2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Особенности состава пикроильменитов из кимберлитовых трубок с различной степенью алмазоносности, на примере кимберлитов Далдыно-Алакитского района (Якутия)

Каргин А.В.*, Голубева Ю.Ю.**

* Учреждение Российской академии наук Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, Россия; kargin@igem.ru

** ФГУП Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов, Москва, Россия; jugolubeva@gmail.com

Mg-ильмениты промышленно алмазоносных кимберлитов отличаются от неалмазоносных более высокими концентрациями Cr₂O₃ и Fe³⁺ на фоне более низких, умеренных концентраций MgO. Полученные закономерности обусловлены различной последовательностью кристаллизации Cr и Mg фаз, которая подразумевает взаимодействие CO₂ обогащенного флюида/расплава с мантийными перидотитами в зонах образования мегакристной ассоциации алмазоносных кимберлитов.

Ильменит является важнейшим типоморфным минералом мегакристной ассоциации кимберлитов. Его происхождение и особенности вещественного состава имеют тесную генетическую связь с формированием кимберлитовых расплавов. Как было показано в работах Костровицкого С.И. (Костровицкий и др., 2006 и ссылки в них), а также в наших предыдущих исследованиях (Каргин и др., 2009), вариации вещественного состава ильменитов в пределах различных минерагенических таксонов кимберлитового магматизма, такие как поле, куст (группа, кластер), трубка, коррелируют с петролого-геохимическими характеристиками кимберлитов и отражают эволюцию кимберлитового расплава.

Задачей настоящего исследования послужило изучение состава ильменитов в кимберлитовых трубках с различной степенью алмазоносности с целью установления изменения вещественного состава ильменитов при переходе от промышленно алмазоносных к неалмазоносным кимберлитам, на примере кимберлитовых тел Далдыно-Алакитского района.

В работе была изучена коллекция ильменитов из 4 трубок Далдыно-Алакитского района, которые характеризуются различной степенью алмазоносности (в скобках количество изученных зерен): промышленно алмазоносная трубка Комсомольская (97), среднеалмазоносные трубки Украинская (81), Дальняя (450) и неалмазоносная трубка Угадайка (99). Определения вещественного состава минералов были выполнены на приборе JXA-8200 фирмы JEOL (Япония) в ИГЕМ РАН. Для сравнения и сопоставления полученных результатов в работе были использованы данные вещественного состава ильменитов из промышленно алмазоносных трубок Юбилейная и Зарница, а также неалмазоносной трубки Озерная, опубликованные в работе (Ashchepkov et al., 2010). Все представленные в коллекции минералы относятся к Mg-ильменитам с повышенным содержанием MgO более 7 мас. % и содержанием Cr₂O₃ от 0,01 до 5 мас. %. Низкохромистые (Cr₂O₃ порядка до 0,2-0,3 мас. %) Mg-ильмениты можно отнести к ксеногенным ильменитам из эклогитов (Tollo, 1982). Высокохромистые Mg-ильмениты (Cr₂O₃ более 0,2-0,3 мас. %) сопоставимы с ильменитами из мегакристной ассоциации кимберлитов, которые тем или иным образом генетически связаны с кимберлитовым магматизмом (Moore, Belousova, 2005; Костровицкий и др., 2006; Ashchepkov et al., 2010).

Mg-ильмениты из промышленно алмазоносных кимберлитов обладают высокими концентрациями Cr₂O₃ на фоне умеренных значений концентраций MgO и на диаграмме MgO-Cr₂O₃ (рис а) тяготеют к левой ветви «параболы Хаггерти». В свою очередь Mg-ильмениты из неалмазоносных кимберлитов образуют противоположный тренд – с увеличением концентраций MgO увеличиваются концентрации Cr₂O₃ и на диаграмме MgO-Cr₂O₃ (рис б) попадают на правую ветвь параболы Хаггерти». Помимо этого, промышленно алмазоносные кимберлиты обладают более высокими значениями концентраций Fe³⁺ в отличие от неалмазоносных кимберлитов, что отражается в более низких значениях отношения Fe²⁺/(Fe²⁺+Fe³⁺) для первых (рис в, г).

