Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Кимберлитовый магматизм и литосферная мантия кратонов
ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология
Автореферат диссертации по теме "Кимберлитовый магматизм и литосферная мантия кратонов"
.... л
!яститут геохимии и аналитической химии йм. В. И. Вернадского РАН СЛНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи
УХАНОВ Андрей Валерьянович
КИМБЕРЛИТОВЫЙ МАГМАТИЗМ И ЛИТОСФЕРНАЯ МАНТИЯ КРАТОНОВ
Специальность 04.00.08 — петрография, вулканология
Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук (в форме научного доклада)
Санкт-Петербург 1992
Работа выполнена в институте геохимии и аналитической химии имени В 1И. ¿(^(¡адского Российской Академии Наук; Москва
доктор геолого-минералогических наук Л. С Егоров доктор геолого-минералогическнх наук М. П. Орлова доктор геолого-минералогических наук А. А. Ярошевский
Ведущая организация: Институт минералогии и петрографии СО РАН, Новосибирск
Защита состоится 3 апреля 1992 года в 15 часов в аудитории 52 на заседании специализированного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора геолого-микералогических иаук Д 063,57.27 при Санкт-Петерб'ургс^оы гос. университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, геологический факультет
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке имен« А. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета
Официальные оппоненты:
Ученый секретарь специализированного совета
Т. ф. Семенова
"У-"," 1
С; да/. ?
•"""""■""Начало геологических исследований в космосе и. развитие сравнительной планетологии привели в частности к тому, что взгляды геологов и ученых-естествоисштателей в большей море, чем раньше обратились к глубинам Земли,, скрытым под пленкой земной коры. Общие соображения о составе земнях недр, знание их некоторых геофизических характеристик я сведения об общих чертах глубинного строения (в основном по сейсмическим донным) уже не могли удовлетворить этот растущий интерес. Все шире стали привлекаться прямые и косвенные геологические, петрологические и геохимические данние, особенно о магматических и металлогенических провинциях, о составе лав и о горных породах - предположительных отгоржекцах мантийного вещества. Открытые в середине 50-х годов коренные месторождения алмаза на севере Сибирской платформы явились новым и неоценимым источником информации.
В 1361 году работа академика А.П.Виноградова и0 происхождении вещества земной коры" вернула в современную науку о Земле представления Гольдшмидга, Вагнера, ¿.Холмса о том, что эклоги-товые и перидотитовые нодули в кимберлитовых трубках есть ни. что иное, как отторгнутые фрагменты горных пород, олагандих верхнюю мантию. Однако в то время, в первые годы изучения Якутской кимберлитовой провинции, эта гипотеза еще не нашла большого числа сторонников среди отечественных геологов и петрографов; большинство рассматривало нодули кал кристаллические сегрегации самой кимберлитовой магмы. Лить' позже, под намеком множества фактов и убедительных доводов петрографического, минералогического и геохимического характера, сегрегационная тою?еза, под- . держяваашаяся в овое время авторитетом Вильямса ("Генезис алма-' за", Лондон* 1632), растеряла своих приверженцев, а мантийное происхождение нодулей, этях округленных ксенолитов разнообразных и необычных для земной коры горных пород, получило полное и всеобщее признание.
Всю иесткдесяпгвяетяюю историю изучения земных недр посредством кимберлитов условно можно разделить на три периода. Первый -с конца .двадцатых годов по 1363 годбыл временем осознания го-го, что верхняя мантия петрографически неоднородна. Второй период с 1964 по 1976 г. - прошел под определяющим влиянием успей-
них петрологических иксперпыентов в области высоких температур и давлений и был ознаменовал реконструкциями разрезов верхней мантии на основе применения геотермометров и геобарометров. Третий период - с 1877 года - стал началом проникновения з историю мантийного вещества, понимаемую как смена эпизодов его истощения и обогащения в связи с геологическим развитием континентального блока литосферы.
С конца 70-х годов в изучении яодулей особенно заметно возрас-яа роль геохимических, в том числе изотопных, методов и это с новой остротой поставило старый вопрос о взаимодействии кимбер-литовой магмы с мантийными ксенолитами, об их возможном геохимическом загрязнены и контаминации. Гибридная природа кимберлитов была отмечена еще в начале петрографического изучения хлноафри-канских трубок. А.Ходмс (2936 г.) усматривал в составе кимберлита сочетание трех геохимически разнородных компонентов: I) ксенолитов и ксекокриоталлов глубинных ультраосновкых пород; 2) магматического цемента, подобного мелилитовому базальту; 3) водно-углекислого флюида, вызывавшего постмагматические автометасомати-ческие изменения. Повсеместные к почти полные серпентинизация и карбонатизация кимберлитов, присутствие в них в большем или меньшем количества ксеяогеякой примеси, казалось, заведомо обрекали не-неудачу любые попытки определить минеральный и химический состав кимберлита в неизмененном состоянии и тем более оценить химизм кимберлитовой магмы. Вместе с тем сама порфировидная структура массивного, кимберлита с характерными для нее крупными вкрапленниками замещенного оливина и пластинками слвды, а также обилие в. овяэуицей массе поводы мелких псевдоморфоз по идиоморфным оливиновнм зеркал, позволяла вполне уверенно считать кимберлиты производящая щелочио-ультраосковной магмы. Но,как известно,следы магматической структуры бывает заметны далеко не во воех разновидностях кимберлитовых пород, что порождало и порождает сомнения в самом существования кикбердктовой магмы. До сих пор довольно распространен взгляд на юшберлиты как на своеобразие класто-генные фдюйдизированяые системы. И все эти проблемы и нерешенные вопросы петрографии кимберлитов достались в наследство отечественным геологам, начавшим изучение Якутской алмазоносной провинции. Им предстояло решить, что же такое кимберлит: порфировид-кий слвдяной перидотит, меймечит жерловой фации, какая-то щелочг
но-ультраосновная порода из тех, что входят в состав дифференцированных платформенных комплексов, им ке это просто-напросто некая смесь разнообразных обломков, сцементярованн&ч вторичными минералами? И что такое так называемые "подуди" или" "родственные включения" - магматические сегрегации, фрагменты комагмагических пород, ксенолиты прорванных толщ или же случайно захваченные валуны какого-то древнего конгломерата?
Автор настоящего доклада, окончив в 1955 году кафедру петрографии Ленинградского Государственного Университета, успел к самому разгару алмазно-кимберлитового бума в Северной Якутии» В качестве геолога и начальника поисково-съемочного отряда Бирэк-тинской экспедиции института геологии Арктики ему довелось участвовать в открытии новых перспективных районов, полей я трубок . (к сожалению, как выяснилось, не имеющих экономического значен ния), а при камеральной обработке собранных материалов заниматься петрографическим описанием кимберлиговых пород. В ID6I-I963 годах, находясь в очной аспирантуре на кафедре геохимии Московского Университета, он дополнительно посетил кимберлиговые трубки на р. Куойке и собрал rat.) представительную коллекцию нодулей яа тогда ещо мало известной трубке Обнаженная, а также побывал яа голько-что вступившей в эксплуатации трубке Мир, обошел, собирая образцы, все кимбердлтозые трубки Далдьшского района, включая Дальнюю, Зарницу и Удачную, Снова в Далдынский район, уяо промышленно освоенный и обжитый, докладчик вернулся в 1977-1980 годах, когда по договору между институтом геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского АН СССР, где он работает с 1971 года, и объединением Янугалмаз изучал вещественный состав интенсивно разрабатываемой трубки Удачная. Таким образом не работая в зпециализироваяных организациях и поэтому нередко испытывая недостаток геологической инфэрмации из первых рук, автор тем не ме-iee всегда располагал каменным материалом для изучения вещества <имберлиговых пород и нодулей. Естественно., за трк десятилетня заботы менялись подхода и методы. Со времени аспирантуры в М1У тод руководством академика А.П.Виноградова исследования приобре-!и геохимический характер, подчас сосредотачиваясь на отдельных симических элементах и группах элементов, а в стенах ГЕОХИ АН ;ССР, благодаря сотрудничеству с коллегами из разных лабораторий, жи поднялись на современный изотопный уровень. Однако для дис- •
сертанга геохимические исследования кимберлитов и нодулей никогда не бклк самоцелью, они служили лишь средством решения пет рологических проблем генезиса кимберлитов, для определения сост л ва и строения верхней мантии областей кимберлитового магматизма
Актуальность. Открытие алмазоносных лампроитов в Австралии, как г налаженный. промышленный синтез абразивных алмазных порош* ков, на в коей мере не умалили значение кимберлитов в качестве главного источника алмазов. В наше время,в конце XX века, алмаз находит все новые применения в технике, а также наряду с золото, служит материальным воплощением валютного резерва страны. Стабильный рост мировых цен ка ювелирные и технические алмазы стимулирует поиски алмазоносных кимберлитов, что невозможно без па ниманвя места кимберлитов в ряду других щелочно-ультраосювкых пород, генезиса и условий развития кимберлитовой магмы, факторо, ее алмазоносности, без знания поисковых признаков кимберлитов ¡вообще и алмазоносных кимберлитов в частности. Вместе с тем тол; ко в кимберлитобых трубках встречаются ксенолиты наиболее глуби: них горных пород, из числа слагала,'.« верхнюю мантию Земли и изредка допадащих на поверхность. Изучение нодулей из кимберлито-дах трубок позволяет конкретизировать геологические и геофизические знания о составе и строении литосферной малЯии, понять протекавшие в ней процессы, оказавшие определяющее влияние на . развитие земной коры.
Цель работы, сформулированная тридцать лет назад академиком А.П,Виноградовым и в общем совпадающая с возникшим тогда новым направлением глубинной петрология, состоит в изучении эволюции вещества.верхней мантии Земли на основании фрагментов ее горных пород в кимбермтови трубках. В ходе исследования выдвигались и в той или иной мере решались следунцие задачи:
I) Выявление геохимических.особенностей кимберлитов, как производных глубдкяой мантийной магмы;
2) Определение взаимосвязи кимберлитовой магмы с горными породам верхней мантии, представленными модулями в кимберлитовых трубках;
3)Всестороннее петрографическое, минералогическое и геохимическое изучение мантийных нодулей,- в том числе и в отношении рассеянных и редких элементов;
4) Оценка на основе применения минералогических геотермометров и геобаромегров, а также с помощью ишЛс методов, условий об-
.зования пород верхней мантии и.их существования в коренном ,легании на глубине} реконструкция вертикальной и латеральной следовательности горных пород в разрезах литосферноя мантии}'
5) Расшифровка петрогенеза в условиях верхней мантии.
