ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 436, № 4, с. 515-519
= ГЕОХИМИЯ =
УДК 549.621.14+549.211+551.14 (470.11)
СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ В ОЛИВИНАХ ИЗ АЛМАЗОВ И КСЕНОЛИТОВ ПЕРИДОТИТОВ КИМБЕРЛИТОВОЙ ТРУБКИ ИМ. В. ГРИБА (АРХАНГЕЛЬСКАЯ АЛМАЗОНОСНАЯ ПРОВИНЦИЯ)
© 2011 г. В. Г. Мальковец, Д. А. Зедгенизов, академик Н. В. Соболев, Д. В. Кузьмин, А. А. Гибшер, Е. В. Щукина, Н. Н. Головин, Е. М. Веричев, член-корреспондент РАН Н. П. Похиленко
Поступило 14.07.2010 г.
Оливин является главным породообразующим минералом литосферной мантии и наиболее распространенным минеральным включением в алмазах [6, 9—11, 15]. Несмотря на простой химический состав, он содержит ряд петрогенетически важных элементов-примесей, таких как Т1, А1, Са, Сг и Со, с содержанием ниже 0.1 мас. % за исключением N1 и Мп, и, как правило, определяемых с большой ошибкой измерения при стандартных условиях съемки на рентгеноспектральном микроанализаторе. В последние годы появились новые данные о содержании элементов-примесей в фенокристаллах оливинов глубинных мантийных магм, во включениях, содержащихся в алмазах из кимберлитов и лампроитов, а также в ксенолитах перидотитов трубки Удачная (Якутия). Эти данные были получены методом высокой точности и внесли существенный вклад в понимание генезиса мантийных магм и поведения элементов-примесей в оливинах при частичном плавлении и метасоматозе литосферной мантии древних крато-нов [12-14].
В числе изученных нами ранее оливинов есть представительные образцы из алмазов месторождения им. М.В. Ломоносова (Архангельская алмазоносная провинция), в которых установлены аномально низкие концентрации №0 [14]. К настоящему времени в этой провинции кроме указанного месторождения открыта среднепалеозойская ким-берлитовая трубка им. В. Гриба, расположенная в Верхотинском кимберлитовом поле в 70 км на северо-восток от месторождения им. М.В. Ломоносова. Эти месторождения характеризуются повышенным содержанием алмазов ромбододекаэдри-ческого габитуса. Минеральные включения в
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск
Max-Planck Institute for Chemistry, Mainz (Germany) ОАО "Архангельскгеолдобыча", Архангельск
алмазах месторождения им. М.В. Ломоносова представлены преимущественно ультраосновным парагенезисом [1].
В настоящей работе приведены первые результаты исследований химического состава оливинов из включений в алмазах и ксенолитов перидотитов кимберлитовой трубки им. В. Гриба. На основании визуального просмотра алмазов и данных микро-зондового анализа установлено, что минеральные включения в алмазах из трубки им. В. Гриба, так же как и в месторождении им. М.В. Ломоносова, представлены преимущественно ультраосновным парагенезисом. Содержание главных и примесных элементов в оливинах из алмазов и ксенолитов определяли методом ЕМРА на электронном микроанализаторе Jeol 8200 Super Probe в Институте химии Макса Планка (Майнц, Германия). Состав оливина анализировали при ускоряющем напряжении 20 кВ и токе 300 нА по специальной методике, позволяющей достигнуть точности 20— 30 г/т (две стандартные ошибки) для Ni, Ca, Mn, Al, Ti, Cr, Co и 0.02 мол. % для форстеритовой составляющей (Fo = [100Mg/(Mg + Fe)]) в оливине [12].
Химический состав оливина был также изучен в 13 ксенолитах пироповых (n = 6) и флогопит-пироповых (n = 7) перидотитов. Для каждого образца анализировали от 6 до 44 зерен оливина (в среднем 26). В 38 алмазах размером от 1 до 4 мм были визуально диагностированы единичные или множественные (2—5) включения оливина, которые вывели на поверхность при полировке для проведения микрозондового анализа. Представительный состав включений оливинов приведен в табл. 1 с учетом среднего состава 5 включений оливина в обр. 42/2.
