Состав и парагенетические типы клинопироксенов из кимберлитов Приазовья Цымбал С.Н. *, Цымбал Ю.С. *, Лацько В.Г. **, Бондаренко В.А. **

* Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины, Киев, Украина; **Приазовская комплексная геологическая партия КП "Укрюжгеология", г. Волноваха, Украина

В юго-восточной части Украинского щита известно четыре трубки (Петровская, Южная, Новоласпинская, Надия) и две дайки (Южная и Новоласпинская) кимберлитов девонского возраста. Кимберлиты представлены флогопитовыми разновидностями массивной и брекчиевой текстур. Для них характерно повышенное содержание ксеногенных минералов глубинных парагенезисов - пиропа, пикроильменита, хромшпинелидов, хромистого диопсида, флогопита, оливина (обычно замещен серпентином). Соотношение между названными минералами существенно варьирует в разных телах, но наименьшую долю среди них обычно составляют хромистые диопсиды. Сведения об их составе из кимберлитов трубки Южная приводились в работах С.Н. Цымбала с соавторами (1996) и Б.С. Панова с соавторами (1999). К настоящему времени получены новые данные о составе хромистого диопсида из кимберлитов не только этой трубки, но и одноименной с ней дайки, а также из Новоласпинской трубки и дайки. В кимберлитах трубок Петровская и Надия находки хром диопсида крайне редки. Для характеристики состава хромдиопсида из трубок и даек Южная и Новоласпинская использованы результаты около 400 микрозондовых анализов, нанесенных на диаграммы ЫагО - СГ2О3, Na₂O - AI2O3, СГ2О3 - AI2O3, Na2O - FeO, ТЮ2 - FeO и др. Их сопоставление позволило выделить несколько разновидностей диопсидов, отличающихся между собой по особенностям состава и образующих на диаграммах обособленные поля.

Разновидность I - диопсиды с умеренным содержанием СаО (21,9-23,1 %) и MgO (15,7-17,5 %), повышенным FeO (3,4-6,6%) и А1₂О₃ (1,3-3,1 %), низким Сг₂О₃ (0,2-0,5 %) и ТЮ₂(0,10-0,27 %), очень низким Na₂O (< 0,15 %). Отношение Ca/Ca+Mg составляет 0,47-0,50. Особенности состава позволяют считать эти диопсиды низкотемпературными (850-950° С, здесь и далее определена по методу Ф. Бойда, 1970) и низкобарическими (Alvi < Aliv) образованиями, возникшими при кристаллизации остаточного кимберлитового расплава. Единичные находки их установлены пока только в кимберлитах трубки Южная.

Разновидность II представлена высококальциевыми почти бесхромистыми диопсидами (СаО - 23-25 %, MgO - 15,1-17.5 %, Сг₂О₃ < 0,05 %) с значительной примесью FeO (2,0-5,2 %) и Na₂O (0,18-0,57 %). Содержание TiO₂ в них колеблется от 0,07-0,15 до 1-2 %, А1₂О₃ - от 0,01 до 0,7 %. Диопсиды этой разновидности в свою очередь можно разделить на две

группы. Для первой группы характерны более низкие концентрации А1₂Оз (< 0,15 %), ТЮ₂(0,1-0,8 %) и FeO (2,1-3,8 %) по сравнению со второй (А1₂О₃ - 0,26-0,73 %, ТЮ₂ - 0,64-2,0 %, FeO - 3,3-5,2 %). В диопсидах обеих групп микрозондовым анализом установлено наличие ZrO₂ в количестве от 0,1 до 0,8 %. Описанные диопсиды впервые диагностированы нами в составе реакционных кайм, развитых на макрокристах циркона "кимберлитового" типа. Реакционно-магматическая природа этих кайм не вызывает сомнения, а типохимические особенности слагающих их минералов (диопсида, амфибола, бадделеита, флогопита и кальцита) свидетельствуют о том, что образование кайм на цирконах происходило в малоглубинных условиях в результате взаимодействия циркона с остаточным кимберлитовым расплавом, обогащенным карбонатной составляющей и щелочами.

Разновидность III - кальциевые низкоглиноземистые и низкотитанистые диопсиды (СаО

- 20,3-23,0 %, А1₂О₃ - 0,24-0,75 %, TiO₂ - 0,05-0,24 %) повышенной щелочности (Na₂O - 0,8-1,87 %) и железистости (FeO - 1,3-5,0 %). Содержание Сг₂Оз в них изменяется от 0,3 до 2,9 %. По хромистости выделяются две их группы: в первой Сг₂Оз = 0,3-0,9 %, во второй - 1,0-2,9 %. В диопсидах первой группы отсутствует корреляция между Na₂O и А1₂Оз, Na₂O и Сг₂О₃, А1₂Оз и Сг₂Оз, TiO₂ и FeO, а в диопсидах второй группы слабо проявлена прямая зависимость между содержанием Na₂O и Сг₂Оз и, как и в диопсидах первой группы, отсутствует корреляция между Na₂O и А1₂Оз, А1₂Оз и Сг₂Оз, ТЮ₂ и FeO. По данным Б.С. Панова и др. (1999) методом LA-ICP MS в хромдиопсидах первой группы определены такие элементы-примеси (г/т): Ti - 1076-1411; V - 397-426; № - 150-174; Со - 20-24; Sc - 67-71; Ga