Научная новизна работы слагается из новых наблюдений и получв-я нового фактического материала, из применения новых или нетря-:альных методов, из пересмотра имеющихся данных под йоиыи углом 1эния и, как следствие, из оригинальности внсказакных идей и об-нованно сделаннмх выводов. Среди объектов аашкх многолетних кс-;едований были как нодули не встречающихся на поверхности глуби-;ых горных пород, каждый из котооих своеобразен и неповторим,тая новооткрытые, отчасти до нас не изучавшиеся химберлитсвие труб: или их горизонты, .со всем их петрографическим разнообразием и .нее неизвестными или редкими целочно-улмраосновнымй породами, ходе работы для кимберлитов и нодулеа впервые получена колиственные определения ряда редких элементов} мы были первыми или числе первых>в определении для тех ге пород и их ыднаралов иго-пных составов водорода, гелия, углерода, кислорода, серы, схро-,ия, неодима. Впервые применив для кимберлитов и модулей метод ссбаузровской спектроскопии,автору еаё 15 лет назад удалось до-.зать существование на глубоких горизонтах лито.сферноЯ мантии ны повышенного потенциала кислорода, неблагоприятной для сохранил алмаза. На основе использования того хв метода автором бн-; впервые определены температуры нодулей в момент их захвата ки-ерлитовой магмой, время прогревания в расплаве и скорость его дъема. Основываясь на методах геотермобаромэтрии и собственных ализах мономкнералышх фракций нодулей автор выполнил первуа :я Сибирской платформы реконструкцию разреза подкоровоЯ толщи, м продемонстрировал сложное строение литосфврной мантии района, мечая присутствие в ней расслоенных основиых-улыраосновннх ирузий и исходя из различия геохимического поведения хрома в ловиях гранатовой и шпинелевой фаций глубинности, автор предложил существование в верхней мантии зоны обогащения хромом $ ;де хрокиювосных горизонтов, что поззэ было подхверадаио яаход-ди нодулеа хромитовой руды. Причину изменений химического и ми-фального состава в породах верхней мантии ряда гранатовый лврц-[йт - граяатоЕнЙ дунет автор видит не в частичном плавлении с делением разных количеств расплава, а в разной интенсивности .
- б -
широко проявленного процесса "ферхилизации",т.е. обогащения компонентами Саэалмомй магмы "источенной" оливиновой породы. Практическая значимость работы прежде всего определяется её отношение;.' к вопросам прогнозной оценки коренной алмдзоносности. Понимание кимберлитов как производных карйонатно-силикатной магмы и-ксклочевие из их семейства целого клана апоыелилитовых пород на. основании петрографических а геохимических даньых, несмотря на их спорадическую убогую алиазоносность и присутствие пи-ponoEoro граната, позволило би избекать излишне детальных работ в мало перспективных районах. Предложенный метод определения скорости подъеиа кикберлиговои магмы пожег служить для оценки сравнительной сохранность алмазов в сопрякешшх телах,
Апробация работы, ¡¿атвраалц диссертационной работы докладывались ка I Яендународнок Геохимическом Конгресса (1971, Москва ), на II съезде Международной Минералогической-Ассоциации Еосибирск), на йендународной конференции по мёссбауэровской спектроскопии (1976,Киото), на 27-й сессии МГК (1984,МоскБа), на П Советско-индийском симпозиума "Экспериментальная минералогия" (1989, Чимкент), на У Международной кииберлитовой конференции (1991, Бразилия), на Всесоюзном симпозиума "Мантийные ксенолит п проблема ульграосиовншс магм" (1980, Новосибирск), на X и XI Всесоюзных симпозиумах по стабильным изотопам в геологии (1984 и 19S6, Москва), на рабочем совещании по программе "Ксеколит"(1960, Черноголовка), а хэкае на ежегодных ( с 1976 года) семинарах по геохимии магматических горних пород в ГЕОХИ АН СССР.
Сознавая, чго в полном объеме, с применением всех использованных совремзяных методов,данная работа вряд ли могла быть выполнена в намой стране где-либо еще, вне института геохимии и аналитической химии имени В.Я.Вернадского,автор считает своим приятным долгом выразить искрению» благодарность всем тем коллегам из института, кто сотрудничал о ним в исследовании якутских кимберлитов и нодулей, сделав свой, подчас определяющий вклад: Э.М.Галимо-ву, Л.Н. и В.А.Гриненко, А.В.Гуковой, К.В.аарковой, I.А.Золотаревой, А.Л. Дзвирцу, Е.П.Лагутиной, А.В.Лебедковой, А.В.Ляликову, С.Ф.Карпенке, Л.Л.Кашкарову, Л.Н.Когарко, Г.М.Колесову, Н.А.Коро-вкиной, Л.Нригыан, В.В.Куршпу, X.В.Малышевой, С.Ф.Иахову, К.А.Ми-хиной, H.A.Родиной, С.ИЛабелко, Н.Р.Хиоиной, В,¡1.Устинову, H.A. Шубиной, Ю.А.Иуколвкову, Е.Я.Цорбовскому и многим другим.
Автор сохранит светлую память о своих безвременно утаедких из яшяни соавторах О.П.Соборнове л А.В.Подосгке.
В течение долгих лет автору помогали з работе деловые и дружеские контакты со многими огечествешшмя специалистами в области кимберлитов и алмазов - И.П.Илупиним, В.К.Иартакцеша.!, С.С. Мацнком, А. И.Пономарекко, Н.Н.СарсадскЕх, В.И.Серенко, Г.И.Смирновым, З.В.Специусом, Е.В.Францессон, А.ДЛарысивим, которым он остается признательным за обмен информацией и каменным материалом. Вслед за ними невозможно не вспомнить с благодарностью также и коллег-биректинцев, товарищей из эпохи поисков к Золь* ших надежд, - С.Ф.Духашша, К.С.Забурдина, Б.Г.Лопатина, В.А. Литинского, Е.И.Подкопаева, Г.К.Чаббе. Влияние научных идей и личности академика А.П.Виноградова, уделившего своему аспиранту не так уж мало времени, во многом определило его отношение к науке и направление дальнейших исследований, результат которых представлен настоящей диссертацией.
В 1956-1950 годах, 5<огда в результате широких поисковых работ в северной части Сибирской платформы били найдены многие десятки. кимберлитовых трубок, даек'И так называемых "ликзовидных в плане тел", в центре внимания петрографов (в том числе и автора настоящего доклада) оказалось текстурно-структурное разнообразие кимберлитовых пород. Шли предприняты, впрочем не всегда бесспорные, попытки классифицировать кимберлиты, основываясь на составе и количестве включенных обломков, на содержании елвдк, на структуре цементирущего материала; были Ездедекн ккмберди-товые туфы и туфобрек^ни, а также массивные кимберлиты о микро-литовой структурой основной массы. Установить же какой именно минерал некогда кристаллизовался вместе с оливином и который ориентировкой своих удлиненных микролитов (представленных в измененной породе серпентином или кальцитом) отразил течение к'им-берлитового расплава, значило определить первичный состав кимберлита и его место в ряду других щелочнс-ультраосновяых пород. Но поиски реликтов первичных минералов основной массы долго оставшись безуспешными, до тех пор пока район работ не сместился дальше на север, л бассейн Лучакана и Большой Куонамки, где и были встречены КЕмберлигы с монтичеллиговой основной массой; Ранее подобные горные породи были известнн лишь на глубоких гори-
- 8 -
зонтах икяоафрикансккх алмазных рудников.
1.1. Одивкновий мелилиткг. Диссертанту в свое время посчастливилось сначала описать свений оливин-монтичеллитовый "кимберлит", в которой на основании оптических и химических данных предполагалось присутствие калиофилита / 2 /, а затем в пределах одной трубки со сложным строением и сложно произносимым названием "Еаргыдамалаах" обнаружить и описать / 3 / резко различные по степени вторичных изменений, но сходные по валовому химическому составу кимберлитовую брекчию и оливиновый мелили-лит. Тот факт, что при опробовании этой трубки были извлечены ■алмазы (их содержание однако даже и не приближалось к промышленному), придал особое значение нашей находке, как свидетельству о генетическом родстве алмазоносного кимберлита с мелили-товнми пород еда. Позже с помощью микрозондового анализа нами было показано, что по составу породообразующих минералов оливиновый мелилктят из трубки Баргвдрмалаах весьма близок к мелили-товым породам соседней Маймеча-Котуйской провинции (Егоров, 1Э69). И там и тал мелялит представлен щелочной разновидностью ояерыакига с грдвдатидроцеятной примесью натрового компонента:
(Ко,о1 Мао10Са(р)1,?8(,Мдо1иЛ£од5Ге^о?Ре(|1о!}1,ог Б1,0о 07,оо ; .
в нефелине, как и предполагалось, в заметном количестве присутствует калий: (К0,кИа0,«)(/?£<,,Г«о,08>5?;
, слкда, относящаяся к флогопиту, несколько варьирует по составу, ббсгацаяс! мталоы и скислым железом от более ранккх идаомор^5Шзс.да>делевий.к .более поздним ксеноморфным:
К^^С^ьззГе^М^Дл,!« )5.,«(0Н)1 „■
(МмогКь.эБ) с,з1 и>»Г<й^ о.» Т|р(и])>.и{0Н)1;
в клинолироксеяе,' также варькрувдем то содержанию титана, преобладает диопсвдовий млнал:
' 0{,со и т.д. Вместе с тем оливины и'
порфировых вкрапленников и основной массы отличаются повышенной железистостью - от 14,2 до 23,27» - , как и замечающий их мояти-. челдлт - 14,8$. Те же минералы, по-видимому, слагали бы и алмазоносную брекчию трубка Баргыдашдаах, если бы она не подверглась флладной карбояатизадая. Наложенная карбонатизация полностью преобразовала минеральный состав породы, почти не изменив ее химического- состава: содержания СяО. МдС,ТЦ>г,дег0} и суммарной УеО в брекчяи практически те же, что и в неизмененной
разновидности оливинозого мелилита, хотя содержание SíOi слег- . ta понижено, полностью вннесен катркй, а содержание COg вике на юрядок. Поскольку алмазоносную брекчию порфировидной алооливи-ювой породы казалось вполне естественным и необходимым классифицировать как кимберлит, автором в полном соответствии со взгляни А.Холмса был сделан вывод о том, что массивные а брекчеввд-ше породы, выполнявшие многие трубообразные тела на р. Больаая (уояамка и причисляемые к кимберлитам, в действительности пред-¡тавляют собой измененные оллвиновке мелялититк, а микролиты ос-ювной массы некоторых ккмОерлиговых пород скорей всего я?ляет-:я псевдоморфозами по мелилкту.
