Семинар "Геохимия щелочных пород" 

школы "Щелочной магматизм Земли"-2008

Генезис щелочесодержащих минералов в мезостазисе кимберлитов трубки Удачная-Восточная, Якутия.

Головин А.В.,* Каменецкий В.С.**, Шарыгин В.В.*, Каменецкая М.Б.**

* ИГМ СО РАН, Новосибирск; ** Университет Тасмании, Австралия

В центральной части трубки Удачная-Восточная ниже глубины 370 м вскрыты уникальные по сохранности кимберлиты, которые, по мнению (Маршинцев и др., 1976), можно рассматривать как эталон первичной породы, сохранившей все черты глубинных выплавок. В отличие от большинства кимберлитов мира, эти гипабиссальные кимберлиты были практически не затронуты син- и постмагматическими изменениями. Они не содержат ни первичного/вторичного серпентина, ни других водосодержащих минералов, за исключением незначительного количества флогопита. Другой особенностью этих пород являются высокие концентрации щелочей (до 8 мас.% Na₂O + K₂O), хлора (до 6 мас.%) и низкие H₂O (<0.5 мас.%) (Kamenetsky et al., 2007). Все остальные химические характеристики идентичны кимберлитам группы-I. В кимберлитах мира средние содержания K₂O составляют 0.5-1 (макс. 2.5 мас.%), Na₂O 0.2-0.5 (макс. 1 мас.%) (Vasilenko et. al, 2002). При этом, если концентрации K₂O связывают, в основном, с присутствием флогопита, то натрийсодержащие минералы в матриксе пород практически не известны. Представленная работа посвящена необычным для матрикса кимберлитов щелочесодержащим минералам. В большинстве кимберлитов мира в мезостазисе пород преобладают серпентин и кальцит. Таким образом, минералогия кимберлитов кажется весьма ограниченной. Однако, подавляющее число кимберлитовых проявлений в различной степени подвергались син- и постмагматическим изменениям, что могло существенно повлиять на их минералогические и петрохимические характеристики. Основная масса изученных кимберлитов сложена зональными фенокристами оливина (до 50 об.%). Флогопит, апатит, перовскит, зональные шпинелиды, пикроильменит, рутил, пирротин, расвумит, джерфишерит и афтиталит составляют порядка 10 об.%. Карбонаты √ кальцит, шортит, земкорит составляют до 30 об.% матрикса пород, а содержание хлоридов в некоторых образцах достигает 10 об.%. Кроме того, в кимберлитах выявлены блоки и жилки состоящие из оливина, монтичеллита, содалита, минералов группы шпинели, перовскита, джерфишерита, хлоридов, редких выделений флогопита, апатита и кальцита (Корнилова и др., 1998, Sharygin et al., 2007). Таким образом, в этих породах уже установлено 10 щелочесодержащих минералов (табл. 1), среди которых только флогопит считается обычным минералом матрикса кимберлитов. Кроме того, мы не исключаем, что в кимберлитах существует вероятность новых находок других щелочесодержащих сульфидов, карбонатов и сульфатов. Присутствие щелочесодержащих карбонатов, сульфатов и хлоридов весьма необычно для кимберлитов и магматических пород вообще, поскольку они являются водорастворимыми фазами. Действующий натрокарбонатитовый вулкан Олдонио Ленгаи является единственным примером, где такие же необычные минералы кристаллизуются из расплавов. Происхождение хлоридов и щелочных карбонатов в этих кимберлитах объяснялось взаимодействием пород с гидротермальными рассолами (Павлов и др., 1973, Егоров и др., 1988). В другой работе присутствие шортита, земкорита и содалита в кимберлитах связывалось с ассимиляцией Na₂O из соленостных отложений вмещающих осадочных пород (Корнилова и др., 1998). Как мы видим, генезис большинства щелочесодержащих минералов в этих кимберлитах дискуссионен. Следует отметить, что в еще более поздней статье (Егоров и др., 2004) присутствие содалита в мантийном ксенолите из кимберлита трубки Удачная-Восточная приписывалось уже интенсивной метасоматической проработке породы незадолго до ее захвата расплавом. Изучение расплавных включений в оливинах из этих кимберлитов показало, что включения имеют силикатно-карбонатно-хлоридный состав с высоким содержанием щелочей. Среди дочерних фаз включений были установлены те же щелочесодержащие минералы, что и в матриксе пород (табл. 1, Головин и др., 2003; Kamenetsky et al., 2004; Головин и др., 2007; Kamenetsky et al., 2008). Результаты изучения расплавных включений, по нашему мнению, свидетельствуют о магматическом происхождении всех щелочесодержащих минералов матрикса кимберлитов. Наиболее ранним из них является флогопит, который начинает кристаллизоваться совместно с оливином при Т ~ 1100 ^оС, наиболее поздними - щелочесодержащие карбонаты, сульфаты и хлориды, которые образуются при Т < 600 ^оС (Головин и др., 2007; Каменецкий и др., 2006). Мы считаем, что первичная кимберлитовая магма была изначально обогащена щелочами, хлором и углеродом. Рост концентраций этих элементов в процессе кристаллизации оливина привел к тому, что на заключительных этапах эволюции остаточный кимберлитовый расплав имел существенно щелоче-карбонатно-хлоридный состав, что и обусловило появление ряда необычных для кимберлитов щелочесодержащих минералов.