- 4,5-12,7; Sr - 98-136; Zr - 52-72; Hf - 3,2-4,2; Y - 4,1-5,5; Nb - 0,4-4,2; РЗЭ - 24,6-35,8. Среди РЗЭ легкие лантаноиды существенно преобладают над тяжелыми и среди легких лантаноидов количественно доминируют Се и Nd. Спектры нормированного по хондриту распределения РЗЭ в изученных хромдиопсидах подобны таковым для хромдиопсидов из кимберлитов других регионов. Наличие в этих хромдиопсидах значительного количества РЗЭ, Zr, Sr, Sc, Ti и других некогерентных элементов указывает на то, что они испытали влияние метасоматических процессов. В хромдиопсидах второй группы содержание элементов-примесей составляет (г/т): Ti - 4273; V - 375; Ni - 418; Со - 29; Sc - 42; Ga - 11; Sr - 241; Zr - 81; Hf- 4,5; Y - 5,4; Nb - 6; РЗЭ - 46. Среди РЗЭ резко преобладают Се и Nd, которые в сумме составляют около 38 г/т. Эти хромдиопсиды значительно больше обогащены некогерентными элементами, а, значит, и более метасоматизированы по сравнению с хромдиопсидами первой группы. Не исключено, что с глубинным метасоматозом связано увеличение в них также концентрации Na₂O и Сг₂Оз. Хромдиопсиды разновидности III обогащены юриитовым и в меньшей мере жадеитовым и ферросилитовым компонентами. Судя по величине отношения Ca/Ca+Mg (0,46-0,48), температура образования

их составляла 950-1025° С. Они кристаллизовались при высоком давлении, поскольку почти весь алюминий в них находится в шестерной координации.

Разновидность IV - диопсиды с пониженным содержанием СаО (19,1-19,4 %) и MgO (16,8-17,0 %), повышенным А1₂О₃ (1,4-1,6 %) и Na₂O (1,2-1,4 %), высоким FeO (5,6-5,8 %) и очень низким - Сг₂Оз (0,01-0,08 %). В них в значительном количестве присутствует жадеитовый и ферросилитовый компоненты. Отношение Ca/Ca+Mg составляет 0,43-0,45. А1 находится в шестерной координации. Эти диопсиды кристаллизовались при температуре 1050-1125° С и повышенном давлении. Единичные находки их имеются в кимберлитах трубки Новоласпинская.

Разновидность V - диопсиды умеренной кальциевости (СаО - 19,5-22,5 %) и магнезиальное™ (MgO - 16,0-17,8 %) с повышенным содержанием А1₂Оз (1,7-2,3 %), Сг₂Оз (0,7-1,4 %), Na₂O (1,0-1,5 %) и FeO (1,5-4,0 %). ТЮ₂ не превышает 0,3 %. Элементы-примеси установлены в таких количествах (г/т): Ti - 1693-2059; V - 282-296; Ni - 265-289; Sc - 35-68; Ga - 4,8-7,3; Sr - 138-188; Nb - 0,9-3,9; Zr - 34-117; Hf - 2,0-3,7; Y - 3,5-8,0; РЗЭ - 29-51 (Панов и др., 1999). Их наличие показывает, что эти диопсиды испытали влияние глубинного метасоматоза. Условия образования их: Т = 950-1000° С, Р = 38-41 кбар (здесь и далее рассчитано по методу Дж. Мерсье, 1980). Встречаются в кимберлитах трубок Южная (часто) и Новоласпинская (редко).

Разновидность VI - диопсиды пониженной кальциевости (СаО - 18,0-20,7 %, MgO -16,0-17,4 %) с высоким содержанием Сг₂О₃ (1,7-2,7 %) и Na₂O (1,4-2,4 %), умеренным А1₂О₃(0,9-1,6 %, иногда до 2,6 %), FeO (1,8-3,9 %) и ТЮ₂ (0,21-0,45 %). Они значительно обогащены юриитовым и жадеитовым компонентами. Отношение Ca/Ca+Mg = 0,43-0,45, что позволяет предполагать их кристаллизацию при температуре 1050-1125° С и давлении 39-44 кбар. Такие хромдиопсиды развиты в кимберлитах обеих изученных трубок, но в небольшом количестве.

