Гроспидитовый  уровень генерации исходных расплавов щелочно-ультраосновной ассоциации Ильменских гор (Юж. Урал)

Русин А.И.,* Краснобаев А.А.,* Медведева Е.В.,** Банева Н.Н.,* Вализер П.М.**

* Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия

**Ильменский государственный заповедник УрО РАН, Миасс, Россия

rusin@igg.uran.ru

 

Обнаружение в Ильменских горах фрагментов щелочно-ультраосновной интрузии центрального типа, дезинтегрированной в зоне регионального постколлизионного сдвига, позволило ввести ограничения (Русин и др. 2006) в устоявшиеся представления о принадлежности щелочных пород этой провинции к генотипу «фенит (миаскит)-карбонатитовых формаций линейных зон». Главными особенностями этого формационного типа считались: отсутствие связи с мантийным мафит-ультрамафитовым магматизмом и приуроченность к "глубинным разломам", контролирующим потоки щелочно-карбонатитовых флюидов. Нашими исследованиями было показано, что многочисленные мафит-ультрамафитовые включения в осевой зоне сдвига и кварцито-сланцевых толщах чехла обладают целым комплексом геологических и геохимических признаков, позволяющих рассматривать их в качестве исходного субстрата, многофазная дифференциация которого могла вызвать формирование миаскит-карбонатитовой ассоциации. Все мафит-ультрамафитовые блоки "чужеродны" вмещающим комплексам, обладают тектоническими контактами и содержат аномально высокие концентрации редких и редкоземельных элементов. Сумма РЗЭ в ультрамафитах достигает 360 г/т. В сравнении с примитивной мантией они характеризуются повышенными концентрациями Rb, Ba, K, Nb, La, Ce и пониженными - Ti, V, Ni, Cr. Тренды распределения редких элементов, в совокупности с индикаторными отношениями (Nb/Ta = 16, Zr/Hf = 43, U/Th = 16, Sm/Nd = 0,0997 - 0,2071), указывают на вероятную принадлежность ультрамафитов Ильмен к обогащенной мантии. Данные по изотопии Nd и Sr, полученные в последнее время, более определенно указывают на связь ультрамафитов с мантийными резервуарами типа ЕМ1 и ЕМ2. Современные модели объясняют формирование обогащенных мантийных резервуаров глобальным метасоматозом, обусловленным функционированием глубинных мантийных плюмов (Когарко, 2006). Плюмовые процессы в позднедокембрийской предыстории Урала, отмечаемые роями пикритовых, пикрит-диабазовых и долеритовых даек и силлов, вероятно, могли быть причиной возникновения обогащенного мантийного резервуара, явившегося глубинным источником вещества шелочно-ультраосновной ассоциации Ильменогорской зоны. Изохронный Sm-Nd возраст флогопит-рихтеритовых оливинитов и доломитовых карбонатитов Булдымского массива, по данным И.Л. Недосековой, составляет около 600 млн. лет и коррелируется с вендской активизацией рифтогенных (плюмовых) процессов.

