Введение к работе
Актуальность. Полученные за последние десятилетия результаты петрологических, геохимических, изотопно-геохимических исследований ксенолитов глубинных пород в кимберлитах показали широкий диапазон их типов (Соболев, 1974, Доусон, 1983, Уханов и др., 1988, Похиленко, 1990, Похиленко и др., 1993, Соловьева, 1998), а также сложный мультистадийный характер эволюции субстрата литосферной мантии (Smith, Boyd, 1989, Pearson et al., 1995). В то же время, информация по составу летучих компонентов и окислительно-восстановительным условиям верхней мантии ограничена данными изучения включений в алмазах (Melton, Giardini, 1974, Буланова и др., 1990, Тальникова и др., 1991, Schrauder, Navon, 1994, Izraeli et al., 2001, Klien-BenDavid et al., 2004) и сравнительно узкого набора мантийных пород в кимберлитах и щелочных базальтах (Andersen et al., 1984, Daniels, Gurney, 1991, Kadik et al., 1990, Kadik et al., 1993 a). Таким образом, для создания объективной модели флюидного режима в вертикальном разрезе литосферной мантии древних платформ очевидна необходимость изучения всех известных в настоящее время типов мантийных пород, что определяет актуальность выбранной темы работы.
Цели и задачи исследования. Целью работы являлось изучение флюидного режима формирования различных типов ксенолитов в жесткой зависимости от их положения в разрезе верхней мантии и, соответственно, от РТ параметров их равновесия; выяснение на основании этого окислительно-восстановительной обстановки на разных мантийных глубинах и попытка построения мантийного разреза с учетом J02 пород; разделение близких по РТ параметрам равновесия или /Ог мантийных пород, показывающее неоднородность мантии даже в пределах небольших участков. Для достижения цели необходимо было поставить и решить следующие задачи:
-
определить состав летучих из включений в породообразующих минералах мантийных ксенолитов с помощью хроматографическо-го анализа и пересчитать этот состав на условия равновесия изучаемых пород;
-
на основании полученных данных по фугитивности кислорода рассчитать фугитивность кислорода на разных глубинах верхней мантии;
-
определить место каждого типа исследованных пород по отношению к известным буферным реакциям;
-
используя методы математической статистики, разделить мантийные породы разного генезиса по двум критериям: redox-
характеристикам и составу главных окислов породообразующих минералов.
Фактический материал. В нашем распоряжении имелась собранная при активном участии автора уникальная коллекция глубинных ксенолитов одного из крупнейших алмазных месторождений - кимбер-литовой трубки Удачная (Якутия). Образцы из этой коллекции послужили базовым материалом для исследования: были изучены 28 гарцбур-гит-дунитов, 14 шпинелевых перидотитов, 12 гранат-шпинелевых перидотитов, 26 гранатовых зернистых перидотитов, 32 катаклазированных перидотита, 14 эклогитов, 7 пироксенитов. В дополнение к этому нами были изучены ксенолиты из трех других якутских трубок: 4 гранатовых перидотита, 4 эклогита, 3 пироксенита из алмазоносной трубки Мир, 1 эклогит, 15 пироксенитов из безалмазной трубки Обнаженная и 1 грос-пидит из трубки Загадочная. В качестве сравнительного материала из других регионов были исследованы 7 эклогитов из алмазоносной южноафриканской трубки Роберте Виктор и 3 гранатовых перидотита из убого алмазоносной финской трубки Каави-7. В целом набор изученных ксенолитов состоял из 171 образца, 5 из них являлись алмазоносными. Проведенное исследование включало 465 микрозондовых анализов с определением РТ-условий равновесия каждого образца, 240 хромато-графических анализов с пересчетом на компоненты флюида при РТ-условиях равновесия породы.
Научная новизна работы заключается в получении оригинальных данных по флюидному режиму различных типов мантийных пород, характерных для уровней глубинности от границы перехода кора-мантия до зоны взаимодействия подошвы литосферы и конвектирую-шей астеносферы:
1. Впервые проведен сравнительный анализ эволюции состава
флюидной системы для ультраосновных пород литосферной мантии в
интервале глубин от 60 до 200 км, что отвечает диапазону давлений от
17-20 до 60-65 кбар и температур от 650-700 до 1200-1300С.
