научная статья по теме КИМБЕРЛИТЫ И МЕГАКРИСТНАЯ АССОЦИАЦИЯ МИНЕРАЛОВ, ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Геология

Текст научной статьи на тему «КИМБЕРЛИТЫ И МЕГАКРИСТНАЯ АССОЦИАЦИЯ МИНЕРАЛОВ, ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ»

ПЕТРОЛОГИЯ, 2013, том 21, № 2, с. 143-162

УДК 552.311+550.424+549

КИМБЕРЛИТЫ И МЕГАКРИСТНАЯ АССОЦИАЦИЯ МИНЕРАЛОВ, ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

© 2013 г. С. И. Костровицкий*, Л. В. Соловьева**, Д. А. Яковлев*, Л. Ф. Суворова*, Г. П. Сандимирова*, А. В. Травин***, Д. С. Юдин***

*Институт геохимии СО РАН ул. Фаворского 1а, Иркутск, 664033, Россия; e-mail: serkost@igc.irk.ru **Институт земной коры СО РАН ул. Лермонтова, 128, Иркутск, 664033, Россия; e-mail: solv777@crust.irk.ru ***Институт геологии и минералогии СО РАН пр-т ак. Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, Россия; e-mail: travin@uiggm.nsc.ru Поступила в редакцию 15.02.2012 г.

Получена после доработки 23.08.2012 г.

Проведено обобщение данных по составу петрогенных и редкоземельных элементов для мегакрист-ных минералов низкохромистой ассоциации из кимберлитов Якутской провинции. Изучена Sr-Nd изотопная систематика для мегакристов граната, клинопироксена и флогопита, а также граната и клинопироксена из деформированных лерцолитов, которая демонстрирует сходство с систематикой, характерной для наиболее свежих образцов алмазоносных кимберлитов. Определен возраст кристаллизации мегакристных минералов методом Rb-Sr изохроны и Ar-Ar методом для мегакристов флогопита. Полученные данные соответствуют выводу о начале кристаллизации мегакристов низко-Cr ассоциации в предкимберлитовый период, и ее завершении в момент трубкообразования. Показано сходство особенностей распределения химического и редкоземельного составов для граната из крупнопорфировых деформированных лерцолитов и мегакрист. Сделан вывод о связи данных образований с единым астеносферным источником. Обсуждается гипотеза фракционной кристаллизации мегакрист граната, с которой не согласуются особенности распределения несовместимых элементов и расчетные данные Р-Т параметров кристаллизации. Предполагается, что кристаллизация мегакристной ассоциации происходила непосредственно в астеносферном расплаве, который по мере восхождения, с одной стороны, оказывал метасоматическое воздействие на породы литосферной мантии, а с другой — сам эволюционировал в сторону повышения магнезиаль-ности и хромистости за счет контаминации литосферным веществом.

DOI: 10.7868/S0869590313020052

ВВЕДЕНИЕ

Кимберлиты являются субвулканическими породами, кристаллизация которых началась на глубинах верхней мантии (150—200 км) и завершилась в приповерхностных условиях. Продуктом барофильной кристаллизации явились крупнопорфировые вкрапленники оливина (Ol), граната (Grt), пикроильменита (Ilm), гораздо реже клинопироксена (Cpx) и флогопита (Phl), которые отнесены к мегакристной низкохромистой ассоциации минералов. Далеко не все исследователи согласились с выводом о генетической связи мега-, макрокристных минералов с кимберлитами. Дело в том, что кимберлиты наряду с мономинеральными барофильными образованиями содержат крупно-мегакристаллические ксенолиты мантийных пород, которые представлены минералами, близкими по составу с мегакристами — факт, явившийся весомым аргументом гипотезы о ксеногенной природе последних. Вопрос генетической связи между мега-, макрокристными минералами и вмещающими их кимберлитами оста-

