Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Строение литосферы сибирской платформы 14
1.1 Геологическое строение исследуемых участков сибирской платформы 14
Северо-восточная часть сибирской платформы 14
Центральная часть сибирской платформы 18
Юго-западная часть сибирской платформы 19
1.2 Сравнительная характеристика кимберлитов южной и центральной частей якутской кимберлитовой провинции с кимберлитами северной части 22
1.3 Ранние стадии тектонической эволюции литосферы древних платформ 23
1.4 Состав и строение литосферы по данным мантийных ксенолитов 25
Глава 2. Генетические типы пиропов ультраосновных и пироксенитового парагенезисов 32
2.1 К вопросу о происхождении ксенолитов и ксенокристов в кимберлитах 32
2.2 Генетические типы пиропов ультраосновных парагенезисов из кимберлитов 34
2.3 Пиропы пироксенитового парагенезиса из кимберлитов 40
2.4 Неравновесные минеральные ассоциации и гранаты переменного состава в ксенолитах перидотитов 42
Пиропы зонального строения 44
Гомогенные пиропы различного состава в пределах одного ксенолита 48
Глава 3. Пиропы различного состава на сибирской платформе 50
3.1 Особенности состава пиропов лас 50
3.2 Принципы дискриминации пиропов по составу в соответствии с генетическими группами 63
3.3 Распространенность пиропов лас 68
3.4 Характеристика пород, содержащих пиропы лас 69
3.5 Происхождение пиропов лас 79
3.6 Особенности состава пиропов тр.хоркич 94
3.7 Распределение пиропов различных парагенезисов из кимберлитов на сибирской платформе 95
Распределение пиропов аномального состава (лас) 95
Распределение пиропов, характерных для деформированных лерцолитов (дл) 98
3.8 Распределение пиропов различных парагенезисов из ореолов рассеивания имк на сибирской платформе 103
Северо-восточная часть платформы 103
Юго-западная часть платформы 103
Центральная часть платформы 104
3.9 изменение состава выборки пиропов под действием экзогенных процессов 105
Глава 4. Пиропы различного состава и изменение строения и состава литосфернои мантии сибирской платформы в фанерозое 108
Заключение 114
Литература
- Центральная часть сибирской платформы
- Генетические типы пиропов ультраосновных парагенезисов из кимберлитов
- Принципы дискриминации пиропов по составу в соответствии с генетическими группами
- Распределение пиропов различных парагенезисов из ореолов рассеивания имк на сибирской платформе
Введение к работе
Актуальность исследований
Многолетние поисковые работы на Сибирской платформе выявили наличие трех основных этапов кимберлитового магматизма: D3-Ci (370-340 млн.л.), Т (245-215 млн.л.), J3 (160-140 млн.л.) [Брахфогель, 1984; Кинни, 1997, Griffin et al., 1999]. Среднепалеозойский и позднеюрский периоды внедрения кимберлитов разделены этапом тектоно-термальной активизации Сибирской платформы, имевшим место примерно на границе пермского и триасового периодов, и проявившемся в виде интенсивного, но достаточно кратковременного цикла траппового магматизма (245-250 млн. лет назад) (рис.1). Промышленно алмазоносные кимберлиты известны только для палеозойского времени, тогда как среди юрских кимберлитов лишь единичные тела имеют убогую алмазоносность. Ксепогенный мантийный материал (ксенолиты и ксенокристы) из разновозрастных кимберлитов значительно различается [Соболев, 1978; Похиленко, 1990]. Это выражается, в частности, в изменении среднего состава пиропов из кимберлитов - понижении среднего содержания СГ2О3, повышение среднего содержания FeO и др. - от палеозойского времени к мезозойскому. Эти изменения связываются с уменьшением мощности литосферы (от 180-230 до 130-150 км) и изменении относительного соотношения слагающих ее пород [Похиленко, Соболев, 1998; Pokhilenko et al., 1999; Griffin et al., 1999; Pokhilenko et al., 2002].
Как показали дальнейшие исследования [Тычков, 2004, 2006; Тычков и др., 2007, 2008; данная диссертация], указанные изменения среднего состава пиропов обязаны, в частности, наличию в кимберлитовом концентрате верхнеюрских
трубок большого количества пиропов аномального для лерцолитового парагенезиса состава (см. рис. 4), а также изменению среднего состава пиропов, характерных для высокотемпературных деформированных лерцолитов.
Данная работа посвящена выяснению причин этого изменения, а так же происхождения пиропов аномального состава, что актуально для исследования процессов эволюции состава и структуры листоферы Сибирской платформы.
