Геохимические особенности кимберлитов из Кировоградского мегаблока Украинского щита

Цымбал С.Н.*, Богданова С.В.**, Кривдик С.Г.*, Цымбал Ю.С.*

* ИГМР им. Н.П. Семененко НАН Украины; Киев;

** Департамент геологии Лундского университета, Лунд, Швеция

В центральной части Кировоградского мегаблока известны два проявления кимберлитов √ Лелековское и Щорсовское. Они представляют собой маломощные дайки гипабиссальной фации. Дайки прорывают гнейсы ингуло-ингулецкой серии палеопротерозоя и ураноносные альбититы возрастом 1850 млн лет. По определениям K‑Ar и изохронным Rb‑Sr методами возраст их соответственно 1800 и 1770╠9 млн лет (Цымбал и др., 1999; Юткина и др., 2005).

Кимберлиты принадлежат к слюдяному типу. Выделены следующие разновидности их: 1) флогопит-оливиновые (развиты наиболее широко); 2) флогопит-оливиновые с примесью диопсида и такситового кальцита; 3) диопсид-флогопитовые с примесью такситового кальцита и рихтеритоподобного амфибола; 4) флогопит-оливиновые со значительной примесью кальцита и апатита.

К настоящему времени достаточно полно изучена петрография и минералогия кимберлитов (Цымбал и др., 1999). Данные по геохимии их ограничиваются двумя анализами ICP MS и столькими же определениями изотопного состава Nd и Sr (Юткина и др., 2005). Полученные нами новые ICP MS анализы кимберлитов показывают, что каждая разновидность их имеет свои геохимические особенности (таблица). Общими же для них чертами являются высокая титанистость, повышенная железистость и щелочность. На диаграмме TiO₂‑K₂O большинство кимберлитов попадают в поле кимберлитов группы IB Юж. Африки, а наиболее богатые флогопитом разновидности их √ в поле оливиновых лампроитов Австралии. Все кимберлиты обогащены когерентными (Cr, Ni, Co, V) и несовместимыми элементами. По уровню концентрации P, Nb, Zr, Ba, Sr, РЗЭ, Ta, Hf, Th, U, Y они не имеют полных аналогов среди кимберлитов других провинций мира. По содержанию отдельных индикаторных элементов-примесей и соотношению их между собой эти кимберлиты обнаруживают сходство с разными общепринятыми геохимическими типами кимберлитов. Например, по величине отношений Zr/Nb (0.3-1.9) изученные кимберлиты подобны кимберлитам группы I Юж. Африки и частично кимберлитам Коиду Зап. Африки, а по величине отношений La/Nb (0.5-1.2) и Ce/Y (13-30) √ кимберлитам группы II Юж. Африки.

Содержание РЗЭ в кировоградских кимберлитах часто более высокое, чем в кимберлитах групп I и II Юж. Африки и приближается к таковому в кимберлитах Коиду и в лампроитах Австралии. Среди РЗЭ легкие лантаноиды резко преобладают над тяжелыми √ (La/Yb)_N = 70-200. При этом в большинстве случаев отсутствует кореляция между содержанием РЗЭ и Р₂О₅, а также РЗЭ и СО₂, но наблюдается прямая зависимость между содержанием РЗЭ и TiO₂. Высокое содержание в кимберлитах богатого титаном флогопита (TiO₂ от 2.0 до 4.5 %) и повышенное содержание титаномагнетита позволяет предполагать, что основная масса РЗЭ может быть связана именно с этими минералами. Следует подчеркнуть, что пикроильменит и перовскит присутствуют в кимберлитах в крайне малом количестве и их вклад в баланс РЗЭ весьма незначительный. Дополнительным носителем РЗЭ является, видимо, диопсид, встречающийся совместно с оливином и флогопитом в основной массе кимберлитов или в такситовых разновидностях последних совместно с кальцитом, тетраферрифлогопитом, рихтеритоподобным амфиболом и апатитом.

Кировоградские кимберлиты в отличие от кимберлитов других регионов имеют высокое содержание Th и U. Причем содержание Th прямо коррелирует с Nb, что свидетельствует об общности их источника и мантийном типе его. Судя по положению кимберлитов на диаграмме Th/Ta√La/Yb, таким источником была метасоматизированная литосферная мантия EM-типа. Этот вывод имеет большое значение в связи с неоднозначностью представлений об источниках U, Th, РЗЭ, Nb и Ta для известных в центральной части Кировоградского мегаблока месторождений и рудопроявлений этих металлов.

По изотопному составу Sr и Nd кировоградские кимберлиты приближаются к кимберлитам группы I Юж. Африки. Согласно работе (Юткина и др., 2005) и новым данным, еNd их колеблется от 1.1 до 5.6 а еSr √ от 11 до 17. На диаграмме еNd√еSr они легли вблизи кимберлитов Кепинского поля Архангельской провинции.

Установленные геохимические особенности мезопротерозойских кимберлитов Кировоградского мегаблока указывают на то, что изначально деплетированная верхняя мантия под ним была метасоматизирована и обогащена несовместимыми элементами 1800 млн лет тому назад.

