2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Породообразующие минералы палеозойских щелочно-ультраосновных даек арх. Шпицберген

Бурнаева М.Ю.

ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга» Санкт-Петербург, Россия.

burnaevam@mail.ru

Детальные исследования даек проводились с целью выяснения отношения этих пород к кимберлитовой формации. Состав пород представлялся на заседании школы «Щелочной магматизм Земли» в 2008, а особенности клинопироксенов в 2009 годах.

При изучении даек установлено 62 минеральных вида. Основными породообразующими минералами даек являются оливин, клинопироксен и слюды. При этом оливин практически нацело изменен: серпентинизирован, хлоритизирован, карбонатизирован. Слабоизмененные зерна характерны для минерала из ксенолитов. Чаще это бесцветные зерна, имеющие показатели преломления (Ng’ =1,690, Np’=1,651), которые позволяют отнести его к 90% форстериту, но присутствует разновидность минерала с желтоватым оттенком окраски, которая является более железистой (81% Fo). Микрозондовым анализом в минерале установлена изоморфная примесь никеля (0-0,28 мас.% NiO) и кальция (0-0,25 мас.% CaO), а в одном случае – марганца (0,08 мас.% MnO).

Наиболее информативны для даек - клинопироксены и слюды.

Все изученные клинопироксены преимущественно относятся к Ca-Mg-Fe разновидностям. По кристаллохимическим формулам (Минералы, 1981) среди них выделены три минеральные разновидности: диопсид, авгит, фассаит. Установлено 3 генерации минерала. Первая представлена высокохромистыми диопсидом и авгитом (до хромдиопсида и хромавгита). В большинстве случаев в состав минерала этой генерации входит натрий, являющийся составной частью космохлорового и жадеитового миналов. Эти особенности пироксенов I генерации обусловлены формированием их в условиях больших глубин при высоких значениях температуры и давления. Пироксены II генерации представлены авгитами часто с повышенным содержанием хрома и иногда натрия, диопсидами и диопсидами, обогащенными титаном. Пироксены этой генерации зональны. Клинопироксены III генерации представлены диопсидами, авгитами, часто с повышенным титаном (до титанавгитов) и фассаитами, появляются субкремнистые разновидности минерала. Отмечено разделение всех составов на две группы, что указывает на два основных этапа формирования пород: глубинный и гипабиссальный.

В единичных случаях в дайках установлены эгирин и ортопироксен – энстатит (Mg#= 88 -92%).

Ортопироксен вероятно высвободился при дезинтеграции ксенолитов. По данным микрозондового анализа в составе ортопироксена установлено до 4,4% Al₂O₃, до 7,4% FeOt, до 1,6 % CaO. В большинстве зерен присутствует Cr₂O₃ (до 0,5%). По положительному значению дискриминантной функции D(x)=+0.506-0.1008Al^IV+0.009Al^VI+0.00515Mg-0.0419Ca+0.064Na, энстатиты из даек относятся к гипербазитовому типу  и попадают в поле составов энстатитов из перидотитов гипербазитовой формации (Добрецов и др., 1971).

Слюды присутствуют в дайках в значительных количествах. Преимущественно это триоктаэдрические магнезиально-железистые слюды ряда биотита-флогопита, реже - образовавшиеся в заключительные фазы кристаллизации породы диоктаэдрические – мусковит и гантерит?.

Магнезиально-железистые слюды встречаются во всех разновидностях даек. Минерал коричневого цвета с прямой схемой плеохроизма, представлен тремя генерациями: 1) мегакристы (до 2 см); 2) крупные, часто пойкилитовые микролиты, к этой же генерации относятся таблитчатые зерна слюды из миндалин; 3) мелкие микролиты и ксеноморфные зерна основной массы. Общее содержание минерала составляет от 2 до 18 %.

Состав слюд исследован с помощью микрозондового анализа. Вариации состава представлены в таблице Для изученных слюд характерно высокое содержание титана и, в некоторых образцах, присутствие значительных количеств бария и примеси фосфора.

Титан является важным элементом для установления генетической принадлежности слюд. Для сравнения со слюдами разного генезиса использована диагностическая диаграмма TiO₂ – MgO по Ю.В. Малышонок (1993 г.). На диаграмме составы из даек преимущественно попадают в поля титансодержащих и титанистых слюд, частично характерных для лампрофиров  и лампроитов (рис. 1).

Слюды второй и третьей генераций зональны. В них от центра к краю наблюдается увеличение содержаний SiO₂, FeOt, , MnO, K₂O и TiO₂, уменьшение – MgO, Al₂O₃. В некоторых случаях в краевых зонах повышено содержание Na₂O. В мегакристах (1 генерация) зональности не обнаружено.