Изучение распределения пиропов различного состава в кимберлитах и ореолах рассеивания индикаторных минералов кимберлитов (ИМК) также актуально для решения поисковых проблем, в частности соотнесения конкретных кимберлитовых тел с ореолами рассеивания ИМК и прогнозирования новых кимберлитовых полей.
Цель и задачи исследований
Целью настоящего исследования является выяснение причин изменения среднего состава пиропов в кимберлитах и ореолах рассеивания ИМК на Сибирской платформе от среднепалеозойского времени к мезозойскому.
Были сформулированы следующие задачи исследований:
выяснить происхождение не описанной ранее группы пиропов аномального состава;
разработать критерии дискриминации пиропов различных генетических групп;
выявить характерные черты распределения гранатов различных групп в разновозрастных кимберлитах и ореолах рассеивания ИМК Сибирской платформы.
Объекты исследования
В настоящей работе исследуются пиропы из кимберлитов и ореолов рассеивания ИМК. Пироп является наиболее доступным и распространенным минералом, представляющим на поверхности дезинтегрированное вещество литосферной мантии. Этот минерал характеризуется широкими вариациями состава, зависящего от парагенезиса, Р-Т условий существования породы и истории изменения породы (вторичное обогащение и др.). Кроме того, существуют разработанные методы и подходы к систематике мантийных парагенезисов, основывающиеся на особенностях состава пиропов [Соболев, 1974; Griffin et al., 1999; Schulze, 2003; и др.].
Наши исследования в основном относятся к трем районам на Сибирской платформе: северо-восточному, центральному и юго-западному (рис.1).
Северо-восточный район платформы включает кимберлиты (Нижнеоленекская группа кимберлитовых полей) и ореолы рассеивания ИМК различного возраста и представляет уникальную возможность изучения изменения характеристик ксеногенного мантийного материала из кимберлитов от среднепалеозойского до юрского времени.
Центральный район включает территорию бассейнов рек Муна, Тюнг, Марха, и окружающие ее с севера, запада и юга палеозойские кимберлитовые поля. На обширной территории междуречья рек Муна и Марха обнаружено большое количество ксеногенного мантийного материала (алмазов и минералов индикаторов кимберлитов), содержащихся в современном аллювии и вторичных коллекторах, который может относиться как к палеозойским, так и к мезозойским коренным источникам. Центральный район является перспективным для поисков
8 коренных месторождений алмазов и представляет большой интерес, как для решения поисковых проблем, так и вопросов научного характера.
Юго-западный район включает Тайгикун-Нембинское неалмазоносное кимберлитовое поле триасового возраста, а также Тычанский и Тарыдакский россыпные алмазоносные районы. Ксеногенный мантийный материал последних по всем характеристикам соответствует палеозойским кимберлитовым полям [Афанасьев и др., 2005]. Этот район, подобно СВ части платформы, дает новые данные о изменении состава и строения литосферной мантии в период времени между палеозоем и ранним мезозоем.
Материалы исследований
Работа основывается на полученных нами новых данных по содержанию
главных, а также ряда второстепенных элементов (включая Ti02, MnO, Na20) в
более чем 1500 зернах пиропов из разновозрастных кимберлитовых трубок,
расположенных в различных частях платформы, а также из аллювиальных
отложений центральной части Сибирской платформы. Более трети
проанализированных образцов были отобраны автором во время работы в составе
полевых отрядов на территории ЯКП в течение шести полевых сезонов в 2000 -
2007 годах. Также были использованы не опубликованные ранее в полном объеме
-і данные Малыгиной Е.В. [Малыгина, 2002] по составу минералов из 284 ксенолитов
зернистых лерцолитов тр.Удачная (Далдынское к.п. - D3); более 30 из них были
дополнительно изучены в шлифах и на состав слагающих минералов. Для наиболее
представительных ксенолитов были изучены также содержания ряда рассеянных
элементов (Ni, Zn, Ga, Sr, Y, Zr, РЗЭ) и валовый состав пород. Кроме того, нами
были использованы данные из архива Лаборатории минералов высоких давлений и
9 алмазных месторождений ИГМ СО РАН по составу более чем 10 000 пиропов из концентрата кимберлитовых трубок и промежуточных коллекторов и россыпей различных частей Сибирской платформы.
Особое внимание в работе уделяется систематическому анализу пиропов аномального состава, характерных для мезозойских кимберлитов на Сибирской платформе.
Методы исследований
Изучение состава пироповых гранатов и ассоциирующих с ними минералов проводилось с помощью рентгеноспектрального анализатора САМЕВАХ MICRO в Лаборатории электронного микрозондирования и электронной микроскопии ИГМ СО РАН. Изучение геохимических особенностей пород и минералов проводилось методом масспектрометрии индукционно связанной плазмы (ICP-MS и LA-ICP-MS) в Аналитическом центре ИГМ СО РАН.