В единственном образце 23/3 (табл. 1) нами был обнаружен оливин (Fo = 92.44) в сростке с субкальциевым пиропом (CaO — 3.94; Cr2O3 — 8.4 мас. %). На этом основании он был отнесен к гарцбургито-вому парагенезису [2]. В остальных алмазах ни пироп, ни клинопироксен в ассоциации с оливи-
515
6*
516
МАЛЬКОВЕЦ и др.
Таблица 1. Представительный состав включений оливинов в алмазах трубки им. В. Гриба (1—8), пироповых (9, 10) и флогопит-пироповых перидотитов (11, 12)
Включение Образец Т1О2 А12О3 СГ2О3 РеО(0( МпО
1 23/3 40.80 Н.п.о. 0.013 0.056 7.40 0.106
2 53/5 41.16 0.003 0.010 0.045 6.38 0.086
3 31/2 40.94 0.004 0.011 0.047 6.53 0.091
4 38/4 41.16 0.004 Н.п.о. 0.042 6.03 0.080
5 31/3 41.12 Н.п.о. Н.п.о. 0.032 6.84 0.094
6 39/44 41.01 Н.п.о. Н.п.о. 0.046 7.75 0.102
7 42/2 40.81 Н.п.о. Н.п.о. 0.023 6.91 0.090
8 42/2* 40.93(12) Н.п.о. 0.010(3) 0.027(4) 6.97(16) 0.091(3)
9 90-395 41.01 0.004 Н.п.о. Н.п.о. 7.71 0.095
10 93-295 41.06 0.023 Н.п.о. 0.013 6.76 0.080
11 89-305 41.52 0.009 0.018 0.010 8.62 0.098
12 120-21 40.90 0.023 0.003 0.012 8.19 0.102
Включение Образец МБО СаО N10 СоО Сумма Бо
1 23/3 50.78 0.018 0.334 0.0150 99.500 92.44
2 53/5 51.84 0.014 0.326 0.0147 99.877 93.54
3 31/2 51.64 0.007 0.365 0.0155 99.644 93.38
4 38/4 52.29 0.010 0.329 0.0131 99.973 93.92
5 31/3 51.44 0.010 0.340 0.0162 99.895 93.06
6 39/44 50.90 0.022 0.329 0.0152 100.183 92.13
7 42/2 51.04 0.026 0.345 0.0171 99.267 92.94
8 42/2* 51.19(20) 0.028(2) 0.348(7) 0.0156(17) 99.615 92.90(7)
9 90-395 50.95 0.006 0.380 0.0171 100.176 92.18
10 93-295 51.57 0.008 0.365 0.0146 99.895 93.15
11 89-305 49.89 0.012 0.379 0.0166 100.570 91.17
12 120-21 50.48 0.017 0.356 0.0163 100.097 91.66
Примечание. Для образца 42/2* приведено среднее значение для 5 включений оливина. Числа в скобках представляют пределы вариаций для последних значащих цифр. Бо = [100М^/(М£ + Бе)]. Н.п.о. — ниже предела обнаружения.
ном обнаружены не были, что не позволяет нам определенно отнести их либо к гарцбургитовому, либо к лерцолитовому парагенезису. Содержание Бо в оливинах, включенных в алмазы из трубки им. В. Гриба, варьируется от 92.13 до 94.05 (рис. 1). Среднее содержание Бо в этих оливинах составляет 92.96 (п = 46). Это значение очень близко к среднему значению 92.9 (п = 607) для оливинов неопределенного парагенезиса из алмазов выборки для кимберлитов и лампроитов других регионов мира [15]. Среднее содержание Бо в оливинах из изученных ксенолитов заметно ниже и составляет 91.73 для флогопит-пироповых и 92.47 для пироповых перидотитов (рис. 1).