-
Впервые проведен сравнительный анализ летучих из разнофа-циальных эклогитов и пироксенитов Сибирской платформы (на примере якутских кимберлитовых трубок) и Каапваальского кратона (на примере южно-африканской трубки Роберте Виктор).
-
С использованием компьютерных средств, реализованных на основе специального алгоритма, разделены близкие по условиям равновесия илиуОг исследованные мантийные породы, что свидетельствует о гетерогенности мантии даже в пределах небольших ее участков.
Практическое значение. Полученные характеристики флюидного режима формирования пород литосферной мантии под кимберли-
товыми полями с различной степенью алмазоносное слагающих их трубок являются важным дополнением к комплексу петрологических критериев алмазоносное кимберлитов. Особую значимость приобретают эти результаты при проведении сравнительного анализа подобных данных для ксеногенного материала из вновь открываемых кимберли- тов. В этой связи первые данные по флюидному режиму образования пород литосферной мантии под финскими кимберлитами позволяют предполагать возможность обнаружения в Финляндии кимберлитов с более высокой, чем установленная до настоящего времени, алмазонос-ностью.
Основные защищаемые положения:
-
Главным компонентом флюида литосферной мантии является Н20; вторым по значимости - С02, реже - СН4.
-
Поля фугитивности кислорода глубинных пород разных пара-генезисов располагаются в основном в районе буферного равновесия вюстит-магнетит (WM). Наименее окисленной являетоя часть Сг-пироповых гарцбургит-дунитов и катаклазированных перидотитов корневых частей литосферной мантии под трубкой Удачная, наиболее окисленными - шпинелевые перидотиты (тр. Удачная) и пироксениты литосферной мантии под трубкой Обнаженная.
-
Вещество литосферной мантии крайне неоднородно как по химическому составу породообразующих минералов, так и по особенностям флюидного режима. Даже в весьма узких интервалах глубин и, соответственно, узких диапазонах РТ- параметров равновесия выявляются типоморфные черты различных парагенетических ассоциаций и значимые вариации флюидного режима формирования изученных пород.
Публикации и апробация работы. Результаты исследований обсуждались на 6-ой, 7-ой, 8-ой Международных кимберлитовых конференциях (Новосибирск, 1995; Кейптаун, 1998; Виктория, 2003), XIV Российском совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка, 2001), Всероссийской научной конференции, посвященной 10-летию РФФИ (Иркутск, 2002), Научно-практической конференции, посвященной пятидесятилетию открытия первой алмазоносной кимберли-товой трубки "Зарница" «Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (АЛМАЗЫ-50)» (Санкт-Петербург, 2004), Международном симпозиуме, посвященном 70-летию акад. Соболева Н.В. «Эволюция континентальной литосферы, происхождение алмазов и их месторождений» (Новосибирск, 2005).
По теме работы публиковались статьи в журналах «Геология и геофизика» (1994, 1997), «Геохимия» (1998, 2004), «Геология рудных месторождений» (2000), «Experiment in Geosciences» (2002), в сборниках «Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века» (2003), «Геология алмазов -настоящее и будущее» (2005).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, включает в себя 16 таблиц, 18 рисунков, б фотографий; изложена на 129 страницах. Список литературы включает 128 наименований. Исследования проводились в лаборатории экспериментальной минералогии алмаза и лаборатории термобарогеохимии отдельные этапы работы были выполнены при поддержке грантов ИНТАС (94-2373), РФФИ (95-05-15570, 97-05-65211). Автор выражает искреннюю признательность д.г.-м.н. И.И. Федорову, к.г.-м.н. А.А. Томиленко, Д.Г.-М.Н. Н.П. Похиленко, к.г.-м.н. В.В. Хлестову, к.г.-м.н. С.С. Кулиги-ну, акдемику Н.В.Соболеву, к.г.-м.н. И.В. Ащепкову, Л.В. Усовой, Л.Н. Фоминой, Л.А. Шохоновой, к.г.-м.н. Г.П. Широносовой, д.г.-м.н. А.А. Кадику, академику Ф.А. Летникову, Л.В. Черемных, Л.В. Бузлуковой за консультации, советы, образцы, аналитику, моральную поддержку.