Для статистического разделения пиропов по составу в соответствии с генетическими группами мы использовали разработанный нами в рамках работы метод дискриминации.
Научная новизна и практическое значение работы
Установлено, что в мезозойских кимберлитах на Сибирской платформе многократно возрастает доля пиропов аномального состава относительно кимберлитовых тел палеозойского возраста.
На обширном фактическом материале обосновано значение пиропов аномального состава для прогноза потенциальной алмазоносности территорий; количественные оценки их доли в пробах из ореолов рассеивания ИМК могут
10 использоваться для прогнозирования "'кимберлитовых полей и идентификации ореолов рассеивания ИМК от отдельных кимберлитовых тел.
На основе сравнительного анализа пиропов из кимберлитов и из ксенолитов мантийных пород установлена парагенетическая принадлежность и Р-Т параметры существования пиропов аномального состава.
На основе большого фактического материала показана зависимость состава пиропов, характерных для деформированных лерцолитов, от времени проявления кимберлитового магматизма на Сибирской платформе.
Основные защищаемые положения
Пиропы аномального состава широко распространены в кимберлитах и ореолах рассеивания ИМК различных частей Сибирской платформы. Их материнскими породами являются истощенные зернистые лерцолиты, относящиеся к средним и верхним горизонтам литосферной мантии (отвечающим следующим Р-Т параметрам: 750-1000С, редко до 1100С; 2,0-4,0 ГПа, редко до 5,0 ГПа).
На Сибирской платформе в кимберлитовых телах и ореолах рассеивания ИМК наблюдаются следующие изменения распределения состава гранатов от палеозойского времени к мезозойскому: а) многократно возрастает доля пиропов аномального состава; б) существенно изменяется состав пиропов, характерных для вторично обогащенных деформированных лерцолитов. Эти изменения связываются с процессами воздействия суперплюма (P-Tj) на литосферную мантию платформы.
Публикация и апробация работы
Промежуточные и окончательные результаты работы опубликованы в 2 статьях научных журналов и 6 тезисах научных конференций, а также доложены на:
Молодежной школе-конференции XXXVII Тектонического совещания «Эволюция тектонических процессов в истории Земли» (2004 г., г.Москва), XLII Международной научной студенческой конференции (2004 г., г. Новосибирск), Всероссийском совещании «Геология, петрология, минералогия и генезис щелочных пород» (2006 г., г.Миасс), III Международной сибирской конференции молодых ученых по наукам о земле (2006 г., г.Новосибирск), II Международной конференции "Кристаллогенезис и минералогия" (2007 г., г.Санкт-Петербург).
Предложенные нами методы выделения пиропов аномального состава, а также поисковые принципы, основанные на статистической оценке доли этих пиропов в различных выборках, используются в настоящее время при проведении поисковых работ на территории Канадского щита и Якутской кимберлитовой провинции.
Структура, объем и содержание работы-
Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения общим объемом 205 страниц. Работа включает 23 рисунка, 3 таблицы, список литературы из 118 пунктов и приложения объемом 23 страницы.
В главе 1 описано геологическое строение и характерные черты состава и строения литосферы исследуемых участков Сибирской платформы. Кроме того, в этой главе кратко описано формирование, состав и строение литосферы древних платформ, в том числе ранних стадий ее эволюции, дан краткий обзор данных по мантийным ксенолитам.
В главе 2 дается обзор генетических типов пиропов ультраосновных и пироксенитового парагенезисов, общих закономерностей состава пиропов, характерные черты их материнских пород, а также рассматриваются вопросы существования неравновесных минеральных ассоциаций, в частности, пиропов
12 переменного состава в ксенолитах перидотитов.
В главе 3 изложены основные результаты исследований. Глава посвящена вопросам происхождения пиропов аномального состава, а также распределения мантийных пиропов различного состава (пиропов аномального состава и пиропов из деформированных лерцолитов) в разновозрастных кимберлитах и ореолах рассеивания ИМК Сибирской платформы. В главе 3 также приводится разработанный нами метод дискриминации пиропов по составу в соответствии с генетическими группами, обсуждается проблема изменения состава выборки пиропов из ореолов рассеивания ИМК под действием экзогенных процессов.
В главе 4 проводится обсуждение полученных результатов исследований. Кроме того, дан краткий обзор существующих представлений об изменении строения и состава литосферной мантии СВ части Сибирской платформы в фанерозое, дана сравнительная характеристика кимберлитов южной и центральной частей Якутской кимберлитовой провинции с кимберлитами северной ее части.
