К вопросу о генезисе карбонатитов Кокчетавского массива

(северный Казахстан)

Корсаков А.В.

ИГМ СО РАН, Новосибирск

Формирование карбонатитовых комплексов и образование алмазоносных метаморфических пород Кокчетавского массива традиционно рассматривались, как не зависимые геологические явления, не смотря на их пространственную сближенность и возраст. В данной работе рассмотрены минералогические и геохимические характеристики, позволяющие предполагать генетическую взаимосвязь между этими комплексами. Согласно современным представлениям (Dobretsov et al., 1995; Shatsky et al., 1995) алмазоносные метаморфические породы сформировались в ходе субдукции континентальных осадков на глубины 120-150 км. Экспериментальные исследования метапелитов в ассоциации с карбонатами позволили установить, что большинство коровых пород при Т=950-1000°С и Р=4.0-6.0 ГПа должны испытывать частичное плавление (Hermann and Green, 2001b, 2001a). Присутствие карбонатов в исходных составах должны увеличивать степень частичного плавления и могут приводить к появлению в коровых породах силикатных и силикатно-карбонатных расплавов (Korsakov et al., 2006; Korsakov and Hermann, 2006). По своим геохимическим характеристикам карбонатные расплавы из алмазоносных пород сходны с карбонатитовыми расплавами (Korsakov and Hermann, 2006). Обособление этих карбонатных расплавов может привести к образованию карбонатитовых комплексов. Детальные минералогические исследования позволили выявить следующие особенности составов карбонатитов Кокчетавского массива. Все исследованные карбонатиты являются относительно грубозернистыми кальцитовыми карбонатитами. Некоторые образцы макроскопически очень схожи с алмазсодрежащими гранат-клинопироксен-карбонатными породами. В карбонатитах кальцит слагает до 60 об.%, тогда как другие фазы встречаются в подчиненном количестве. Реликты пироксена окружены тремолитовой каймой. Флогопит представлен слабо деформированными кристаллами, которые по периферии замещены хлоритом. В некоторых образцах кристаллы кальцита встречаются в виде двух морфологических типов. Первый тип представлен крупными индивидами (до 2 мм) с полисинтетическими деформационными двойниками. Второй тип приурочен к межзерновым границам первого и представлен мозаичным, сахаровидным агрегатом кальцита (200-300 мкм), который интерпретируется в качестве индикатора существенной перекристаллизации первично магматических структур (Ionov and Harmer, 2002). Из числа акцессорных минералов присутствует не характерный для карбонатитов коричневый циркон. Он обладает удлиненной формой и осциллирующей зональностью, характерной для цирконов магматического происхождения. В этих цирконах были диагностированы и проанализированы включения кальцита, по составу идентичные кальцитам из матрикса. Кристаллы апатита изобилуют твердофазными и флюидными включениями, среди которых доминируют малоплотные углекислотные включения. Наряду с ними в апатитах были диагностированы мелкие (1-2 мкм) идиоморфные включения основная масса, которых представлена кальцитом. В этих кальцита были идентифицированы микровключения оксидов тория и урана. К сожалению, их размер не позволяет выполнить количественного анализа. Геохимические анализы карбонатитов Кокчетавского массива (рис. 1) были выполнены методом IC-PMS в аналитическом центре ИГМ СО РАН. Следует отметить несколько геохимических особенностей карбонатитов. Во-первых, исследованные образцы карбонатитов характеризуются низким содержанием редкоземельных элементов, что не типично для этой группы пород. Во-вторых, редкоземельные спектры имеют тот же характер распределения, что и коровые карбонатные алмазоносные породы. Присутствие отрицательной европиевой аномалии является диагностической особенностью и для тех, и для других (рис. 1).

Рис. 1. Нормированные на хондрит распределения редкоземельных элементов (РЗЭ) в карбонатитах массива Дубрава. Серая заштрихованная область √ составы карбонатных расплавов из алмазоносных пород Кокчетавского массива (Korsakov and Heramann, 2006).

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующий вывод. Карбоантиты Кокчетавского массива могли образоваться в ходе частичного плавления корового материала при высоких температурах и давлениях (Т=1000С и Р=4.0-6.0 ГПа). Вместе с тем определение возраста более надежными методами (SHRIMP) чрезвычайно необходимо для дальней проверки сделанного предположения.

Исследования выполнены при поддержке гранта Президента Российской Федерации (МК-259.2008.5), Фонда содействия отечественной науке и РФФИ (N 07-05-00308-а).

Литература

Корсаков А.В., Тениссен К., Козьменко О.А., Овчинников Ю.И. Реакционные структуры в клиноцоизитовых гнейсах // Геология и геофизика. 2006. Том 47, ╧ 4. С. 499√512.

Dobretsov N.L., Sobolev N.V., Shatsky V.S. et al. Geotectonic evolution of diamondiferous paragneisses of the Kokchetav complex, Northern Kazakhstan - the geologic enigma of ultrahigh-pressure crustal rocks within Phanerozoic foldbelt // The Island Arc. 1995. Vol. 4. P. 267√279.

Hermann J., Green D. H. Experimental constraints on high pressure melting in subducted crust // Earth and Planetary Science Letters. 2001. Vol. 188. P. 149√168.

Hermann J., Green D. H. Experimental constraints on melt-carbonate interaction at UHP conditions: A clue for metamorphic diamond formation? // Fluid/Slab/Mantle Interactions and Ultrahigh-P Minerals. Abstracts of UHPM Workshop 2001. Waseda University. 2001. P. 31√34.

Ionov D., Harmer R.E. Trace element distribution in calcite-dolomite carbonatites from Spitskop: inferences for differentiation of carbonatite magmas and the origin of carbonates in matle xenoliths // Earth and Planetary Science Letters. 2002. Vol. 198. P. 495√510.

Korsakov A.V., Hermann J. Silicate and carbonate melt inclusions associated with diamonds in deeply subducted carbonate rocks // Earth and Planetary Science Letters. 2006. Vol. 241. P. 104√118.

Shatsky V. S., Sobolev N. V., Vavilov M. A. Diamond-bearing metamorphic rocks of the Kokchetav massif (Northern Kazakhstan). R.G. Coleman and X. Wang, eds. Ultrahigh pressure metamorphism. Cambridge University Press, Cambridge, 1995. P. 427√455.

зеркало на сайте "Все о геологии"