Наличие двух трендов на диаграмме MgO-Cr₂O₃ для Mg-ильменитов из промышленно алмазоносных и неалмазоносных кимберлитов можно объяснить при помощи различной последовательности кристаллизации ильменита и силикатных фаз, богатых Cr или Mg (гранат, клинопироксен, оливин, ортопироксен) в мегакристной ассоциации. Так пикроильмениты из неалмазоносных кимберлитов, характеризующиеся высокими концентрациями MgO и умеренными Cr₂O₃, вероятно кристаллизовались после кристаллизации высокохромистых гранатов и до кристаллизации основной Mg-силикатной фазы (Moore, Belousova, 2005). Mg-ильмениты из промышленно алмазоносных кимберлитов, с высокими значениями концентраций Cr₂O₃ и умеренными концентрациями MgO, кристаллизовались одновременно с Mg-силикатной фазой, до кристаллизации высокохромистой силикатной фазы. Подобная ранняя кристаллизация Mg-ильменита с повышенным содержанием Cr₂O₃ объясняется наличием флюида, обогащенного CO₂ в ареале образования мегакристной ассоциации. В таком случае карбонатная фаза повышает коэффициент распределения Fe и Mg между минералом и расплавом, способствуя ранней кристаллизации Mg-силикатной фазы, а повышенная активность Fe³⁺ является следствием увеличения летучести кислорода при взаимодействии CO₂ обогащенного флюида/расплава (сопровождающего протокимберлитовый расплав) и вмещающих мантийных перидотитов (Moore, Belousova, 2005).

Таким образом, Mg-ильмениты промышленно алмазоносных кимберлитов отличаются от неалмазоносных более высокими концентрациями Cr₂O₃ и Fe³⁺ на фоне более низких, умеренных концентраций MgO. Полученные закономерности обусловлены различной последовательностью кристаллизации Cr и Mg фаз, которая подразумевает взаимодействие CO₂ обогащенного флюида/расплава с мантийными перидотитами в зонах образования мегакристной ассоциации алмазоносных кимберлитов. Полученные данные согласуются с результатами изучения петрогеохимических характеристик кимберлитов Далдыно-Алакитского района, где было установлено, что при формировании промышленно-алмазоносных кимберлитов происходит интенсивное взаимодействие протокимберлитовых расплавов, обогащенных CO₂, с литосферной мантией (Каргин и др., 2011).

Рис. Диаграммы MgO-Cr₂O₃ (а, б) и Fe²⁺/(Fe²⁺+Fe³⁺)-MgO (в, г) для ильменитов из промышленно алмазоносных и средне алмазоносных (а, в), непромышленно алмазоносных (б, г) кимберлитовых трубок Далдыно-Алакитского района.

Условные обозначения: 1-7 ильмениты из кимберлитовых трубок: 1 – Комсомольская, 2 – Юбилейная, 3 – Зарница, 4 – Украинская, 5 – Дальняя, 6 – Угадайка, 7 – Озерная. Данные для трубок Юбилейная, Зарница и Озерная по (Ashchepkov et al., 2010). Пунктирной серой линией на рис. (а, б) условно показано положение «параболы Хаггерти», по (Haggerty, Tomkins, 1983). Полем на рис. (г) показана область промышленно алмазоносных кимберлитов (в).

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых, МК-310.2010.5.

Список литературы:

Ashchepkov I.V., Pokhilenko N.P., Vladykin N.V. et al. Structure and evolution of the lithospheric mantle beneath Siberian craton, thermobarometric study // Tectonophysics. 2010. Vol. 485. P. 17-41.

Haggerty S.E., Tomkins L.A. Redox state of the Earth's upper mantle from kimberlitic ilmenites // Nature. 1983. Vol. 303. P. 295-300.

Moore A., Belousova E. Crystallization of Cr-poor and Cr-rich megacryst suites from the host kimberlite magma: implications for mantle structure and the generation of kimberlite magmas // Contrib. Mineral Petrol. 2005. Vol. 149. P. 462-481.

Tollo R.P. Petrology and mineral chemistry of ultramafic and related inclusions from the Orapa A/K-1 kimberlite pipe, Botswana // MSC Thesis University of Massachusetts. 1982. P. 203.

Каргин А.В., Голубева Ю.Ю., Кононова В.А. Кимберлиты Далдыно-Алакитского района (Якутия): пространственное распределение пород с различными вещественными характеристиками // Петрология. 2011. В печати.

Каргин А.В., Голубева Ю.Ю., Писарев П.А. Петрогеохимические и минералогические характеристики фаз внедрения в сложнопостроенных кимберлитовых трубках Якутии // Материалы 1-й Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского. Санкт-Петербург, 2009, с. 272-275.

Костровицкий С.И., Алымова Н.В., Яковлев Д.А. и др. Особенности химического состава пикроильменитов из алмазоносных полей Якутской провинции // Докл. РАН. 2006. Т. 406. № 3. С. 350–354.