Разновидность VII - низкокальциевые диопсиды (СаО - 17,0-20,5 %, MgO - 16-18 %) с относительно высоким содержанием Сг₂Оз (1,5-2,5 %, редко до 2,8-3,4 %), Na₂O (от 1,4-1,5 до 2,5-2,8 %) и А1₂О₃ (от 1,7-2,0 до 2,5-2,8 %), пониженным FeO (1,7-3,2 %) и TiO₂ (0,1-0,5 %). Алюминий находится преимущественно или полностью в шестерной координации. Эти диопсиды постоянно содержат повышенное количество жадеитового и юриитового компонентов. LA-ICP MS анализом определены (г/т): Ti - 1393-2439; V - 306-429; Ni - 351-394; Со - 17-23; Sc - 24-38; Ga - 3,5-7,5; Sr - 91-182; Nb - 0,3-0,4; Zr - 19-41; Hf- 0,9-2,5; Y -2,1-3,3; РЗЭ - 18,5-31,1 (Панов и др. 1999). По сравнению с другими разновидностями эти хромдиопсиды наиболее обогащены Ni и наиболее обеднены несовместимыми элементами -Zr, Sr, РЗЭ, Nb. Среди РЗЭ преобладают легкие лантаноиды - La, Се и Nd. Отношение

Ca/Ca+Mg в диопсидах варьирует в пределах 0,42-0,46. Температура образования большинства из них составляет 1100-1150°С, редко ниже (до 1050°С), давление - 37-43 кбар. В диопсидах описанной разновидности имеется значительное количество юриитового и жадеитового компонентов. На эти диопсиды в кимберлитах трубок Южная и Новоласпинская приходится до 30 % от общего количества изученных зерен. На диаграммах состава их поля перекрываются.

Разновидность VIII - типичные субкальциевые хромдиопсиды, в которых MgO преобладает над СаО (соответственно 17,7-19,2 % против 15,5-17,6 %), а Сг₂О₃ составляет 1,2-2,2 %. Они имеют повышенное содержание А1₂О₃ (2,1-2,8 %), Na₂O (1,1-1,8 %), FeO (2,5-3,6 %) и ТЮ₂ (0,25-0,50 %). Для наименее хромистого диопсида отношение Ca/Ca+Mg = 0,36, что указывает на его кристаллизацию при температуре около 1300°С. Давление при этом достигало примерно 48 кбар. Субкальциевые хромдиопсиды подобного состава известны в кимберлитах из многих провинций мира и рассматриваются как продукты дезинтеграции особо глубинных катаклазированных лерцолитов, залегающих в основании литосферной мантии (Соболев, 1974). В кимберлитовых трубках Южная и Новоласпинская такие хромдиопсиды встречаются редко.

Таким образом, в кимберлитах из трубок Южная и Новоласпинская и из одноименных даек установлены и изучены диопсиды разного состава и происхождения. Большинство их является продуктами дезинтеграции зернистых лерцолитов из средних и нижних горизонтов литосферной мантии, образовавшихся при температуре от 900 до 1150° С и давлении от 30 до 43 кбар. Почти все они испытали влияние мантийного месоматоза и в разной степени обогащены несовместимыми элементами-прмесями (Zr, Sr, РЗЭ, Y и др.). Редко встречаются также субкальциевые диопсиды, Р-Т параметры кристаллизации которых достигают 1300° С и 48 кбар. Источником их были катаклазированные лерцолиты. Кроме того, идентифицированы разновидности низкотемпературных и низкобарических диопсидов, сформировавшихся на этапе кристаллизации остаточного кимберлитового расплава и реакционного взаимодействия его с макрокристами силикатных минералов, в частности циркона. В кимберлитах Восточного Приазовья имеются хромдиопсиды, которые по составу соответствуют хромдиопсидам, ассоциирующим с алмазом.

References:

Boyd F.R. Garnet peridotites and the system CaSiCVMgSKVAlzOj // Miner. Soc. Amer. Spec. Pub. 1970. № 3. P 63-75.

Dawson J.B., Smith J.V., Hervig R.L. Late-stade diopside in kimberlite matrix // Neues Jahrb. Mineral Mitt. 1977. P. 529-553.

Panov B.S., Panov Yu.B., Griffin W.L. Chrome diopside for kimberlites Peri-Azovian Crustalian massif of the Ukrainian Shield // Reports of the National Academy of Sciences, of Ukraine. 1999. № 2. P. 131-135. (in Russian) Sobolev N.V. The deep seated inclusion in kimberlites and the problem of the upper Mantle composition - Novosibirsk: Science. 1974. 264 p. (in Russian)

Tsymbal S.N., Tatarintsev V.I., Kniazkov A.P. The minerals of deep parageneses from Yuzhnaya kimberlite pipe (East Peri-Azov) // Mineral. Journ. (Ukraine) 1996. 18. № 5. P. 18-45. (in Russian)