Включения первичных карбонатов и барита в мантийных магмах Буньярунгуру (Восточно-Африканский рифт)

Муравьева Н.С., Сенин В.Г.

ГЕОХИ РАН, Москва

В Западной ветви Восточно-Африканской рифтовой зоны тесная пространственная ассоциация высокомагнезиальных ультракалиевых и карбонатитовых пород предполагает генетическую связь расплавов, из которых они были образованы. Нами получены новые данные по ╚карбонат-силикатным╩ равновесиям в камафугитах из вулканического поля Буньярунгуру (северное окончание Восточно-Африканского рифта). В этом районе интенсивно проявлен мантийный метасоматоз, что выражается в крайнем обогащении эффузивов редкими некогерентными элементами и составе содержащихся в них кристаллических включений.

Первичные карбонаты обнаружены в раскристаллизованных расплавных включениях в оливине из угандита. Эти включения состоят из различных сочетаний кальцита, кальсилита, клинопироксена, слюды и титаномагнетита. В мафурите карбонаты распространены значительно больше, чем в угандите и имеют другой характер. Карбонаты встречаются внутри вкрапленников высокомагнезиальных оливинов и в зонах, к ним прилегающих, а также иногда образуют микрофенокристы или микролиты. Карбонатсодержащие зоны внутри крупных оливинов мафурита образуют ╚карбонатитовые заливы╩. Двухфазные карбонат-баритовые включения обнаружены в оливинах, входящих в состав поликристаллического оливинита (микроксенолита или кумулята?). Химический состав минералов определялся на рентгеноспектральном микроанализаторе SX 100 фирмы САМЕСА. Большинство карбонатов характеризуются невысоким содержанием магния, железа, стронция и бария. В двухфазных включениях в оливинах мафурита, концентрация магния повышается, приближаясь к чистому доломиту. В доломитах и микрофенокристах карбоната повышается содержания микропримесей (SrO, BaO, Na₂O).

Сравнение состава оливинов в карбонатных зонах и фенокристах мафурита показывает, что что карбонаты находились в равновесии с оливинами. Сходство составов оливинов в ассоциации с карбонатами и без них говорит о том, что выделения первичных карбонатов происходило на ранней стадии кристаллизации мафуритового расплава.

Для раскристаллизованных включений в оливине угандита по данным о составе минералов мы рассчитали состав исходного гомогенного расплава. Полученный расплав оказался карбонатитовым, близким к составу доломитовой бомбы Катве-Кикоронго (Stoppa et al., 2000) и среднему интрузивному карбонатиту. По морфологическим особенностям первичность данных включений не вызывает сомнений, поэтому можно полагать, что этот состав близок к составу расплава, захваченного оливином в процессе кристаллизации. Для карбонатов мафурита расчеты такого типа затруднительны, однако присутствие в карбонатной матрице минералов, аналогичных минералам из включения в угандите (идиоморфных кристаллов клинопироксена, кальсилита и даже оливина), позволяет предположить, что состав карбонатитового расплава мог быть близким к рассчитанному для угандита.

Для оценки реалистичности результатов расчета составы камафугитовых пород Буньярунгуру вместе с рассчитанными ╚карбонатитовыми расплавами╩ были нанесены на диаграмму многокомпонентной системы, наиболее близкой к природным образованиям (SiO₂+Al₂O₃+TiO₂) - (CaO+MgO+FeO*) - (Na₂O+ K₂O), (проекция из вершины CO₂), на которой показаны также области несмесимости при давлении 25 кбар для высокомагнизеальных и низкомагнезиальных составов (Lee, Wyllie, 1997). Составы рассчитанных ╚карбонатитовых╩ расплавов попадают на тренд прогрессивного плавления карбонатизированного лерцолита, соединяющий области первичных карбонатитовых выплавок и щелочных базальтов, в которую попадают на этой диаграмме эффузивы Буньярунгуру. Таким образом полученные нами результаты доказывают, что между угандитовым и карбонатитовым расплавами существует генетическая связь. Захваченный при кристаллизации высокомагнезиального оливина расплав ╚зафиксировал╩ определенную стадию эволюции первичных угандитовых магм данного района. Данные соотношения иллюстрируют реалистичность модели образования камафугитов за счет плавления карбонатизированного гранатового перидотита.

Барит присутствует в виде мелких (10-20 мкм) округлых включений в оливинах (из кристаллических агрегатов верлитового и дунитового составов). Включения иногда вытянуты в цепочки, в отдельных случаях барит образует сростки с доломитом. Округлая форма включений барита не исключает выделение из расплава (или флюида) за счет силикат-сульфатной несмесимости. Генезис этих сложных включений не однозначен. Это результат либо выделения из расплава, насыщенного флюидной фазой, либо более позднего внедрения флюида в кристаллическое вещество. На какой стадии эволюции расплава произошло внедрение этого флюида (расплава), на магматической или постмагматической, неясно. Возможно они образовались при метасоматической проработке мантийного субстрата. По экспериментальным данным температура барит-кальцитовой эвтектики составляет 1009^oC. Температура барит-доломит содержащего расплав-флюида также, по всей вероятности, была достатосчно высока, ~1000^oC, т.е. соответствовала магматической стадии. В камафугитах такой ассоциации (барит-доломит) ранее описано не было.

Соотношение сульфидной и сульфатной форм серы в расплаве зависит от парциального давления кислорода. Исследование стабильности сульфатов и сульфид-сульфатным равновесий в базальтовых системах показало, что сульфатные расплавы устойчивы при фугитивностях кислорода с ΔFMQ +1,85. Выделение сульфатов зависит от содержания серы в расплаве, которое существенно (на порядок) выше, чем для сульфидов. Образование барит-карбонатных включений в оливине из мафурита Буньярунгуру, по-видимому, связано с повышенным содержанием воды в метасоматизирующем расплав-флюиде, что в свою очередь определяет потенциал кислорода и способствует переходу серы из сульфидной формы в сульфатную.

Литература

Stoppa F., Woolley A.R., Lloyd F.E., Eby N. Carbonatite lapilli-bearing tuff and a dolomite carbonatite bomb from Murumuli crater, Katwe volcanic field, Uganda // Min. Mag. 2000, Vol. 64, P. 641-650.

Lee W., Wyllie P.J. Liquid immiscibility between nephelinite and carbonatite from 1.0 to 2.5 GPa compared with mantle melt compositions // Contrib Mineral Petrol. 1997, Vol. 127, P. 1-16.

Jugo P.J., Luth R.W., Richards J.P. An Experimental Study of the Sulfur Content in Basaltic Melts Saturated with Immiscible Sulfide or Sulfate Liquids at 1300^oC and 1,0 Gpa // J. Petrology, 2005, Vol. 46, P. 783√798.

зеркало на сайте "Все о геологии"