Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Особенности формирования мелилитсодержащих пород Colle Fabbri и Cupaello, Central Italy

А.Т. Николаева

Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия

atnikolaeva@gmail.com

Итальянская Ультращелочная Провинция (ИУП) характеризуется камафугитовым и карбонатитовым магматизмом. Здесь отмечаются диатремы, маары и туфовые кольца (Stoppa and Lavecchia 1992). Магматические центры ИУП, такие как вулкан San-Venanzo, шток Colle Fabbri и вулкан Cupaello располагаются в системе плейстоценовых/четвертичных континентальных тектонических депрессий, которые поперечно пересекают Плиоценовую Аппенинскую надвигово-складчатую систему.

Генезис камафугитов Центральной Италии до сих пор остается дискуссионным. Некоторые исследователи (Peccerillo 2004; Conticelli et al. 2002) связывают специфический состав итальянских камафугитов с вкладом коровых пород. A. Peccerillo считает, что камафугиты и карбонатиты Италии явились результатом захвата осадочных карбонатов силикатными расплавами во время их прохождения через толстые слои известняков и мергелей, которые располагаются вдоль полуострова Италии. Другие авторы приписывают уникальные особенности итальянских пород магматизму, связанному с субдукцией (Lustrino 2000; Serri 1997) или наоборот, считают их результатом внутриплитного магматизма и мантийного метасоматоза (Cundari and Ferguson, 1991; Cundari 1994; Lavecchia and Stoppa 1996; Bell et al. 2003). В настоящее время наиболее популярной является плюмовая модель формирования итальянских камафугитов и присутствие необычного радиогенного мантийного крайнего члена (ITEM) под полуостровом Италии (Bell et al. 2006; Gasperini et al. 2002).

Детальное изучение мелилитсодержащих пород вулкана Cupaello и штока Colle Fabbri при широком привлечении методов изучения расплавных включений в минералах позволили получить прямые данные относительно происхождения некоторых пород ИУП, в том числе о составе и эволюции родоначальной мелилититовой магмы, ее температурах, физико-химических условиях кристаллизации и дифференциации, а также об условиях несмесимости силикатных и карбонатитовых расплавов.

Вулкан CUPAELLO представлен лавовым потоком кальсилитовых мелилититов протяженностью около 750 м, шириной от 60 до 200 м и мощностью до 6 м (Gallo et al., 1984; Stoppa and Cundari, 1995; Cundari and Ferguson, 1991). Под лавовым потоком присутствует линзообразное тело карбонатитового туфа мощностью до 80 см и длиной в несколько метров. Согласно радиометрическим данным, возраст вулкана около 0.64 Ма (Stoppa and Cundari, 1995). Кальсилитовые мелилититы состоят из крупных вкрапленников клинопироксена, флогопита и мелких фенокристов мелилита. Основная масса породы представлена клинопироксеном, мелилитом, кальсилитом, оливином, монтичеллитом, перовскитом, рудными минералами и стеклом. Химический состав кальсилитовых мелилититов является недосыщенным по SiO₂ (~ 43,8 мас.%), характеризуется низким содержанием Al₂O₃ (~ 7,4 мас.%) и щелочей (4,4 мас.% K₂O и 0,27 мас.% Na₂O), и высокими MgO (~ 11,3 мас.%), FeO (~ 6,7 мас.%) и СаО (~ 15,4 мас.%). Он очень близок к составу оливиновых мелилититов San-Venanzo (Cundari, Ferguson, 1991).

Шток COLLE FABBRI сложен лейцит-волластонитовыми мелилитолитами, содержащими мелилит, волластонит, лейцит, анортит, Ti-гранат, апатит, магнетит и Fe-Ni-сульфиды. На периферии тела, на контакте с вмещающими пелитами располагаются волластонит – анортит – пироксеновые породы (Stoppa, Sharygin, 2009). Химический состав лейцит-волластонитового мелилитолитов является сильно недосыщенным по SiO₂ (~42 мас.%), характеризуется относительно низким содержанием Al₂O₃ (10,7 – 11,2 мас.%) и экстремально высоким СаО (37,3 – 38,5 мас.%). Несмотря на присутствие лейцита в породах, общая сумма Na₂O+K₂O низкая и составляет около 1,4 – 1,9 мас.%. Содержание MgO (1,6 – 2,4 мас.%) и FeO (3,3 – 3,7 мас.%) невысокие. По сравнению с кальсилитовыми мелилититами Cupaello содержит больше Al₂O₃ и CaO.

В лейцит-волластонитовых мелилитолитах COLLE FABBRI первичные силикатные включения нами были обнаружены в мелилите и волластоните. Включения одиночные, частично раскристаллизованные, размером до 50 мкм. В их фазовом составе присутствуют стекло, гранат, рудные фазы и газовый пузырь. Исходя из температур гомогенизации включений, минимальные температуры кристаллизации мелилита и волластонита не менее 1320 ± 15 ^оС. Химический состав прогретых расплавных включений в мелилите отвечает мелилититовому составу и содержит (мас.%) 35–39 SiO₂, 13–25 Al₂O₃, 0.3–2.3 TiO₂, 3–9 FeO, 1–2.8 MgO, 25–30 CaO, 0.4–1.1 Na₂O, 0.7–7.4 K₂O, 0.1–0.9 P₂O₅, до 1.29 SO₃.