Благодарности
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, члену-корреспонденту РАН Н.П.Похиленко, а также благодарит академика РАН Н.В.Соболева, д.г-м.н. А.И.Чепурова, д.г-м.н. В.П.Афанасьева, д.г-м.н. С.А.Тычкова, д.г-м.н. Э.В.Сокол, к.г-м.н. А.М.Агашева, к.г-м.н. В.А.Минина, к.г-м.н. В.Г.Мальковца, к.г-м.н. И.В.Ащепкова, к.г-м.н. А.В.Корсакова, а также Л.В.Черемных, Е.И.Николенко и других сотрудников Лаборатории минералов высоких давлений и алмазных месторождений ИГМ СО РАН за неоценимую помощь на различных этапах выполнения работы. Автор выражает особую благодарность к.г-м.н. Е.В.Малыгиной, к.г-м.н. С.С.Кулигину,
13 Ю.В.Черепановой, Т.А.Алифировой за предоставленные неопубликованные ранее материалы предыдущих научных исследований.
Рис.1. Схема расположения кимберлитовых полей, некоторых вторичных коллекторов и ореолов рассеивания ИМК на Сибирской платформе. 1, 2- поле распространения на поверхности траппов (1- эффузивных, 2 - интрузивных), 3 -кимберлитовые поля палеозойского возраста (2-Толуопское, 4-Зап.Укукитское, 6-Чомурдахское, 7-Верхнемунское, 8-Далдынское, 9-Алакитское, 11-Накынское, 12-Мирнинское), 4 - кимберлитовые поля мезозойского возраста (1-Куойкское, 3-Молодинское, 5-Куранахское, 10-Харамайское, 13-Тайгикун-Нембинское, 14 -Хорбушонское), 5 - вторичные коллекторы ИМК (А - конгломераты Кютюнгдинского грабена, Pz2, В - современный аллювий р. Элиэтибийе, С -бас.р.Куойка, D - Тычанский, Тарыдакский алм.районы, Е - аллювий р.Сивикагна, F - уч.Левобережный, G - уч.Медвежий, Н - современный аллювий гидросети Муно-Мархинского междуречья (бас.р.Тюнг).
Центральная часть сибирской платформы
Рассматриваемый в этой работе район центральной части платформы относится к восточному ее краю и располагается в пределах междуречья рек Муна и Марха (рис.1). Район выделяется [Соболев и др., 1978; Pokhilenko, Sobolev, 1995; Pokhilenko, 1999] по наличию во вторичном терригенно-осадочном коллекторе и современном аллювии алмазов и ассоциации индикаторных минералов кимберлитов (ИМК) коренные источники которых до сих пор не обнаружены.
Платформенный фундамент района относится к Анабарской тектонической провинции, Мархинскому гранит-зеленокаменному террейну, возраст формирования субстрата которого оценивается в 2,5 млрд лет, а метаморфизма - в 1,76 млрд лет. В пределах террейна по геофизическим данным и данным бурения выделяются крупные плутоны гранитоидов, а таїсже зеленокаменные пояса и мафические интрузии [Rosen et al., 1994].
Осадочный чехол на поверхности представлен здесь отложениями среднего и верхнего отдела кембрийской системы (глинистые известняки, доломиты, мергели, алевролиты песчаники глины, реже конгломераты), останцами отложений плинсбахско-тоарских ярусов нижнего отдела юрской системы (алевролиты, аргиллиты, глины, песчаники, известняки, конгломераты) и среднего и верхнего отдела четвертичной системы (пески, галечники, валуны, суглинки, супеси, торф, погребенные льды). Кембрийские отложения прорваны интрузивными изометричными и даечными среднепалеозойскими телами долеритов и габбро-долеритов. К базальным гравелитам и галечникам юрских отложений приурочены скопления ИМК и алмазов, откуда они поступают в современные аллювиальные отложения района.
Кимберлитовые тела известны на юго-западе (Накынское к.п. - PZ), западе (Алакитское к.п. и Далдынское к.п. - D3-Ci) и северо-западе (Верхнемунекое к. п. - Сі) от описываемого района (рис.1). Юго-Западная часть Сибирской платформы
Рассматриваемый район в Юго-Западной части платформы располагается в пределах междуречья рек Чуня и Подкаменная Тунгуска и на незначительной территории на южной стороне р.Подкаменная Тунгуска. Он включает Тычанский, Тарыдакский алмазоносные районы, а также неалмазоносное Тайгикун-Нембинское к.п. триасового возраста. Так же как и в С-В части платформы, район выделяется [Афанасьев и др., 2005] по наличию во вторичном терригенно-осадочном коллекторе и современном аллювии специфического характера ИМК, коренные источники которых до сих пор не обнаружены (рис.1).
