диатремы пород альнеит-тингуаитовой группы (альнеиты и пикритовые порфириты) и карбонатитов, что в целом свидетельствует об уменьшении мощности литосферы с юга (Мирнинское кимберлитовое поле) на север.
Таким образом, в различных алмазоносных районах востока Сибирской платформы установлены калиевые породы, которые вряд ли могут быть образованы в результате типовых условий выплавления магм или в процессе дифференциации мантийных расплавов. Более вероятной представляется возможность образования многих из них в результате смешения субщелочной и ультраосновной магм (признаки чего наблюдаются в трубках взрыва Ан-446 и Маар-Сиэнэ) или, наоборот, при глубинном расщеплении (ликвации) щелочно-ультраосновных расплавов с отделением карбонатных (карбонатно-магнезиальных) и калиево-силикатных дериватов. Следствием последнего процесса могут быть проявления калиевых трахитов (с низкими кальциевостью и магнезиальностью), ассоциирующие с карбонатитами или кимберлитами.
Таким образом, калиевые породы представлены в различных рядах и семействах, а их особенностью является преимущественно порфировое строение и значительное преобладание калия над натрием, что находит свое отражение в присутствии флогопита (биотита), калиевого полевого шпата или фельдшпатоида в минеральном составе. Мантийный субстрат характеризуется высокобарическим фазовым составом, в который входят пироп-альмандины, омфацит, форстерит с последовательностью кристаллизации Jd→Gr→Px→Ol. На прогрессивной стадии плавления континентальной верхней мантии перидотитового состава непосредственно выплавляются высокомагнезиальные жидкости с составом коматиитов при подчиненной доли менее магнезиальных производных (пироксенитов, эклогитов), рассеянных в виде линз среди вовлекаемых в плавление перидотитов. Постоянной фазой во всех типах пород является оливин, состав которого наиболее магнезиальный в кимберлитах. Специфика кимберлитовых пород выражается в развитии нескольких фаз минералообразования: докимберлитовой (оливин и флогопит, иногда циркон, апатит), мегакристовой кимберлитовой (пикроильменит, титанистый пироп, флогопит, реже пироксен и шпинель), собственно кимберлитовой (форстерит, флогопит, пироп и альмандин-пироп, пикроильменит с низким содержанием марганцевой компоненты, пироксены - преимущественно хромдиопсид, хромшпинели, иногда циркон, монтичеллит и тонкозернистая основная масса - кальцит, серпентин, слюда, ильменит, перовскит, Ti-Mg хромит, иногда обедненные Al и Ti клинопироксены, монтичеллит, апатит, доломит, хлорит и др.) с частым присутствием нодулей мантийных образований (перидотитов, реже эклогитов и пироксенитов). Обособляются также так называемые санидиновые лампроиты и калиевые пикриты: с одной стороны появлением полевых шпатов, с другой - более железистым составом оливина и пироксенов, другими тенденциями эволюции шпинелей и ильменита. В то же время очевидны вариации минералогических и геохимических спектров всех отмеченных типов пород, особенно в эксплозивных фациях, что подчеркивает их транссериальный характер и является результатом формирования генетически взаимосвязанных трансформационных комагматических продуктов. Это имеет весьма важное значение при оценке коренной алмазоносности областей развития калиевых пород.
Литература
1. Округин А.В., Королева О.В. Вещественный состав и генезис калиевых высокомагнезиальных базитов Анабарского массива // Отеч. геология. 2000. ╧ 5. С. 70-74.
2. Шпунт Б.Р., Шамшина Э.А. Поздневендские калиевые щелочные вулканиты Оленекского поднятия (Северо-Восток Сибирской платформы) // Докл. АН СССР. 1989. Т. 307, ╧3. С. 678-682.
3 .Ротман А.Я. Калиевые базальтоиды и лампрофиры в трубках взрыва Якутии // Докл. АН СССР. √ 1992. т.322, ╧ 1. с. 121-124.
4. Владимиров Л.В., Соловьева А.И., Киселев Б.М. и др. Кимберлиты и кимберлитоподобные породы: Кимберлиты - ультраосновная формация древних платформ. Новосибирск, 1990. 264 с.
5. Соловьева Л.В., Владимиров Б.М., Семенова В.Г.и др. Мантийный метасоматоз и его роль в образовании кимберлитовых и щелочных оливин-базальтовых расплавов // Метасоматизм и рудообразование. М., 1984. с. 4-18.
зеркало на сайте "Все о геологии"
зеркало на сайте "Все о геологии"