1.2. Кимберлиты и пикритовые лорфиряты. Ордахо к чести сво-!Й автор удержался от того, чтобн распространять этот вывод на юю Якутвкую кимберлитовую провинцию, и тем более на все кимбэр-:итовые породы вообще, так как уже имелись и продоляяли накалли-;аться данные о существенных различиях по химическому и ккне-1альному составу ее кжннх и северных районов, разных, кдмберля-овых полей, кустов и отдельных трубок. Позже эти региональные ; локальные различия были подтверждены на больном статистически .остоверном материале (Илутшн и др., 1978), причем выяснилось, то в Якутии, как и в Ьвдой Африке развиты кимберлиты двух тя~ ов - "базальтоидного" и слвдистого - а кроме того встречайся ■азкообразнне "кимберлитоподобше" щелочно-ультраосноышо поро-,ы. Чтобы решить, к каким именно разновидностям кимберлитовых "кимберлитоподобных" горных пород приложил еывод об их апоме-шштовой природе, представилось целесообразным воспользоваться иагракмой, где по оси абцисс откладывается взятые т сяллкат-ых анализов пород отношения S'CA/MgO , ада оси ординат -тношеняя Mg0/F<0 . На такой диаграмме, которая применялась ра-ее Лутцем и Млупинкм для демонстрации отличия кимберлитов от азалътогдов (1971), поля кимберлитов грех главных алмазоносных айонов центра провинция: Далданского, Алакятского и Верхне-увсксго - заняли совершенно обособленное положение относитель-о пород северных районов - Лучаианового и Куояемского - харая-зркзуювдхся частыми проявлениями слюдяных и монтячеллжтсодер-ш'щх разновидностей. При минимальном перекрытии полей пород энтра и севера кимберлиты Далдкяа, Алакпта и Ыугга отличаются зякшеняой мягнезиалькостьи (отношение MgC/FtO от 3 до 5 в по-
а также высокой додоввоот*_______
( 5<'6,:/Му;})как правило ниже 1,2). Породы из даек и трубок северных районов, как было замечено уке давно, в цело;,! более железисты (М^0/Г<0 нике 2,2), менее основяы, причем основность падает с увеличением железястости, и кроме того обогащены титаном л калием. В общем, среди магматических проявлений, объ-единяелшх в Якутскую кимберлитсвую провинцию, выделяется два пе трохеических типа. К первому относятся все или почти все алмазоносные и кеалмазоносше трубки икного и центральных районов, в том числе такие богатые и известные, как Кир, Удачная, Айхал, Сытнканская,. чья принадлежность к настоящал, классическим кимберлитам не вызывает ни малейших сомнений. Ко второму петрохи- ' мическому типу принадлежат неалыазоносные, или же убог.о-алмазо-носные, трубки а дайки северных районов, часть из которых в настоящее время описывается как кимберлиты и елвдяные кимберлиты, тогда как другие - в качестве пикритовых порфиригов, оли-вш-монтичзллмтовой порода, оливинового мелвлитита и монтичел-литовых альнеитов. Никаких петрохкмичееккх и структурно-текстурных различий между этими "кимберлитами" и пикритовыми порфи-ритаил не установлено, также как нет существенных различий между последними и мелялигоодергацими разновидностями. Более того, в поле химических составов северных "кимберлитов" и "пикритовых порфиригов" попадают многие мелшштовыв породы, например неко-торыо, наиболее основные альнеиты комплекса ¿льне (Эккерман, 1948), острова Кадьяк в Квебеке (БоуэнД922), оливиновый пикри-товкй порфирит Коадора и Вуоряярви (Бородин в др. Д976), а такие другие разнообразные ульграосяовные л&мпрофиры. Петрографическое р геохимическое сходство пикритовых порфиригов карбона-тктовых комплексов с севаро-якугскими "кимберлитами" и отличие тех к других от алмазоносных кимберлитов отмечались и подчеркивались многими автора),«, начиная с работ Сарсадских и Благуль-юшой (1959)» К настоящему времени уже накоплено достаточно доводов в пользу того, что в своем большинстве дайки и трубки северных районов провинции, независимо от того, как назвали выполняющую ах породу, кимберлитом или пякритовым порфиритом, образованы единой и отнюдь ие кимберлитовой щелочно-ультраоснов* ной магмой. По-вйдоому, это была несколько дифференцированная магма серия щелочного ¡шкрпта - альнеита. Свойственней продуктам ее кристаллизация известный гетероморфизм наряду с проявившимися в разной мере вторичными изменениями создали все наблю-
даемое здесь петрографическое разнообразие, пород к их большое внешнее сходство с настоящими алмазонос .пли кимберлитами икных и центральных районов. Можно понять тех геологов, которые в поисках алмазоносных трубок принесли с юга провинций на ее сев-.ер сам термин "кимберлит", но теперь его употребление применительно к апомелилитовым или апомонтичеллитозым породам из небольших по размерам и практически не алмазоносных трубок и даек, к тому же породам более келеэисткм к менее основным, чем классические кимберлиты, вряд ли оправдано. Общее название "ивкря-товый порфирит" одинаково приемлемо и для тех из них, которые не содержат в качестве акцессориев.пироп и другие барофильные минералы, и для тех, которые подобно кимберлитам такие минералы содеркат к даже оказываются убого алмазоносными. Нельзя не отметить, что запутанная неопределенность в отношении разграничения кимберлитов и пюсритовых порфиритов в Якутии не в послед-:■ юю очередь пороадена'двумя ошибочными решениями: тем, что пироп в качестве необходимого признака кимберлита был введен в официально утвержденное определение этой породы, а также тем, что разделение породообразущих компонентов кям б ер лотовых пород на "показательные" и "недоказательные" объективно приуменьшило роль иетрохимических характеристик в их классификации. Присутствие в кимберлитах пиропового граната рассматривалось кан показатель определенной, меньшей, чем для алмазоносных разновидностей, глубины образования кимберлитовой магмы ("пиропо-вая субфация" по Мил арену), хотя, как теперь ясно, в кимберлите по крайней мере большая часть пироповых зерен являются ксе-нокристаллами и происходят из пиропсодержащих.пород верхней мантии, прорванных расплавом при его движении к поверхности. Более того, как показали эксперименты Эгглера.и Ведлладцта (1978), при умеренных давлениях около 30 кбар составы, отвечающие среднему кимберлиты Лесото и, добавим от себя, среднему "кимберлиту" северных районов Якутии, на ликвидусе пиропа не имеет и следовательно этот минерал вообще в соогветствувдих породах может бить только ксеногеннш. Неудивительно, что зарубежные исследователи кимберлитов дает определение этии породам без ссылок на обязательное присутствие пиропового граната.
1.3. Нетрохимическке характеристики якутских кимберлитов при петрографический диагностике млеют не меньшее значение,
чем для любах других горных пород. Представление о том, что показателями первичного состава кимберлитов могут служить не все, а лишь некоторые химические элементы: нелезо, титан, алюминий, хром, фссфор, цирконий к калий - принадлежит тому периоду исследования Якутской провинции, когда петрологам в основном пря-ходилооь довольствоваться каменным материалом, добитым из неглубоких выработок и з той или иной степени затронутым выветриванием. Позже изучение кимберлитов, не подвергшихся выветриванию, но измененных иными постмагматическими процессами, показало, что применительно к кимберлитам вряд ли можно говорить об .универсальном ряде геохимической подвииности элементов. Из перечисленных выше элементов только цирконий остается инертным, тогда как титан, хром, фосфор при наложенных изменениях кимберлита могут сопряженно менять свои концентрации в два и более раз.(что и определяет, положительные корреляционные связи между ниш в выборках по одному телу). При наиболее широко проявленном процессе изменения кимберлитов - серпентинизации - соотношения магния и келеза, проявляющих одинаковую подвижность, лрякмчоокй не меняются, в калий при сопутствующей хлоригизацнн вшоситоя. Заметим, что наиболее интенсивные изменения кимберлитов, которые хорошо различимы в поле, а тем более при петрографическом изучена, не являются всеобъемлющими.
Сравнивая умеренно измененные кимберлиты южных.и центральных районов Якутской провинции, в том числе и из кр пяых и алмазоносных трубок, с первоназваяными кимберлитами Шной Африки, нельзя не обратить внимание на некоторые региональные отличия, существующие при всем их большом петрохимическом сходстве. Кимберлиты Ханой Африки имея® более .высокие содержания SiO¿ (в среднем 33-30$ по сравнению с 27-28?), М30 (2а,1 против 24-25%) и Солее низкие, в полтора-два pasa, содержания СаО и С02 СV,5— 9,5 против 13-15$ и 3,5-55 против 11$). Следует отметить, что якутские кимберлиты к настоящему времени в петрохимическом отношении изучены несравнимо полнее африканских: в нашей новой монографии "Петрохимия кимберлитов" (докладчик в ней четвертый соавтор) использовано свыше 5000 силикатных анализов кимбёрли-товых пород, в основном из якутских алмазоносных трубок, что на два порядка превышает число всех опубликованных анализов для трубок Шной Африки^ При таком обилии, данных стало возможным
:зучить изменения петрохимического состава в пределах трубок, ак в плане по отдельны.*.! горизонтам с отрксовкой изолиний кон-,ентраций компонентов, так и на глубину. Эти данные на основе рименения факторного анализа прежде всего позволили оценить лияние экзогенных воздействий на состав Кимберлитов^ Оно ока-алось зачетным, но ограниченным, не онределятоим и тем более е затушевывающим первичный состав порода. Интересные, в частости, представляется тот факт, что воздействие определенных садочных вмещаацих пород на петрохимию кимберлита проявляется епосредственно лишь на тех горизонтах, где они прорывиягоя рубкой, о чем можно судить не только по некоторому воэрасте-ию содержаний соответствующих компонентов, например Si0* и 2.0.3 у терригенннх слоев, но и по силе корреляционных связей, о это, в общем, не те корреляционные овязи, которые определя-г петрохимическуй специфику кимберлитов Якутии: определяющее ля них - это разделение главных химтческих компонентов породы а две конкурирующих ассоциации, к первой из которых принадде-ат SiQj. и МдО, а ко второй - СаО и GOg. Иными словами для кутских кимберлитов, и в целом, и для пород отдельных трубок ровикции, выявились сильные корреляционные связи: положитель--ie меаду С aß и COg, а также меаду МдО л 5i 0г; отрицательные гвду СаО и МдО,а такке С02 и Н20. Простое й очевидное объяснив: комберлиг состоит г.ресущественно только из двух мине-злов - кальцита и серпентина, так что если в кокой-то разко-¡дности породы иди ее образце по какой-либо причине оодержа-;е одного из этих минералов оказалось повышенным, то содерка-ю другого долгно быть понижено, совершенно не удовлетворило гкоторых петрологов-теоретиков. Допуская, что в консолидвро-шном и измененном кимберлите содержания COg л EgO находятся точно таких же количественных соотношениях, что и н кимбер-п-овой магме на глубине, эти авторы пытались понять природу ьмбеолитов Якутии как продуктов полного расплавления :!дества мантии под воздействием водно- углекислых фяюи-'В, оценить параметры этого процесса и объяснить неодинаковую «азоносность разных кимберлитов. При этом игнорировались как ологические наблюдения, свидетельствуйте о сильных вторич-х изменениях кимберлитов и, в частности, о развитии в них леженной карбонагкзации, так и уже те нанеся изотопные дан-
кые о метеорном происхождения вода, зафиксированной в основной массе юккоафриканских кимберлитов (Шеппард и Доусон, 1975).
1.4. Во,гуд, зафиксированная в кимберлитах Якутии. Работа Шеппарда и Доусона,к сожалении, не била в должной мере оценена исследователями якутских кимберлитов, возможно по той причине, что' в климатических условиях Юккой Африки изотопный состав метеорита вод и следовательно серпентинов из основной массы кимберлита не столь уж сильно отличается от свойственного воде мантийио-магматического происхождения (61) от -89 до 102°/оо по сравнению,со средним мантийным значением - В0°/оо).
