ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 434, № 4, с. 527-533
= ГЕОХИМИЯ
УДК (571.56)
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ГЛУБИННЫХ ФЛЮИДОВ В МАНТИЙНОЙ ЛИТОСФЕРЕ СИБИРСКОГО КРАТОНА В ПЕРИОД СРЕДНЕПАЛЕОЗОЙСКОГО КИМБЕРЛИТОВОГО ЦИКЛА © 2010 г. Л. В. Соловьева, Т. А. Ясныгина, В. Н. Королюк, К. Н. Егоров
Представлено академиком Ф.А. Летниковым 15.09.2010 г. Поступило 20.05.2010 г.
Среднепалеозойский кимберлитовый магматизм на Сибирском кратоне инициируется подъемом горячего термохимического плюма и связан с развитием астеносферных расплавов у подошвы литосферной плиты [1]. Флюиды, отделившиеся от астеносферных жидкостей на ранних стадиях кимберлитообразующего цикла, осуществляют интенсивное геохимическое преобразование древнего вещества литосферы кратонов и оставляют в ней следы в виде реакционных метасоматитов [2, 3]. Метасоматические процессы этого типа изучены в глубинных ксенолитах из кимберлитов Южной Африки [4, 5]. В настоящем исследовании рассмотрены геохимические особенности граната и клинопироксена в метасоматически преобразованных ксенолитах гранатовых перидотитов из кимберлитовой трубки Удачная (мета-соматиты С [2]) в Якутии.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследованы ксенолиты интенсивно метасо-матизированных гранатовых перидотитов: гранатовые лерцолиты — обр. 22/06, 75/83, 1/83; гранатовые оливиновые вебстериты — обр. 01/309, 557/80; гранатовый мегакристаллический ортопи-роксенит — обр. 00/177. Метасоматическая ассоциация представлена реакционными обособлениями Phl + Cr—Di + Chr (хромит) ± Sulf, интенсивно замещающими гранат. В мегакристаллическом Grt ортопироксените 00/177 к метасоматическим участкам приурочены пластинки графита [5]. В гранатовом лерцолите 1/83 наряду с крупными зернами первичного оливина присутствуют мелкие правильные кристаллы в сростках с метасо-матическим Cr-диопсидом. Реакционная метасо-матическая ассоциация занимает в породах от 10 до 40% объема, развита в виде обособлений размером от 0.5 до 3 см или равномерно пропиты-
Институт земной коры
Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
вает породу по границам первичных минералов. Нередко крупные пластинки флогопита перекристаллизованы в мелкопластинчатый агрегат, что указывает на наличие деформаций и возможное развитие метасоматитов в ослабленных зонах мантийной литосферы. Структурно-петрографические особенности и гетерогенность состава первичных и метасоматических минералов свидетельствуют о проявлении процесса в период кимберлитообразующего цикла [2].
Все исследованные ксенолиты были изучены в образцах и шлифах. Зерна минералов в центральных и краевых частях были проанализированы на содержание главных оксидов на рентгеновском электронно-зондовом микроанализаторе JXA-8100 (фирма Jeol, Япония) в Институте геологии и минералогии СО РАН (Новосибирск). Содержание Ni в гранате определяли по методике [6]. Правильность определения Ni, оцененная сравнением с результатами протонно-зондового анализа, составляет 9 мкг/г, воспроизводимость определений — 3 мкг/г, предел определения — 6 мкг/г. Содержание редких элементов в гранате и клинопироксене получено методом вторично-ионной спектрометрии (SIMS) на микроанализаторе Cameca IMS ion probe (Франция) в Институте микроэлектроники РАН (Ярославль, аналитик С.Г. Симакин). Метод обеспечивал точность определений 10—15 отн. % для редких элементов с концентрациями более 0.1 мкг/г и 40—50 отн. % для элементов с концентрациями менее 0.1 мкг/г [1]. В каждом образце определяли состав центральных и краевых зон в двух—четырех зернах граната и клинопироксена.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Химия минералов. Реакционные мета-соматиты С характеризуются строго индивидуализированным составом минералов (табл. 1 [2]). Реликтовый гранат относится к лерцолитовому парагенезису по Н.В. Соболеву [7] и отличается от граната из зернистых лерцолитов (трубка Удачная) [8] более высоким содержанием Сг203
Таблица 1. Содержание главных и редких элементов в гранате и клинопироксене из метасоматизированных перидотитов и в клинопироксене из ксенолита МЛЯ1Б
Оксид (мас. %), Образец 22/06 Образец 75/83 Образец 01/309
элемент (мкг/г) Grtl9ц СрХц ^23ц ^23к СрХ27ц СРХ27к Grt7ц Grt7к Grt6м СрХ11ц СрХ13
8102 41.41 54.76 41.45 42.42 55.00 54.98 41.05 40.85 н.д. 54.88 55.17
ТЮ2 <0.07 <0.08 0.047 0.045 0.13 0.12 0.12 0.09 н.д. 0.12 0.15
Л1203 16.78 2.24 17.59 18.12 2.48 3.00 16.89 16.31 н.д. 2.76 1.19
&203 8.58 3.88 7.60 7.49 4.64 4.98 9.47 9.72 н.д. 4.67 0.84
Fe0 7.75 1.68 7.50 7.54 2.50 2.61 6.95 7.19 н.д. 2.02 2.40
Мп0 0.61 0.10 0.46 0.47 0.10 0.11 0.39 0.43 н.д. <0.07 0.07
МБ0 19.24 14.93 19.27 19.13 14.32 13.96 18.72 18.33 н.д. 14.46 16.50
Са0 5.57 19.35 5.69 5.61 16.67 15.59 6.22 6.54 н.д. 16.93 21.85
№20 н.д. 2.85 0.042 0.050 3.89 4.30 <0.04 <0.04 н.д. 3.76 1.31
К20 н.д. <0.04 н.д. н.д. 0.016 0.016 н.д. н.д. н.д. н.д. н.д.
