2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Джерфишерит как индикатор обогащения хлором кимберлитовых расплавов

 Шарыгин И.С., Головин А.В., Похиленко Н.П.

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

igor.sharigin@gmail.com

Основными проблемами петрогенезиса кимберлитов являются определение их первичной минералогии и исходных составов кимберлитовых расплавов. Этому, главным образом, препятствует то, что почти все кимберлиты мира подверглись постмагматическим изменениям. Очевидно, что результаты изучения в различной степени измененных пород, представленные в многочисленных работах, не отражают первоначальные химический и минеральный составы кимберлитов. В 2001 году в карьере трубки Удачная-Восточная (Сибирская платформа) были вскрыты уникальные кимберлиты, отличительными характеристиками которых являются низкие концентрации воды (< 0.5 мас. %) и необычно высокие содержания щелочей (до 8 мас.% Na₂O+K₂O) и хлора (до 6 мас.%) (Kamenetsky et al., 2007, 2009). В этих породах отсутствуют минералы, характерные для вторичных процессов (например, серпентин). Результаты изучения радиогенных изотопов в кимберлитах (Kamenetsky et al., 2009) свидетельствуют о закрытости системы с момента формирования трубки (~ 370 млн. лет). Вышеперечисленные особенности позволяют отнести эти кимберлиты к неизмененным постмагматическими процессами породам. Таким образом, химический состав основной массы неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная может рассматриваться как наиболее близкий к исходному составу кимберлитового расплава в момент массовой кристаллизации пород. Изучение неизмененных пород позволило установить, что кимберлитовые расплавы трубки Удачная-Восточная были обогащены щелочами и хлором мантийного происхождения (Головин и др., 2007; Kamenetsky et al., 2007, 2009). Этот результат в какой-то мере противоречит устоявшимся взглядам о петрогенезисе кимберлитов и поэтому наличие таких кимберлитов считается своего рода петрологическим парадоксом, тем более что эти породы являются пока единственным в мире примером кимберлитов такого состава. В некоторых работах, кроме того, предполагается, что обогащение кимберлитов трубки Удачная-Восточная щелочами и хлором является либо результатом ассимиляции кимберлитовым расплавом соленосных отложений осадочного чехла Сибирской платформы, либо следствием взаимодействия кимберлитов с рассолами, наличие которых установлено в осадочных породах, вмещающих трубку.

Высокие концентрации щелочей и хлора в кимберлитах трубки Удачная-Восточная находят свое отражение в минералогии основной массы, где были установлены следующие хлор- и щелочесодержащие минералы: галит, сильвин, содалит Na₈Al₆Si₆O₂₄Cl, джерфишерит K₆Na(Fe,Cu,Ni)₂₅S₂₆Cl, шортит Na₂Ca₂(CO₃)₃, земкорит (Na,K)₂Ca(CO₃)₂, афтиталит NaK₃(SO₄)₂, расвумит KFe₂S₃ и флогопит (Головин и др. 2007; Kamenetsky et al., 2007, 2008, 2009; Sharygin et al., 2007). Кроме того, в расплавных включениях в оливине из этих кимберлитов установлен хлорсодержащий карбонат – нортупит Na₃Mg(CO₃)₂Cl (Головин и др., 2007). Среди основных концентраторов хлора в неизмененных кимберлитах трубки Удачная-Восточная, хлориды и хлорсодержащие щелочные карбонаты являются водорастворимыми минералами, а содалит в приповерхностных условиях обычно разлагается и выщелачивается. Очевидно, что сохранность этих минералов в кимберлитах в приповерхностных условиях маловероятна. Вместе с тем хлорсодержащий сульфид, джерфишерит K₆Na(Fe,Cu,Ni)₂₅S₂₆Cl, был диагностирован в основной массе измененных кимберлитов, а также в мантийных ксенолитах, из трубок различных регионов мира: Россия (рис.1), Канада, Финляндия и ЮАР (см. ссылки в Шарыгин и др., 2011; Шарыгин и др., в печати), – то есть этот минерал может сохраняться в различной степени измененных породах в течение длительного времени. Появление джерфишерита в магматических породах отражает высокие концентрации хлора в расплаве в момент кристаллизации этого сульфида (см. ссылки и обзор в Sharygin et al., 2007). Таким образом, присутствие джерфишерита в измененных кимберлитах является индикатором высоких концентраций хлора в кимберлитовых расплавах, даже если сами породы в настоящий момент обеднены хлором, вследствие постмагматических изменений, и не содержат других хлорсодержащих минералов. Изучение неизмененных мантийных ксенолитов из кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Sharygin et al., 2007; Шарыгин и др., в печати) показало, что образование джерфишерита в ксенолитах связано с воздействием кимберлитового расплава. Следовательно, присутствие джерфишерита в мантийных ксенолитах также является индикатором высоких концентраций хлора в кимберлитовых расплавах.

