научная статья по теме О ПРОИСХОЖДЕНИИ МЕГАКРИСТОВ ГРАНАТА ИЗ КИМБЕРЛИТОВ Математика

Текст научной статьи на тему «О ПРОИСХОЖДЕНИИ МЕГАКРИСТОВ ГРАНАТА ИЗ КИМБЕРЛИТОВ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 200S, том 420, № 2, с. 225-230

= ГЕОХИМИЯ

УДК 550.4:549.621.9

О ПРОИСХОЖДЕНИИ МЕГАКРИСТОВ ГРАНАТА ИЗ КИМБЕРЛИТОВ

© 2008 г. С. И. Костровицкий, Н. В. Алымова, Д. А. Яковлев, Л. В. Соловьева, М. А. Горнова

Представлено академиком Н.В. Соболевым 01.06.2007 г. Поступило 14.06.2007 г.

Астеносферный источник - одно из основных объяснений происхождения минералов мегакрист-ной ассоциации из кимберлитов, а также деформированных лерцолитов. И те, и другие считаются [1-5] наиболее высокотемпературными и высокобарными образованиями верхней мантии. Большинство исследователей считают [1, 2, 6], что происхождение минералов мегакристной ассоциации связано с процессами фракционной кристаллизации из астеносферного расплава. С другой стороны, обсуждается [6] проблема тесной генетической связи формирования мегакристов и деформированных лерцолитов. Аргументируется литосферное происхождение деформированных перидотитов и приводятся доказательства по рефертилизации низов литосферы астеносферными расплавами [6]. Все эти вопросы не являются окончательно решенными и требуют дальнейших исследований.

В настоящей работе обсуждаются данные по содержанию петрогенных оксидов и редкоземельных элементов (REE), полученные для мегакристов граната из кимберлитов трубок Мир (Мало-ботуобинское поле), Удачная, Дальняя, Зарница (Далдынское поле), Заполярная, Новинка, Комсомольская-Магнитная (Верхнемунское поле) Якутской провинции, из трубки им. Гриба (Архангельская провинция), а также для граната из ксенолитов деформированных перидотитов трубки Удачная-Восточная. Авторы ставили своей целью показать характер распределения REE в гранатах из деформированных перидотитов и мегакристов, определить геохимическую эволюцию расплавов, равновесных с этими минералами, и обсудить их возможную природу.

Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск

Институт земной коры

Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск

Ксенолиты и мегакристы детально изучены в образцах и в шлифах. Центральные и краевые части зерен гранатов были проанализированы на содержания главных оксидов на рентгеновском микроанализаторе JXA-33 фирмы Jeol в Институте геохимии СО РАН. Содержания редких элементов в гранате получены методом вторично-ионной спектрометрии (SIMS) на микроанализаторе "Cameca IMS ion probe" в Институте микроэлектроники РАН (Ярославль) по методике [7]. Последний метод обеспечивал точность измерений редких элементов 10-15 отн. % для концентраций >0.1 г/т и 40-50 отн. % для концентраций <0.1 г/т.

Деформированные перидотиты. В трубке Удачная-Восточная деформированные перидотиты представлены премущественно гранатовыми лерцолитами, различающимися по структуре (крупнопорфировый и мелкопорфировый типы), по модальному составу минералов (соотношению оливина, граната и пироксенов) и по степени деформированности. Для крупнопорфирового типа ксенолитов характерны обогащен-ность гранатом и клинопироксеном (до 25-30% каждого минерала), относительно крупные пор-фирокласты граната (1-6 мм), а также сравнительно узкие (0.1-0.5 мм) келифитовые каймы на гранате. В гранат нередко включены полуограненные кристаллы клинопироксена, оливина и глобули сульфидов. Гранат имеет коричнево-красную, оранжево-красную окраску, близкую к окраске мегакристов. Мелкопорфировые гранатовые лерцо-литы резко обеднены гранатом (обычно менее 10%) и клинопироксеном (менее 3-5%), при этом зерна граната (размером <1-2 мм) имеют широкие келифитовые каймы. Только в мелкопорфировом типе встречены деформированные гранатовые гарцбургиты. Гранат в мелкопорфировых лерцолитах и гарцбургитах имеет вишнево-красный, винно-красный, фиолетово-красный цвет.

