ГЕОХИМИЯ, 2007, № 6, с. 599-607
МАНТИЙНЫЕ (?) КСЕНОЛИТЫ В КАРБОНАТИТАХ СЕВЕРНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
© 2007 г. Г. С. Рипп, А. Г. Дорошкевич, М. В. Бадмацыренов, Н. С. Карманов
Геологический институт СО РАН 670047 Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, 6а, e-mail: ripp@gin.bsc.buryatia.ru Поступила в редакцию ноябрь 05.12.2005 г.
В статье приведены особенности состава и рассмотрена природа высокохромистых минералов из литокластов в карбонатитах проявления Веселое в Северном Забайкалье. С целью установления источника хромсодержащих фаз, присутствующих в карбонатитах, проведено сравнение их с хромитом, магнетитом и рутилом из ультрабазитов, мантийных ксенолитов и эклогитов. Высказано предположение, что изученные ксенокласты имеют глубинное происхождение, а карбонатиты сформированы не в результате дифференциации силикатнокарбонатного расплава в пределах коры, а являются продуктом выплавки из мантийного матрикса.
В настоящее время существует несколько моделей возникновения и эволюции карбонатитово-го расплава. К одной из них относится выплавка его непосредственно из мантийного матрикса. Такое происхождение обосновывается, главным образом, расчетными данными и экспериментами. Свидетельства, поддерживающие эту гипотезу для природных объектов, пока еще малочисленны, а некоторые неоднозначны. Особое место среди них занимают выявленные в карбонатитах мантийные ксенолиты, хотя их появление может быть связано с захватом материала на верхних этажах коры. Такое происхождение имеют в частности ксенолиты с повышенным количеством хрома в карбонатитах Бадоу (Китай), слагающих диатремы и дайки, на площади распространения кимберлитов [1].
Мантийные ксенолиты в карбонатитах обнаружены исключительно в экструзивных образованиях и установлены в 15 из 40 подобных проявлений [2]. Типоморфным минералом ксенолитов является хромшпинель, среди других отмечены оливин, магнетит, рутил, флогопит, гранат, пи-роксены, ильменит, калиевый рихтерит. Многие из них отличаются повышенной хромистостью.
В интрузивных карбонатитах мантийные ксенолиты не встречены, а повышенное содержание хрома установлено лишь в единичных случаях. Изучение одного из таких проявлений с хромсодержащим магнетитом (Черниговское проявление), послужило основанием для выделения особого типа линейных карбонатитов и высказать предположение о его выплавке непосредственно из мантийного субстрата [3, 4]. Породы участка Веселого, в котором установлены хромшпинель и минералы с высокими концентрациями хрома, относятся к числу таких редких случаев интрузивных карбонатитов и
потому представляются важным объектом для петрогенетических исследований.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Состав минералов и характер их срастаний в карбонатитах изучены на микрозондах МАР-3, Cameca SX50 и электронных микроскопах LEO-430 с энергодисперсионным спектрометром JncaEner-gy-300 и Probe SEM-Jeo125900LV Analytical SEM с катодолюминесценцией. Исследования проведены в Геологическом институте СО РАН и Отделе Минералогии Британского Музея Естественной Истории (Лондон). Съемки проводились при 15-20 kV, ускоряющем напряжении токе зонда 20-40 нА, времени измерения 20 сек. и диаметре зонда 2-3 мкм. С целью получения более достоверного состава минералов, как правило, анализ проводился в нескольких точках. Протоминералы, за счет которых образовались агрегаты со структурами распада твердых растворов, диагностированы на электронном микроскопе сканированием в пределах выделенных площадей. При этом раздельно анализировались участки центральных, промежуточных и краевых частей агрегатов. Состав, упоминаемых в статье минералов, также определен на микрозондах и электронных микроскопах.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКА
Проявление карбонатитов Веселое с включениями ксенокластов, для которых предполагается мантийное происхождение, обнаружено в Северном Забайкалье. Оно представлено дайками бефорситов и расположено в рифтогенной зоне среди рифейских кристаллических сланцев. Эта зона вытянута вдоль западной границы Северо-
Муйской глыбы, сложенной докембрийским существенно метаморфическим комплексом пород. Осевая часть ее трассируется параллельными сближенными дайками габброидов повышенной щелочности и линзообразными телами тальк-карбонатных пород.
Карбонатиты, базиты, тальк-карбонатные породы и вмещающие их кристаллические сланцы 550 ± 14 млн. лет назад (рубидий-стронциевая изо-хрона) претерпели метаморфизм на уровне фации зеленых сланцев (эпидот-мусковит-хлорито-вая и биотит-хлоритовая субфации). Высокое содержание кремния (3.30-3.45 ф.е.) в фенгите, присутствующем во всех перечисленных породах, свидетельствует о повышенных (более 7 Кбар) давлениях, существовавших в этот период.
В результате метаморфических процессов габ-броиды превращены в агрегат амфибола, эпидота, хлорита, плагиоклаза с небольшими количествами биотита, титанита и апатита. Тальк-карбонатные породы образованы в два этапа. На раннем этапе первичные породы были превращены в агрегат магнезита с тальком, кварцем, доломитом и хромитом. Позднее при метаморфизме образовались хромсодержащие фенгит, хлорит, актинолит, флогопит и новые генерациии талька и кварца. Минеральный состав пород соответствует лиственитам. Они интенсивно рассланцованы, будинированы, в контактовых участках сохранились в виде линз, заключенных в слюдистокварц-полевошпатовый агрегат вмещающих кристаллических сланцев и несут следы протрузивных процессов. Химический состав их (37-42 мае. % 8Ю2, 20-30 мае. % МеО) соответствует ультраосновным породам, характеризующимися низкими щелочностью, глиноземисто-стью, титанистостью.
