ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 2, с. 178-195
УДК 548.4+552.323.6
РАСПЛАВНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ ВО ВКРАПЛЕННИКАХ ОЛИВИНА ИЗ НЕИЗМЕНЕННЫХ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ УДАЧНАЯ-ВОСТОЧНАЯ (ЯКУТИЯ): НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЭВОЛЮЦИИ КИМБЕРЛИТОВЫХ МАГМ НА ПОЗДНИХ СТАДИЯХ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
© 2007 г. А. В. Головин, В. В. Шарыгин, Н. П. Похиленко
Институт геологии и минералогии СО РАН 630090 Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3, Россия; e-mail: avg@uiggm.nsc.ru, sharygin@uiggm.nsc.ru, chief@uiggm.nsc.ru Поступила в редакцию 20.05.2005 г.
Представлены результаты комплексного исследования расплавных включений во вкрапленниках оливина из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная. На основании полученных данных предполагается, что включения захватывались на позднемагматическом этапе формирования кимберлитов, возможно, при давлении <1 кбар и температуре <800°С. Фазовый состав включений: тонкораскристаллизованный агрегат (карбонаты + сульфаты + хлориды) + газ ± кристаллические фазы. Среди прозрачных дочерних минералов включений определены силикаты (тетраферрифло-гопит, оливин, гумит (клиногумит), диопсид, монтичеллит), карбонаты (кальцит, доломит, сидерит, нортупит и Na-Ca карбонаты), хлориды Na и K, щелочные сульфаты. Рудные фазы представлены магнетитом, джерфишеритом и моносульфидным твердым раствором. Включения являются дериватами кимберлитового расплава. Сложный силикатно-карбонатно-солевой состав вторичных расплавных включений в оливинах кимберлита позволяет предположить, что состав кимберлитового расплава в приповерхностных условиях значительно отличался от исходного повышенным содержанием CaO, FeO, щелочей, летучих (С02, Н20, F, Cl, S) и пониженным - SiO2, MgO, Al2O3, Cr2O3, TiO2. Таким образом, эволюция кимберлитового расплава по мере увеличения степени кристаллизации была направлена в область карбонатитовых составов. Последние дериваты кимберлитового расплава имели щелочно-карбонатитовый состав.
В центральной части Восточно-Сибирской платформы располагается Далдыно-Алакитский район кимберлитового магматизма. В этом районе открыто более 130 кимберлитовых трубок и даек, сконцентрированных в пределах двух кимберлитовых полей: Алакит-Мархинского и Дал-дынского. Трубка Удачная, одно из крупнейших коренных месторождений алмазов в мире, располагается в Далдынском поле кимберлитовых проявлений. Она имеет сложное строение и состоит из двух сопряженных тел - западного и восточного. В пределах обоих тел установлена многофазо-вость внедрения кимберлитов и выделено несколько разновидностей кимберлитовых пород. Вмещающими трубку породами являются известняки, доломиты, мергели, аргиллиты, алевролиты, песчаники, известковистые конгломераты ордовика и кембрия. Во вмещающих породах встречаются маломощные линзы и прожилки сильвина и галита (Маршинцев, 1986; Харькив и др., 1991, 1998; Зинчук и др., 1993). Абсолютный возраст трубки составляет 370 ± 3 млн. лет (Кин-ни и др., 1997).
В центральной части трубки Удачная-Восточная ниже глубины 350 м вскрыты уникальные по сохранности кимберлитовые породы, слагающие субвертикальное штоковидное тело, которое практически все геологи относят к самостоятельной фазе внедрения. Всего в восточном теле выделяется до 5 фаз внедрения кимберлитов (Маршинцев и др., 1976; Харькив и др., 1998; Зинчук и др., 1993). Неизмененные кимберлиты представляют собой массивные породы с огромным количеством не затронутого серпентинизацией оливина. По мнению ряда авторов (Маршинцев и др., 1976), эти кимберлиты можно рассматривать как эталон первичной породы, которая сохранила все черты глубинных выплавок. В неизмененных кимберлитах установлено значительное количество разнообразных ксенолитов глубинных пород (лерцолитов, дунитов, гарцбургитов, эклоги-тов, пироксенитов), среди которых выявлены алмазоносные парагенезисы ультраосновного и основного состава (Харькив и др., 1998; Понома-ренко и др., 1976; Похиленко и др., 1976; Соболев и др., 1991, 1998; Шимизу и др., 1997).
Вопросы химизма, особенностей эволюции и Р-Т параметров кристаллизации расплавов мантийного происхождения - одни из важнейших в современной петрологии. Изучение состава расплава, законсервированного в виде расплавных включений, вносит значительный вклад в решение этих вопросов. Кроме того, существует и проблема генезиса (первичности-вторичности) некоторых минералов в вулканоплутонических породах, кристаллизация которых происходила сотни миллионов лет назад. Исследование дочерних минеральных фаз в расплавных включениях в некоторых случаях способствует решению вопросов происхождения таких минералов. В настоящее время получен большой объем данных по составу и Р-Т параметрам захвата расплавных включений в различных магматических породах, за исключением кимберлитов, в которых находки включений расплава чрезвычайно редки. В первую очередь, это связано с тем, что подавляющая часть кимберлитов подвергалась значительным вторичным преобразованиям, поэтому свежие, неизмененные породы удается обнаружить лишь в единичных случаях. В кимберлитах первичные расплавные включения описаны в кальците и апатите (Мальков, 1997), вторичные включения расплава - в фенокристах оливина (Похиленко, Усова, 1978; Попивняк, Лазько, 1979; Sobolev et а1., 1989). Причем все эти работы посвящены только термометрии включений. В работе (Ка-menetsky et а1., 2004) рассматриваются включения расплава в оливине основной массы кимберлитов трубки Удачная-Восточная.
