Мантийные (?) ксенолиты в карбонатитах участка Веселый (Северное Забайкалье)

Рипп Г.С., Дорошкевич А.Г., Бадмацыренов М.В., Карманов Н.С.

Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ

В Северном Забайкалье в последние годы выявлена новая карбонатитоносная площадь. Она расположена в рифтогенной зоне, проходящей вдоль краевых частей Северо-Муйской глыбы, сложенной докембрийскими метаморфическими комплексами пород. На одном из проявлений (Веселое) в карбонатитах установлены ксенокласты, которые по комплексу присутствующих минералов и геохимическим особенностям подобны мантийным ксенолитам. В пределах участка установлено несколько линейных тел карбонатитов, прослеженных на расстоянии до 600-1000 м. Данные уран-свинцового датирования по циркону свидетельствуют об образовании карбонатитов на границе позднего рифея √ раннего венда (около 600 млн. лет). Принадлежность пород к карбонатитам обосновывается типоморфным минеральным составом, геохимическими и, в том числе, изотопными особенностями, результатами термобарогеохимических исследований. Они сложены железистым доломитом (70-85%), апатитом (10-20%), кальцитом (5-15%). В качестве второстепенных и акцессорных минералов в них присутствуют магнетит, флогопит, рибекит, рихтерит, рутил, циркон, монацит.

Температуры кристаллизации пород, определенные с помощью минеральных геотермометров и термобарогеохимических исследований, свидетельствуют о магматических условиях их образования. Начало кристаллизации, установленное по гомогенизации расплавных включений в апатите, являющимся наиболее ранним минералом, превышает 920⁰С. Температура завершающей стадии (600-650⁰С) определена по магнезиальности кальцита.

Важной особенностью карбонатитов является повышенное содержание в них титана, хрома и никеля. Оно обусловлено присутствием ксенокластов мелких (3-5 мм) в разной степени дезинтегрированных минеральных агрегатов, содержащих магнетит, ильменит, рутил, хромит, титанит. Большинство минералов в ксенокластах характеризуется повышенными и высокими содержаниями хрома. Кроме того часть хрома связана с рутилом, рассеянным в апатит-доломитовой матрице.

Основная масса ксенокластов сложена ассоциацией симплектитового срастания магнетита и рутила. Состав протоминерала, определенный сканированием по площади таких агрегатов с помощью электронного микроскопа, соответствует хромсодержащему ильмениту. При этом в магнетите содержится от десятых долей до 3,75 мас. % Cr₂O₃, а в рутиле в среднем составляет 1,1 мас. %. В этой матрице встречаются кристаллокласты магнетита, окруженные хромсодержащим (в среднем 1,87 мас. % Cr₂O₃) рутилом. Магнетит характеризуется переменной и, как правило, высокой хромитоносностью. Содержание Cr₂O₃ в нем варьирует от единиц до 16-18 мас. %. Сканированием зерен установлено достаточно резкое уменьшение содержаний хрома от центральных частей к краям зерен. Внутри зерен магнетита присутствуют, в разной степени замещенные, включения высокохромистого феррохромита (до 50 мас. % Cr₂O₃). Особенностью хромита является содержание цинка (6-7 мас. % ZnO), обусловившее присутствие франклинитового и меньше ганитового миналов.

В участках распространения ксенокластов, в результате поздних метаморфических процессов, были образованы хромсодержащие фенгит и хлорит. Содержание Cr₂O₃ в фенгите достигает 3-5 мас. %, в хлорите √ обычно не превышает 2-3 мас. %. В отдельных пробах в хлорите установлено до 1,3 мас.% NiO.

Возможность мантийного происхождения изученных включений предполагает вариант выплавки карбонатитов непосредственно из мантийного матрикса, а не образовании их в результате дифференциации силикатно-карбонатного расплава в промежуточной камере в пределах коры. К настоящему времени мантийные ксенолиты были обнаружены лишь в экструзивных фациях некоторых проявлений карбонатитов (Woolley et al., 1991, 2000, Neuman et al., 2002, Jones et al., 2000) и не встречены в интрузивных. Определенные сомнения мантийной природы ксенолитов вызывает отсутствие силикатной фазы. Можно предполагать, что в результате реакционного взаимодействия между ксенолитами и карбонатитовой матрицей первичная силикатная фаза в ксенолитах была ассимилирована и не сохранилась. Вероятно с этим процессом связано образование вокруг ксенокластов оторочек титанита, который унаследовал некоторую часть хрома.

Трудно объяснимым пока остается и обнаружение хрома, хотя и в небольших количествах, во флогопите, рихтерите, рибеките и распространенность в карбонатитах хромсодержащего рутила. Последний в доломитовой матрице слагает  отдельные зерна и их скопления, сгруппированные в виде цепочек согласно полосчатости пород. Содержание Cr₂O₃ в рутилах варьирует в интервале от 0,5 до 1,5 мас. %. Он, как и в описанных выше ксенокластах, послужил источником хрома в фенгитах и хлоритах, образовавшихся в результате более поздних метаморфических процессов. Если считать этот рутил парагенным с карбонатитом, то реальность мантийного происхождения пород станет более убедительной.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 03-05-65270), СО РАН (Интеграционный проект ╧ 67), Фонда Ведущих научных школ РФ (НШ-2284. 2003), Фонда содействия Отечественной науке.