Платформенный фундамент района относится к Тунгусскому гранит-зеленокаменнному террейну Тунгусской провинции Сибирской платформы, возраст формирования субстрата которого оценивается в 3,25 млрд лет, а метаморфизма - в 2,8-2,7 млрд лет [Rosen et al., 1994].
Осадочный чехол на поверхности представлен кембрий-ордовикскими известняками, карбон-пермскими, пермскими и юрскими терригенно-осадочными породами, а также эффузивными покровами (траппами) триасового возраста. Породы фундамента и чехла прорваны интрузивными телами траппов. Коллектором ИМК и алмазов на территории Тычанского района являются терригенные отложения нижнего-среднерго карбона, залегающие на размытой поверхности кембрийских и ордовикских терригенно-карбонатных отложений, на которых местами сохранились реликты среднепалеозойской латеральной коры выветривания. Исследования ИМК Тычанского района позволяют прогнозировать здесь по крайней мере два кимберлитовых поля - Тычанское и Тарыдакское. Геохимические исследования показывают, что изученная ассоциация пиропов района очень схожа с гранатами кимберлитов Далдынского и Мирнинского среднепалеозойских полей Якутии. Из геологических данных следует, что возраст прогнозируемых здесь кимберлитов - также среднепалеозойский, т.е. они, вероятно, принадлежат к среднепалеозойской эпохе кимберлитового магматизма, проявившейся на большой части Сибирской платформы и являющейся потенциально алмазоносной [Афанасьев и др., 2005].
Кимберлитовые тела мезозойского возраста известны на южной границе Тычанского района. Они принадлежат к Чадобетскому кимберлитовому полю и располагаются по северо-восточному обрамлению Чадобетского поднятия (трубки Хоркич, Тайга). Не смотря на то, что Тайгикун-Нембинское кимберлитовое поле находится в непосредственной близости от Тычанского района, состав пиропов из этих кимберлитов принципиально отличается от состава пиропов вторичных коллекторов. Этот район, подобно СВ части платформы, дает новые данные о изменении состава и строения литосферной мантии в период времени между палеозоем и ранним мезозоем.
Генетические типы пиропов ультраосновных парагенезисов из кимберлитов
Гранаты ультраосновных и пироксенитового парагенезисов присутствуют в кимберлитах как в виде мономинеральных зерен размером до 15 см, так и в ассоциации с другими минералами в ксенолитах1 глубинных пород. Цвет и другие физические свойства гранатов изменяются в зависимости от состава, который, в свою очередь зависит от парагенезиса.
Содержание СаО в гранатах сильно варьирует (0,3-32,0 мас.% СаО в кимберлитах и 0,5-24,0 мас.% СаО в ксенолитах ультраосновных пород [Соболев Н.В., 1974]) и определяется преимущественно типом парагенезиса [Boyd, 1970; 15 Соболев Н.В.,1971]. Наименьшее содержание кальция имеют гранаты гарцбургит-дунитового парагенезиса (ol+opx). Гранаты лерцолитового парагенезиса (ol+opx+cpx) имеют относительно постоянное содержание кальция, положительно коррелирующее с содержанием железа и отрицательно - с содержанием натрия в ассоциирующем клинопироксене. Наиболее высокое содержание кальция имеют гранаты верлитового парагенезиса (ol+cpx).
Метод определения принадлежности гранатов из кимберлитов и ореолов рассеивания ИМК к гарцбургит-дунитовому, лерцолитовому или верлитовому парагенезису был предложен Н.В.Соболевым с соавторами в 1971 г. [Соболев Н.В.,1971, Sobolev et al., 1973] на основе большого количества данных по составу пиропов из кимберлитов и ксенолитов ультраосновных пород, а также экспериментальных данных о составе минеральных фаз в различных ультраосновных парагенезисах при давлении 30 кбар [Davis Т. С, Boyd F. R., 1966]. Был пересмотрен существовавший ранее тезис о редкости в кимберлитах гранатов богатых хромом ( 7% СГ2О3) и предложена схема разделения парагенезисов, основывающаяся на значительных вариациях Сг2Оз и СаО в гранатах ультраосновных парагенезисов. Схема получила широкое распространение, и до сих пор обсуждается и используется отечественными и зарубежными авторами (рис.2).