Taблица 1. Щелочесодержащие минералы в основной массе кимберлитов (ОМК) и в расплавных включениях из оливина кимберлитов (РВ) трубки Удачная-Восточная.

 X - породообразующие (>10 oб.%); x - второстепенные (1-10%); * - акцессорные; данные авторов.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант ╧ 07-05-00072), МК-2138.2007.5 и Фонда содействия отечественной науке.

Литература

Головин А.В., Шарыгин В.В., Похиленко Н.П., Мальковец В.Г., Колесов Б.А., Соболев Н.В. Вторичные включения расплава в оливине неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная // ДАН. 2003. Т. 388. ╧ 3. С. 369√372.

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.

Егоров К.Н., Ущаповская З.Ф., Кашаев А.А., Богданов Г.В., Сизых Ю.И. Земкорит √ новый карбонат из кимберлитов Якутии // ДАН СССР. 1988. Т. 301. ╧ 1. С. 188√193.

Егоров К.Н.; Соловьева Л.В.; Симакин С.Г. Мегакристаллический катаклазированный лерцолит из трубки Удачная: минералогия, геохимические особенности, генезис // ДАН. 2004. T. 397. ╧ 1. С. 88-92.

Каменецкий В.С., Шарыгин В.В., Каменецкая М.Б., Головин А.В. Хлоридно-карбонатные нодули в кимберлитах трубки Удачная: альтернативный взгляд на эволюцию кимберлитовых магм // Геохимия. 2006. ╧9. С. 1006-1012.

Корнилова В.П., Егоров К.Н., Сафронов А.Ф., Филипов Н.Д., Зайцев А.И. Монтичеллитовый кимберлит из трубки Удачная-Восточная и некоторые аспекты эволюции кимберлитовых расплавов // Отечественная геология. 1998. ╧ 6. С. 48√51.

Маршинцев В.К., Мигалкин К.Н., Николаев Н.С., Барашков Ю.П. Неизмененный кимберлит трубки ╚Удачная-Восточная╩ // ДАН СССР. 1976. Т. 231. ╧ 4. С. 961√964.

Павлов Д.И., Илупин И.П. Галит в кимберлитах Якутии, его соотношения с серпентином и вопрос об источнике отложивших его растворов // ДАН СССР. 1973. Т. 213. ╧ 6. С. 1406√1409.

Kamenetsky M.B., Sobolev A.V., Kamenetsky V.S., Maas R., Danyushevsky L.V., Thomas R., Pokhilenko N.P., Sobolev N.V. Kimberlite melts rich in alkali chlorides and carbonates: a potent metasomatic agent in the mantle // Geology. 2004. V. 32. ╧ 10. P. 845√848.

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? // Geophysical Research Letters. 2007. V. 34. P. 9316-9321.

Kamenetsky V.S., Kamenetsky M.B., Sobolev A.V., Golovin A.V., Demouchy S., Faure K., Sharygin V.V., Kuzmin D.V. Olivine in the Udachnaya-East kimberlite (Yakutia, Russia): types, compositions and origins // J. Petrology. 2008. V 49. P. 823-839.

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 // European Journal of Mineralogy. 2007. V. 19. ╧ 1. P. 51-63.

Vasilenko V.B. Zinchuk N.N. Krasavchikov V.O. Kuznetsova L.G. Khlestov V.V. Volkova N.I. Diamond potential estimation based on kimberlite major element chemistry // Journal of Geochemical Exploration. 2002. V. 76. ╧ 2. P. 93-112.