В кальсилитовых мелилититах CUPAELLO нами были также найдены первичные карбонатно-силикатные включения во вкрапленниках клинопироксена. Они имеют округлую, неправильную или близкую к призматической форму. Их размеры варьируют от 10-15 мкм до 50 мкм. Содержимое включений состоит из тонкозернистых агрегатов бесцветных, светло-зеленоватых и буроватых фаз и зажатой между ними газовой фазы. С помощью сканирующего микроскопа и КР-спектроскопии во включениях были определены: биотит, кальсилит, пектолит - Ca₂NaH[Si₃O₉], комбеит - Na₂Ca₂[Si₃O₉], кальцит, Ba-Sr карбонаты, барит, сульфаты щелочей и апатит. В процессе экспериментов по прогреву и гомогенизации включений были зафиксированы при 1025-1050 °С проявления силикатно-карбонатной несмесимости и установлены минимальные температуры кристаллизации клинопироксенов – 1150-1180 °С. Гомогенизированные включения состоят из стекловатой силикатной и тонкораскристаллизованной карбонатной частей. Химический состав стекловатой силикатной части соответствует мелилититу и характеризуется (мас. %): 35.4-45.4 SiO₂, 0.8-2 TiO₂, 4.5-9.7 Al₂O₃, 4.3-6.9 FeO, 2.3-12.2 MgO, 7.6-16.8 CaO, 0.7-5.2 Na₂O, 5.9-11.3 K₂O, 0.2-1.7 BaO, 0.1-0.7 SrO, 0.6-1.9 P₂O₅, 0.05-0.3 Cl, 0.2-1.9 SO₃. Карбонатная часть содержимого включений содержит (мас.%): 1.7-4.81 SiO₂, 0.1-0.2 TiO₂, 0.7-1.1 FeO, 0.6-1.9 MgO, 24.9-40.9 CaO, 1.4-4.5 Na₂O, 8.9-17 K₂O, 3.8-5.1 BaO, 2.4-3.1 SrO, 0.3-0.5 P₂O₅, 0.06-0.24 Cl, 0.2-0.4 SO₃.

Выводы

Лейцит-волластонитовые мелилитолиты Colle Fabbri и кальсилитовые мелилититы Cupaello образовались на магматическом этапе из мелилититовых расплавов. Кристаллизация клинопироксенов в кальсилитовом мелилитите Cupaello происходила при 1150-1180 °С из мелилититового расплава, обогащенного карбонатами и сульфатами и щелочами. При 1025-1050 °С в расплаве проявилась силикатно-карбонатная несмесимость. Кристаллизация мелилита и волластонита при формировании лейцит-волластонитовых мелилитолитов Colle Fabbri происходила при 1320 ± 15 ^оС из расплава чрезмерно обогащенного CaO. Высокое содержание извести в расплаве, по-видимому, связано со специфическим мантийным источником, испытавшем короподобные воздействия – так называемым аномальным источником ITEM. Генерацию мелилититовых расплавов, в целом, следует связывать с плюмовой моделью (Панина и Николаева, в печати).

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта ОПТЭК.

Литература

Bell K., Castorina F., Rosatelli G., Stoppa F. Large-scale, mantle plume activity below Italy: Isotopic evidence and volcanic consequences. Geophysical Research Abstracts, 2003. 5, P. 14217.

Bell K., Castorina F., Rosatelli G. Plume activity, magmatism, and the geodynamic evolution of the Central Mediterranean. Annals of Geophysics, 2006. 49 (1), P. 357-371.

Conticelli S., D'Antonio M., Pinarelli L., Civetta L. Source contamination and mantle heterogeneity in the genesis of Italian potassic and ultrapotassic volcanic rocks: Sr–Nd–Pb isotope data from Roman Province and southern Tuscany. Mineralogy and Petrology, 2002. 74, P. 223-252.

Cundari A., Ferguson A.K. Petrogenetic relationships between melilitite and lamproite in Roman Comagmatic Region: the lavas of S. Venanzo and Cupaello. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1991. 107, P. 343-357.

Cundari A. Role of subduction in the genesis of potassic basaltic rocks: a discussion paper on the unfashionable side of the role. Mineralogica et Petrographica Acta, 1994. 37, P. 81-90.

Gallo F., Giammetti F., Venturelli G., Vernia L. The kamafugitic rocks of S. Venanzo and Cupaello, Central Italy. Neues Jahrb Mineral Monatsh, 1984. 5, P. 198-210.

Gasperini D., Blichert-Toft J., Bosch D., Del Moro A., Macera P., Albarede F. Upwelling of deep mantle material through a plate window: evidence from the geochemistry of Italian basaltic volcanics. Journal of Geophysical Research, 2002. 107, P. 2367-2371.

Lavecchia G., Stoppa F. The tectonic significance of Italian magmatism: an alternative view to the popular interpretation. Terra Nova, 1996. 8, P. 435-446.

Lustrino M. Volcanic activity during the Neogene to Present evolution of the western Mediterranean area: a review. Ofioliti, 2000. 25, P. 87-101.

Panina L.I., Nikolaeva A.T. Genesis of melilitolites from Colle Fabbri: inferences from melt inclusions. Mineralogy and Petrology, 2012. in press.

Peccerillo A. Carbonate-rich pyroclastic rocks from central Apennines: carbonatites or carbonated rocks? A commentary. Periodico di Mineralogia, 2004. 73, P. 165-175.

Serri G. Neogene-Quaternary magmatic activity and its geodynamic implications in the Central Mediterranean region. Geodynamics, 1997. 40, P. 681-703.

Stoppa F., Cundari A. A new Italian carbonanite occurrence at Cupaello (Rieti) and its genetic significance. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1995. 122, P. 275-288.

Stoppa F., Lavecchia G. Late Pleistocene ultra-alkaline magmatic activity in the Umbria – Latium region (Italy): An overview. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 1992. 52, P. 277-293.

Stoppa F., Sharygin V.V. Melilitolite intrusion and pelite digestion by high temperature kamafugitic magma at Colle Fabbri, Spoleto, Italy. Lithos, 2009. 112, P. 306-320.