Для кимберлитов Якутской провинции, находящейся в субарктических ойротах, где, как известно, метеорные осадки особенно обедне®, дейтерием, моано было предполагать большее (и более убедительное) различие, что и было установлено нашими исследованиями на кииберлктовых трубках Обнаженная и Удачная.' Для изотопного анализа нами бил отобран серпентин из псевдоморфоз по оливлну 1-й генерации, из перидотитовых нодулей, из серпен-тик-наяъцот-магнетитовых келвакообразянх стякекий в кимберлите. Вое найденные значения Ь]) оказались исключительно низкими -от -145 до -200°/оо, гак что при люб. д. допустимых величинах изотопного фракционирования между серпентином и бодой и при любых возмогших температурах оерпентинизации величина 51) сер-пентиняздрущих водишх растворов заведомо не могла быть вше -90°/оо, По современным данным вода, столь сильно обогащенная легким изотопом водорода по своему происхоадению может быть только метеорной.' Петрографическое изучение кимберлита убевда-ет в существования по меньшей мере трех стадий оерпентинизации олиаиш, последовательно представленных; I) бледнозеленым по-перечяоволокнисткм "петельчатым" хризотилом, 2) смесью бесцветных хризотила и л' зардита с мелкими выделениями магнетита, 3) оптически изотропным сердофитом. Низкий изотопный состав водорода з образцах о" преобладанием той или иной разновидности серпентина позволяет их считать образованными совместно под действием одного и того же водного флюида, а некоторые различия величины Ь2) отнести ва счет разных температур оерпентинизации. Поскольку в кимберлитах серпентин почти всегда выделяется шесте о кальцитом, температуру их образования представлялось возмогши оценить по величине изотопно-кислородного фрак-
ционирования между равновесными- кальцитом и серпентином (А "Окал-Сер^ * что 11 было Вделало в нашей следуицей работе. Наиденные ними температуры массовой серпентинизации кимберлитов, а точнее оливиновых вкрапленников и ксенолитов' в кимберлите, оказались довольно низкими - всего 130-15°С. Заметим, что ■этому процессу при более высоких температурах - 400 и 240°С (по изотопно-кислородному серпенгин-магнетитовому геотермометру) предшествовало местное выщелачивание кимберлитовой брекчии я отложение в пустотах в виде упомянутых выше стяжений крутшо-крисиалличесного магнетита. С учетом найденных температур расчет изотопного состава серпентинизирущего раствора дает значения Ь180 от 4-3 до -12°/оо, при величинах ЬТ> от- -100 до -140 °/оо (если использовать факторы фракционирования по Беннеру я Тейлору, 1973), или же от -200 до -270°/оо (согласно экспериментам Сакаи и Цуцуие, 1978). Эти данные однозначно указывает на подземную воду метеорного происхождения, некогда циркулировавшую в осадочных толщах платформы, как ка источник, и причину серпентинизации кимберлита, а так-как йри воздействии на породу эта вода была подогрета, следует полагать, что серпентиниза-ция в геологическим смысле не отставала от-внедрения и застывания кимберлитовой мёгмн.
Таким образом вода, содержащаяся в кимберлитовых породах преимущественно в серпентине, не имеет никакого отношения к кимберлитовой магме, а высокие содержания EgO в серпентинизи-рованных кимберлитах не дают ни. малейших ооснованяй говорить о высокой водонасыщенностии кимберлитового расплава, о концентрировании воды в головной части поднимающейся магматической колонны, о серпентинизации оливиновых вкрапленников еще на магматической стадии и т.д. Не способные опровергнуть недвусмысленные результаты изотопных исследований, сторонники "обводненной" кимберлитовой магмы обычно ссылается на то, что серпентин, возникший за счет магматической воды, позднее мог изменять изотопный состав водорода под воздействием современных метеорных вод. Этот довод действительно представлялся бы весомым, если исследованные порода были бы полностью серлентинизироваш и не содержали бы незамещенного оливина. Магматическая вода скорее всего должна была бы сохраниться именно в самых начальных проявлениях серпентинизации, но даже самые тонкие серпентиновые килки е мегокристах оливина (трубка Зимняя), составляющие не
не больше Ъ% объема зерна, содержат не магматическую, а метеорную воду (61) = -155°/оо), Следи воды с мантийной изотопно-водородной меткой (62) = -вЗ°/оо) в количестве 0,006 наг.) удалось извлечь из оливинов 1-й генерации (трубка Удачная-Восточная) цутем цамельченщ в акууме 20-грашовой мономине-рааьной навески. Зто доказывает, что кимберлитовая магма не бкла абсолшю безводной, о чем, впрочем, свидетельствует ты же кристаллизация вкрапленников флогопита, содержащего воду в форме ОН-групп. Следам кимберлита (и вкрапленникам, и слвдам из нодулей) мы уделили особое внимание /37 /, дополняв изотопные анализы изучением ИК-спектров для контроля за вторично! хлоритязацией флогопита. Выло показано, что хлоригизация, происходившая шесте с серлентшшзацией кимберлита под действием тех ке подземных вод метеорного происхождения, в целом меняла изотопный состав водорода слвди в сторону его обогащения легким изотопом, ко не затрагивала в структуре минерала ОН-групнь слвдянмх пакетов, в которых сохранялось мантийное значение 52) около ~60°/оо, т.е. такое ке, как в слвде из несерпенгизиро-ванного кимберлита глубоких горизонтов трубки. Примечательно, что небольшие содераания мактийно-магматической воды сохранялись д кямберлиговом рассплве и после кристаллизации фаогоди-тобых вкрапленников, когда в своем движении к поверхности он проникал в облаоть земной коры: кедвфитовые каймы на зерн. х пиропового гранат«, развиващиеся при спаде давления по реакции с расплавом, имеют значение 62) = -65°/оо. Общее содержание вода в юшберлитовой магме в среднем, вероятно, составляло 0,3 вер. %, т.е. в десятки раз было ниже, чем во вторично измененном, серпентяшзированноы кимберлите. Образование и заполнение трубки взрыва сопровождалось дегазацией расплава и потерей содержавшейся в кем вода мантийного происхождения, так что в кимберлите ее практически не осталось. Однако, как выясняется, в кимберлите зафиксирована не только метеорная вода. Бруси-товые прокилкп, мест-., л пронизывающие частично серпекгинизиро-ванный кимберлит трубки Удачная, по сравнению с сосуществующим серпентином характеризуется более тяжелым изотопом водорода
против —154^/оо), причем это различие слишком велико, чтобы оба минерала можно было считать находящимися в изотопном равнове.сйи, а значит и образовавшимися из одного вод-
ого расстора. По-видимому, брусит отлагался высококагиезиаль-ыми захороненными седименгациоянымя рассолами глубинной цирку-яции (67) = -60°/оо), что вполне соответствует величине изотопного фракционирования мезду бруситом и водой при темпэрату-е ниже 100°С (ЛХ> - -35-40°/оо, по Сатаке и Ыатооу, 1934) . мешению седиментационннх рассолов с метеорными водами можно риплсать развитие'пироаурита (ДЪ = -127°/оо), который на некоторых кимберлятовых трубках заменяет и кал бы вытесняет сер-ентин.
1.5. Карбонатный компонент кимберлитов. Серпеитинйзацвд и ругие изменения под действием метеорных и седиментационннх эд сопровождались переотложеяием вещества кимберлита ¡г вовле-энием в обмен вещества вмещаыдих осадочных пород; а также ксе-элятов, наполняющих брекчии. Приконтакговая карбонатвзация дмберлитовых трубок - широко распространенное я легко яаблвда-лое явление (она, например, была прекрасно ввдна в карьере зубки Мир). Кимберлиты маломощных даек при хорошей сохранности с порфировшшой структуры нередко оказываются полностью заме-¡иными карбонатом. Первоначально исследователи якутских ким-¡рлитов были склонны преувеличивать роль налохешой карбояа-[зации и даже относить на ее счет весь карбонат, содержащийся породе, но позже, с 70-х годов пришло частичное признание :рвйчно-магматической природа карбонатного компонента кимбэр-!та. К тому времени ухе была экспериментально подтверждена сложность кристаллизации кальцита из расплава, а в давнем юре о происхождении карбонатятов магматическая гипотеза одер-ла верх. Свою роль сыграл и впечатляющий пример кимбердитово-силла Бенфонтейн (Доусон и логорн, 1973) с его хорошо ьыра-нной седиментационно-ыагматичеокой слоистостью, явными приз-ками отделения карбонатного расплава и зекалочккм кальцитом, ималлизовавшшися непосредственно из магматического распла-бнлп признаны кальцитовые микролиты, слагавдие флжндальяуж ношую массу в некоторых якутских кимберлитах и прежде всего кх свежей, совершенно на затронутой серпентлнизацией, оливин-лвдатовой разновидности, которая была встречена на глубоких риэонтах трубки Удачная-Восточная (Мартинцев и др., 1976). 1снить природу карбонатного компонента кимберлитов Якутии и з связь с алмазом должны были помочь исследования изотопного ;тава углерода, начало которых было положено в 1965 году
публикацией пионерской работы Виноградова . я Кропоговой (выполненной при ограниченном участии автора) и продолжены в 80-ые года целым рядом исследователей, которым, в частности, удалось заметить влияние экзогенных факторов на изотопный состав карбонатного компонента кимберлитов Якутии, а также отличие" последних от африканских кимберлитов на изотопном уровне. В обобщающей работе Галимова и Уханова (1989) изотопный состав углерода к кислорода был определен для карбонатной составляющей из нимберлитовых пород полусотни трубок центральных и се-вершх районов Якутской провинции, из осадочных вмещающих пород, из ксенолитов, из карбонатных жилок и обособлений и т.д. Полученные вали результаты выявили значительные вариации значений ¿13С и в общем превосходящие по диапазону те, что были установлены для африканских кимберлитов. Эти вариация в целом отвечали отклонению изотопного состава карбонатного компонента кимберлита от некоторых исходных значений, близких к оценкам для высокотемпературного карбоната мантии в сторону последовательного накопления изотопа и расширению вариаций 613С по мере усиления влияния вторичных процессов. Кимберли-товые брекчии, которые в силу большей проницаемости и обилия ксеяогешюй примеси изменены сильнее, чем массизйые разновидности из тех же трубок, как правило относительно обогащены тяжелыми изотопами С и очевидно за счет привноса углекислоты осадочных пород, но бывает также и обеднены изотопом ^С, если привнесенная углекислота образовалась из органического вещества. Легальные изотопные доследования контактов карбонатных ксенолитов с кимберлитом показали, что мраморизация обломков известняка в нимберлитовом расплаве препятствует обмену их вещества с консолидированным кимберлитом, тогда как немраыори-аованяые коенолитн, серпеятинизируясь вместе с вмещающей кимберлитовой породой, обогащают ее изотопно-тяжелым карбонатом. Это главная, но не единственная стадия постмагматической кар-бонативации кимберлита. Более поадкшг локально проявленная кар-бонатизаодя также могла быть связана с изотопным утяжелением углерода Е, следовательно, с заимствованием углекислоты осадочных пород, но все же преобладаниям оказывалось воздействие растворов, отлагавших в кимберлите, иногда в виде прожилков, но чаще в основной массе г^рроды, кальцит с изотопно-легким углеродом ( 6^Зс около -23 /оо). Скорее всего, это были прони-
кавшие по трещинам карбонатные грунтовые воды, не обязательно современные, обязанные своей изотопно-углеродной характеристикой окислению органики. Таким образом, согласно изотопным данным, карбонатный компонент кимберлитовых пород Якутии имеет по меньшей мере три разных источника углерода: I) глубинная ким-берлитовая магма; 2) карбонатные породы осадочного чехла платформы: 3) органическре вещество грунтовых вод. В координатах: С - 6180 области изотопных составов, характеризуиаих каждый из этих источников, образуют вершины неправильного треугольника, в котором группируются точки изотопных анализов якутских кимберлитов, что позволяет с большей или меньшей долей условности определить вклад эндогенной и экзогенной углекислоты в ту или иную кимберлиговую породу и, следовательно оценить степень ее изменения. Недостаточная определенность таких оценок вызвана многими причинами, в том числе и той, что сам карбонат кимберлитовой магмы скорее всего не был вполне однородным по изотопному составу углерода и кислорода. Значение & магматического кальцита карбонатитов абиссальных комплексов лежит в пределах от -4,5 до -7,5°/оо; примерно на тот не интервал (от -4 до -7°/оо) приходятся значения г^ большей части алмазов, извлеченных из кимберлита^ при том, что по изотодному составу углерода высокотемпературный карбонат должен быть тяжелее на 2,0-2,5°/оо равновесного о ним алмаза. В обцем, для карбоната кимберлитовой магмы наиболее вероятная оценка 5 ^С составляет от -2 до -5°/оо и. с меньшей уве;ренносгью - до -8°/оо. Из сказанного видно, что по изотопному составу углерода различия между магматическим и осадочным карбонатом, для которого {^С около 0, не столь значительны, как хотелось .бы, но по кислороду такие различия достаточно велики и информативны. Карбонат, кристаллизующийся из магматического расплава при ?00-900°С, всего
_ _ г» , ТО огпогпп/кно
лкяь на 3-5 /оо обогащен- х 0 равновесного с ним мантийного оливина ( 6Ю0 от 5 до 7 °/оо) и, следовательно, характеризоваться величиной 5 180 от +8 до +12 °/оо, тогда как карбонат осадков в результате сильного изотопного фракционирования с морской водой резко оОогощается этим изотопом (до 5 *80 =» +28 °/оо). Всякая примесь в кимберлите осадочных карбонатов на диаграмме смещает фигуративные точки порара впра-
во и вверх, а примесь изотопно легких карбонатов, обязанных
сдвоим возникновением окислению органического вещества - вниз и вправо. Зхи две тенденции в основном и определяет вариации изотопного состава карбонатного компонента кимберлиговых пород, но Oiffi не могут объяснить некоторые различия ¿^С в наименее измененных массивных разновидностях кимберлита, так что остается допустить существование .изотопной неоднородности углерода еще на стадии кимберлиговой магмы. В Якутской кимбердктовой провинции такая дамечавдаяся неоднородность отчасти имеет реги-оналышй характер, подобно тому, как это было установлено для карбонатигоэ Восточной Африки, где район Восточного Рифта характеризуется более шзкиш значениями Ó^C, чем Западного (от -5,8 до -7,4 °/оо и ог -2,4 до -4,4 °/оо соответственно, Дико и Голд, I&73). Так в отличие от центрального алмазоносного Давдан-Алакитского района кимберлиты северных, слабоалмазо-нослых полей (Укукитскохо, Берхяе-Молодинского, Лучаканского, Куойского) не имеют значений ниже -5,15 °/оо (среднее
-3,65 °/оо), а в Верхне-Мунском районе кимберлиты из всех четырех проанализированных трубок содераат изотопно более легкий углерод ( Ь13С от -7,30 до -9,85 °/оо). Возможными причинами этих различий считаются изотопная неоднородность зоны зарождения юалберлятовой магмы или же фракционирование изотопов в процессе магиаобразовакия. Примечательно также то обстоятельство, что нимберлпгы названиях районов имеют разный возраот - палеозойский в центре провинции и мезозойский на севере. Разновозрастные внедрения кимберлита иногда различаются по изотопии карбонатного компонента даже в пределах одного тела, в частности на трубке Мир (Харькив и др., IS86). Изотопное фракционирование при дегазации кимберлитового расплава в момент его прорыва на поверхность в свободное пространство,по-видимому, может объяснить резкое, зонально проявленное обогащение карбонатов тяжелым изотопом углерода (вплоть до аномальных значений Ь*3С » +31,5 °/оо) в автолятах трубки Удачная - шарообразных концентрически-зональных сгустках мгновенно закристаллизовавшегося кимберлитового расплава. Позднейшее гидротермальное переотложение карбоната с аномальными значениями 6 С приводит к обра. аованию кварц-кальцитоакх конкреций, где и были первоначально зафиксированы казавшиеся неправдоподобными, высокие положительные значения & С,- возникновение которых пытагись связать о бактериальными процессами (Мамчур и др., 1960).
