ГЕОХИМИЯ, 2014, № 7, с. 654-662
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ВКЛЮЧЕНИЯ В ХЛОРИДНЫХ КСЕНОЛИТАХ КИМБЕРЛИТОВОЙ
ТРУБКИ УДАЧНАЯ-ВОСТОЧНАЯ
© 2014 г. С. Н. Гришина*, А. Г. Полозов**, С. 3. Смирнов*, ***, М. П. Мазуров*, ***, С. В. Горяйнов*
*Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН 630090, Новосибирск, просп. акад. Коптюга, 3 e-mail: grishina@igm.nsc.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Старомонетный пер., 35 e-mail: a.g.polozov@mail.ru ***Новосибирский государственный университет, Геолого-геофизический факультет 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2 Поступила в редакцию 13.04.2012 г. Принята к печати 17.10.2012 г.
Ключевые слова: включения, хлориды, ксенолиты, кимберлиты.
Б01: 10.7868/80016752514050045
Широкое развитие галита давно отмечалось на глубоких горизонтах трубок Мир и Удачная в Саха-Якутии [1, 2], однако вопрос об источниках солей в кимберлитах дискутируется до настоящего времени. В последние годы среди неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная обнаружены необычные хлоридно-карбонатные и хлоридные ксенолиты, возможность магматоген-ного происхождения которых активно обсуждается [3—9]. На основании сходства 8г—Мё—РЬ изотопных данных ксенолитов солей, силикатов и водных экстрактов из основной массы кимберлита сделан вывод о комагматичности хлоридных ксенолитов первичной кимберлитовой магме [4, 9]. Однако полученные данные, по нашему мнению, не имеют однозначной трактовки. Расположение кимберлитов в платформенном чехле, содержащем мощные соленосные толщи кембрийского возраста, допускает возможность захвата кимберлитами осадочных каменных солей в виде ксенолитов. Взаимодействие ксенолитов солей и седиментационных растворов (рассолов) с ким-берлитовым расплавом в верхней части осадочного чехла могло оказать существенное влияние на формирование облика ряда кимберлитовых трубок [10—12]. Необходимо отметить, что интенсивное изучение вмещающих пород вблизи трубки Удачная с применением бурения не позволило выявить наличие соленосных толщ, ответственных за появление в трубке хлоридных и хлоридно-карбонат-
ных ксенолитов. Поэтому расшифровка природы этих ксенолитов и оценка вклада коровой и мантийной составляющих в их формирование остаются актуальными и требуют комплексного подхода. В связи с этим, настоящая работа посвящена выяснению условий формирования хлоридных ксенолитов в кимберлитах трубки Удачная-Восточная по данным исследования ассоциаций флюидных и минеральных включений.
ОБРАЗЦЫ
Включения изучались в галите из существенно хлоридных ксенолитов с содержанием хлоридов более 90%. Образцы отбирали на рудном складе карьера трубки Удачная из крупных блоков ким-берлитовых пород. В работе обобщены результаты изучения включений в четырех образцах хлорид-ных ксенолитов: 9793, ГГ-ПАГ-2003, ЦУ-1-05 и иУ-5Ь. В трех ксенолитах (ГГ-ПАГ-2003, ЦУ-1-05 и ЦУ-5Ь), содержащих силикатный материал в виде "обломков" угловатой формы, галит изучался фрагментарно. Для детального петрографического исследования и выяснения пространственного распределения включений был выбран округлый ксенолит с ненарушенной структурой (9793), который характеризуется наличием четких параллельных прослоев, напоминающих реликтовые, унаследованные от осадочных пород (рис. 1). Три из изученных ксенолитов сложены крупнокри-
сталлическим молочно-белым галитом с голубыми пятнами, а ксенолит UV-5b выглядит серым из-за многочисленных включений бурого вещества в галите. Для галита всех изученных образцов характерна развитая сеть трещин.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Включения изучали на свежих сколах галита, а состав флюидных включений методами криомет-рии, микро-КР-спектрометрии и микро-ИК-спек-трометрии. Для термометрических исследований использовали микротермокамеру THMSG-600 фирмы Linkam с диапазоном измерений (—196)— (+600°С) в ИГМ СО РАН, Новосибирск. Состав минеральных и флюидных фаз исследовали на многоканальном микро-КР-спектрометре Dilor OMARS-89 в ИГМ СО РАН, Новосибирск. Для определения состава минеральных фаз во включениях использовали методику вскрытия включений с последующим изучением сохранившихся и преобразованных фаз на сканирующем электронном микроскопе LEO 1430 VR (ИГМ СО РАН, Новосибирск). Присутствие воды во включениях определяли на ИК-Фурье-микроспектрометре Bruker Vertex 70 FTIR с микроскопом Hyperion 2000 IR (ИГМ СО РАН, Новосибирск).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ВКЛЮЧЕНИЙ
Во всех образцах обнаружено большое количество включений — флюидных (СО2), минеральных (хлориды, сульфаты) и комбинированных (хлоридно-сульфатно-углекислотных). Характерной особенностью изученных образцов является высокое содержание включений сильвина и отсутствие водных включений. Распределение различных типов включений сильвина оказалось основным критерием для выделения в галите областей с контрастными ассоциациями включений. Эти области соответствуют двум генерациям галита.
