Физико-химические условия образования алмазоносных парагенезисов эклогитов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Созданная система взаимосогласованных минералогических термометров и барометров впервые позволила оценить условия образования алмаза в эклогитах из кимберлитовых трубок. На основе разработанного гранат-клинопироксенового барометра рассчитаны глубины образования эклогитовых включений в алмазах из глубинных ксенолитов как мантийного, так и корового происхождения. Так, впервые были оценены Р-Т параметры образования для включений омфацитов в алмазе, определены Р-Т условия образования коровых эклогитов и гранатовых клинопироксенитов Урала, Казахстана, Тянь-Шаня, Средней Азии и для метаморфических эклогитовых комплексов Европы. Часть коровых эклогитов и гранатовых клинопироксенитов (Кокчетавский массив, Уральские эклогиты, Швейцарские и Австрийские Альпы, Норвежские и Родопские эклогиты) образовалась при давлениях более 30 кбар, и следовательно, может иметь мантийно-коровое (субдукционное) или же мантийное происхождение. И хотя полученные параметры (40-80 кбар и 1000-1500^оС) в общем случае соответствуют условиям образования перидотитовых ассоциаций (например, Haggerty, 1986; Harris, 1992), нам впервые удалось произвести независимую оценку Р-Т параметров аламазообразования по эклогитовым парагенезисам - непосредственным носителям алмаза.

Разработанные термобарометры позволили также оценить Р-Т параметры кимберлитообразования на Кольском полуострове, Архангельской алмазоносной провинции, Восточной Финляндии и Тимане. Наряду с петрохимическими и минералогическими данными полученные Р-Т параметры позволяют проследить закономерное увеличение глубинности образования кимберлитов от Онежско-Кандалакшского грабена к зимнебережным алмазоносным трубкам. Наименее глубинными образованиями среди кимберлитов и кимберлитоподобных пород Балтийского щита и севера Русской платформы являются дайки Кандалакшского залива и мелилититы Неноксы, возникшие в интервале давления 15-30 кбар при максимальном тепловом потоке около 50 mW/m². Более глубинными оказались кимберлиты Тимана (34-40 кбар), терские кимберлиты и мелилититы (25-45 кбар) и кимберлиты Финляндии (25-60 кбар), образовавшиеся в тепловым потоке около 40-50 mW/m². Архангельские кимберлиты оказались наиболее глубинными (до 70 кбар) и "холодными"(рассчитанный тепловой поток составляет 35-45 mW/m²).

Впервые оценена степень окисленности мантийных и коровых эклогитов на основе химизма их минералов. Установлено, что фугитивность кислорода в верхней мантии варьирует в пределах 5-6 порядков и в целом убывает с глубиной. Однако в ряде случаев намечается и обратная тенденция. Так по эклогитовой ассоциации в алмазе из трубки Премьер и ксенолитов трубки Коиду (Южная Африка) с глубиной наблюдается рост степени окисленности. Из полученных результатов следует, что абсолютное большинство алмазных включений как перидотитового, так и эклогитового составов образовалось при условиях ниже буфера ССО. При этом эклогитовые парагенезисы в мантии образовались, в основном, в более окисленных условиях, чем перидотитовые.

Рис.10. Модель алмазообразования и развития литосферы и астеносферы под древним кратоном и мобильным блоком. За основу взята модель Митчелла (1991).

В работе впервые экспериментально изучен процесс образования фуллереноподобных структур из флюидной фазы при Р-Т параметрах, соответствующих природному минералообразованию. Фуллерены и фуллереноподобные структуры обладают исключительной потенциальной способностью к переносу многих редких элементов в виде газообразных комплексов. Возможно их активное участие в формировании месторождений алмазов, поскольку образование алмаза из фуллеренов происходит значительно легче, чем из графита. На основе оригинальных экспериментальных данных доказана возможность образования фуллереноподобных структур из восстановленных флюидов при параметрах 700-750^о С и 5 кбар. Эти результаты могут быть использованы для создания научно-методической основы в разработке новых технологий по получению углеродных нанотрубок и фуллереноподобных образований.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что окислительно-восстановительные условия процессов образования алмазов в верхней мантии были в основном более восстановленными, чем буфер ССО. При этом следует выделить как минимум две стадии алмазообразования:

1.Образование первичных кристаллов в астеносфере в условиях низких значений из металлических и металл-силикатных расплавов, следы которых обнаружены в алмазах. По времени этот этап является наиболее ранним и совпадает с процессами стабилизации кратонов, когда литосферная мантия под кратонами была обогащена самородным (твердым) углеродом.

2. Образование и рост алмазов на границе литосферы и астеносферы при окислении метана за счет выделяющихся при субдукционных процессах окисленных флюидов из силикатно-карбонатных расплавов. Этот более поздний этап характерен для более позднего развития литосферной мантии под кратонами ~2 млрд лет.