Во всех обнаруженных телах тальк-карбонатных пород в виде тонкой распыленной вкрапленности в магнезите, тальке, кварце и доломите присутствует хромит. Хромит встречается также в карбонатных прожилках, распространенных в контурах тальк-карбонатных пород. Редко в породах встречаются реликты низкожелезистого оливина.
Карбонатиты слагают несколько маломощных даек субмеридионального направления, прослеженных на 600-1000 метров. Уран-свинцовый возраст их, установленный по акцессорному циркону (ЦИИ ВСЕГЕИ, аналитик А. Ларионов), равен 593 ± 3.5 млн. лет. Карбонатиты сложены ти-поморфным для таких пород минеральным парагенезисом с близкими к ним геохимическими и, в том числе, изотопными характеристиками [5, 6]. Это мелкозернистые породы с отчетливо выраженной полосчатостью конформной контактам тел. Последняя обусловлена единой ориентировкой зерен и полосовидными выделениями минералов. Породы сложены железистым доломитом
(70-85%), апатитом (10-20%), кальцитом (5-15%). В качестве второстепенных и акцессорных в них присутствуют магнетит, флогопит, калийсодер-жащий рихтерит, рибекит, рутил, циркон, монацит. Химический состав пород ложится в поле магнезиокарбонатита с высокими концентрациями фосфора и низкими - ниобия. РЗЭ в них характеризуются обогащенностью легкими лантаноидами, отсутствием Ей аномалий.
Изотопные составы кислорода и углерода в доломите и кальците (8-10%о 518О -2%0 513С РББ) кислорода в магнетите и апатите (соответственно 2.5 и 5.2%о 518О SMOW) в целом подобны составам в минералах из карбонатитов, а первичные отношения 8^г/^г (0.7038) аналогичны значениям в мантийном источнике позднего рифея.
Температуры кристаллизации карбонатитов, определенные по минеральным геотермометрам и термобарогеохимическими исследованиями, свидетельствуют о магматических условиях их образования. Начало кристаллизации, зафиксированное по гомогенизации расплавных включений в, наиболее ранних минералах (апатите и цирконе) превышает 920°С. При этом во включениях оставалось еще около 20% нерасплавившейся фазы. Температура промежуточной фазы, установленная по магнетит-ильменитовому геотермометру, составила 750-800°С, а завершающей (600-650°С) - оценена по магнезиальности кальцита. Кальцит, являясь одним из наиболее поздних минералов, выполняет интерстиции между зернами доломита и апатита, содержит экссолюты доломита, образовавшиеся в результате распада твердого раствора.
ХАРАКТЕРИСТИКА ХРОМСОДЕРЖАЩИХ ФАЗ В КАРБОНАТИТАХ
К числу важных особенностей карбонатитов участка Веселый относится повышенное содержание в них титана, хрома и никеля в 2-3 раза превышающее в среднем по [7] карбонатите (Сг - 113 г/т, N1 - 128 г/т, ТЮ2 - 0.44 мае. %). Это обусловлено несколькими причинами. Одной из них является присутствие ксенокластов с высокохромистыми минералами. Это мелкие (до 3-5 мм) в разной степени дезинтегрированные агрегаты, рассеянные в кальцит-апатит-доломитовой матрице и содержащие хромшпинель, магнетит, рутил, ильменит, титанит. Большинство минералов в них характеризуется повышенными и высокими содержаниями хрома. Другим источником хрома являются парагенные карбонатиту рибекит, рихтерит, рутил. И наконец, часть хрома связана с фенгитом, хлоритом, актинолитом, образовавшимся в результате посткарбонатитовых метаморфических процессов. Содержания хрома и их вариации в минералах из перечисленных ассоциаций приведены в табл. 1.
МАНТИЙНЫЕ (?) КСЕНОЛИТЫ В КАРБОНАТИТАХ СЕВЕРНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ 601 Таблица 1. Содержание Сг203 в минералах из карбонатитов участка Веселый, мае. %
Анализированный материал Минерал Количество анализов Содержание от-до (среднее)
Ксенолиты с симплектитовым магнетит 16 0.33-3.74 (1.17)
срастанием магнетит-рутил рутил 17 0.27-1.10 (0.70)
ильменит 7 0.00-1.33 (0.55)
титанит 21 0.00-1.38 (0.32)
Кристаллокласты магнетита хромит 7 41.80-50.21 (45.75)
магнетит 10 2.02-18.27
Кристаллокласты рутила рутил 7 0.99-2.74 (1.62)
Вкрапленники в карбонатитовой рутил 63 0.20-1.32 (0.83)
матрице рихтерит 4 0.08-0.18 (0.11)
Посткарбонатитовые актинолит 4 0.12-0.29 (0.18)
метаморфические минералы фенгит 18 0.00-5.83
хлорит 16 0.00-6.15
Примечание. Средние содержания в минералах с высокой дисперсией хрома не рассчитывались.
Среди ксенокластов установлено два типа. К одному из них относятся симплектитовые срастания рутила и магнетита, содержащие включения зерен ильменита, титанита, рутила и кристаллок-ластов магнетита. Второй тип представлен дезинтегрированными существенно рутиловыми агре-
гатами,
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.