Важное значение для понимания природы глубинных источников вещества щелочно-ультраосновной ассоциации Ильменогорской зоны имеют метафоидолиты. Вначале они были описаны К.И. Постоевым как «габбро-амфиболиты» экзоконтактовых зон серпентинитовых массивов (Няшевка  др.), а затем А.Г. Баженовым выделены в самостоятельную группу "анортитовых амфиболитов". Как и гипербазиты они образуют будино- и глыбообразные включения, группирующиеся в осевой зоне сдвига согласно с направлением тектонического потока, а в кварцито-сланцевых толщах чехла, в связи с резкой контрастностью реологических свойств, характеризуются хаотическим распространением. Нашими исследованиями было показано, что "анортитовые амфиболиты" обладают аномально высокими содержаниями редких и редкоземельных (до 517 г/т) элементов, а в их нормативном составе рассчитывается обязательное присутствие нефелина, оливина и ларнита. Об условиях формирования этих пород могут свидетельствовать высокие содержания щелочноземельных элементов (Sr - до 841 г/т,  Ba - до1379 г/т) и отношение Ba/Sr = 1,5, сопоставимые с наиболее глубинными кимберлитовыми магмами (Лутц, 1975). Другой важной особенностью их состава является необычное для недосыщенных кремнеземом пород (SiO₂ = 30-43%) повышенное содержание Al₂O₃ (до 30%) и СаО (до 20%), а также умеренное количество щелочей (1-2,5%). Основываясь на петро- и геохимических данных, а также нормативных расчетах минерального состава, можно утверждать что «анортитовые амфиболиты», несомненно, являются щелочными породами, наиболее близкими семействам ультраосновных и основных фоидолитов. Находка в Ильменских горах слабо амфиболизированного полевошпатового ийолита (малиньита) позволяет говорить о принципиальной возможности отнесения метафоидолитов к типичной для щелочно-ультраосновных интрузий платформенного типа ийолит-якупирангитовой серии.

Минералогическое изучение метафоидолитов («анортитовых афиболитов») выявило многообразие их минеральных разновидностей и важные особенности составов минералов (Кориневский, Кориневский, 2006; Медведева, 2006).  Прежде всего, следует отметить обнаружение высококальциевых гранатов (Pyr_4-20Alm_30-62Sp_0,6-9Gros_32-61) в ассоциации с диопсидом, цоизитом, кианитом и корундом. Впервые предположение о том, что гранаты с 35-70 % гроссулярового компонента не образуют разрыва смесимости, а хоть и редко, но все же возникают в необычных бедных кремнеземом породах в соответствующих физико-химических условиях, было высказано в работе (O'Hara, Mercy, 1966). Это предположение получило надежное подтверждения после открытия и детального изучения гроспидитов и кианитовых эклогитов из кимберлитовых трубок «Загадочная» в Якутии (Соболев, 1974) и «Робертс Виктор» в Южной Африке (Lappin, 1978; Доусон, 1983; Sharp et al., 1992). Экспериментальные исследования ассоциаций субсолидуса, образующихся за счет гроспидитов (Грин, 1970), показали, что ассоциация высококальциевого граната с клинопироксеном и плагиоклазом является устойчивой в интервале давлений от 22,5 до 27 кбар. С повышением давления до 36 кбар плагиоклаз исчезает, появляется кианит и увеличивается доля граната по отношению к клинопироксену, а содержание гроссуляра в гранате заметно возрастает.

Следует особо подчеркнуть, что исследованные в экспериментах Т.Х.Грина (1970) химические и нормативные составы синтетических проб гроспидитов имеют сходные характеристики с составами "анортитовых амфиболитов" Ильменогорской зоны, а компонентный состав гранатов, кристаллизовавшихся при давлениях 27-36 кбар, тождественен альмандин-гроссулярам гранатовых разновидностей (Кориневский, Кориневский, 2006; Медведева, 2006). Важной особенностью клинопироксен-гранатовых ксенолитов кимберлитов является характер соотношения содержаний Na₂O в клинопироксенах и гроссулярах в сосуществующих гранатах. "Эмпирическое правило Соболева" (Соболев,1974) об одновременном возрастании гроссуляра в гранате и натрия в пироксенах гроспидитов и падении содержания гроссуляра в гранате параллельно с увеличением содержания натрия в пироксене эклогитов, подтверждено наблюдениями над природными объектами, термодинамическими расчетами и экспериментами (Грин, 1970; Доусон, 1983; Sharp at al., 1992). Отмечаются заметные колебания в минальном составе гранатов гроспидитов даже в пределах одного образца, в то время как состав гранатов эклогитовых ксенолитов характеризуется большим постоянством. Сосуществующие с гранатами клинопироксены гроспидитов и эклогитов существенно различаются по содержаниям жадеитового компонента. Эти же закономерности обнаруживаются в "апогроспидитовых" амфиболитах Ильменогорской зоны. Клинопироксены в них содержат незначительное количество натрия, а в их компонентном составе обязательно рассчитывается присутствие кальциевой молекулы Чермака и псевдожадеитовой молекулы Эскола. Данные парагенетического анализа показывают, что многообразие и особенности минерального состава "апогроспидитовых" амфиболитов Ильмен было обусловлено как термодинамическими параметрами их формирования, так и особенностями валового химического состава пород. Отсутствие граната в некоторых глыбах амфиболитов связано с их повышенной магнезиальностью (F<36ат. %), как и увеличение содержания пиропового компонента до 15-20 % в альмандин-гроссуляровых гранатах Уразбаевского участка. Колебания общей железистости и глиноземистости пород отражается в составах клинопироксенов. Отчетливо прослеживается связь появления высокоглиноземистых минералов (кианит, корунд, Al-шпинель) c низкими значениями отношения Са/Al в породах.