ется до сих пор дискуссионным. Ключевую роль в понимании природы минералов играет изучение Hf-Sr-Nd изотопной систематики. Впрочем, результаты исследований оказались противоречивыми. В ряде работ было показано (Jones, 1987; Spriggs, 1988; Merry, Roex, 2007), что мегакристы отличаются от вмещающих кимберлитов по Sr-Nd изотопной систематике более истощенным характером источника. Противоположный вывод сделали Г. Новелл и другие (Nowell et al., 2004), показавшие сходство Hf-Nd изотопной систематики и возрастных определений для мегакристов Ilm и вмещающих кимберлитов из разных провинций мира. М. Копылова и другие (Kopylova et al., 2009) подтвердили данный вывод на материале мегакристов Grt и Cpx из трубки Джерико (Канада).

Настоящая работа является обобщением изотопно-геохимических исследований, выполненных как для мегакристов из разных трубок Якутской провинции, так и для вмещающих кимберлитов. Дополнительно обсуждаются изотопно-геохимические данные для порфирокластов Grt и

Cpx из деформированных лерцолитов трубки Удачная-Восточная, демонстрирующих сходство с мегакристами, полученные нами (Костровиц-кий и др., 2008; Соловьева и др., 2008). Хотя Sr-Nd изотопная систематика кимберлитов Якутской провинции была рассмотрена ранее (Богатиков и др., 2004; Кононова и др., 2005; Костровицкий и др., 1999, 2007), мы возвращаемся к обсуждению полученных в этих работах данных с несколько иных позиций.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Химический состав минералов был определен на рентгеновском микроанализаторе "JXA-33" фирмы "Jeol" в Институте геохимии СО РАН (Иркутск). Состав пикроильменита изучался преимущественным образом на микрозондовом приборе "Superprobe JXA 8800R" фирмы "GEOL" в Центральной Аналитической Лаборатории Боту-обинской ГРЭ АК "АЛРОСа". Редкоэлементный состав минералов был изучен методом вторично-ионной спектрометрии (SIMS) на микроанализаторе "Сатеса IMS ion probe" в Институте микроэлектроники РАН, г. Ярославль по методике (Носова и др., 2002). Последний метод обеспечивал точность измерений редких элементов с концентрациями >0.1 г/т 10—15 отн. % и 40—50 отн. % для концентраций <0.1 г/т.

Подготовка проб мегакристных минералов к изотопным исследованиям — трудоемкий процесс, включающий: 1) просмотр под бинокуля-ром раздробленного материала и очистку его от кристаллических включений от измененных участков матрицы минералов, встречаемых как на внешней оболочке, так и в центральной части желваков; 2) выщелачивание измельченного материала в 10% соляной кислоте.

Изучение изотопных отношений Sr и Nd и содержания Rb, Sr, Sm, и Nd было осуществлено методом двойного изотопного разбавления в Институте земной коры и Институте геохимии СО РАН. Были использованы многоколлекторный масс-спектрометр Finnigan MAT 262 в статистическом режиме и модернизированный масс-спектрометр МИ-1201Т в одноленточном режиме с применением танталового активатора в качестве эмиттера (Рассказов и др., 2007; Скляров и др., 2001; Birck, 1986). Выделение Rb, Sr, Sm и Nd проводилось по методике, близкой описанной в данных работах. Измеренные отношения 143Nd/144Nd нормализованы к отношению

146Nd/144Nd = 0.7219 и приведены к 143Nd/144Nd = = 0.511860 в Nd стандарте Jolla. Средневзвешенное значение 87Sr/86Sr в Sr стандарте NBS-987 по результатам периодически проводимых измерений составило 0.71024 ± 0.000016 (2а). При расчете sSr(T) использованы значения хондритового резервуара (UR) - для 87Sr/86Sr 0.7045, для 87Rb/86Sr — 0.0839. При расчете sNd(T) использова-

ны значения хондритового резервуара (СИиЯ) — 143Ш/144Ш = 0.512638 и 1478ш/144Ш = 0.1967. Точность определения изотопных отношений 878г/868г и 143Ш/144Ш составляла ±0.005% (2а), изотопных отношений 1478ш/144Мё и 87ЯЪ/868г — ±0.5% (2а).