Литература

Цымбал С.Н., Кривдик С.Г, Кирьянов Н.Н, Макивчук О.Ф. Вещественный состав кимберлитов Кировоградского геоблока (Украинский щит) // Минерал. журн. 1999. Т. 21. ╧ 2/3. С. 22-38.

Юткина Е.В., Кононова В.А., Цымбал С.Н. и др. Изотопно-геохимическая специализация мантийного источника кимберлитов кировоградского комплекса (Украинский щит) // Докл. РАН. Геохимия. 2005. Т. 402. ╧ 1. С. 87-91.

Химический состав кимберлитов (мас. %) и содержание элементов-примесей в них (г/т)

Компонент	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
SiO₂	34.60	35.69	50.50	47.86	33.96	34.96	33.94	36.64	41.64	48.90	36.21
TiO₂	4.58	3.93	3.43	0.94	3.13	3.33	3.23	2.20	2.26	2.26	2.25
Al₂O₃	4.98	7.62	10.35	2.56	2.75	4.82	4.06	2.74	2.91	2.62	3.94
Cr₂O₃	0.11	0.12	0.12	0.33	0.10	0.11	0.11	0.15	0.10	0.10	0.10
Fe₂O₃	7.84	6.26	0.71	2.70	6.29	4.67	5.52	5.53	3.88	4.61	5.85
FeO	6.15	6.97	8.01	4.58	5.29	5.86	6.29	4.00	4.65	4.86	4.86
MnO	0.35	0.25	0.17	0.20	0.55	0.50	0.53	0.18	0.20	0.20	0.15
MgO	22.85	21.84	13.55	26.12	19.35	19.52	19.69	21.76	18.98	22.11	25.96
CaO	4.51	3.89	3.07	4.64	12.43	10.34	10.89	10.56	11.37	7.54	5.55
Na₂O	0.45	0.48	0.06	0.45	0.36	0.27	0.27	0.45	0.16	0.20	0.18
K₂O	2.90	3.98	0.11	0.40	0.70	0.80	0.80	0.70	0.65	0.80	1.89
P₂O₅	0.35	0.40	0.98	0.13	0.41	0.38	0.48	1.06	0.18	0.39	1.02
CO₂	6.74	н.о.	2.00	5.63	12.46	11.54	12.65	10.99	8.09	1.58	4.46
П.п.п.	1.50	7.59	6.39	3.82	1.87	2.33	1.49	1.74	4.36	3.19	6.85
Сумма	97.91	99.02	99.45	100.36	99.65	99.63	99.43	98.70	99.43	99.36	99.27
Ni	669	н.о.	886	377	434	398	274	291	283	21	910
Co	91	79	76	97	83	82	87	66	73	75	88
V	125	150	189	120	129	128	79	109	121	118	104
Rb	319	288	1.6	61	67	70	9	52	50	53	174
Ba	6054	3917	25	1054	1270	1321	114	807	662	694	2516
Sr	525	391	124	255	274	269	63	809	659	236	633
Nb	325	385	247	252	314	263	59	172	236	221	168
Ta	19.7	17.5	13.3	14.4	16.7	14.8	2.8	9.4	12.3	11.1	8.8
Zr	495	425	24	190	95	104	90	255	75	166	320
Hf	15.5	12.7	6.5	5.5	2.7	3.2	2.7	5.8	2.6	4.3	7.6
Th	46.9	34.9	30.7	36.3	37.2	37.9	4.8	24.7	34	25.6	22.1
U	5.8	5.6	17.9	3.9	5.4	3.9	1.0	12.7	12.5	5.0	3.6
Y	25.4	19.9	33	18.2	18.8	18.7	6.7	25.4	15.3	21.9	19
Ga	13.3	13	31.5	5.9	6.4	6.3	4.9	6.7	5.8	6.0	9.0
La	318	200	232	221	300	303	70	186	193	216	146
Ce	641	454	343	442	564	574	134	346	383	408	279
Pr	78	55	48	47	61	62	14	38	48	44	35
Nd	334	214	171	173	217	225	54	142	202	161	148
Sm	42	32	24	25	30	32	7	21	24	23	19
Eu	10.6	8.1	5.6	6.1	7.4	7.6	1.8	5.7	5.2	5.8	4.9
Gd	23.1	17.9	13.2	12.9	15.4	15.1	3.7	13.7	11.9	12	10.9
Tb	2.4	1.9	1.7	1.5	1.8	1.7	0.4	1.5	1.2	1.4	1.3
Dy	9.7	7.4	7.7	6.1	6.9	6.4	1.7	6.8	4.7	5.8	5.5
Ho	1.0	0.8	1.1	0.7	0.7	0.7	0.2	0.9	0.5	0.8	0.7
Er	2.2	1.6	2.7	1.5	1.6	1.4	0.5	1.9	1.2	1.6	1.6
Tm	0.2	0.2	0.4	0.2	0.2	0.1	0.1	0.2	0.1	0.2	0.2
Yb	1.5	1.1	2.3	1.1	1.0	1.1	0.4	1.3	0.9	1.2	1.1
Lu	0.2	0.2	0.3	0.1	0.1	0.1	0.04	0.2	0.1	0.1	0.1

Примечание. ICP MS анализы выполнены в Acme analytical Laboratories Ltd (Канада)

зеркало на сайте "Все о геологии"