О ЧЕМ МОГУТ РАССКАЗАТЬ КСЕНОЛИТЫ ИЗ КИМБЕРЛИТОВ И ТРАППОВ?

Каков же химический и минеральный состав кимберлитов?

Как отмечено выше, кимберлиты представлены двумя главными структурными разновидностями - порфировидными и автолитовыми. Порфировидные кимберлиты первой фазы внедрения представляют собой массивные от серого до темно-зеленого цвета породы с отчетливо выраженной порфировой структурой. Вкрапленники представлены Ol, Srр, Chl, и Grt. Они сцементированы cерпентин-карбонатным агрегатом, который при выветривании превращается в так называемую "синюю глину". Обычны псевдоморфозы Srр по Ol. Но в ряде случаев содержание свежего Ol доходит до 50%. Автолитовые кимберлиты второй фазы внедрения обычно более свежие, чем порфировые. Внешне это светло-серые породы наполненные разного размера воронко- и трубкообразными завихрениями ("автолитами"), напоминающими застывший турбулентный поток. Они однозначно свидетельствуют об очень низкой вязкости кимберлитовой магмы и высокой скорости ее движения. По минеральному составу автолиты ничем не отличаются от более мелкозернистой основной массы породы, а по валовому химическому составу - от порфировидных. Содержание самих автолитов в кимберлитах второй фазы варьирует в широких пределах, от 7 до 30 %. Обычно коровых и мантийных ксенолитов в этой разновидности пород меньше, чем в кимберлитах первой фазы внедрения. Кимберлитовые дайки иногда выклиниваются в чисто карбонатные (кальцитовые), которые по своему химическому составу ничем не отличаются от карбонатитов трубки (таблица 1).

Как отмечено выше, к группе кимберлитов принадлежат и лампроиты. Они были найдены в северной Австралии еще в 30-х годах. По морфологии тел, по набору минералов и составу ксенолитов они не отличаются от кимберлитов. Однако в химическом составе этих пород имеются весьма заметные различия. Лампроиты отличаются от кимберлитов повышенным содержанием TiO₂, K₂O и Н₂О (см. табл. 1). По сравнению с кимберлитами они бедны СаО и СО₂, Т.е. с минералогической точки зрения лампроиты бедны кальцитом, но богаты гидросиликатами (амфиболом, серпентином и хлоритом). Вместе с тем содержание СаО и СО₂ в кимберлитах весьма изменчиво, что отражает весьма широкие вариации в них кальцита и гидросиликатов. Петрографическими методами лампроиты разделяются на лейцитовые и форстеритовые. Переходы между ними постепенные. В первых содержание оливина не превышает 10 %, но в зоне перехода содержание Fo оливиновых лампроитах возрастает до 30 %, а Fa снижается. В переходных разновидностях наблюдается пониженное количество обоих минералов. Основное отличие лампроитов от кимберлитов заключено в минеральном составе основной массы: в лампроитах она представлена в основном Di. Считается, что их кристаллизация происходила в ходе подъема лампроитовой магмы в сторону земной поверхности. По своей морфологии зерна алмаза из лампроитов и кимберлитов не различаются. Однако в лампроитах он обладает несколько более высокой твердостью и наличием множества каверн на гранях кристаллов.

Лампроиты, как и кимберлиты практически всегда содержат минералы дезинтегрированных "обломков" пород земной коры и верхней мантии. Причем минеральный состав этих включений везде одинаков и часто очень близок к аналогичным включениям в щелочных базальтах (табл.1) океанических островов и рифтовых зон в континентальных плитах.

Можно ли по ксенолитам судить о составе мантии Земли?