Итак, в отличие от кимберлитов Шной Африки, которие содержат карбонаты исключительно эндогенного происхождения, имеющие гот же изотопный состав углерода, что карбонатлты и алмазы, кимберлитовые породы Якутской провинции и целом значительно, но в разной степени, разбавлены экзогенными карбонатами. Именно этим влиянием осадочного чехла карбонатных пород, отсутствующих на Южно-Африканском кратоне, объясняются более высокие зредние содержания СаО и COg в якутских кимберлитах.
1.6. V и ТА в кимберлитах: постоянство серверов п ¡вд$)зе~ Геологические наблюдения и петрографическое изучение кимберлитов показывай1, что их карбокатизацяя протекала 1ри сохранении постоянства объема порода и, следовательно, ком*» зенсировалаоь выносом петрогеяшх, и не только петрогеняых ;омпонентов. Как показывают сводки химических анализов на пет-эогенные элементы и элементы-примеси (Илупин и др., 1978) квм-¡ерлиты из разных трубок, полей, районов, петрографических азноввдносгей, фаз внедрения и т.д. реально различаются по удержанию этих элементов, иными словами умеренные вторичные .вменения кимберлиговой породы в общем не стирает ее исходных еохимических характеристик и особенностей, т.е. з геохимическом отношении кимберлит остается кимберлитом, Прекрасным под-вервдением тому мокет служить полное совпадение средних со-ерханий урана и тория в кимберлитах "базальсовдюй" разновид-ости для Юйко-Африканской и Якутской провинций до данным за-убекных авторов и результатам наших гаммачзпектрометричюсквх пределений: Tft - 11,2 и 11,3 г/т; U - 2,2 и 2,2 г/т; Th/V 5,4 я 5,4 соответственно. Это тем более примечательно, что окислительной обстановке при вторичных изменениях уран гео-змически довольно подвижен, способен переотлагаться к обога-иь эндоконтакты трубок. Вместе с тем, уран я торий, несомнен->, вовлекались в процессы дифференциации кимберлиговой магмр» iK, до нашим данным, содержания этих двух элементов в яорфи-i видком кимберлите (второй тип по классификация рудничных ологов, самый распространенный в трубке Удачная-Восточная) актячески ссоздадаяг с приведенными выше средними значения; в более ранних кимберлнтовых обособлениях той яе трубка -голигах - концентрации в среднем выше а два раза — 20,9 и 3 г/т, приближаясь к уровню содержаний тория и урана в елвдя-х перидотитах таких северных трубок, как Чомур дли Лыхчвя,
хотя зги автолитн и не содержат слвды; некоторые более поздние кшберлитоше внедрения отличаются пониженным - в среднем 7г/т - содержанием торга.
В целом для урана и тория намечается положительная корреляционная связь с эндогенной составляющей карбонатного компонен-та'киыберлига, а также с фосфором и легкими редкими землями. Все эти элементы в еще'большей степени, чем в кимберлитах, накапливаются в карбояатиге. В карбонатите одного из интрузивных тел в Ииакекуонамскоы кимберлитовом поле, например, содержится до 50 г/т тория и 8,3 г/т урана (Илупин и др.,1978). Торий, уран, фосфор, легкие редкие земли, многие некогерентные элементы в кимберлите являются вкладом карбонатного, или лучше сказать, карбонатитового компонента. В этом смысле их концентрации не зависят от количества и характера того глубинного материала, который А. Холмс считал первым их трех компонентов, составляющих кимберлит - ксенолитов а ксенокрисгаллов пород верхней■мантии. Следует помнить, что перидотиты, эклогиты, пи-роксениты и их пироповые разновидности имеют очень низкую радиоактивность и даже в наиболее обогащенных фдогопитизирован-дах породах ышшш урана и тория в пять-десять раз меньше, чем в кимберлите»
. 1.7. Состав оливинов из кимберлита: влияние глубинных пород. смешивание расплавов. На концентрации когерентных и некоторых других элементов-примесей ксеногешюе вещество верхней мантии, напротив, оказывает заметное влияние, также как на петрохими-ческке особенности кимберлита, что прежде всего выявляется при оравнешш пород из разных районов л полей. Давно замечено, что ксенолиты олвдиюв и слвданнх перидотитов бывают обильны только в трубках, выполненных слвдшой разновидностью кимберлита, что кимберлиты из трубок о высоким содержанием ксенолитов крупнозернистых перидотитов бывают обогащены оливином и т.п. Яркий пример, который невозможно не упомянуть, даюгг кимберлиты Верх-не-Мунокого района, чья сугубая ультраосновность согласуется с исключительно "истощенным" характером содержащихся в них пери-дотитовых нодулей. Однако соотношения между нодулями и кимберлитом сложнее, чем они кажутся на первый взгляд, л к этому еще придется вернуться ниже. Заметим, что влияние мантийного субстрата отчасти затушевывается дифференциацией кимберлитовой магмы при ее подъеме и внедрении, отчетливо проявляясь лишь в по-
следких фазах, как правило более ультраосновных, нагруженных мантийными ксенолитами и ксенокристаллами, прежде всего оливина. Впрочем, относительно природы этих крупных оливиновых зерен, придающих кимберлиту порфировидный облик, так называемых "оливинов первой генерации" полной ясности еще нет и по меньшей мере часть из них может оказаться настоящими порфировыми вкрапленниками, несмотря на их сколотые и обкатанные формы. В кимберлите Удачной-Восточной вариации состава этих оливинов проявляются в изменении их цвета от свегло-зеленого через зеленый и желтый до оветло-коричневого. Наш массовые химические анализы отдельных зерен из концентрата, т.е. в пробе осредненной по всей трубке, показали многомодальное распределение с пиками частот встречаемости при следующих процентных содержаниях фая-литового компонента: 7,0 (светло-зеленые зерна), 8,5 и 9,5 (зеленые и желтоватые), 12,5 (коричневые)1. Замечено, что на некоторых участках трубки в кимберлите примесь коричневатых оливинов почти пропадает, тогда как местами коричневатый, более железистый оливин становится преобладающим и там яе в порода попадаются мелкие перидотитовые нодули с таким же коричневатым оливином. Так местная петрографическая неоднородность дезштец; грироваяного мантийного субстрата сказывается на составе кимберлита, причем не только его крупнокристаллической фракции.-Оливины второй генерации - это мелкие вдиоморфнае зерна, несомненно кристаллизовавшиеся из кшберллтового расплава - тайне обнаруживают многомодальность с некоторыми максимумами, например,при 7,0; 9,5; 11,7; 13,5 мол. 5? фаялита, как это было в изученных нами массивных кимберлитах трубки Удачиая-Вооточная, В несерпентинлзярованных кимберлитах удается- установить, что оливины второй генерации аональкы: их зерна в одной породе имеют тонкие наружные оболочки постоянного состава (9,5 % фая* .лита для изучавшегося кимберлита) и однородные ядра разной ze~^ лезистости. Оболочки бывают двойными, слогншп, нессимегрични-ки. В целом такого рода зональность, отмечавшаяся также и в южноафриканских кимберлитах, свидетельствует о кристаллизации оливиновых микровкрашенннхов из отдельных порций кшберлито-вого расплава, которые имели .несколько различающиеся отношения Ге/Нд ) возможно из-за ассимиляция иангийшх пород с разной келезистостыо, а такие о последующем недостаточно полном пере-
«вшивании кшдо'ерлитоаой магмы при ее подъеме и заполнении ■ трубки. Примечательно, что при изменении жедезистости в одних и тех же пределах, от 7 до 14 %, и при общей для обеих генераций оливина отрицательной корреляционной связи между содержанием викеля и келеаистостьв, оливины второй генерации отличаются цоЕНкеишк никеденосностыо и повышенным содержанием СаО, что может указывать не только и не столько на изменение химического состава среди, сколько ка изменение условий кристаллизации.