При рассмотрении вопроса об использовании содержания химических элементов в гранатах для отнесения их к тому или иному ультраосновному парагенезису необходимо принимать во внимание возможность влияния добавочных компонентов, входящих в состав пород: FeO, Cr203, Na20. В этом отношении характерно влияние повышенной примеси Na20 в пироксенах, превышающей в отдельных примерах перидотитовой ассоциации обычное «фоновое» содержание Na20 в клинопироксенах перидотитов (1-2 вес.%) в два и более раз. Такое повышение примеси Na20 как обосновал Ш.Банно в 1967 г. для парагенезиса gnt+cpx+opx, понижает содержание Са в гранате (аналогично установленной особенности для кианитовых эклогитов).
В гранатах с переменным содержанием Сг203 фиксируется положительная корреляция содержания СаО и Сг-компонента. Особенно четко эта связь проявляется в гранатах содержащих более 3-4 % Сг20з, т.к. в гранатах с низким содержанием хрома картина часто усложняется дополнительным влиянием Na20.
Более богаты кальцием по сравнению с гранатами лерцолитов и вебстеритов только гранаты в парагенезисе без энстатита. Сюда относятся случаи как безоливиновых парагенезисов (специфические хромсодержащие эклогиты, чаще всего кианитовые), так и парагенезисы с оливином (верлитовый). Фактический материал свидетельствует больше в пользу преимущественной распространенности в кимберлитах верлитового парагенезиса по сравнению с эклогитовым [Соболев, 1971, 1974].
Железистость пиропов, как и их кальциевость, является диагностическим признаком, позволяющим, в частности, разделить гранаты лерцолитового и пироксенитового парагенезисов, а также ассоциирующие с алмазом, т.е. наиболее глубинные и менее глубинные [Соболев, 1971; Pokhilenko et al, 1999].
Значение примеси в гранатах кноррингитового компонента как индикатора давления подтверждено экспериментально - при Р=30 кбар и Т=1200С удалось растворить только до 10 мол.% кноррингита в пиропе. Максимальная примесь кноррингитового компонента в гранатах достигает 50 мол.% и обусловлена давлениями, характерными при алмазообразовании [Sobolev et al.,1973].
Принципы дискриминации пиропов по составу в соответствии с генетическими группами
Для статистического разделения пиропов различных групп по составу нами были разработаны принципы дискриминации. Они основываются на классификациях [Соболев, 1971; Griffm et al., 2002; Schuize, 2003] и оригинальных данных по составу пиропов аномального состава.
Для сравнения лерцолитовых пиропов аномального состава с пиропами других парагенезисов нами были использованы полученные новые данные по составу более 1500 пиропов из концентрата-кимберлитовых трубок и ореолов рассеивания ИМК Сибирской платформы, данные предыдущих исследователей [Nixon & Boyd, 1973] и неопубликованные ранее данные из архива лаборатории Минералов высоких давлений и алмазных месторождений ИГМ СО РАН (более 10 000 полных и часттичных анализов).
Основными критериями разделения стали диаграммы ОгОз-СаО (рис.12 а), Cr203-MgO (Рис. 12 б) и содержание Ті02 (схема классификации Cr-Mgi). Пиропами ЛАС мы приняли считать те, составы которых попадают в соответствующие поля на обеих диаграммах и содержат Ті02 в количестве менее 0,15 мас.%. Алгоритм разделения в виде классификационного дерева показан на рис.13. Тип состава пиропа можно определить, двигаясь от верхнего квадрата (Сг:Са) по стрелкам до соответствующего обозначения и выбирая направление в соответствии со значением параметра в квадрате. В случае, когда значение параметра меньше указанной в квадрате цифры, следует выбирать стрелку слева от цифры. В случае, когда значение параметра больше либо равено указанной в квадрате цифры, следует выбирать стрелку справа. Помимо типа ЛАС выделены следующие парагенетические типы пиропов: HD (пиропы характерные для гарцбургит-дунитов), HD-L (пиропы обогащенные Ті02 характерные для гарцбургит-дунитов либо деформированных лерцолитов (ДЛ)), L (пиропы характерные для ДЛ), Li (высокотитанистые (Ті02 0,5 мас.%) пиропы характерные для ДЛ), С (пиропы характерные для обычных деплетированных зернистых лерцолитов), МС (пиропы характерные для мегакристовой ассоциации), АЕ (пиропы, попадающие в поле верлитов на диаграмме Сг203-СаО, а также аналогичные типу ЛАС, но обогащенные Ті02), Н (пиропы характерные для тр.Хоркич с содержанием СаО более 5,5 мас.% (пиропы тр.Хоркич с содержанием СаО менее 5,5 мас.% соответствуют группе пиропов L)).