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Якутская кимберлитовая провинция занимает северо-восточную часть Сибирской платформы (рис. 1). Кимберлитовые породы установлены в трубочных и жильных телах, группирующихся в кимберлитовые поля. В пределах провинции выделяется 21 поле (Харькив и др., 1998), среди которых пять (Малоботуобинское, Накынское, Далдынское, Алакит-Мархинское и Верхнемун-ское поля) расположены на юге и являются алмазоносными. В южных полях сосредоточены все известные месторождения алмазов, в том числе, Мир, Интернациональное (Малоботуобинское поле); Удачное, Зарница (Далдынское поле); Заполярная, Комсомольско-Магнитное (Верхне-мунское поле). Кимберлиты северных полей являются убогоалмазоносными или неалмазоносными.

По данным разных исследователей (Зайцев, Смелов, 2010; Харькив и др., 1998) Якутская провинция была сформирована в течение 3—7 эпох кимберлитообразования. Наиболее уверенно установлен среднепалеозойский возраст (350— 380 млн. лет) для кимберлитов большинства алмазоносных полей. Предполагается (Зайцев, Смелов, 2010), что формирование кимберлитов северных полей охватывает несколько эпох. Для группы полей (в том числе, Дюкенского), примыкающих к Анабарскому щиту, предполагается, по меньшей мере, две эпохи кимберлитообразова-ния — триасовая и позднеюрская. Для Западно-Укукитского поля сообщается возраст 400— 410 млн. лет (Зайцев, Смелов, 2010). Для кимберлитов Куойкского поля, расположенного на северо-востоке Якутской провинции, имеются разноречивые данные по возрастам, но более определенным является позднеюрский.

Характерные для кимберлитовых пород широкие вариации породообразующих оксидов (Илупин и др., 1978) послужили основанием для выделения петрохимических типов (Костровиц-кий и др., 2007). Для кимберлитов Якутской провинции по содержанию таких оксидов, как FeO, 1Ю2, К20 (являющихся относительно инертными при вторичных процессах), было выделено 5 пет-рохимических типов, основными из которых являются три — высокомагнезиальный (высоко-М§), магнезиально-железистый (М§^е) и железисто-титанистый ^е-11). Данные типы кимберлитов характеризуются разным составом как породообразующих минералов, так и акцессорных, минералов-спутников. Кимберлиты М§^е и Fe-Tl

Рис. 1. Обзорная карта расположения кимберлитовых полей в пределах Сибирской платформы (по (Харькиву А.Д. и др., 1998) с дополнениями авторов).

1—3 границы: 1 — Сибирской платформы; 2 — Якутской кимберлитовой провинции; 3 — между субпровинциями южных (I) и северных (II) полей Якутской провинции; 4, 5 — овалы, соответствующие кимберлитовым полям разного возраста: 4 — среднепалеозойского, 5 — мезозойского. В пределах Якутской провинции выделены поля: 1 — Малоботу-обинское, 2 — Накынское, 3 — Алакит-Мархинское, 4 — Далдынское, 5 — Верхнемунское, 6 — Чомурдахское, 7 — Се-вернейское, 8 — Западно-Укукитское, 9 — Восточно-Укукитское, 10 — Огонер-Юряхское, 11 — Мерчимдемское, 12 — Куойкское, 13 — Молодинское, 14 — Толуопское, 15 —Хорбусуонское, 16 — Лучаканское, 17 — Куранахское, 18 — Дю-кенское, 19 — Ары-Мастахское, 20 — Староречинское, 21 — Орто- Ыаргинское.

типов всегда содержат низко-Cr ассоциацию мега-кристов (Ol, содержащий > 10% F

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»