N10 н.д. <0.06 0.0038 0.0034 0.026 0.028 0.065 <0.06 н.д. 0.071 <0.06
Сумма 99.95 99.79 99.65 100.87 99.76 99.69 99.87 99.45 н.д. 99.67 99.48
mg# 81.5 94.1 82.1 81.9 91.1 90.5 82.8 82.0 н.д. 92.8 92.5
Сг/(Сг + Л1)а, 25.5 53.6 22.5 21.7 55.7 52.7 27.3 28.6 н.д. 53.2 32.0
8г 5.39 547 3.29 3.55 345 78.0 1.20 0.73 2.17 364 171
Nb 0.73 1.89 1.22 1.19 2.14 5.68 1.12 1.05 1.00 7.47 0.47
7г 1.85 99 20.3 17.2 168 10.7 9.60 4.43 1.80 134 30.7
Ш 0.034 4.42 0.34 0.32 6.22 0.35 0.19 0.077 0.024 4.89 1.53
Т1 125 304 178 168 820 144 448 464 123 897 810
La 0.57 23.9 0.48 0.52 8.73 13.9 0.45 0.25 0.064 11.0 2.8
Ce 1.92 78.6 3.80 3.73 35.3 14.0 3.61 1.82 0.10 36.5 10.7
№ 0.89 54.4 6.18 5.70 32.0 5.18 3.53 1.54 0.032 32.0 9.6
8т 0.17 11.3 1.72 1.40 8.79 0.98 0.73 0.27 0.014 7.66 2.21
Ей 0.085 2.87 0.36 0.31 2.46 1.90 0.14 0.054 0.013 2.21 0.72
Gd 0.10 4.80 0.70 0.46 6.19 0.78 0.24 0.14 - 5.67 1.65
Dy 0.11 3.58 0.43 0.34 4.71 0.56 0.27 0.18 0.0054 3.09 1.02
Y 0.70 9.69 1.74 1.26 15.9 3.89 2.01 1.53 0.12 10.5 3.04
Ег 0.070 1.07 0.23 0.18 1.81 0.35 0.24 0.17 0.020 0.89 0.24
УЬ 0.17 0.85 0.38 0.40 1.27 0.24 0.35 0.28 0.033 0.37 0.18
Примечание. Цифра у символа минерала означает номер зерна, ц — центр, к — край зерна (менее 30 мкм от края), м — измененное мутное зерно. В обр. 01/309 Срх^ — из микросростка с 01. Образец 67/83 — ЫЛМШ, мелкозернистый флогопит-амфи-боловый пироксенит с апатитом. Прочерк — ниже предела обнаружения, н.д. — нет данных.
