Семинар "Геохимия щелочных пород" 

школы "Щелочной магматизм Земли"-2008

К проблеме  механизма  выделения  минералов. Образование пироксенов

Макаров В.П.

РГГРУ,  Москва

В работе В.П. Макарова (2007) рассмотрены вопросы анализа механизма образования минералов и методические приёмы решения этой задачи. Ниже приведены примеры использования этих положений для определения механизма образования пироксена (Px). В основе исследований лежат гипотезы: 1) минерал М выделяется в термодинамических изотопном и геохимическом равновесиях с некоторым соединением С. 2) Изотопная пара (М-С) образуются в результате распада некоторого исходного (прото-) соединения.

Изотопные данные. В нашем распоряжении изотопные данные имеются только для Px  мафитов и метеоритов. По другим породам данные, которые можно интерпретировать, практически отсутствуют. В мафитах Px совместно с Ol и Pl находится в равновесии с СО₂ (Макаров, 2002, 2006) предположительно в результате разложения комплекса Si(CO₃)₄^-4 при  кристаллизации расплава по возможным реакциям 2Mg⁺² + Si(CO₃)₄^-4 = (?) =  Mg₂SiO₄+ 4CO₂   или  Mg⁺² + Si(CO₃)₄^-4 = (?) =  Mg SiO₃+ 4CO₂ +О^-2.

Геохимические данные. По Px имеется большое количество анализов; в нашей базе данных из литературных источников зарегистрировано их около 2000. Географический диапазон распространения достаточно велик. Px в основном моноклинные разности (23 выборки из 28), отобраны из скарнов, мраморов, карбонатитов, основных и ультраосновных пород, сиенитов и других щелочных пород, метаморфитов, эклогитов, метеоритов и пр. Некоторые результаты обработки анализов приведены в таблице. Определения Т выделения (Т_выд) Px в конкретных выборках отсутствуют. Согласно анализу расплавных включений в Ol-  и щелочных базальтах Т_выд = 1200 -1300^оС,  нефелиновых сиенитах √ 1050- 1210^оС (Наумов, 1979; Барсуков, 1981;  Панина и др., 1991; и др.). Тогда для части Px (в таблице выделены значком ╚gr╩)  устанавливается геохимическое равновесие с Gr; следовательно,  уравнение выделения минерала должно имеет вид  ┘ = ┘ {Gr + [Px} + CO₂] + ┘  ([┘], [[┘]]-изотопное, {┘}- геохимическое равновесия).

Параметры изотерм ln(Fe⁺²/Mg) = Aln(Ca/Mg) + B в различных породах

   ком - комплекс; *- трубка; N- количество проб в выборке.

Ранее (Макаров, 2002) при анализе гранатов выделен парагенез [Gr +  Px]. Это равновесие связывалось c разложением кордиерита. Однако выявление СО₂ не позволяет полностью принять эту реакцию. К тому же отсутствуют данные по изотопному составу кислорода в гранатах мафитов. Механизм  парагенезиса для кислых магматических пород выяснить не удалось.

При анализе влияния СО₂ на плавление силикатов под  давлением предлагались реакции карбонатизации Px (Ens) и Ol (Кадик и др., 1982):

Ol + Dio(диопсид) +CO₂ ╝ Ens + Dol (доломит);                               (1)

Ol + Dol + CO₂ ╝ Ens + Mgt (магнезит);                                               (2)

По данным  инфракрасной спектроскопии (Mysen B.O., et al, 1976) в паре над расплавом перидотита, насыщенного СО₂, есть  СО₂ и СО₃^-2; радикал СО₃^-2  установлен также в охлажденных стеклах этих расплавов.

Гипотетически образование СО₃^-2 описывается суммарным уравнением:

2(SiO₄)^-4(расплав) + СО₂(пар)╝ (Si₂O₇)^-6(расплав) + СО₃^-2(расплав).

Полученные результаты говорят, что уравнения (1) и (2) не соответствуют реальным природным механизмам. Они  не объясняют изотопное равновесие между газом и минералами и геохимическое равновессие с гранатом. Во- первых, реально СО₂ присутствует только в правой части уравнений. Во- вторых, ортопироксены (Ens) изотопно равновесны только СО₂, а  магнетиты √  только рутилу, в то время как кварц  всегда находится в равновесии с водой. По изотопным данным магнетит с кварцем (Q) в равновесии никогда не находится.

Однако проблема может быть понятна, если рассматривать мафиты как продукт переплавления пироксен- карбонатных пород, т.е. Ens + Dol╝?╝ [Dio+[[CO₂] + Ol]]. Все равновесия правой части описаны в (Макаров, 2006). Недостаток уравнения - неясность поведения изотопов углерода.

Литература

Макаров В.П. О  механизме формирования минералов в кимберлитах. 2 Природа гранатов и шпинели. // Семинар ╚Геохимия магматических пород. Щелочной магматизм Земли╩. ГЕОХИ, 2002. URL: //alkaline2002.narod.ru.  

Макаров В.П. О механизме выделения минералов. 3.О  некоторых  условиях  кристаллизации  минералов мафических  пород  и  метеоритов. // Тез. докл. М.: ГЕОХИ, 2006. Электронный научн.-информ. ж. ╚Вестник отделения наук о Земле РАН╩. ╧1(24). 2006. URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2006/informbul-1_2006/izotop-3.pdf  

Макаров В.П. К проблеме  механизма  выделения  минералов./Материалы международного совещания ╚Щелочной магматизм Земли и его рудоносность╩, 10- 16 сент.г. Донецк. Киев, 2007, С.159-163. URL://igmr.relc.com/files/conference- donetsk-2007.rar.