I.B. Окислительно-восстановительные условия и температуры ясисталдйзеция кимберлита, ii ГШХИ АН СССР проводилось зкспери-. ментальное определение окислительно-восстановительных условий кристаллизации ошш из кимберлита трубки Удачная-Восточная с шзшдьв нагревания мошлкнералышх фракций на высокотемпературной установке с двумя твердыми электролитическими ячейками. В результате и&мереяий зафиксированной оливином величины летучести кислорода при варьирующих температурах было установлено, что оба генерации этого минерала отвечают области между буферными раашовесияш келезо-вюстит и вюстит-магнетит, При этом оливины первой генерации характеризуются исключительно низкой летучестью кислорода, такой же как у алмазоносного шропового гарцбургята (Кадик, Соболев и др., IS69), тогда как оливины второй генерации менее восстановлены и в этом отношении близки к одивяиш кагаклазлровашшх гранатовых лерцолитов. Получены следующие уравнения летучести кислорода для оливинов цервой и второй генераций соответственно:
Coy f0i « 5,876 - 25840/Т °К и
to<i f0i = 12,317 - 32860/1 °К
Ив решения этих уравнений следует, что при 833°С (точка пересечения прямых на графике) обе генерации оливиновых зерен характера ауте ся одним и тем же значением летучести кислорода и, следовательно, находятся в равновесии, как если бы при атой температуре кэ кшбердатового расплава, уже содержавшего крупнее олившювда вкрапленники (или ксенокриотадлн), происходила бы кристаллизации мелких идисморфшх зерен оливина основной массы. Найденная температура кимберлитового расплава, уже начавшего кристаллизоваться а трубке, представляется правдоподобной, поскольку она удовлетворительно согласуется с теыперату-
рой гомогенизации расплавных включений в лейстах магматического кальцита основной массы для той же разновидности кимберлита трубки Удачная-Восточная - 700-750°С по Ыалькову и Боболоничу (1977). Зто минимально возможные температуры кимберллтового расплава на поверхности, но и они могут показаться завышенными, если вспомнить о слабом контактовом метаморфизме около трубок, о находках в южноафриканских трубках обугленной древесина, о самой сохранности алмазов.
1.9. Прогревание ксенолитов и скорость пппъямя кртмбех^итпппй.. магмы. Однако не следует забывать, что эффект теплового воздействия зависит от его продолжительности, а не только от темперам туры, так что зная температуру и .уценивая зф?ект прогревания, можно найти и время. Задача такого рода решалась нами на примера округлого нодуля гранатизированного лерцолята из трубки Обнаженная. Предварительно для этого образца, как и для нескольких'.' друтих, представленных перидотитами, пяроксенитами и гранатовым плроксенитом, нами методом эманационно-тершческой съемки по наличию необратимых превращений в пироксене было установлено, что в центре нодуля порода не нагревалась выше 600°С. Затем по распределению катионов между структурно неэквивалентными позициями М1 и М2 в ортопироксене методом вдссбауэровской спектроскопии были зафиксированы следующие температуры на разных расстояниях от поверхности нодуля, т.е.- от его бышего контакта с кимберлитовым расплавом:
5 мм - >1000° ; 14 юл - 675° ; 23 мм - 530° ; 42 № (центр) -520°С. Полученный температурный профиль отвечает режиму прогревания нодуля в кимберлитовой магме, прарванному ее быотрой закалкой по достижений поверхности. Считая ксенолит каром с диаметром 85 мм, имепаим температуру 520°С, а также приняв коэффициент температуропроводности равным 0,0055 см^/сек л температуру расплава - 1200°С, находим, что через 2 минуты в ксенолите установится следующее температурное распределение:.5 ш - 281°; 14 мм - 687° ; 23 мм - 558° ; 42 им - 520°С, которое практически совпадает с измеренным в нашем образце» Если ке температура на поверхности нодуля была вше,»3400°С, то для подобного .-не распределения потребовалось йа всего полгоры минуты. Аналогичный расчет показывает, что уже за полтора часа температуры в центре нодуля и на его поверхности полностью выравнялись бы, постигнув 1200°С. Полтора часа - это нереально долгое время для
нодуля, в котором закалкой" зафиксирован температурный градиент. Реальное же время прогревания, однако, должно было в несколько раз превышать полторы-две минуты, ввданные компьютером, поскольку Енутрикристаллдческое кагионное перераспределение не совершается мгновенно и происходит с некоторой задержкой. По предварительной оценке наиболее, вероятное время пребывания нодуля в расплаве составляет &■? минут, и за эти минуты обломок вместе с кимберлитовой магмой должен был подняться на поверхность с глубины около 50 км <Р=16 к бар, для лерцолита с. сосуществующими храляпинелидом и гранатом). Таким образом средняя скорость подъема составила бы ^50-500 км/час, т.е. 1ЖИЧ0 м/сек. Очевидно, что известная неопределенность этих оценок позволяет говорить лишь о порядке величин, о том, что подъем кимберлиговой магмы сквозь верхнюю часть литосферной мантии и земнуи кору совершался за минуты, а не за дни и месяцы, как для базальтовой и андезиговой магм. Внедрение и извержение кимберлитово-го расплава, по крайней мере на заключительном этапе, действительно имело характер быстрого выброса. Сделав оговорку о заключительном этапе, автор хочет подчеркнуть, что геологические наблвдения кав-будто указывают на более низкие скорости внедрения начальных порций кшберлатовой магмы, который обычно бывают бедш ксекогешшм мантийным материалом и особенно крупными модулями, возможно успевшими осесть в сравнительно медленно поднимающемся расклаве. То не относится к выполнению слепых кямберлитовых тел и даек, диктовавшемуся скоростью раскрытия трещин. В . настящее время еще недостаточно данных, чтобы уверенно связывать адаазокосность отдельных фаз внедрения в пределах какой-либо кимбаршговой трубки со скоростью их подъема, но тесное соседство на некоторых трубках высоко алмазоносного кимберлита, перегруженного мантийными нодудяыи, с низкоалмазонос-ннми безнодулевыми брекчиями, подсказывает такую возможность.
1.10. Окатывание и размеры нодулей. их представительность. Вше, оценивая скорость прогревания ксенолита, мы не принимали во внимание его окатывание, или лучше оказать обдирание, при подъеме в дадводящем канале, которое непрерывно снимало с поверхности нодулд прогревшуюся оболочку, обнажая его непрогретое ядро. Собсгвекно, началом, отсчета является не отделение обломка от стенки канала, а его обтачивание до'соогветс-'твунцего размера, без чего быстрый вынос нодуля по-видимому невозможен.
В связи с этим стоит упомянуть, что некоторые относительно крупные нодули по форме скорее напоминают не речную гальку, а ледниковые валуны, "утюги", и подобно "утюгам" иногда сохраняют на своих гранях разнонаправленную штриховку и борозды. Для каждой трубки, а точнее кгадой фазы внедрения, существует определенный предельно допустимый размер нодулей. Как известно, самые крупные нодули мантийных пород были встречены в трубке Мацоку в Лесото и в Удачной-Восточной, где они изредка достигают размера более полуметра.
Массовые измерения величины мантийных нодулей и статист- ■ ческая обработка этих результатов для 14 трубок Якутской провинции выявили странную особенность распределения: оно окага-лось многомодальным, причем получается, что однй я те же дис.-крегные значения объема (естественно,с перекрытиями) повторяется на всех трубках л для всех разновидностей пород. Чаще всего нодули, сохраняя форму трехосного эллипсоида, ямевт следупдие объемы: I) 5-10 см2 ; 2) 18-25 см2;3)100-110 см2 ; 4) 400-500 см2 ; 5) около 700 см2 ¡ 6) около 3000 см2 и т.д. Говоря фигурально, мельница Плутона переключается то на тонкий, то на средний, то на грубый помол. По не вполне понятным причинам нодули перестает уменьшаться в размере, достигая определенного значения и как-бы проходя сквозь некое сито. Новое поступление расплава приносит новую порцию нодулей, обычно более крупных и тоже отсортированных по размеру. Частичное перемешивание расплава, не усгранящее полностью его неоднородности, объясняет совместное присутствие нодулей нескольких "поколений". Чем больше "поколений" нодулей включено в кимберлитовом теле, тем они разнообразнее и тем их больше (тан в трубке Удачная-Восточная нодули составляют 0,3-0,6 % объема). И обратно: в трубках с мелкими нодулями одного-двух "поколений" этих глубинных ксенолитов очень мало, петрографически они однообразны и, надо полагать, не представительны, т.е. не дает адекватного "опробования" прорванных толщ дотосферной мантяи. Очевидно, что многие из слагалцих ее горных пород, попав в кимберлитовый расплав, были полностью дезинтегрированы, так что от них остались только ксенекрлсталлы наиболее устойчивых минералов, Показательно, что дао в кшберлятовнх трубках с достаточно полным набором гранатсодержавдх мантийных ксенолитов состав гранатовых зерен,
г«е. ксенокрясталлов, обычно не отвечает всецело гранатам ксе-нсшяое. Иными словами, латосферную малткю в каком-либо месте слагают не только я, мохе? быть, не столько те горше породы, которые содержатся в виде кодулей в трубке, но и многие другие, дезшгеегрироьашше, расплавленные или же просто не захваченные кимбецлитовой магмой. В подтверждение сказанному сошлемся на Еес-кслько известных трубок. В трубке Мир средняя хромистость гранатов в самом кимберлите визе, чем в составе кодулей, что отвечает оолее "настенному" дукиг-гарцбургпговому парагенезису; в трубке Комсомольская соотношения обратные; в Сыпжан-ской, в виде исключения, гранаты в кимберлите и в ксенолитах практически идентичны.
"Опробование" литосферцой мантии кимберлитовой магмой всегда избирательно, изобилует пропусками, неравномерно, что необходимо в полной море учитывать в любых попытках оценить состав я строение литосферяой мантии в районах кимберлитового магыа-тивыа.
'¿2 .^гоофердогдоаятия Якутской ккмберлитовой провинции
На земной поверхности нодуля глубинных подкоровнх горных пород встречены и описаны в разных геотектонических зонах, более чем в трех тысячах мест, из которых только несколько сот относятся к квмберлитовш трубкам и шмберлитовш провинциям. Все остальное - это включения в лавовых потоках и вулканических хердах преимущественно щелочных базальтоидов и других щелочных пород. Однако, именно включения в кимберлитах оказывается наиболее интересными и информативными, как по причине их большего петрографического л минералогического разнообразия, большей глубинности, гак и яз-за присутствия алмазсодержании разновидностей. Дашше о нодалях в кимберлитах, накопленные в к настоящему времени, показывают, что в трубках разных провинций и разных регионов в общем содержатся одни и те Ее главные петрографические разновидности, при тон, что их относительные количества могут меняться от трубки к трубке и от района к району. К адслу таких разновидностей .иринадлекат: перидотиты и шроксешгы (беэгршатоше); гранатовые перидотиты, которые подразделяются яа крупнозернистые в рассланцовапные; эклогеты и гроспидитн, а таете гранатовые пироксениты;метасоматизирован-ные, ам^шболизировалнце и флогошагизироваяные, перидотиты и ни-
роксениты; ильменитовые перидотиты и пиронсениты; "мариды". Примечательно, что за единичными исключениями редкие разновидности глубинных горных пород нигде не оказываются преобладающими, а служат дополнением к порода}.) более распространенным.
