Газовые компоненты в сферулах эндогенного происхождения

¹Яценко И.Г., ¹Яценко Г.М., ²Наумко И.М., ¹Бекеша С.Н., ²Сахно Б.Э.

1-     Геологический факультет, Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, Украина; Yatsenko1941@list.ru

2-     Институт геологии и геохимии горючих ископаемых НАН Украины, Львов, Украина; naumko@ukr.net

 

Представлены результаты масс-спектрометрических исследований летучих компонентов в стеклянных и магнитных сферических образованиях. Различные типы сферул (СФ-«spherules»), гиалокласты (ГК), а также ряд безкислородных минералов (муассанит, кусонгит, когенит, ферсилицид, самородные металлы и их сплавы - Fe, Cu, Zn, Sn, Pb и др.) были встречены в породах эксплозивных структур Украинского щита (УЩ) и кимберлитовых трубок Якутии.

 

В различных вулканокластических породах, в эксплозивных образованиях (кимберлиты, лампроиты и др.) были встречены сферические (СФ) и шлаковидные (ГК) минеральные частицы, состоящие в основном из рудных минералов и стекла, может присутствовать также металлическая фаза (Лукин, 2007; Бекеша, Яценко, 2010). Их присутствие, как правило, сопровождается ассоциацией глубинных минералов и акцидентальных частиц, которые характерны для ультраосновных, щелочно-ультраосновных и щелочных пород. Летучий состав СФ и ГК изучен слабо, в отличие от вулканических пород и минералов. Имеющиеся ограниченные данные свидетельствуют о резко восстановленном характере газовой составляющей, с преобладанием в составе водорода и азота (CO₂ и CH₄ присутствуют в подчиненном количестве). В вулканических породах основным летучим компонентом является двуокись углерода, минералы кимберлитов в этом отношении занимают промежуточное положение (Братусь и др., 1987,  Яценко и др., 2012).

 Были исследованы 10 образцов: прозрачные CФ, состоящие из высококальциевого (CaO – 40 вес.%) стекла (К-СФ), непрозрачные СФ, сложенные стеклом с высоким содержанием титана, марганца и железа (TMЖ-СФ), магнетит-железные СФ (MЖ-СФ) и несколько ГК неправильной формы. Для сравнения были проанализированы 2 образца вмещающих пород – кимберлит (трубка "Мир") и эксплозивная брекчия (Кировоградский блок УЩ). Масса проб составляла 50-100 мг, состав газов анализировался с помощью масс-спектрометра MCX-3А, адаптированного для определения состава микрообъемных количеств газов (Братусь и др., 1987).

Результаты анализа показали, что в составе газовой составляющей СФ и ГК доминирует азот. В четырех образцах его содержание приближается к 100 об.%:

-        TMЖ-СФ и ГК из лампроитовой трубки "Мрия" (Западно-Приазовский блок УЩ);

-        ГК, представленный симплектитом вюстита и высококальциевого стекла (Южный Донбасс, с. Малая Тарасовка);

-        ГК, представленный стеклом с высоким содержанием калия (K₂O – 20 вес.%) из щелочно-ультраосновных эксплозивных брекчий (Захаровский уч-к УЩ, Черкасская обл.);

-        К-СФ (CaO-40 вес.%) из неоген-четвертичных эксплозивных вулканокластических отложений (с. Путринцы, Житомирская обл., Украина).

Высокое содержание азота отмечено  следующих образцах:

-        кимберлит (трубка "Мир") – N₂ - 75,4 об.%, CH₄ - 24,6 об.%;

-        TMЖ-СФ из кластогенных отложениях р. М. Куонамка (Якутия) – N₂ - 54,9 об.%, CO₂ - 45, 1 об.%. 

В четырех образцах выявлено преобладание двуокиси углерода (CO₂):

-        MЖ-СФ из плиоценовых туфогенных красных глин (Гайворонский район, Кировоградский блок УЩ) – CO₂ - 84,5 об.%, N₂ - 15,5 об.%;

-        MЖ-СФ (два образца) из аллювиальных отложений среднего течения р. Днестр  -  CO₂ - 80,2-87,4 об. %, N₂ - 12,6-19,8 об.%;

-        эксплозивная брекчия (Кировоградский блок УЩ) – CO₂ - 89,9 об.%, N₂ -18,3 об. %.