(6.5—9.5%). Гранат из обр. 1/83 имеет аномально высокое содержание ТЮ2 (0.90 %) и низкое Сг203 (4.95%), необычные для минерала из метасомати-тов С. В узких краевых зонах некоторых зерен граната (30—70 мкм) устанавливается повышенное содержание Сг203, СаО и Fe0 (обр. 01/309, 557/80). Метасоматический клинопироксен в отличие от диопсида из зернистых лерцолитов [8] является типичным Сг-диопсидом (2.7—5.0% Сг203, 2.6—4.5% №20) с несколько повышенным содержанием Fe0 и ТЮ2 и низким отношением
Са/(Са + М§) = 0.44—0.46. В краевых каймах устанавливается повышенное содержание Сг203, Fe0, №20 (обр. 75/83). В позднем зерне из микросростков с Fe-оливином (обр. 01/309), напротив, существенно меньше Сг203, ТЮ2, №20 и больше Fe0. Относительно крупные зерна энстатита химически гомогенны. Новообразованная шпинель представлена хромитом с 58—63% Сг203, а флогопит является низкохромистым и низкотитанистым [2]. Наиболее резкие изменения химического состава показывает оливин. В одном ксенолите
Образец 557/80 Образец 1/83 Образец 00/177 Образец 67/83
ОЛ69ц ОЛ69к Срхц Ог^ц Срхц ОЛ42ц °*42к Срх46ц Срх44к Срхц
41.69 41.52 54.86 41.96 54.93 41.40 41.46 55.12 н.д. 52.70
0.020 0.085 0.12 0.90 0.17 <0.04 <0.04 <0.04 н.д. 0.19
18.39 17.82 2.86 18.12 1.57 19.26 19.18 2.22 н.д. 1.93
6.77 7.35 4.71 4.95 3.41 6.47 6.42 3.24 н.д. 0.13
7.76 8.40 2.84 7.59 2.92 8.04 7.95 2.08 н.д. 7.81
0.44 0.64 0.12 0.30 0.12 0.28 0.31 <0.07 н.д. 0.28
20.09 19.23 13.93 20.61 15.51 19.95 20.06 15.80 н.д. 13.87
4.79 5.27 15.41 5.54 18.03 4.97 4.80 18.65 н.д. 22.18
0.032 0.057 4.40 0.060 2.92 <0.04 <0.04 2.62 н.д. 0.67
н.д. н.д. 0.008 н.д. 0.11 н.д. н.д. н.д. н.д. 0.002
0.0034 0.0024 0.021 0.013 0.035 <0.06 <0.06 <0.06 н.д. 0.037
99.98 100.38 99.27 100.04 99.71 100.37 100.18 99.72 н.д. 99.79
82.2 80.3 89.7 82.9 90.5 81.6 81.8 93.1 н.д. 76.0
19.8 21.7 52.5 15.5 59.3 18.4 18.3 49.7 н.д. 4.5
8.39 4.96 422 1.32 521 2.34 8.98 796 1.31 188
0.89 1.36 3.13 1.35 10.4 0.91 0.58 2.01 0.42 0.41
7.97 32 244 93 92.9 23.0 15.5 44.9 0.30 41.1
0.09 0.46 7.02 1.90 3.40 0.36 0.26 1.74 0.019 2.94
212 453 792 5633 1037 110 102 78 20 1211
0.48 0.45 12.8 0.079 13.4 0.21 0.29 18.5 0.15 51.9
3.81 3.93 50.2 0.75 42.8 3.38 3.09 76.1 0.36 132
5.85 14.3 48.2 2.56 34.8 15.8 12.7 68.4 0.19 77.5
0.95 2.73 11.3 1.78 7.73 3.59 2.86 12.1 0.037 15.3
0.13 0.53 3.26 0.64 2.18 0.65 0.41 2.26 0.017 4.08
0.34 0.60 8.24 2.34 3.96 1.06 0.87 4.56 0.024 10.2
0.23 1.14 5.18 2.39 3.08 0.38 0.27 0.97 0.006 9.26
1.57 6.91 19.1 13.4 9.76 0.64 0.56 0.89 0.014 35.4
0.19 0.57 1.96 1.59 1.51 0.19 0.15 0.46 0.002 4.99
0.28 0.83 1.28 1.81 0.70 0.34 0.30 0.36 0.001 3.18
можно встретить зерна с сильно различающейся величиной mg#.
Ге о х и м и я. Центральные зоны зерен граната занимают более 90% площади и однородны по содержанию редких элементов в пределах одного образца. Узкие краевые зоны с установленной зональностью по главным оксидам и редким элементам имеют ширину не более 30—70 мкм. В пяти образцах(22/06, 75/83, 01/309, 557/80 и 00/177) кривые распределения редких элементов в центральных частях зерен граната обладают характерными резкими трогами для 8г, Zr + Ш и Т на фоне РЗЭ (рис. 1). Спектры РЗЭ характеризуются синусоидальной формой, обычной для граната
зернистых перидотитов из трубки Удачная и африканских кимберлитов [8, 9]. По уровню содержания и форме кривых центральные зоны гранатов из метасоматитов С сопоставимы с гранатами из зернистых перидотитов без следов модального метасоматизма из трубки Удачная, имеющих максимальное содержание редких элементов [8] (рис. 1). В то же время в гранатах из метасомати-тов существенно выше содержание наиболее несовместимых элементов в ряду от № до Nd и ниже — в ряду от Gd до Yb. Распред
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.