Галит первой генерации характеризуется однородной текстурой, образованной либо равномерной вкрапленностью мелких изометрических включений сильвина размером менее 10 мкм, либо наличием удлиненных включений сильвина, ориентированных по кубу и ромбододекаэдру. В галите первой генерации встречаются единичные идиоморфные включения хлорокальцита и флюидные включения, а также комбинированные включения с различными соотношениями флюидной и твердой фазы. Все перечисленные типы включений могут находиться в одной цепочке. Термометрические измерения показали, что при нагревании выше 500°С мелкие включения сильвина, составляющие тонкозернистую структуру, растворяются в галите с образованием гомогенного твердого раствора. Обнаруженная эмульсионная структура сильвина в галите интерпретиру-
Рис. 1. Хлоридный ксенолит (9793) в кимберлите трубки Удачная-Восточная. Размер образца по длинной стороне составляет 20 см.
ется нами как результат распада твердого раствора NaCl— KCl на основании сопоставления термометрических измерений с экспериментальными данными [13, 14].
Хлорокальцит (КСаС13) относится к редким находкам, впервые обнаруженным на Везувии и описанным также на возгонах Камчатки. Включения хлорокальцита в галите первой генерации найдены в виде хорошо ограненных образований призматических или таблитчатых кристаллов, часто в виде двойников (рис. 2а). Хлорокальцит является чрезвычайно гигроскопичным веществом, мгновенно расплывающимся на воздухе, поэтому его идентификация во включениях представляет определенные сложности, особенно во включениях размером менее 20 микрон. При вскрытии включений хлорокальцит мгновенно превращается в жидкость, т.к. происходит инконгруэнтное растворение в водяных парах воздуха с образованием кристаллов КС1 и жидкого раствора СаС12, который обладает высокой подвижностью и в большинстве случаев растекается далеко за пределы включения. При этом новообразованные фазы многовариантны по морфологии, и результаты их определения на электронном микроскопе в стандартных условиях, как правило, не выявляют присутствия хлоридов кальция в форме гидратов. Наиболее часто CEM-изображение фиксирует образованные при инконгруэнтном растворении кристаллы сильвина, контур жидкости (раствора СаС12) вокруг полости вскрытого включения или холмик вспененного раствора СаС12, возникающий при вакуумировании. Изображение кристаллов СаС12 • 6Н2О, выделяющихся при испарении раствора, получено при вскрытии крупных включений при низкой влажности воздуха
Рис. 2. Включения хлорокальцита псевдокубической формы (а); КР-спектр включения хлорокальцита в области характеристических пиков воды (б); углекислотное включение с индукционной штриховкой на кристаллах сильвина (в); кристаллофлюидное включение хлорокальцита с углекислотной фазой (г). Длина масштабной линейки на рис. 2 — а, в, г составляет 30 мкм.
(рис. 3а). КР-спектр хлорокальцита имеет линию малой интенсивности в низкочастотной области (140 см-1) [15]. В изученных образцах не удалось получить КР-спектр хлорокальцита в области низких частот из-за высокой флюоресценции примесей, а КР-спектр в области высоких частот свидетельствует об отсутствии воды во включениях (рис. 2б). Включения хлорокальцита идентифицированы нами по поведению при вскрытии и по результатам анализа на сканирующем электронном микроскопе. Спектры характеристического рентгеновского излучения, показывающие присутствие ионов К, Са и С1, приведены на рис. 3г
Газовые включения в галите первой генерации имеют форму отрицательного кристалла. Они образуют группы и цепочки, пространственно не связанные с трещинами в кристалле-хозяине. На
стенках вакуолей часто встречаются агрегаты сросшихся кристаллитов сильвина, растущие как внутрь полости, так и за пределы включения. Вокруг подобных газовых включений наблюдается зона прозрачного галита, лишенная включений сильвина. Кристаллы сильвина во включениях С02 имеют неправильную форму, но касаясь стенок вакуоли, как правило, повторяют их очертания. Иногда на поверхности кристаллов сильвина ясно различается индукционная штриховка как результат совместного роста нескольких кристаллов сильвина (рис. 2в). По данным КР-спектро-метрии состав газовой фазы является преимущественно углекислотным. В некоторых включениях обнаружена примесь азота (до 18 об. %). Криомет-рические измерения показали, что углекислотные включения являются малоплотными, при охла-
C1 C1 2 K
C
K
kj У /L . .
0 2 4 6 Full scale 1605 cts
Рис. 3. Вскрытые включения хлорокальцита: а) кристаллы КС1, образованные при инконгруэнтном растворении хло-рокальцита; б) контур жидкости вокруг полости включения; в) холмик вспененного раствора СаС12; г) кристаллы СаС12 ■ 6H2O. Изображения во вторичных электронах. На врезках 1 и 2 показаны энергодисперсионные спектры ан-тарктицита (хлористого кальция) и сильвина для соответствующих областей 1 и 2, показанных на рисунке (г). Длина масштабной линейки на рисунках (а, б, в) составляет 30 мкм, а на рисунке (г) — 300 мкм.
ждении в криокамере во включениях не образуется сжиженная углекислота. Ниже —87°С углекислота сублимирует с температурой плавления образованной твердой фазы в интерв
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.