В настоящей работе представлены первые результаты комплексного исследования расплавных включений во вкрапленниках оливина из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При изучении неизмененных кимберлитов применяли широкий комплекс методов. Методы термобарогеохимии - термометрию и криомет-рию использовали для определения температур захвата и состава флюидной фазы включений. Термометрические исследования расплавных включений проводили с помощью высокотемпературной микротермокамеры с силитовым нагревателем в условиях воздушной среды (Михайлов, Шацкий, 1975). Эталонировку термокамеры осуществляли по точкам плавления эталонных веществ: К2Сг207 (398°С), Csa (645°С), №аС1 (800°С), Аи0 (1063°С), Мп0 (1240°С). Криометри-ческие исследования состава газовой фазы в расплавных включениях проводили с использованием криокамеры, охлаждаемой жидким азотом (Осоргин, Томиленко, 1990). Эталонировку термопары производили по точкам плавления С02
(-56.6°С) и льда (0°С) (точность измерений составляет ±0.1°С). Спектры комбинационного рассеяния некоторых дочерних фаз из расплавных включений были получены на многоканальном спектрометре ТО^ЕМАТЕ SPEX (ИНХ СО РАН, г. Новосибирск). Состав минералов из кимберлитов, поликристаллических и расплавных включений определяли рентгеноспектральным анализом на микрозонде СатеЬах-тюго (ИГМ СО РАН). Параметры съемки: V = 20 кВ, I = 20 нА для минералов, содержащих щелочи и летучие; V = = 20 кВ, I = 40 нА для всех остальных минералов. В качестве эталонов были использованы аттестованные стандарты минералов и стекол. Химический и редкоэлементный состав кимберлитов определяли методом РФА и РФА-СИ, летучие компо-неты - методом классического химического анализа (ИГМ СО РАН).
ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ НЕИЗМЕНЕННЫХ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ УДАЧНАЯ-ВОСТОЧНАЯ
Изученные неизмененные породы относятся к порфировым кимберлитам гипабиссальной стадии формирования восточного тела. Усредненный состав этих кимберлитов с глубины 420 м следующий (мас. %): SiO2 - 32.1, ТЮ2 - 1.7, А1203 - 2.9, Fe2O3 -3.8, FeO - 5.9, МпО - 0.2, MgO - 32.2, СаО - 9.8, №а20 - 0.2, К20 - 0.7, Р205 - 0.4, С02 - 5.6, F - 0.1, Н20- - 0.2, П.п.п. - 4, сумма - 99.8; (ррт): С1 - 500, V - 213, Сг - 1191, № - 2654, Си - 58, 2п - 51, Вг - 33, Rb - 61, Sг - 649, 2г - 109, №Ь - 168, Ва - 1226, Lа - 75, Се - 136. Текстура пород массивная, структура порфировая, с вкрапленниками оливина (оливин-1) размером от 0.5 до 10 мм (рис. 1) и редкими фе-нокристами флогопита. Основная масса микрозернистая и сложена микрофенокристами оливина (оливин-2 размером <0.5 мм), флогопитом, перов-скитом, зональными шпинелидами, ильменитом, кальцитом, №а-Са карбонатами, джерфишери-том, пирротином (Головин, 2004). Микролиты кальцита совместно с чешуйками флогопита ино-
Рис. 1. Неизмененные кимберлиты трубки Удачная-Восточная.
Общий вид породы в пластинке. Вкрапленники представлены оливином, в котором видны многочисленные дислокации (трещины).
(б)
Рис. 2. Включения расплава в оливине кимберлита трубки Удачная-Восточная.
(а) - включения в оливине в виде полей и трассирующих цепочек; (б, в) - индивидуальные включения. Фазовый состав включений: Г - газ, Тф - тетраферрифлогопит, Тка - тонкокристаллический агрегат, Кл - кальцит, Мг - магнетит, Джер - джерфишерит.
гда формируют флюидальную микролитовую структуру, что свидетельствует о первично-магматическом генезисе кальцита основной массы (Маршинцев и др., 1976). Краевые зоны оливина-1, а также оливин-2 содержат кристаллиты хромита, рутила, ильменита, перовскита, флогопита, при этом рудные минералы часто декорируют зоны роста оливинов. В единичном случае в оливи-не-2 установлено кристаллическое включение ортопироксена. Во вкрапленнике флогопита обнаружены включения кристаллитов Тьмагнетита и перовскита ^оЬо^ et а1., 1989; Головин, 2004).
В неизмененных кимберлитах был найден редкий натрийсодержащий карбонат - шортит (№, К)2Са2[СОз]2 (Маршинцев, 1986), а также новый №-К-Са карбонат - земкорит (№, К)2Са[С03]2 (Егоров и др., 1988).
Согласно петрографическим, минералогическим, термобарогеохимическим и расчетным данным возможный порядок кристаллизации минералов основной массы в изученных кимберлитах был следующим: оливин, центральные зоны перовскита, центральные зоны шпинелидов (хромиты), Сг-содержащий флогопит (до 1.5 мас. % Сг203) —► флогопит, титаномагнетит, внешние
Рис. 3. Рудные фазы из вторичных включений расплава в оливине кимберлита трубки Удачная-Восточная. (а) - джерфишерит и магнетит из включения расплава, проходящий свет; (б) - то же включение, отраженный свет; (в) - джерфишерит в срастании с магнетитом; (г) - джерфишерит из включений ра
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.