ннх районов. В Якутской провинции достаточно надежные данные о петрографическом составе ксенолитов из двух-трех десятков трубок ¡иного и центрального районов, а также из нескольких трубок северных районов, дополняются отрывочными сведениями по остальной территории. В целом северные районы отличает относительное повышенное содержание бег-гранатовых перидотитов при полном отсутствии рассланцованных гранатовых перидотитов и алмазоносных эклогигов, а также при количественном подчинении эклогигов гранатовым плроксенитам. Некоторые северные кимберлит овне поля (Укукитское) выделяются частыми находками нодулей ильменитовых гипербазитов. Юг и центр провинции характеризуются: преобладанием гранатовых лерцсшйов, как зернистых, тан и рассланцованных; повсеместным присутствием гранатовых пироксе-нитов и эклогитов, включая высскоглиноземисгые разновидности последних в ряде районов; неравномерным расяреАэленнем.ильменитовых гипербазитов; редкими, но неизменными находками авмаэо» носных нодулей. Как уже упоминалось, преобладающие гранатовые перидотиты в разных трубках имеют разнув степень летрохимичес-кого истощения - наибольшую для Айхала, a v также трубок Верхней Мулы, наименьшую для Мира и. промежуточную для Удачной -, что, очевидно, должно указывать на локальнув неоднородность голщ верхней мантии. Впрочем, эта неоднородность представляется более сглаженной, если кроме модулей учитывать еще и состав ксенокристаллов граната в кимберлите - этет. реликтов полностью дезинтегрированных глубинных пород, о чем ала речь в предыдущем разделе.
Опубликованные данные позволяли сравнить состав мантийных . нодулей из трубок Якутии я Югной Африки и доставить вопрос о существовании регионального различия в составе верхней мантии под нратояом Калахари и под Сибирской платформой. По-видимому, литосферная мшггия под нкноафрикаяокой провинцией, на ее верхних горизонтах, "опробованных; кимбериштовой магмой, сложена более истощенными породами, чем под Якутией. Об этом можно судить по большему распространению в трубках Веной Африки исто-
щешшх безгршатовых перидотитов, а также по тому, что гранатовые перидотиты из тех же трубок в среднем как-Оудто содержат меньше зшроксенов и граната, чем аналогичные нодули из Якутии. Этот предварительный вывод нуждается в самой серьезной критической проверке, но все же не может быть оставлен без внима-. лия, гак как кажется существенным для понимания различий в геологической истории континентальных блоков Гондваны и Лавразии.
Еолатая, что сдвиг состава мантии в сторону ее большего истощения может быть связан с выплавлением базальтовой магмы, следовало бы о&кдать большую петрохкмическую истощенность для нодулей из тех трубок, которые образовались после массовых извержений плато-базальтов. Но этого не отмечается. Напротив, в послеграппоьсй трубке Обнаженная, например, средний состав нодулей не беднее, а богаче химическими компонентами базальта, чем в большинстве дотралповнх трубок провинции. "Опробованная" область верхней мантии, по-видимому, источником этой магмы не была, сохраняя без существенных изменений свой состав о доплат-форыенной стадии развития.
Некоторые авторы пытаются оценить исходный состав верхней мантии в том или ином районе развития кямберлитовых трубок, вычисляя среднее значение для встреченных нодулей с учетом их относительной распространенности, с чем, однако, трудно согласиться, памятуя об избирательности природного опробования. Более корректным признается метод сопоставления местных реконструированных "разрезов".
ки температуры и давления современная петрология располагает целым арсеналом методов, основанных на Р-Т диаграммах состояния для основных и ультраосяовных составов, а также на распределении катионов между сосуществующими минералами или структурно неэквивалентными позициями в одном минерале,- Применительно к наиболее широко распространенному в верхней мантии четы--рехминеральному лерцолотовому парагенезису в качестве геобаро-' метра, как известно, чаще всего используется содержание А1203 в ортоиироксене, находящемся в равновесии с гранатом при некоторой температуре, которая в свою очередь ..может быть определена с помощью двупироксенового геотермометра Уэллза (включая вариант, предложенный И. Д; Рябчиковым), ортопироксен-гранатово-го геотермометра Харли, иливопироксен-гранатового геогермомег-
ра Эллиса и Грина и другими методами. Последний из перечисленных выше геотермометров применим таюке к эклогигам и прочим гранат-клинопироксеновым породам при том, однако, условии, что известно давление. В нашей работе (Уханов и др., 1988) давление в случае эклогигов оценивалось по содержанию в гранате кремнезема, .избыточного над стехиометрическим, т.е. по растворимости в гранате клинопироксенового минала. Таким образом величины Р и Т удается определить практически для всех петрографических разновидностей, встреченных в виде нодулей в ким-берлитовых трубках Якутии, но найденные значения далеко не всегда оказывается взаимно согласующийся. Помимо неизбежных ошибок анализа и систематических погрешностей разных методов геотермо-барометрии, главная причина такой несогласованности состоит в отсутствии полного равновесия между всеми минералами, слагающими данную горную породу. В нодуле, имеющем на первый взгляд простой минеральный состав, могут сочетаться несколько разновременно образованных минеральных ассоциаций. Кроме того при изменении температуры перераспределение разных катионов между разными минералами происходит с неодинаковой скоростью, что также вызывает некоторый разнобой в показаниях геотермометров. В принципе для каждого нодуля можно получить набор температурных значений, смысл которых с петрологической точки зрения не всегда ясен. Во многих нодулях наблюдается верные признаки того, что еще в условиях высоких давлений, в верхней мантии, после своего^образованяя в качестве равновесной минеральной ассоциации испытывала остывание. Это ламелли л вростки распада в пироксенах и гранатах, перекристаллизация, новообразование тех же минералов, включая высокобарные, но уже очищенные от избыточных примесных компонентов, рост упорядоченности кристаллической структуры и т.д. Остывание могло также сопровождаться метасоматическими изменениями с развитием гвдроксилсодержащих минералов; Значит ельно реже и притом лишь в наиболее глубинных нодулях отмечается явные следы повышения температуры, такие как плавление в эклогитах или появление субкальциевых игрокеенов с высоким содержанием глинозема. Сравнивая температуры, "записанные" в разных нодулях, их необходимо относить к какому-то определенному моменту времени, что, к сожалению, в большинстве случаев невозможно, особенно для разновозрастных кимберлитовых трубок. В общем,
оценивая температуры для разных мантийных пород, используя разные минеральные пары и разные геотермометры, трудно надеяться получить такие же плавные кривые в Р-Т координатах, как "пиро-ксеновые геотермы" у БоДца (1973) и других авторов, ограничивавшихся только гранатовыми перидотитами. Эти геотермы, а точнее палеогеотермы, графически выражая зависимость температуры от давления для пород, слагающих верхнюю мантию, а значит, изменение температуры на глубину, явились важным свидетельством о термальном режиме накануне эпохи кимберлитового магматизма. "Изломанные" или возмущенные геотермы Лесото и некоторых других районов, характеризуются, начиная с некоторой глубины 150км) более резким нарастанием температуры, чем в верхней части разреза. Они указывают на термальную нестабильность недр, как полагают, вследствие подъема астенолита. Невозмущенные геотермы, установленные для определенных районов, такого излома не имеют и в целом близки к теоретически рассчитанным для континентальных щитов (Кларк и Рингвуд, 1964). По предварительным результатам Бойда и Соболева геотермы для якутских трубок Мир и Удачная относятся к неизломанным, что согласуется и с нашими, более полными данными. Нами оценки температуры и давления получены для ста нодулей из трех трубок: Обнаженная, Удачная, Мир, соответственно расположенных на севере, в центре и на юге Якутской кимберлитовой провинции. Для каждой из этих трубок в координатах Р и Т обрисовывается облако фигуративных точек, которое при известном допущении (см. выше) можно рассматривать как следствие рассеивания в высокотемпературную сторону от некоторой кривой, являющей геогермой. Наиболее широкие вариации температуры и давления установлены для нодулей из трубки Удачная: от 450 до 1350°С и от 15 до 75 кбар. Усредненная кривая геотермического градиента для этого' набора нодулей и, как мы полагаем, для всего Далдынского района и всей центральной части провинции на относительно небольших глубинах практически совпадает с верхней, невозмущенной ветвью геотермы Лесото, а на больших глубинах без всякого излома или перегиба продолжает го же направление. Б целом по своей форме и положению в Р-Т коор-'диназах геотерма Удачной близка к теоретической.геотерме континентальных ¡цитов по Кларку и Рингвуду. На верхнюю часть геотермы Удачной частично накладывается, продолжая ее, геогерма практически неалмазоносяой трубки Обнаженная. Нодулп из этой
трубки в большинстве своем не фиксируют давлений вше 35 кбар и температур выше Ю00°С (речь идет с состоянии непосредственно перед эпизодов кимберлитового магматизма), Что же касается геотермы трубки Мир, го будучи подобной геотерме трубки Удачная сна оказывается смещенной в сторону более низких температур на Ю0-150°С, свидетельствуя об относительно пониженном тепловом потоке в бтой части провинции. Сравнение плавных, ненарушенных геотерм кимберлитовой провинции Якутии с "возмущенными" палео-геотермами крагона Шяой Африки позволяет предполагать более стационарное состояние недр Сибирской платформы. Дальнейшие исследования должны уделить самое пристальное внимание этой проблеме, как и вопросу о возможной связи исключительно высокой ал-мазоносности кимберлитов Мало-Ботуобннского поля с зафиксированным здесь локально ослабленным потоком тепла.
2.3. Реконструированные "разрезы" верхней мантии провинции построены нами для тех же трех трубок и полностью зависят от пра-правяльности полученных оценок Р и Т. При всех погрешностях методов, отмеченных выше, невозможно определить реальные последовательнее расположение нодулей и соответствующих горных пород по глубине (что без труда устанавливается для керна буровой окЕажины)j можно обсуждать лишь преимущественную приуроченность тех или иных петрографических разновидностей к определенным интервалам давлений или глубин (если считать давление полностью литостатическим ). Иными словами, мантийные "разрезы" или колонки реконструируются лишь в самых обвдх чертах, со значительными пробелами, незаметными пропусками (см. раздел I ), без установления . геологических соотношений между породами. Ниже приводятся реконструкции для изученных нами трубок.
Трубка Обнаженная (север провинция):
I; От раздела Мохо до глубины ~ 50 км - гарцбургиты, лерцо-литы, реже душны и оливиниты с подчиненнымшшм пироксенатами;
2. На глубине 40-75 км - высокомагнезиальные гранатизировад-ные и гранатовые пироксениты и гранатовые лерцоляты;
3. На глубине 75-100 км - эклогиты, в том числе высокоглиноземистые;
4. Глубже 100 км - железисто-магнезиальные гранатовые перидотиты.
Метасоматические изменения, выражапциеся в амфиболязациии и флогогштизации, преимущественно приурочены к "слою" 2; прояв-
ления железо-титанового метасоматоза и соответствующие ильменит-содержащие породы встречаются по всему разрезу, до глубины 100 км. "Слой" 2 представляется менее однородным, чем "слои" 1,3,4. В общем в литосферной мантии района трубки Обнаженная петрохи-мическая "истощенность" и основность пород не является функцией глубины залегания, поскольку самые "истощенные" разновидности занимают верхи "разреза"; железистость пород не убывает, а скорее возрастает с глубиной; хром концентрируется в средней части разреза.
Трубка Удачная (центр провинции):
1. От раздела Мохо до глубины 55-60 км - гарцбургиты и ду-ниты с лодчинекнымии пироксенитами (вебстеритами);
2. На глубине 55-120 км - гранатовые перидотиты, "истощенные" и равномернозернистые, а также гранатовые гшроксениты и эклогиты;
3. Ка глубине 120-130 км - зклогиты;
4». Интервал глубин 130-160 км в разрезе не представлен;
5. На глубине 160-200 км и 225-240 км - гранатовые лерцоли-ты и гранатовые гарцбургиты, "порфировидные" и рассланцованяые, т.е. катабластические, а также разнообразные эклогиты, включая алмазоносные. К "слоям" 3 и 5 приурочены ильменитовые гранатовые перидотиты.
Помимо названных петрографических разновидностей в строении мантии района принимают участие более редкие горные породы, в том числе алькрекигы, положение которых в разрезе не определено.
Трубка Мир (юг провинции).'