Обоснования апогроспидитовой природы "анортитовых амфиболитов" позволяет дать минимальную оценку  глубин генерации исходных расплавов щелочно-ультраосновной ассоциации Ильменогорской зоны. С учетом же данных (Sharp et al., 1992) можно говорить не только о гроспидитовом, но и о коэситовом уровне. Диагностика нефелина в оплавленном гроспидитовом ксенолите (Lappin, 1978) подтверждает правомерность наших нормативных пересчетов, указывающих на принадлежность "апогроспидитовых" амфиболитов к щелочным породам. Характер вторичных продуктов в гроспидитовых ксенолитах (плагиоклаз, цоизит и др.), возникших после попадания их в кимберлитовую магму (Соболев, 1974; Sharp et al., 1992), для «апогроспидитовой» ассоциации Ильмен может быть дополнен реакциями гидратации, связанными с перемещением глубинных пород в нижнюю кору.

В докладе планируется обсудить цирконовые датировки (662±14 и 543±7,1 млн. лет) и первые данные о распределении РЗЭ в гранатах апогроспидитовых амфиболитов.

Исследования проведены  при финансовой поддержке Программы ОНЗ РАН № 4 и Интеграционного проекта УрО РАН, выполняемого совместно с СО  и  ДВО РАН.

Литература:

Грин Т.Х. Экспериментальное исследование ассоциаций субсолидуса, образующихся при высоких давлениях за счет высокоглиноземистых базальтов, кианитовых эклогитов и гроспидитов // Происхождение главных серий изверженных пород по данным экспериментальных исследований. Л.: Недра, 1970. С. 21-52.

Доусон  Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: Мир, 1983. 300 с.

Когарко Л.Н. Щелочной магматизм и обогащенные мантийные резервуары. Механизмы возникновения, время появления и глубины формирования // Геохимия. 2006. № 1. С. 1-10.

Кориневский В. Г., Кориневский Е. В. Новое в геологии, петрографии и минералогии Ильменских гор // Миасс: ИМин УрО РАН, 2006. 102 с.

Медведева Е. В. Гранат из метаморфических толщ Ильменских гор // Геология и минералогия Ильменогорского комплекса: ситуация и проблемы – Миасс, 2006. С. 80–130.

Русин А. И., Краснобаев А. А., Русин И.А., Вализер П. М., Медведева Е.В. Щелочно-ультраосновная ассоциация Ильменских - Вишневых гор // Геохимия, петрология, минерагения и генезис щелочных пород. Миасс: УрО РАН, 2006. С.222-227.

Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974. 264 с.

Lappin M.A. The evolution of a grospydite from the Roberts Victor Mine, South Africa // Contrib. Mineral. Petrol., V. 66. 1978. P.229-241.

O'Hara M.J., Mercy E.L.P. Exceptionally calcic pyralspite from South African kyanite eclogite // Nature, 212. 1966. P. 68-69.

Sharp Z.D., Essene E.J., Smyth J.R. Ultra-high temperatures from oxygen isotope thermometry of a coesite-sanidine grospydite // Contrib. Mineral. Petrol., 1992. V. 112. P. 358-370.