ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 415, № 6, с. 800-803
ГЕОХИМИЯ
УДК 549.211:548.4
ХЛОРИДНО-КАРБОНАТНЫИ ФЛЮИД В АЛМАЗАХ ИЗ КСЕНОЛИТА ЭКЛОГИТА
© 2007 г. Д. А. Зедгенизов, А. Л. Рагозин, член-корреспондент РАН В. С. Шацкий
Поступило 21.03.2007 г.
В последние годы широко дискутируется важная роль флюидной фазы в процессах мантийного минералообразования. Выводы о составе флюидной фазы главным образом основываются на геохимических исследованиях метасоматизиро-ванных мантийных пород и включений в минералах ксенолитов. Алмаз в силу своих уникальных физических и химических свойств способен сохранять первичные включения минералообразу-ющей среды при процессах транспортировки на поверхность кимберлитовым расплавом. В последние годы получены также свидетельства о присутствии флюидов или насыщенных летучими компонентами расплавов в среде кристаллизации алмазов (см., например, [1-4]). В настоящей работе нами впервые приводятся данные прямых определений состава флюидных включений в алмазах из ксенолита эклогита из кимберлитовой трубки Удачная.
Изученный нами ксенолит (10 х 9 х 5 см, масса около 800 г) представляет собой биминеральный эклогит, сложенный темно-зелеными ксено-морфными зернами клинопироксена (5-10 мм) и округлыми зернами граната (3-10 мм), составляющими 55% и 45% объема породы соответственно. В ксенолите наблюдаются участки частичного плавления. Зерна граната и пироксена пересекают жилки, состоящие из стекла и продуктов его замещения. В стекле, выполняющем жилки в гранате, отмечаются кристаллы шпинели. Вокруг участков частичного плавления в пироксене наблюдаются часто описываемые в литературе так называемые губчатые структуры.
Состав первичных минералов матрицы ксенолита, определенный на рентгеновском микроанализаторе Jeol JXA-8100 в ИГМ СО РАН (Новосибирск), приведен в табл. 1. Гранаты в ксенолите имеют состав, характерный для эклогитов группы В (Prp 46%, Alm 21%, Gros 25%) [5]. Клинопи-роксены представлены омфацитом (Mg# = 82%) и
также соответствуют пироксенам эклогитов группы В [6]. Рассчитанная температура равновесия по гранат-пироксеновому геотермометру [7] составляет 1150°С при давлении 50 кбар.
Из центральной части ксенолита методом термохимического разложения породы было извлечено 35 кристаллов и сростков алмазов разного габитуса размером 0.1-0.9 мм. Среди них значительно преобладают сростки, состоящие из двух до нескольких десятков индивидов. Индивидуальные кристаллы и кристаллы в сростках имеют отчетливо выраженную кубическую форму. На поверхности кубоида часто наблюдается нарастание многочисленных октаэдрических вершинок. Следы растворения кристаллов алмаза не отмечаются. Кроме кристаллов кубического габитуса, также извлечены алмазы октаэдрической формы. При этом отмечаются сростки, состоящие из кубоидов и мелких октаэдров.
Кристаллы и сростки кристаллов алмаза кубического габитуса из ксенолита имеют черную окраску, которая обусловлена наличием тонкой внешней зоны (10-20 мкм), в значительной мере
100 мкм
Институт геологии и минералогии
Сибирского отделения Российской Академии наук,
Новосибирск
Рис. 1. Внутреннее строение алмаза кубического габитуса из ксенолита эклогита: плоскопараллельная пластина одного индивида алмаза, ориентированная по 001 в проходящем свете.