Мегакристы граната. Все мегакристы представлены гладкими округлыми, чаще эллипсоидальными желваками размером от 1 до 10 см. Мегакристы имеют грубую кливажность, которая се-

Таблица 1. Химический состав мегакристов граната, мае. %

Оксид Трубка Удачная Трубки Верхнемунского поля

80-81 91-81 77-733 77-857 76-910 05-206 05-390 05-309 05-308 6в 32в

бЮ2 41.81 42.31 41.61 42.8 41.22 41.79 41.16 42.49 40.97 40.85 41.42

ТЮ2 1.16 1.05 1.21 0.58 0.56 1.13 1.03 0.83 0.93 0.52 0.90

А1203 20.84 20.49 20.31 23.04 20.74 20.77 20.07 20.29 17.96 17.10 18.48

Сг203 0.63 1.63 1.72 0.87 0.98 0.79 1.27 1.59 4.01 6.84 4.96

Fe0 11.51 8.04 10.41 6.77 12.2 10.6 10.22 8.57 8.83 6.87 7.25

Mn0 0.3 0.3 0.44 0.33 0.5 0.32 0.33 0.2 0.31 0.31 0.30

Mg0 19.41 21.35 19.74 22.7 16.85 20.23 20.23 21.99 20.15 21.57 21.86

Са0 4.31 4.45 4.3 3.33 5.7 4.38 4.37 4.28 5.61 5.28 4.77

№20 Не опр. Не опр. Не опр. Не опр. Не опр. 0.09 0.08 0.12 0.08 0.09 0.15

Сумма 99.97 99.62 99.74 100.42 98.75 100.1 98.76 100.36 98.85 99.43 100.09

mg# 75 82.6 77.2 85.7 71.1 77.3 77.9 82.1 80.3 84.8 84.3

чется под косым углом тонкой трещиноватостью. Как правило, мегакристы представлены мономинеральными образованиями. Иногда в мегакристах обнаруживаются полиминеральные включения, которые разными исследователями описаны как участки плавления или как участки метасоматиче-ского замещения [8].

Химизм гранатов. Изменчивость состава мегакристов граната из трубок Мир, Удачная-Западная, Удачная-Восточная, Дальняя, Зарница, из трубок куста Веселый, из трубки им. Гриба изучена нами ранее [9, 10]. Для них характерны широкие вариации оксидов, типичные для подоб-

Са

Рис. 1. Треугольная диаграмма состава гранатов из мегакристной ассоциации и деформированных ксенолитов из трубки Удачная. 1 - из мегакристов; 2,3 - из крупнопорфировых (2) и мелкопорфировых (3) лер-цолитов.

ных мономинеральных образований из других кимберлитовых провинций мира [11, 12]. Магне-зиальность (mg# = Mg/(Mg + Реобщ) • 100) гранатов варьирует в пределах 71.1-84.0 при среднем значении из 184 анализов 78.7. Близкие вариации магнезиальности демонстрируют мегакристы из трубок других кимберлитовых провинций. Изученная коллекция мегакристов граната (представительные анализы химического состава в табл. 1) в основном относится к низкохромистой ассоциации, содержание Сг203 в них обычно не превышает 2.5% (среднее значение 1.74%). Как исключение, обнаруживаются мегакристы с содержанием Сг203 до 4.4% (трубка Дальняя) и 4.9% (трубка Удачная-Восточная). Мегакристы граната из трубок Верхнемунского поля отличаются более высокой и магнезиальностью (mg# = 75.4-85.7 при среднем значении из 89 анализов 80.5) и хроми-стостью (0.3-7.1% Сг203, среднее 2.3%). Самой высокой хромистостью характеризуются мегакристы из трубки им. Гриба Архангельской провинции (0.6-5.6% Сг203, среднее 2.6%). Высокохромистым мегакристам обычно соответствует и более высокомагнезиальный состав.