Для разделение на группы пиропов, проанализированных не на все элементы, нами разработаны упрощенные схемы разделения без использования данных по содержанию Ті02 (схема Cr-Mg, рис.13 б) и без использования данных по содержанию Ті02 и MgO; вместо MgO используются объединенные данные по содержанию СаО и FeO (рис.12 в) (схема Cr-Fe, рис.13 в). Проведенные исследования показывают, что схемы для неполных анализов пиропов относительно схемы Cr-Mgi статистически завышают количество пиропов ЛАС в выборке за счет группы АЕ на 3,4% для схемы Cr-Mg и на 5,2% для схемы Cr-Fe и занижают количество пиропов ЛАС в выборке за счет групп L, С, МС на 0,9% и 2,7% соответственно.
При оценке доли пиропов различных типов в выборке не учитывались пиропы с содержанием Сг203 менее 1,0 мас.%.
Необходимо заметить, что не для всех кимберлитовых трубок состав пиропов ЛАС одинаков. К примеру, пиропы ЛАС из африканских кимберлитов Таба Путсоа (Лесото [Nixon & Boyd, 1973]) характеризуются относительно повышенным содержанием MgO (19,6-19,7 мас.%, для сравнения пиропы ЛАС тр.Муза - в среднем 19,0 мас.% MgO), что объясняется относительно пониженной железистостью пиропов. Это приводит к тому, что параметр Cr:Mg увеличивается, оставаясь, однако, всегда меньшим, чем у сопутствующих пиропов ДЛ. Таким образом, обогащенность пиропов ЛАС Fe и Са относительно сопутствующих пиропов ДЛ служит, наряду с аномальным положением на диаграмме Сг203-СаО, дополнительным диагностическим признаком при выделении пиропов ЛАС.
В различном количестве пиропы ЛАС присутствуют в кимберлитах практически всех кимберлитовых полей на Сибирской платформе.
На С-В Сибирской платформы пиропы ЛАС в большом количестве содержатся в кимберлитовых трубках мезозойского (J3) возраста (тр.Муза, Ирина, Дьянга, Мэри, Гоби, Водораздельная и др.), в современном аллювии (р.Элиэтибийе, бас.р.Куойка и др.) и в существенно меньших количествах в трубках палеозойского возраста (тр.Ивушка) и нижнекарбоновых конгломератах Кютюнгдинского грабена. В центральной и ЮЗ частях платформы пиропы ЛАС обнаружены нами в больших количествах ( 20%) в некоторых трубках Мирнинского к.п., в современном аллювии бассейнов рек Сивикагна, Тюнг, в отложениях Тарыдакского алмазоносного района.
Пиропы ЛАС широко распространены и за пределами Сибирской платформы. В литературе нами встречено описание пиропов, соответствующих типу ЛАС в кимберлитах на кратоне Слэйв в трубках ДрайбоунзБэй (Pzi) [Carbno, Canil, 2002], Джерико (Mz2) [Kopylova, 1999], в пределах террейна Буффало Хэд в кимберлитах Буффало Хилз (Mz3) [Aulbach, 2004] (Канада), в пределах Балтийского щита в кимберлитах Восточно-Финской кимберлитовой провинции [Peltonen et al., 1999].
В целях выяснения происхождения пиропов ЛАС нами были исследованы ксенолиты лерцолитов тр.Удачная, содержащие такие пиропы. Кроме того, мы использовали данные предыдущих исследователей, описавших ксенолиты, содержащие пиропы ЛАС [Kopylova, 1999; Peltonen et al., 1999]. Все без исключения изученные породы с пиропами ЛАС относятся к зернистым перидотитам без следов деформации.
Структура пород-в основном крупнозернистая - протогранулярная (рис.14 а; б): Зерна различного размера, оливин и ортопироксен в среднем 4 мм, границы зерен - - криволинейные. Клинопироксен, пироп, в ряде случаев. ортопироксен -ксеноморфные, вытянутой искривленной формы между крупными зернами оливина. Встречаются характерные для этого типа структуры симплектитовые сростания шпинели с пироксенами.
Распределение пиропов различных парагенезисов из ореолов рассеивания имк на сибирской платформе
М.Г.Копылова на примере пиропов из трубки Джерико указывает, что- пиропы, соответствующие группе ЛАС принадлежат шпинельсодержащим перидотитам, чем- и объясняет, используя расчеты шпинель-гранатового равновесия в системе,; аномальное положение тренда. [Kopylbva; 2000]: Основным, аргументом- в пользу данной теории является то, что в трубке Джерико более 90% пиропов из ксенолитов шпинельсодержащих, гранатовых перидотитов принадлежат тренду, характерному для пиропов ЛАС. Однако,, это правило соблюдается, далеко, не всегда для пиропов ЛАС из кимберлитов- иных регионов. Например, в трубке Удачная (рис.23-Е). ,
Н.П.Похиленко,.В :С.Соболев и.др. на основе сходства состава пиропов ЛАС с пиропами из пироксенитов,- и, в, частности; по сходному положению1 тренда на диаграмме Сг2Оз-СаО предполагают генетическую связь между пироксенитами и породами, содержащими- пиропы ЛАС [Pokhilenkoi"et al., 1999]. Эта гипотеза подтверждается; многочисленными находками сложных ксенолитов, содержащих-лерцолиты (клинопироксенсодержащие гарцбургиты)! т пироксениты в непосредственном: контакте; [Nixon, Воуф 1973; Kopylova, 1999; Соловьева и др., 1994; Kuligin et al., 2000]; Особенно богаты такими, ксенолитами трубки северовосточной части Сибирской платформы, например тр.Обнаженная [Соболев, 1974].