Таблица 1. Состав породообразующих минералов и микровключений в алмазах из ксенолита эклогита
Удр-9
Компонент Cpx Grt Флюид 1 Флюид 2 Флюид 3 Флюид 4
тг ЛШНД тг ЛШНД Z- тг ЛШНД J тг ЛШНД 1 край
центр
SiO2 56.3 41.2 2.5 2.66 1.49 2.2 4.51 4.60
TiO2 0.15 0.27 4.64 2.16 4.3 3.02 5.36 6.35
AI2O3 7.64 22.8 1.18 1.51 1.08 1.33 1.54 1.24
СГ2О3 0.02 0.06 - 0.97 - - 0.32 0.69
MnO 0.05 0.29 - 0.87 0.04 - 0.65 0.33
FeO 3.53 13.0 14.9 9.1 8.3 12.9 14.0 16.7
MgO 11.0 12.5 0.57 2.54 0.72 3.34 2.96 2.00
CaO 16.4 9.51 7.85 2.6 7.9 9.64 9.06 10.1
BaO Н.а. Н.а. 11.9 5.74 24.8 14.1 Н.а. Н.а.
Na2O 4.09 0.10 8.4 12.6 10.1 13.8 5.01 4.88
K2O 0.14 0.01 12.9 22.9 11.1 9.6 20.8 19.0
Cl Н.а. Н.а. 16.3 21.4 18.1 17 24.3 24.5
Сумма 99.33 99.65 - - - - - -
Примечание. Срх - породообразующий клинопироксеи, Grt - породообразующий гранат. Флюид 1-4 - индивидуальные микровключения в алмазах, Удр-9 - усредненный состав флюидных микровключений в центральной и краевой частях в одном кристалле алмаза. Н.а. - не анализировался.
насыщенной многочисленными темными микровключениями, размером менее 1 мкм (рис. 1). По данным КР-спектроскопии часть микровключений содержит графит. Центральная часть кристаллов имеет желтоватый цвет и насыщена микровключениями в меньшей степени и вследствие этого выглядит прозрачной или полупрозрачной. Отчетливо видно, что микровключения в центральной части кристаллов трассируют волокнистое внутреннее строение.
Для серии алмазов из ксенолита на масс-спектрометре "Finnigan MAT Delta" (Аналитический центр Института геологии и минералогии) был определен изотопный состав углерода по методике, описанной ранее [8]. Полученные значения 813C (VPDB) варьируют для алмазов кубического габитуса от -3.5 до -6.8%о. Среднее значение величины 813C таких алмазов -4.8%о (а = 1.07; n = 11) практически совпадает с таковой для алмазов кубического габитуса из трубки Удачная -4.5%о [9] и близко соответствует среднемантийному значению [10].
Согласно данным ИК-фурье-спектроскопии алмазы из ксенолита относятся к типу IaA (см. спектр на рис. 2), т.е. содержат только примесные А-центры (пара изоморфно замещающих углерод атомов азота), что характерно для алмазов кубического габитуса из данного месторождения [9]. Общее содержание примеси азота в изученных кристаллах колеблется от 400 до 900 ppm. В спектрах исследованных алмазов также отмечается линия 3107 см-1, связываемая с присутствием
структурной примеси водорода. Помимо полос поглощения, относящихся к примесным центрам азота и водорода, в спектрах поглощения алмазов из ксенолита наблюдаются полосы поглощения, связанные с присутствием микровключений воды (3420 и 1650 см-1), карбонатов (1430 и 880 см-1) и силикатов (1050, 1015 и 970 см-1).
Для исследования микровключений из нескольких алмазов были приготовлены плоскопараллельные пластинки толщиной 50 мкм. Состав близповерхностных микровключений определен с
Волновое число, см 1
Рис. 2. ИК-спектр поглощения алмаза с микровключениями из ксенолита эклогита.
802
ЗЕДГЕНИЗОВ и др.
К, мае. % 20 -
10
Ф
г
• *
• т « *
• 1
О 2
0 5 10 15 20 25
С1, мае. %
Рис. 3. Завиеимоеть еодержания К и С1 в микровключениях в алмазах кубичеекого габитуеа из кимберли-товой трубки Удачная (1) и кеенолита эклогита (2).