Все составы слюд из даек по характеру взаимодействия минералообразующих элементов аналогично клинопироксенам разделяются на две группы, характеризующие глубинный и гипабиссальный этапы формирования даек. Для слюд первой группы с повышением кремнезема связано повышение магнезиальности, содержание глинозема почти не изменяется с изменением железистости, у слюд второй группы увеличение MgO связано с уменьшением SiO₂, а рост железистости сопровождается снижением количества Al₂O₃. В целом эволюция составов направлена в сторону уменьшения магнезиальности за счет увеличения железистости, некоторого увеличения титанистости и уменьшения глиноземистости. Подобный тренд назван алданским, он характерен для коллизионных лампроитов (Богатиков и др., 1991).

В слюдах из кимберлитов и лампроитов, по сравнению с изученными составами слюд из даек отчетливо выше содержания SiO₂ и MgO, но ниже - Al₂O₃, FeOt, CaO. Количество BaO в барийсодержащих слюдах из даек достигает 4,3 масс.%, а для слюд из кимберлитов и лампроитов характерны значения менее 1,5%.

В кимберлитах и им подобных породах всегда обращается особое внимание на хромшпинель. В дайках хромшпинелиды представлены преимущественно пикотитом, хромпикотитом и субферрихромпикотитом. В составах хромшпинелидов (n=23) микрозондовым рентгеноспектральным анализом установлены (масс.% от-до/среднее): Al₂O₃ (18.2-55.5/39.8), TiO₂ (0-2.7/0.2), FeO (5.3-13.8/9.8), Fe₂O₃ (0-8.6/4.1), MgO (14.2-21.7/18.2), Cr₂O₃ (8.3-49.8/26,0).

Ильменит в дайках встречается редко в виде единичных зерен черного цвета, таблитчатой либо обломочной формы, имеющих размер 0,2-0,3 мм. В отраженном свете зерна практически гомогенные, лишь изредка заметны весьма тонкие редкие пластинки гематита. Микрозондовом анализом магния в составе минерала не установлено, но присутствует примесь марганца. В зерне ильменита, включенном в клинопироксен из дайки авгитита, пирофанитовая компонента составляет 38% (17,5 мас.% MnO в составе). Возможно кристаллизация этого зерна происходила из расплавного включения в пироксене.

В шлифах и протолочных пробах встречены единичные обломочные, иногда окатанные зерна гранатов. Минерал чаще всего розового (альмандин) или красновато-коричневого (андрадит) цвета. В двух пробах обнаружен пироп (зерна фиолетово-красной окраски, с показателями преломления < 1,740), который проанализирован на микрозондовом анализаторе. Полученные результаты обработаны по схеме, изложенной D.Schulze (2003). Составы зерен попали в область мантийных гранатов, при этом – 11 соответствуют эклогитовым, а 6 - лерцолитовым (в том числе 2 имеют содержания TiO₂ > 0,5 масс.%, что характерно для гранатов из мегакристов.

При изучении вещественного состава даек выделены минералы характерные для глубинных условий, собственномагматической, автометасоматической и гидротермальной стадий. Для оливинов, клинопироксенов, хромшпинелидов и магнезиально-железистых слюд отмечено наличие несколько генераций, отражающих глубинный и гипабиссальный этапы формирования пород, выявлена зональность, образовавшаяся вследствие неравновесных условий их кристаллизации. Среди минералов присутствуют виды и разновидности характерные для щелочных и щелочно-базальтовых пород – астрофиллит, бадделеит, эгирин, пироксены с высоким содержанием титана и чермакитового компонента, магнезиально-железистые слюды содержащие барий и значительные количества титана, арфведсонит и высокотитановые амфиболы. Значительную долю вещества даек составляют минералы, содержащие в своем составе летучие компоненты – слюда, анальцим, хлорит, тальк, серпентин - это указывает на насыщенность летучими магматического расплава. Об этом же свидетельствуют миндалины, являющиеся неотъемлемой частью пород и присутствие в дайках округлых образований - сферул. Составы оливинов, клинопироксенов, магнезиально-железистых слюд даек отличаются от кимберлитовых и лампроитовых по содержанию и соотношениям MgO, TiO₂, Al₂O₃, FeOt. Хромшпинелиды, как правило, низкохромистые. Необходимо отметить, как характерную особенность составов минералов – вхождение титана преимущественно в силикатные фазы. Учитывая петрохимические и минералогические особенности пород, можно утверждать, что изученные породы не относятся к кимберлитовой формации.

Список использованной литературы:

Минералы: Справочник. М.: Наука, -1981, т. 3, вып. 2. 614 с. (на русском языке)

Добрецов Н.Л., Кочкин Ю.Н., Кривенко А.П., Кутолин В.А. Породообразующие пироксены. М.: Наука, 1971 г. 454 стр. (на русском языке)

Богатиков, Рябчиков, Кононова и др. Лампроиты. М., Наука, 1991 г. 302 c. (на русском языке)

Schulze D. J. A classification scheme for mantle-derived garnets in kimberlite: a tool for investigating the mantle and exploring for diamonds// Lithos. 2003. № 71 P. 195– 213