Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Микроксенолиты метасоматизированных шпинелевых лерцолитов в дунитах Гулинского плутона

Панина Л.И.

Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия

panina@igm.nsc.ru

Фрагменты микроксенолитов шпинелевых лерцолитов впервые были обнаружены нами в флогопитизированных дунитах Гулинского щелочно-ультраосновного карбонатитового плутона. Гулинский плутон (Васильев, Золотухин, 1975; Егоров, 1991) локализован на границе Сибирской платформы с Mz-Kz Хатангским прогибом, в месте сочленения наиболее активных расколов в период раннетриасового цикла. Раму плутона слагают вулканиты нескольких свит, состоящие из базальтов, трахибазальтов, трахириолитов, ультраосновных фоидитов, щелочных пикритов и меймечитов. Среди интрузивных пород ультрабазиты слагают 70-80% обнаженной части плутона. Дуниты прослеживаются в виде дугообразно изогнутой полосы протяженностью свыше 40 км при средней ширине в 9-10 км. Они рассечены более поздними штокообразными интрузиями щелочных пород и карбонатитов. Среди дунитов отмечаются также тела и дайки оливиновых меланефелинитов, пикритовых порфиритов, меймечитов. В дунитах в отличии от оливинитов других массивов Маймеча-Котуйской провинции обычно присутствуют хромшпинелиды и клинопироксен. Количество последнего местами возрастает до 20-30% объема породы, обуславливая постепенный переход в перидотиты, которые образуют шлирообразные обособления в дунитах.

Оливин - главный породообразующий минерал дунитов и перидотитов слагает 95-70 об.% породы, образует сплошные мономинеральные агрегаты. Зерна его ксеноморфные, слабоудлиненные или изометричные. В перидотитах они корродированны и не имеют четких ограничений. Размер зерен колеблется от первых долей до 3-5 миллиметров. Оливин нередко замещен серпентином. Клинопироксен выполняет интерстиции между зернами оливина, ксеноморфен, иногда замещен флогопитом и/или бурой роговой обманкой. Хромшпинелиды – Cr и Ti-содержащие магнетиты – образуют округлые выделения и небольшие гнезда до 1-3 мм в поперечнике, неравномерно распределены в породе. В тесной ассоциации с ними нередко находятся зерна хромита, реже – мелкие пластинки ильменита.

Обнаруженные нами в флогопитизированных дунитах микрофрагменты ксенолитов шпинелевых лерцолитов слегка оплавлены, довольно разнообразны по форме выделения, размерам и минеральному составу. Они представляют собой микрозернистые агрегаты из раздробленных зерен шпинелидов, ортопироксена, клинопироксена, серпентина и других минералов. От таких агрегатов обычно отходят трещины. Наиболее простые микрофрагменты ксенолитов состоят из Cr-шпинелидового ядра и окружающих его отдельных многочисленных остроугольных зерен ортопироксена, имеющих одинаковую оптическую ориентировку (дробленные монокристаллы?). Скопления зерен хромшпинелидов имеют округлые, частично ограненные неправильные очертания, максимальные их размеры достигают 50х80 мкм. Размер зерен ортопироксена изменяется от 0,5-1 до 10-15 мкм. В более сложных обособлениях кроме Cr-шпинелидового ядра и зерен ортопироксена присутствуют также ксеноморфные дробленные зерна клинопироксена, оливина и лейсты флогопита, к которым присоединяются единичные зерна альбита, серпентина, реже – барита, кальцита, халькозина (рис.). Определенной последовательности выделения минералов относительно зерен Cr-шпинелидов не отмечается. Чаще всего зерна ортопироксена приурочены к одной из сторон Cr-шпинелида, а зерна клинопироксена и лейсты флогопита – к другой. Лишь в одном случае отмечена последовательная смена зерен Cr-шпинелида ильменитом, затем зернами ортопироксена, клинопироксена и далее флогопитом. Зерна флогопита, серпентина, альбита, кальцита, барита и халькозина всегда тяготеют к периферическим частям рассматриваемых обособлений и, по-видимому, относятся к продуктам метасоматической проработки лерцолитовых ксенолитов.

Рис. Микроксенолиты метасоматизированного шпинелевого лерцолита в оливине дунитов

Гулинского плутона (отраженный свет).