Только в одном образце MЖ-СФ из эксплозивных щелочно-ультраосновных брекчий (Кировоградский блок УЩ) отмечено высокое содержание водорода -  Н₂ - 64,4 об.%, CO₂ - 17,3 об.%, N₂ -18,3 об.%.

Необходимо отметить, что присутствие воды зафиксировано только в двух образцах, которые представляют собой породу (кимберлит из трубки "Мир", эксплозивная брекчия - Кировоградский блок УЩ).

Анализ результатов исследования показал, что СФ характеризуются очень выдержанным составом летучих компонентов, который не связан с таковым во вмещающих породах. Глубинные минералы, в частности алмазы и их минералы-спутники (Бартошинский и др., 1987, 1989), характеризуются широким спектром летучих компонентов. Характерный высоко-восстановленный состав летучих компонентов СФ может указывать, что формирование первичного расплава СФ связано с очень глубокими уровнями Земли, вероятно более глубинными, чем уровень генерации кимберлитовой магмы. Это предположение подтверждается и рядом предыдущих исследований СФ. В этом контексте следует отметить, генетическую связь СФ с группой  безкислородных мантийных минералов (муассанит, кусонгит, когенита, ферсилицит, самородные металлы и их сплавы – Fe, Cr, Cu, Zn, Sn, Pb и др.). Заслуживает особого внимания тот факт, что основным летучим компонентом СФ является азот. Проникновение атмосферного азота в СФ представляется проблематичным. С другой стороны, весьма интересным может быть  поведение азота в условиях сверхвысоких давлений в ядре и мантии Земли. Азот является достаточно инертным элементом, но при определенных условиях может образовывать химические соединения с металлами, водородом и другими элементами (нитриды, азиды, хлорид, йодид). Таким образом, при сверхвысоких давления азот может быть важным элементом геофлюидодинамики, может играть важную роль в химических реакциях и процессах массопереноса. Следует отметить, что большинство соединений азота неустойчивы и часто разлагаются со взрывом. Таким образом, гипотетически можно предположить, что глубинные эксплозивные процессы могут быть инициированы разложением соединений азота в нижних частях литосферы и мантии. Стабильное присутствие СФ в эксплозивных образованиях делает перспективным их использование в качестве индикаторного признака при поисках проявлений мантийного флюидизатно-эксплозивного рудогенеза. На данный момент известно, что эксплозивные процессы приводят не только к формированию месторождений алмазов; с ними также связаны различные типы рудной минерализации: золото, платиновые металлы, редкоземельные элементы и др. (Яценко,2012).

 

Список литературы:

Бартошинский З.В., Бекеша С.Н., Винниченко Т.Г. и др. Газовые примеси в алмазах Якутии // Минерал. сборник. 1987. № 41. Вып. 1. С. 25-32.

Бартошинский З.В., Бекеша С.Н., Винниченко Т.Г. и др. Примеси газов в алмазах и гранатах из кимберлитов Далдыно-Алакитского района Якутии // Минерал. сборник. 1989. № 43. Вып. 2. С. 83-86.

Бекеша С., Яценко І. Особливості морфології та внутрішньої будови мікросферул України //Мінерал. збірник. 2010. № 60. Вип. 2. С. 89-96.

Братусь М.Д., Татаринцев В.И., Сахно Б.Э. Состав флюидных включений в закаленных частицах из взрывных кольцевых структур и кимберлитовых трубок // Геохимия. 1987. № 11. С. 1563-1568.

Лукин А.Е. О включениях природного соединения кальция и углерода в минеральных образованиях, связанных с внедрением суперглубинных флюидов //Доп. НАН України. 2007. № 1. С. 122-130.

Яценко І., Яценко Г., Наумко І. та ін. Леткі компоненти в ендогенних сферулах у зв’язку з проблемою флюїдизатно-експлозивного мантійного рудогенезу // Мінерал. збірник. 2012. № 62. Вип. 2. С. 189-199.

Яценко Г.М. Новые аспекты минерагении алмаза на юго-западной окраине Восточно-Европейской платформы (о деятельности алмазной школы Львовского национального университета имени Ивана Франко) // Минеральные ресурсы Украины. 2012 . № 3. С. 11-12.