Содержание элементов-примесей в оливинах из включений в алмазах (п = 46) варьируется в следующих пределах (в мас. %): N10 0.317—0.371 (среднее содержание х = 0.343), СаО 0.007—0.035 (х = 0.02), МпО 0.08-0.102 (х = 0.094), Сг203
0.023-0.063 (х = 0.039), СоО 0.0123-0.0171 (х = = 0.015), Т102 0-0.012 (х = 0.002). Для оливинов из ксенолитов интервалы концентраций составляют (в мас. %): пироповые перидотиты (п = 6) №0 0.361-0.386 (х = 0.372), СаО 0.005-0.018 (х = = 0.009), МпО 0.08-0.098 (х = 0.089), Сг203 0.003-0.025 (х = 0.01), СоО 0.0146-0.0171 (х = = 0.016), Т102 0.004-0.023 (х = 0.01) и флогопит-пироповые перидотиты (п = 7) №0 0.356-0.429 (х = 0.387), СаО 0.005-0.023 (х = 0.014), МпО 0.087-0.105 (х = 0.096), Сг203 0.005-0.012 (х = = 0.009), СоО 0.0157-0.0182 (х = 0.0166), Т102 0.004-0.025 (х = 0.012). Соотношение величин содержания элементов-примесей и содержания Бо приведено на рис. 2. Для сравнения на рисунок нанесены поля составов оливинов, включенных в алмазы из кимберлитов Якутии и некоторых месторождений ЮАР, а также оливинов из ксенолитов разных групп перидотитов трубки Удачная [13, 14].
СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ В ОЛИВИНАХ ИЗ АЛМАЗОВ
517
Содержание Са, А1 и Сг в оливинах мантийных ксенолитов положительно коррелируется с температурой равновесия минеральных ассоциаций и, в меньшей степени, с модальной минералогией перидотитов (наличие или отсутствие шпинели или граната в ассоциации) [3]. Концентрации этих элементов в оливинах из включений в алмазах в среднем значительно выше, чем в оливинах из мантийных ксенолитов, что может свидетельствовать о более глубинном происхождении алмазов в сравнении с изученными ксенолитами (рис. 2а,б и в). Примерно 80% ксенолитов перидотитов образовалось на глубинах с параметрами 25-40 кбар или 750-900°С [7]. В работах Н.В. Соболева и др. [2] сначала предположили, а затем установили [11] положительную корреляцию между содержанием пиропов гарцбургит-дунито-вой ассоциации и алмазоносностью кимберлитов. Таким образом, при дополнительном использовании данных по содержанию N1 в пиропах гарцбургит-дунитовой ассоциации было установлено, что преимущественный температурный интервал глубин распространения алмазоносных пород под месторождением им. М.В. Ломоносова составляет 800-1100°С [5, 8]. Мы предполагаем, что вынос алмазов кимберлитами трубки им. В. Гриба происходил с таких же глубин. При этом следует иметь в виду, что для отдельных алмазов (на примере образцов из трубки Мир, Якутия) температурный интервал может превышать указанные пределы, достигая 1300-1400°С [4].
Содержание Сг в оливинах из включений в алмазах в среднем в 4 раза выше, чем в оливинах из ксенолитов (рис. 2в). Несмотря на данные о положительной корреляции содержания Сг в оливине с температурой равновесия [3], повышенное содержание Сг в оливинах из включений в алмазах, наиболее вероятно, связано с резко восстановительной средой во время образования алмаза и вхождением в структуру оливина в виде двухвалентного катиона Сг2+ [9]. Однако это можно также частично объяснить и наличием в оливине субмикроскопических включений хромита [13].
Содержание Т1 в оливинах контролируется валовым составом породы и температурой равновесия. Среднее содержание Т1 в оливинах из ксенолитов перидотитов значительно выше, чем в оливинах из включений в алмазах (рис. 2г). Повышенное содержание Т1 обнаружено в двух ксенолитах флогопит-пироповых перидотитов (138 и 152 г/т) и в одном пироповом перидотите (135 г/т, Бо = 93; образец 93/295), причем в последнем оно, вероятно, вызвано метасоматиче-ским обогащением на контакте с хромдиопсид-пироповой жилой.
Мп и Со (рис. 2д) ведут себя как несовместимые элементы и обнаруживают отрицательную корреляцию с Бо.
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.