Семинар "Геохимия щелочных пород" 

школы "Щелочной магматизм Земли"-2008

Щелочесодержащие минералы в ксенолитах деформированных лерцолитов из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Якутия)

Шарыгин И.С., Головин А.В.

ИГМ СО РАН, Новосибирск

Деформированные перидотиты являются представителями наиболее глубинных мантийных пород (Boyd, Gurney, 1986), и, как предполагается, находятся на границе литосферы с астеносферой. Считается (Harte, 1977), что совокупность деформированных структур возникла в процессе деформации и перекристаллизации пород, имевших первоначально зернистое сложение. Однозначных точек зрения на генезис этих пород пока нет. В целом, отмечается, что такие нодули неоднократно подвергались процессам преобразования (частичное плавление, метасоматоз, процессы деформации). Детальное изучение коллекции ксенолитов деформированных лерцолитов из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная показало, что эти породы имеют сложный фазовый состав: ╚первичный╩ минеральный парагенезис (породообразующие минералы) + интерстиционные ассоциации и микрожилы + вторичные расплавные включения в первичных минералах.

Породообразующие минералы ксенолитов представлены оливином, ортопироксеном, клинопироксеном и гранатом. Условия последнего равновесия первичных ассоциаций различных ксенолитов, оцененные с помощью геотермобарометра (Brey, Kochler, 1990), варьируют: P √ 61-74 кбар, Т √ 1230-1370^оС. Клинопироксен в ксенолитах деформированных лерцолитов характеризуется высоким содержанием Na₂O (до 1.91 мас. %) по сравнению с клинопироксеном из менее глубинных ультраосновных нодулей в кимберлитах. Предполагается (Simon et al., 2003), что клинопироксен и гранат в этих породах образовались в результате силикатного метасоматоза ╚мегакристовыми расплавами╩.

В интерстиционных ассоциациях и микрожилах щелочесодержащие минералы представлены клинопироксеном (Na₂O+K₂O до 1.52 мас. %), флогопитом, тетраферрифлогопитом, содалитом и джерфишеритом (K₆Na(Fe,Ni,Cu)₂₄S₂₆Cl). В интерстиционных ассоциациях были определены так же оливин, монтичеллит, зональные шпинелиды (от хромита до титаномагнетита), апатит, перовскит, кальцит и сульфиды (пирротин, пенталандит, моносульфидный твердый раствор). Взаимоотношение минералов интерстиционных ассоциаций свидетельствует о том, что они образовались в результате единого процесса. Температура кристаллизации интерстиционных ассоциаций, оцененная по паре оливин√хромит (Fabries, 1979; Sack, Ghiorso, 1991), не превышает 1050^оС. Высокие концентрации CaO (до 0.5 мас. %) в оливине и присутствие монтичеллита указывают на низкие давления кристаллизации минералов интерстиционных ассоциаций. Минералогия интерстиционных ассоциации в ксенолитах деформированных лерцолитов, за исключением некоторых минералов, идентична минералогии мезостазиса вмещающих их кимберлитов. Интерстиционные ассоциации, вероятно, образовались в результате взаимодействия (инфильтрация или инфильтрация + реакция с первичными минералами) мантийных ксенолитов и выносящего их кимберлитового расплава.

Значительное количество щелочесодержащих минералов было установлено во вторичных расплавных включениях. Вторичные расплавные включения присутствуют во всех первичных минералах ксенолитов. Они состоят из флюидного обособления + тонкораскристаллизованного агрегата + прозрачных дочерних кристаллических фаз (силикаты, хлориды, карбонаты, сульфаты) + рудных фаз (сульфиды, титаномагнетит). Щелочесодержащие минералы в них представлены тетраферрифлогопитом, джерфишеритом, галитом, сильвином, щелочными карбонатами и сульфатами. Методом КР-спектроскопии среди щелочных карбонатов удалось идентифицировать шортит Na₂Ca₂(CO₃)₃ и/или земкорит (Na,K)₂Ca(CO₃)₂, ниеререит Na₂Ca(CO₃)₂, нортупит Na₃Mg(CO₃)₂Cl и, возможно, грегориит (Na₂,K₂,Ca)CO₃; среди щелочных сульфатов √ глауберит Na₂Ca(SO₄)₂ и/или тенардит (Na₂SO₄), буркеит Na₄SO₄CO₃, афтиталит K₃Na(SO₄)₂ и, возможно, шайрерит Na₂₁(SO₄)₇F₆Cl. Исходя из фазового состава включений, можно предполагать, что захваченный расплав имел состав близкий к щелочно-карбонатитовым магмам с высоким содержанием хлора и серы. Вторичные расплавные включения в минералах деформированных лерцолитов характеризуются примерно тем же набором кристаллических фаз и имеют те же температуры гомогенизации (700-780^оС), что и включения расплава из вкрапленников и микрофенокристов оливина в кимберлитах трубки Удачная-Восточная (Головин, 2007; Kamenetsky et al., 2004). Эти факты, с нашей точки зрения, позволяют предположить, что происхождение расплавных включений, возможно, связанно с взаимодействием мантийных ксенолитов и выносящего их кимберлитового расплава или его производных.

Таким образом, в ксенолитах деформированных лерцолитов, нами было установлено, по крайней мере, 15 щелочесодержащих минералов. Независимо от генезиса интерстиционных ассоциации и расплавных включений, присутствие в них значительного количества щелочесодержащих минералов указывает на относительно высокие концентрации K и Na в некоторых расплавах, генерирующихся в мантии.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант ╧ 07-05-00072), МК-2138.2007.5 и Фонда содействия отечественной науке.

Литература

Головин А.В., Шарыгин В.В., Похиленко Н.П. Расплавные включения во вкрапленниках оливина из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Якутия): некоторые аспекты эволюции кимберлитовых магм на поздних стадиях кристаллизации // Петрология. 2007. Т. 15. ╧2. С.178-195.

Boyd F.R., Gurney J.J. Diamond and the African lithosphere // Science. 1986. V. 232. P. 472-476.

Brey G.P., Kochler T. Geothermobarometry in four phase lherzolites II: new thermobarometeres practical assessment of using thermobarometers // J. Petrol. 1990. V. 31. P.1353-1378.

Kamenetsky M.B., Sobolev A.V., Kamenetsky V.S., Maas R., Danyushevsky L.V., Thomas R., Pokhilenko N.P., Sobolev N.V. Kimberlite melts rich in alkali chlorides and carbonates: a potent metasomatic agent in the mantle // Geology. 2004. V. 32. ╧ 10. P. 845√848.

Fabries J. Spinel-olivine geothermometry in peridotites from ultramafic complexes // Contrib. Mineral. Petrol. 1979. V. 69. P. 329-336.

Harte B. Rock nomenclature with particular relation to deformation and recristallisation textures in olivine bearing xenoliths // J. Geol. 1977. V. 85. V. 279-288.

Sack R.O., Ghiorso M.S. Chromian spinels as petrogenetic indicators: thermodynamics and petrological application // Amer. Mineral. 1991. V. 76. P. 827-847.

Simon N.S.C., Irvin G.J., Davies G.R., Pearson D.G., Carlson R.W. The origin of garnet and clinopyroxene in ⌠depleted■ Kaapvaal peridotites // Lithos. 2003. V. 71. P. 289-322.