Химический состав минералов из лерцолитовых ксенолитов заметно отличается от состава одноименных минералов в дунитах и перидотитах. Так в оливине максимальное (91-89%) количество форстеритового компонента отмечается в дунитах и закономерно понижается к перидотитам (Fo = 85-83%) и флогопитизированным дунитам (Fo = 83,1%), опускаясь в непосредственной близости от лерцолитовых ксенолитов до 81-82%, а в самих ксенолитах – до 80 %. В обратном направлении изменяется количество MnO в оливинах: от 0,19, 0,2 до 0,33 и 0,36, 0,43 мас.%, соответственно. Максимальные количества CaO (0,75 мас.%) характерны для оливина перидотитов, а минимальные (0,08-0,02 мас.%) – для флогопитизированных дунитов и лерцолитовых ксенолитов. Количество NiO в оливинах колеблется от 0,35 мас.% в дунитах до 0,18 мас.% в перидотитах при промежуточных значениях в флогопитизированных дунитах и ксенолитах. Количество Cr в оливинах гипербазитов обычно составляет сотые доли процента, но в оливинах ксенолитов оно увеличивается до 0,2 мас.%. Клинопироксен в перидотитах отвечает составу диопсида. Он содержит (мас.%): 1,8 Al₂O₃, 1,5-1,8 TiO₂, 0,1-0,4 Cr₂O₃, до 0,1 MnO и 0,4-0,7 Na₂O при Mg# = 86-87%. Клинопироксены из лерцолитовых ксенолитов относятся к субкальциевым диопсидам, характеризуются очень низкими количествами Al и Ti, пониженной магнезиальностью (83-84%) и повышенными содержаниями Na₂O и Cr₂O₃ (1,2 и 0,5 мас.%, соответственно). Ортопироксен из лерцолитовых ксенолитов относится к бронзиту, имеет  выдержанный состав. Его магнезиальность составляет 82-83%, минерал содержит низкие количества TiO₂ и Al₂O₃ (0,11 и 0,17 мас.%, соответственно), до 0,5 мас.% CaO, 0,1 мас.% Cr₂O₃ и 0,06 мас.% NiO. Хромшпинелиды в дунитах, перидотитах и лерцолитовых ксенолитах обогащены Ti, Cr, содержат повышенные количества Al и Mg и заметные Mn. В ксенолитах они больше обогащены FeO (76,8 против 65-65,6 мас.%), Cr₂O₃ (10,8 против 5,3-7,1 мас.%) и обеднены MgO (2 и 4,8-6,6 мас.%, соответственно), Al₂O₃ (1 против 2-3,4 мас.%), TiO₂ (2,2 против 12,5-10,3 мас.%) и MnO (0,3 против 0,6-1 мас.%). Ильменит в лерцолитовых ксенолитах по количеству TiO₂ (52,5 мас.%), FeO (39,2 мас.%), MnO (1,5 мас.%) и MgO (5,5-5,8 мас.%) аналогичен ильмениту из порфировидного перидотита, но содержит этих компонентов больше, чем в флогопитизированных дунитах, а Cr₂O₃ в нем меньше, чем в перидотите (0,14 против 0,51 мас.%). Флогопиты в лерцолитовых ксенолитах по сравнению с флогопитами из дунитов  более железистые (f = 26 против 20%), содержат больше TiO₂ (6,2 против 3,7 мас.%), обогащены Cr₂O₃ и NiO (0,52 и 0,17 мас.%, соответственно), тогда как флогопиты из дунитов лишены Cr и Ni, но содержат до 0,3 мас.% BaO. Серпентин в ксенолитах относится к железистой разновидности. В отличие от такового в дунитах он содержит больше SiO₂ (41,9 против 39,4 мас.%), FeO (12,5 против 3,9 мас.%), MnO (0,21 против 0,05 мас.%) и CaO (0,51 против 0 мас.%), но существенно меньше MgO (28,4 против 40,9 мас.%), Al₂O₃ и Na₂O. Барит и альбит в ксенолитах имеют стандартный состав, а в кальците помимо Ca отмечается 0,9 мас.% FeO и 1,4 мас.% MgO.

Таким образом, лерцолитовые ксенолиты отличаются от дунитов и перидотитов не только присутствием бронзита, но также химическим составом одноименных минералов. А именно: в ксенолитах по сравнению с интрузивными ультрабазитами оливин более железистый и содержит больше Mn и меньше Ca, Ni; клинопироксен также более железистый и содержит меньше Al и Ti, но больше Na; в хромшпинелидах ксенолитов больше Fe, Cr, но меньше Ti, Mg, Al, Mn.

Обнаружение микрофрагментов ксенолитов метасоматизированных шпинелевых лерцолитов в оливине дунитов Гулинского плутона свидетельствует о том, что в формировании ультрабазитов принимали участие мантийные перидотиты. Первоночально шпинелевые лерцолиты, по-видимому, подверглись мантийному метасоматозу. Агентами последнего, судя по присутствию в ксенолитах флогопита, альбита, кальцита, серпентина и барита, были флюидизированные щелочные карбонатно-силикатные расплавы, богатые водой, SO₄ и обладающие окислительными свойствами. Впоследствии метасоматизированные шпинелевые лерцолиты, по-видимому, испытали катакластический (дислакационный) метаморфизм, вызвавший дробление горных пород и, вероятно, их плавление. Высокомагнезиальный состав родоначальных ультрабазитовых меймечитовых магм, по-видимому, был обусловлен взаимодействием выплавляющихся из метасоматизированных лерцолитов расплавов с минералами гарцбургитов. Можно допустить, что щелочной силикатно-карбонатный метасоматоз, дислакационный метаморфизм и плавление шпинелевых лерцолитов были вызваны поднимающимся высоконагретым плюмом.

Близкая точка зрения на происхождение меймечитовых магм была ранее высказана И.А. Рябчиковым с соавторами (2009). Авторы считают, что первичные меймечитовые магмы образовались в результате частичного плавления в астеносфере фертильного лерцолита и последующего взаимодействия образовавшихся расплавов с гарцбургитами, которые были обогащены несовместимыми элементами вследствие инфильтрации диапировых расплавов низких степеней частичного плавления.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 11-05-00283а)

Литература:

Васильев Ю. Р., Золотухин В. В. Петрология ультрабазитов севера Сибирской платформы и некоторые проблемы их генезиса. Новосибирск: Наука. 1975. 271 с.

Егоров Л.С. Ийолит-карбонатитовый плутонизм (на примере Маймеча-Котуйского комплекса Полярной Сибири). Л.: Недра, 1991. 260 с.

Рябчиков И.Д., Когарко Л.Н., Соловова И.П. Физико-химические условия магмообразования в основании Сибирского плюма по данным исследования расплавных микровключений в меймечитах и щелочных пикритах Маймеча-Котуйской провинции. Петрология. 2009. т. 17 (3). С. 311—322.