По аналогии с неизмененными кимберлитами трубки Удачная-Восточная, в которых был диагностирован джерфишерит, в измененных кимберлитах из других трубок мира среди минералов основной массы так же изначально помимо джерфишерита могли присутствовать другие хлорсодержащие минералы, например хлориды и щелочные карбонаты, которые затем были уничтожены в процессе постмагматических изменений. Для действующего натрокарбонатитового вулкана Олдоиньо Ленгаи (Танзания) показано, что в приповерхностных условиях щелочные карбонаты и хлориды, кристаллизовавшиеся из расплава, исчезают в течение нескольких лет, месяцев и даже дней, при этом существенно изменяется и химический состав пород в целом (Zaitsev et al., 2008).

Находки джерфишерита как в основной массе кимберлитов, так и в ксенолитах, из трубок Куойкского поля (западное обрамление Оленекского поднятия) (рис.1), для которых исключены ассимиляция соленосных отложений или взаимодействие с рассолами, подтверждают мантийное происхождение хлора в кимберлитовых расплавах (Шарыгин и др., 2011). На уровне современного эрозионного среза трубки Куойкского поля локализованы в докембрийских и нижнекембрийских породах, не содержащих соленосных отложений (рис.1). На момент внедрения кимберлитов рамой также служили породы среднего кембрия, перми, триаса и юры. Об этом свидетельствуют датировки ксеногенного осадочного материала, а также реконструированные эпохи денудации и осадконакопления на Сибирской платформе. В районе Оленекского поднятия и на соседних территориях отсутствуют протерозойские и кембрийские соленосные отложения, а в пермских и мезозойских толщах соленосные отложения не зафиксированы на всей территории Сибирской платформы. Кроме того, эти трубки находятся за пределами области распространения рассолов (рис.1).

Таким образом, находки джерфишерита в разновозрастных трубках из различных регионов мира указывают на то, что в значительной части кимберлитовых расплавов были существенные концентрации хлора. Присутствие джерфишерита в трубках Куойкского поля, для которых исключены ассимиляция соленосных отложений или взаимодействие с рассолами, подтверждает мантийное происхождение хлора в кимберлитовых расплавах.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 10–05–00575a) и ИГМ СО РАН (грант ВМТК № 13)

Литература:

Головин А.В., Шарыгин В.В., Похиленко Н.П. Расплавные включения во вкрапленниках оливина из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Якутия): Некоторые аспекты эволюции кимберлитовых магм на поздних стадиях кристаллизации // Петрология. 2007. Т. 15. № 2. С. 178-195.

Шарыгин И.С., Головин А.В., Похиленко Н.П. Джерфишерит в кимберлитах Куойкского поля как индикатор обогащения хлором кимберлитовых расплавов // Докл. РАН. 2011. Т. 436. № 6. С. 820–826.

Шарыгин И.С., Головин А.В., Похиленко Н.П. Джерфишерит в мантийных ксенолитах: проблемы происхождения и связь с кимберлитовым магматизмом // Геология и геофизика. В печати.

Kamenetsky V.S., Kamenetsky M.B., Sharygin V.V., Golovin A.V. Carbonate-chloride enrichment in fresh kimberlites of the Udachnaya-East pipe, Siberia: a clue to physical properties of kimberlite magmas? // Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34. P. 9316–9321.

Kamenetsky V.S., Maas R., Kamenetsky M.B., Paton C., Phillips D., Golovin A.V., Gornova M.A. Chlorine from the mantle: Magmatic halides in the Udachnaya-East kimberlite, Siberia // Earth Planet. Sci. Lett. 2009. Vol. 285. P. 96-104.

Sharygin V.V., Golovin A.V., Pokhilenko N.P., Kamenetsky V.S. Djerfisherite in the Udachnaya-East pipe kimberlites (Sakha-Yakutia, Russia): paragenesis, composition and origin // Eur. Mineral.. 2007. Vol. 19. P. 51-63.

Zaitsev A.N., Keller J., Spratt J., Perova E.N., Kearsley A. Nyerereite–pirssonite–calcite–shortite relationships in altered natrocarbonatites, Oldoinyo Lengai, Tanzania // Can. Mineral. 2008. Vol. 46. P. 843-860.