иепользованием энергодиепереионного епектро-метра на еканирующем электронном микроекопе Jeol JSM 6380-ЬА при еиле тока 15 кэВ и напряжении 10 нА. Содержание главных элементов нормализовано на 100%. Содержание оеновных элементов для индивидуальных микровключений могут варьировать в широких пределах (ем. табл. 1, флюиды 1-4). В табл. 1 приведены также уеред-ненные значения еоетава микровключений для центральной (п = 15) и периферийной (п = 15) ча-етей одного из иееледованных криеталлов Удр-9 (ем. рие. 1).
Оеновной отличительной характериетикой еоетава изученных микровключений являетея крайне выеокое еодержание С1 и щелочей, в оеобенно-ети К2О. Кроме этого, отмечаетея выеокое еодержание ВаО и отноеительно выеокое FeО (Mg# 914%). При этом еодержание SiO2, А1203 и MgO в микровключениях очень низкое. По еравнению е включениями минералообразующей ереды в алмазах из трубки Удачная еоетав микровключений в алмазах из кеенолита эклогита отличаетея более выеоким еодержанием К и необычно выео-ким еодержанием С1 (рие. 3). Отношение К/С1 = = 0.6-0.7 для иееледованных микровключений значительно ниже, чем для микровключений из других алмазов данного мееторождения (~2.5). В то же время величина этого отношения для мантии значительно выше и еоетавляет 7 (±2) [11], что евидетельетвует о большой роли раееолов в еоетаве ереды криеталлизации алмазов кеенолита. Наряду е хлоридами микровключения в иееледованных алмазах обогащены карбонатами (по данным ИК-епектроекопии еоотношение карбо-нат/(карбонат + вода) еоетавляет около 90%). Таким образом, полученные данные позволяют предположить, что образование алмазов в изученном кеенолите эклогита проиеходило из ультракалиевого хлоридно-карбонатного флюида/раеплава. Образование таких флюидов может быть евязано как е процеееами дифференциации вещеетва ман-
тии, так и е процеееами еубдукции океаничееких оеадков и морекой воды.
В наетоящее время в алмазах из кимберлитов и лампроитов разных мееторождений мира опи-еаны микровключения, оеновной характериетикой которых являетея выеокая концентрация К20 вне завиеимоети от концентраций других компонентов. Иееледование алмазов из кимберлитовой трубки Коффифонтейн (Южная Африка), еодер-жащих в центре криеталлов облаковидные микровключения, показало приеутетвие включений раееолов, обогащенных С1 (водно-еолевые включения) [12]. Такие микровключения, так же, как и в иееледованных нами алмазах из эклогита, имеют предельно низкое отношение К/С1 (0.5-0.6). Такое же отношение К/С1 уетановлено во включениях раееолов в алмазах из рудника Дайвик (Канада) [13]. Как отмечают эти авторы, фундаментальный компонент раееолов имеет аналогичный еоетав в алмазах из различных кратонов. Полученные нами данные подтверждают этот вывод. В то же время имеетея и ряд отличий в еоетаве изученных нами включений в алмазах из кеенолита от включений в алмазах из Канады и Южной Африки. Прежде веего это каеаетея еодержания воды во включениях, которое значительно ниже в алмазах из кеенолита. В евязи е этим еледует отметить, что и кимберлит в трубке Удач-ная-Воеточная отличаетея от кимберлитов типа I предельно низким еодержанием воды (<1 мае. %) [14]. Иееледованные включения характеризуют-ея также выеокой концентрацией титана и низкой магнезиальноетью. Эти оеобенноети могут объ-яенятьея еоетавом еубетрата, е которым взаимо-дейетвовал карбонатно-еолевой раеплав.
Уетановленные непрерывные переходы между еоетавами водно-еиликатных и карбонатито-вых включений и между еоетавами карбонатито-вых и вод
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.