В тр.Удачная, где более половины исследованных нами зернистых; перидотитов содержат пиропы; ЛАС, обнаружены ксенолиты пироповых. ортопироксенитов [Кулигин, 1997],. причем слагающие их минералы по составу аналогичны? соответствующим1 минералам пород, содержащих пиропы ЛАС. В; тр.Удачная обнаружены также,сложные ксенолиты, в которых лерцолиты, содержащие пиропы ЛАС, находятся в непосредственном контакте; с пироповыми ортопироксенитами, аналогичными упомянутым [Соловьева и др;, .1994; Kuligin et al., 2000]. Авторы, описавшие такие ксенолиты, приходят к выводу, что их ортопироксенитовая часть
образовалась в результате внедрения и последующей кристаллизации (вероятно, в виде кумулата) высокотемпературного расплава близкого по содержанию основных компонентов к коматиитовому [Соловьева и др., 1994]. Судя по характеру распределения рассеянных и РЗ элементов в гранатах из ортопироксенита, гранат здесь образовывался исключительно как продукт распада высокотемпературного пироксена, как, вероятно, и клинопироксен. Геохимические исследования сложного образца Ув-404/86 [Kuligin et al., 2000] показывают, что гранаты из ортопироксенита деплетированы по сравнению с гранатами из лерцолита по всему спеїсгру РЗЭ, а для двух гранатов из лерцолитовой части отмечена небольшая зональность в распределении РЗЭ с падением содержаний по всему спеїсгру от центра к краю. Таким образом, распределение РЗЭ в краевых частях лерцолитовых гранатов приближается к таковому для гранатов ортопироксенитовой части образца, что подтверждает воздействие ортопироксенитовой части на лерцолитовую. Воздействие обедненных несовместимыми рассеянными элементами ортопироксенитов может объяснить аномально низкие содержания этих элементов в минералах пород, содержащих пиропы ЛАС.
Проведенные исследования позволили нам сделать несколько предположений относительно происхождения пиропов ЛАС.
Ряд фактов свидетельствует, что пиропы ЛАС относятся к относительно низкотемпературным и низкобарическим ассоциациям мантийных пород: пиропы ЛАС принадлежат исключительно т.н. низкотемпературным деплетированным зернистым лерцолитам без следов деформаций; рассчитанные температура и давление пород; содержащих пиропы ЛАС изменяются в пределах 600-1000 С и 2,0-5,0 ГПа; повышенное содержание МпО в пиропах ЛАС как из ксенолитов, так и из концентрата, соответствующее повышенной кальциевости сосуществующего клинопироксена; наличие среди зональных пиропов ЛАС зерен с т.н. обратной зональностью, возникающей в процессе фракционной кристаллизации при Т ниже 1050 С; повышенная кальциевость образуемого пиропами ЛАС тренда на диаграмме Сг203-СаО в соответствии с экспериментальными данными говорит о низких Т и Р существования парагенезиса;
Ряд фактов говорит о том, что пиропы ЛАС могут образовываться в результате процесса обогащения, воздействующего на изначально деплетированные породы мантии (лерцолиты или гарцбургиты): существование пиропов ЛАС с зональностью вдоль тренда (тр.Таба-Путсоа, тр.Джерико), а также гомогенных пиропов неодинакового состава в ксенолитах зернистых лерцолитов тр.Удачная, маркирующих изменения составов на диаграмме Сг20з - СаО от гарцбургит-дунитового к тренду пиропов ЛАС (первичное обогащение) и вдоль тренда ЛАС (дальнейшая эволюция состава породы при охлаждении - фракционная кристаллизация); Следующие факты говорят о связи пиропов ЛАС и пород их содержащих с пироповыми ортопироксенитами (по тр.Удачная, тр.Мир): тождество (максимальная сближенность) составов минералов пород, содержащих пиропы ЛАС, и соответствующих минералов пироповых ортопироксенитов;