Во всех типах глубинных магм наряду с разнообразными по составу коровыми ксенолитами встречаются мантийные включения основного и ультраосновного состава [2]. В кимберлитах ксенолиты основного состава представлены эклогитами (Omc+Grt+Rt) и ультраосновные породами (ультрабазитами). Химические составы эти пород приведены в табл.1. Наряду с рутилом в эклогитах иногда встречается богатый глиноземом (Al₂O₃) сфен и коэсит - плотная полиморфная разновидность кремнезема. Среди ультраосновных ксенолитов преобладают перидотиты: шпинелевые (Cpx+Opx+Spl+Ol+Phl) или же гранатовые (Grt+Cpx+Opx) лерцолиты, реже встречаются верлиты (Grt+Cpx) и клинопироксениты (Grt+Cpx). Для всех них характерна X_Mg > 0.7 и высокие концентрации хрома. Переход между шпинелевыми и гранатовыми лерцолитами определяется реакцией Spl+Opx = Ol+Grt, которая смещается вправо с возрастанием давления (при 17 000 атм. и выше). Бедные хромом шпинелевые лерцолиты захватываются магмами на относительно малых, не более 50 км, глубинах и не содержат алмаза. Вхождение хрома в шпинель резко расширяет поле ее стабильности в высокобарную область, и тогда становится устойчивой ее ассоциация с гранатом. Долгое время считалось, что в эклогитовых ксенолитах алмаза больше, чем в ультраосновных. Позднее, при массовом сравнительном изучении содержания алмаза в эклогитах и ультраосновных породах из ксенолитов эта закономерность не подтвердилась [3]. Кристаллы алмаза очень часто содержат включения силикатов (Grt, Cpx, Ol, Phl, Spl_Сr и др.), возникших до кристаллизации алмаза. Как и в случае ксенолитов, набор минеральных включений в алмазе соответствует эклогитовому и перидотитовому парагенезисам. Иногда встречаются включения более раннего алмаза в более позднем ("алмаз в алмазе").

В ряде случаев кимберлитовые трубки выносят из мантии гигантские, весом до ~ 0.4 тонны ксенолиты гранатовых лерцолитов. Так, ксенолиты рубки Таба Путсоа в Лесото (Южная Африка) почти на 80% состоят из гранатовых перидотитов. Цементом этих включений служат карбонаты и гидросиликаты, значительная часть которых представляет раскристаллизованную кимберлитовую магму.

На основе сравнительного изучения химии ксенолитов и слагающих их минералов можно судить о составе верхней мантии до глубин не менее 120-130 км (верхний по давлению предел стабильности алмаза при 1000 ⁰С около 40 000 атм.). В кимберлитовых трубках и щелочных базальтах (табл.1) не встречаются мантийные включения гранитов, диоритов и метаморфических пород. А те которые обычны в кимберлитах по данным изотопной геохимии и геотермобарометрии неизменно квалифицируются как ксенолиты земной коры. Вместе с тем нельзя утверждать что на основе изучения ксенолитов, можно сделать заключение о неком однообразии состава верхней мантии Земли. Это далеко не так. Сами ксенолиты из кимберлитовых трубок и щелочных базальтов чрезвычайно неоднородны как по химическому, так и по минеральному составу. Достаточно сказать, что спектр составов твердого раствора граната из одной и той же кимберлитовой провинции варьирует от гроссуляра до пиропа. Встречаются и гранаты с высоким содержанием Knr. В соответствии с известными экспериментальными данными такие гранаты должны характеризовать глубины порядка 180-200 км. Неоднороден и изотопный состав ксенолитов. Поэтому петрологи давно уже пришли к выводу о гетерогенности состава верхней мантии как в глубину, так и по латерали. Ее состав в каждой данной области определяется прежде всего эволюцией глубинных диапиров, зарождающихся во внешнем ядре земли и в силу их насыщенности относительно легкими, особенно флюидными (сжатые газы) компонентами, всплывающих в сторону ее поверхности. Так что верхняя мантия скорее всего сложена многочисленными продуктами химической и гравитационной дифференциации таких диапиров. Вместе с тем составы ксенолитов на разных уровнях верхней мантии часто оказываются достаточно близкими (сравнить 1 и 2 в табл. 1). Отсюда можно сделать заключение, что в самом общем случае состав мантии на глубинах от 60 до 130 км, достаточно однотипен, т.е. при разнообразии химизма мантия сложена приблизительно одними и теми же типами пород - эклогитами и гранатовыми перидотитами.

Таким образом, состав верхней мантии Земли можно изучать по ксенолитам, сохраненным лишь благодаря невероятно скоростному выносу их из мантии относительно низкоплотными и низковязкими магмами, обогащенными флюидными компонентами. Однако механическая дезинтеграция в них ксенолитов имеет очень важное практическое значение. Алмаз рождается в породах мантии не один, а в ассоциации с пиропом, пикроильменитом, хромдиопсидом и другими минералами. При поисках коренных месторождений алмаза шлиховым методом [3] изучают распространение на данной территории именно этих минералов - "спутников" алмаза. Именно таким путем были открыты практически все известные на сегодняшний день его месторождения.

Cледующая страница| Назад