Высокая корреляция между оксидами находит отражение в трендах кристаллизации мегакристов граната. На треугольной диаграмме Са-Mg-Fe (рис. 1) фигуративные точки мегакристов граната из трубки Удачная образуют тренд, параллельный оси Mg-Fe при относительно постоянном Са. Аналогичные тренды демонстрируют [8] низкохромистые мегакристы из всех изученных трубок Малоботуобинского, Далдынского и Алакит-Марх-инского полей. Составы более хромистых гранатов из трубок Верхнемунского поля образуют тренд (рис. 2а), уже слабо наклонный к оси Mg-Fe, что фиксирует небольшие вариации по Са. Судя по почти изометричной форме поля фигуративных

Ca 10

Ca 10

Рис. 2. Треугольные диаграммы состава мегакрист-ных гранатов из трубок Верхнемунского поля (а) и трубки им. Гриба (б) (Архангельская провинция). 1-3 - трубки Новинка (1), Заполярная (2), Комсо-мольская-М (3).

точек состава для самых высокохромистых мегакристов из трубки им. Гриба (рис. 26), изоморфные значения Mg-Fe и Mg-Ca в гранатах становятся равноценными.

Выделенные по структурным и модальным признакам две группы деформированных ксенолитов граната (табл. 2) четко различаются по составу. Гранаты крупнопорфирового типа перидотитов в подавляющем большинстве относятся к низкохромистой высокотитанистой ассоциации, демонстрируя высокий уровень сходства с мега-кристами граната. На треугольной диаграмме Са-Mg-Fe (рис. 1) фигуративные точки состава граната из крупнопорфировых лерцолитов образуют тренд, очень близкий тренду мегакристных гранатов, слабо наклоненный к оси Mg-Fe при относительно постоянном Са. Исключением являются ксенолиты 02-49 и 00-101, гранат в которых характеризуется относительно высоким содержанием Сг203 (>4%). Гранаты из пород мелкопорфирового типа характеризуются средне-высокохро-

Рис. 3. Дискриминационная диаграмма С^Оз-СаО [3] для граната из мегакристов и деформированного лер-цолита. 1 - из мегакристов тр. Удачная; 2 - из мегакристов Верхнемунского поля; 3,4 - из крупнопорфировых (3) и мелкопорфировых (4) лерцолитов.

мистым, высокомагнезиальным составом. На треугольной диаграмме Ca-Mg-Fe (рис. 1) их составы образуют типичный для лерцолитов тренд, параллельный оси Mg-Ca при относительно постоянном Fe. Судя по парагенетической дискриминационной диаграмме Н.В. Соболева (рис. 3), практически все фигуративные точки состава граната из мегакристов и деформированных лерцолитов попадают в лерцолитовый тренд.

Распределение REE в низкохромистых мега-кристах граната (рис. 4) характеризуется последовательным увеличением нормированного содержания от La к Yb и в целом отвечает равновесному магматическому типу распределения. Для высокохромистых мегакристов граната из Верхнемунского поля данное распределение нарушается в области тяжелых элементов (HREE). Кривая спайдердиаграммы здесь выполаживается с тенденцией к изменению равновесного распределения на синусоидальное. Характерной особенностью распределения редких несовместимых элементов для граната является четкая обратная корреляция между содержанием REE и магнези-альностью минерала. Данная зависимость установлена нами для мегакристов граната из всех трубок без исключения.

Распределения REE для крупно- и мелкопорфировых ксенолитов контрастно различаются (рис. 4). Низкохромистые гранаты крупнопорфировых лерцолитов как по уровню содержания, так и типу кривых близки гранату из низкохромистых мегакристов. Для крупнопорфировых лерцолитов, со

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