I. От раздела Мохо до глубины 65 км - перидотиты, преимущественно "исгоцешше" гарцбургиты и оливиниты;
2. На глубине 65-85 км - гранатовый вебстерит и так назы-ваеше "магнезиальные эклогиты";
3. На глубине 100-130 км - равномернозернистые гранатовые лерцолиты, а также гранатовый ортопироксенит;
4. На глубине 145-220 км - махнезкально-желаенстые зклогиты, том числе алмазоносные, а также илькенктовый эрлогит и, по-видимому, не встреченные в заде нодулей по причине полной дезинтеграция гранагевые перидотиты; скорее всего более "истощенные", чем в "слое" 3.
Характерной особенностью этого разреза, впрочем как и двух предыдущих, является рост железистости горных пород с глубиной их залегания. Характерны также пространственная разобщенность сравнительно малоглубинных "магнезиальных эклогитов" и более глубинных типичных эклогитов магнезиально-железистого ряда, а также слабое развитие катаклизированных гранатовых перидотитов, столь распространенных на трубке Удачная.
В делом, на основании реконструированных разрезов можно утверждать, что верхняя (литосферная) мантия Якутской кимберли-товой провинции характеризуется следупцими принципиальными чертами своего строения:
1) Широким распространением шпинелевых или частично грана-тизированных перидотитов "истощенного" типа - вепосредственно ниже радела Мохо; .
2) преобладанием "фертильных".гранатовых перидотитов, как катаклазированных и рассланцованных, так и равномернозернистых - на более глубоких уровнях;
3) присутствием разнообразных гранаг-пироксеновых пород -магнезиальных пироксенитов на верхних горизонтах и эклогитов на глубине;
4) спорадическим развитием по всему разрезу разнообразных магматических и ыетасоматических ильменитсодержащих пород и амфибол-флогопитоЕЫХ метасоматитов в его верхней части.
Различия реконструированных разрезов отражают латеральную неоднородность верхней мантии, которая проявляется также в неодинаковом распространении более редких и специфических горных пород. В качестве примера может быть отмечено почти полное отсутствие в кимберлитах Мало-Ботуобинского района высокоглиноземистых эклогитов, обычных в трубках Далдьша (Специус, Серен-ко, 1990). На локальную неоднородность верхов субплатформенной мантии в Якутии недвусмысленно указывает также местные вариации граничной скорости на разделе Мохо (Суворов а др.,1365). Однако современная степень изученности вынуждает ограничить рассмотрение "разрезов" мантии их принципиальными особенностями. При этом выявляется определенное сходство в строении верхней мантии двух главных кимберлитовых провинций: Якутской и Юкноафриканской. Согласно реконструкциям Бойца (1967) мантия под Капваальским кратоном на расстоянии между Атлантическим и Индийским океанами до глубины ~60 км сложена обычными, т.е.
шпинелевыми перидотитами, которые глубже сменяются равномерно-зернистыми "холодными" гранатовыми перидотитами, переходящими на глубине в алмазоносный гарцбургит с низкокальциевым грана-.. том, образующий "корни" кратона. Ниже этих "корней", на глубине ~200 км под крат оном и на 140 км под его складчатым обрамлением, залегают "высокотемпературные" ( > 1Ю0°С по двупирок-сеновому геотермометру) рассланцованные гранатовые перидотиты. Заметим, что в этой принципиальной схеме не помещены эклогиты, как имеющие подчиненное значение. Глубинное строение кратонов, в общих чертах сложившееся, как полагают, еще в докембрии, является результатом геологического развития планеты и служит предметом научных обсуждений. Конкретизировать процессы, формировавшие верхнюю мантию, призвано детальное изучение отдельных комплексов или "слоев", образующих ее типичный разрез,
2.4. Зона шпинельсодержадих перидотитов на всех реконструированных разрезах помещается непосредственно под основанием земной коры. Предполагается, что присутствие именно этих плотных горных пород обуславливает скачок сейсмических скоростей, известный как раздел Мохо. Весьма возможно, что отдельные тела перидотитов располагаются также в гранулиговых горизонтах низов коры, осложняя границу между корой и верхней мантией. Ши~ .рокое распространение перидотитовых нодулей в кимберллтовых и щелочно-пикритовых трубках позволяет присоединиться к мнению А.Холмса (1935), полагавшего, что "перидотитовый слой" имеет по меньшей мере континентальные, если не глобальные, размера. Это представляется тем более справедливым, что близкие по составу перидотитовые нодули выносятся щелочными базальтами в районах с самой разной геодинамической обстановкой, что перидотитовые массивы альшшотипяой формации трассируют глубинные разломы на континентах, что по результатам драгирования океанского дна серпентинизированные перидотиты входят в состав третьего слоя океанской коры и т.д. 15-20 лет назад были предприняты попытки (в том числе и нами) найти черты сходства' и различия в химическом составе перидотитов, занимающих разное геологическое положение. С тех пор, однако, ооъем пегрохимя-ческой информация настолько возрос, что наш предварительный вывод о существовании нескольких (четырех или пяти) более идя менее дискретных петрохимических типов мантийного перидотита,
повторяющихся в разных сочетаниях на разных местолроявлениях ухе не кажется убедительным до пересмотра всего накопленного материала.
Среди всех проявлений перидотитов наименее изученными оказались перидотитовые нодули из кимберлитовых трубок, как по причине их обычно сильной серпентинизация, гак и потому, что исследователей всегда отвлекали встречающиеся тут же более эффектные гранатовые разновидности. В нашей работе (Уханов и др., 1988) в основном рассмотрены шпинелевые перидотиты из трубок Обнаженная, Удачная и Мир. По петрографическим и геохимическим признакам мы разделяем нодули этих пород на крупнозернистое и мелкозернистое "семейства" (названия условны, так как размер зерна не является определяющим). В первом "семействе" преобладают "истощенные" гарцбургиты, но присутствуют также лерцолиты и дуниты; во втором лерцолиты преобладают над гарцбургигаш и оливиштамн. Крупнозернистые перидотиты распространены несравнимо шире и именно они определяют облик перидотитового "слоя". Мелкозернистые перидотиты по сравнению с крупнозернистыми в среднем отличаются более глиноземистым составом акцессорного хромитиневдад, более высокими содержаниями А120д и СаО (1,3-4,3 % и 0,5-6,1 % против 0,4-2,0 % и 0,2-3,4 % соответственно), а также слегка повышенной железистостью породы и породообразующее оливинов (8-10 % фаялита против 6,5-8 %), причем железистость оливина несколько возрастает, а содержание никеля в нем падает при переходе от гарцбурги-та к лерцолигу. Примечательно, что этого не наблвдается для перидотитов крупнозернистого семейства, у которых железистость оливина не коррелирует ни с концентрацией в нем шюеля, ни с содержанием в породе пироксена. Гипидиоморфнозернистая структура и характер полосчатости, проявленной з некоторых нодулях мелкозернистых перидотитов, придает последним вид нормальных магматических пород, хотя по крайней мере часть из них является метаморфическими, 'т.е. перекристаллизованными в твердом состоянии^ Резкая положительная европлевая аномалия, зафиксированная в одном из лерцолитовых нодулей, однозначно доказывает, что эта порода первоначально содержала плагиоклаз. Согласно Р-Т диаграмме пиролитового состава (близкого к нашему нодулхО, переход от плагиоклазовой минеральной ассоциации к шинелевой в субсоли-дусвых условиях мог произойти вследствие роста давления, превысившего 10 кбар. Более значительный росг давления испытали нэ~
которые крупнозернистые лерцолиты, в которых проявились начальные стадии гранатизации - обрастание хромшшшелвда мелкими зернышками пиропа. Различия в характере редкоземельных спектров для разных нодулей мелкозернистых перидотитов близкого петрохи-мического состава демонстрируют петрогенегическую неоднородность этой группы пород. То же относится и к крупнозернистым перидотитам, для которых при единичных анализах на редкие земли были подучены как вогнутые "у-образше" спеадпр» содержании РЗЭ ниже хондритовых в 2-5 раз, так и крутонаклонные (т.е. обогащенные легкими РЗЭ) при более.'высоких содержаниях РЗЭ. Редкоземельная характеристика перидотитов во многом зависит от присутствущего в породе клинопироксена, содержание которого и состав заметно варьируют. В мелкозернистых перидотитах клинопироксены представляется первичными и они содержат чермакитовый минал, тогда как в крупнозернистых перидотитах клинопироксен преимущественно жа-деитовый по составу и, по-видимому, наложенный на "истощепнуи" оливиновую породу. Крупнозернистые лерцолиты скорее всего вторичны, в том смысле, как бывают вторичны лерцолиты, развивающиеся в некоторых гарцбургитовых массивах в результате локально проявленной пироксенизации. ЕЩесь уместно подчеркнуть большое петрографическое сходство рассматриваемых перидотитов с их аналогами из офмолитовой или альпинотюшой формаций, по текстуре, структуре, формам выделения хромшпияелида и т.д. Перидотитовые нодули из кимберлита разнообразны и разнородщ в той же мере, в какой разнообразны и разнородны горные породы, слагавшие отдельные гипербазятовые массивы. Как показали исследования последнего десятилетия, ультраосновные оллвияовые породы восприимчивы к среднетемпературным (700-в00°С) метасоматическвм воздействиям, отзываясь на них пироксенлзацией, оливщ-шзацией (с развитием вторичных дуяитов), изменением содержаний некогерентных элементов и даже изменением изотопного состава кислорода в породообразующих минералах. Поотому одни лишь тонкие геохимические особенности перидотитов вряд ли могли служить их устойчивым генетическим признаком, указателем на общее или, напротив, разное происхождение тех или иных представителей этой группы. Всех их объединяет ультраосновной состав, олквиновая матрица, все они в глобальном плане принадлежат к единой зоне или "слов". Согласно наиболее распространенному представлешно, эта зона в основном представляет собой ресгит, т.е. тугоплавкий остаток
после частичного выплавления, но, как известно, в геохимическом и петрологическом смысле рестйт практически не отличим от кумулата. Гипотеза кумулативного слоя, возникшего при образовании земной коры (см., например, Кармер, 1967), представляется менее противоречивой, лучше согласуыдейся с новыми данными. Если выводы, полученные для перидотиговых массивов, правомерно переносить на перидотитовые нодули, то в качестве еще одного довода в пользу кумулативной природы подкорового "истощенного", но частично пироксенизированного гарцбургита или оливинита мы могли бы сослаться на кумулативно-осадочный характер реликтов первичных вкрапленных хромитовых руд, а значит и генетически единых с ними перидотитов хромитоносной формации /44/.
2.5. Зона гранатовых пироксенитов: подкоровне расслоенные * интрузии. Нодули гранатовых вебстеритов, энстатитов и клинохщ-роксенитов встречаются во многих кимберлитовых трубках, но наиболее полно,они представлены на Обнаженной, где этот набор глубинных пород дополняют пироксениты, богатые хромовой шпинелью, которая замещается гранатом, а также гранатовые лерцолиты о необычно высокими содержаниями шроксенов. Последние по причине-петрохимической близости к гипотетическому пиролиту нередко рассматриваются как недифференцировангое вещество мантии, с чем однако невозможно согласиться. Все перечисленные разновидности объединяют повышенная, но не одинаковая хромистость и высокая магнезиальность, как пород, так и породообразующих минералов: железистость оргопироксенов, например, обычно составляет 6-7 %, хромдиопсида - 3, -6,0 %, для оливинов она, не превышая 7,5 $,1 иногда опускается до 5,3 %\ соответственно низкую железистость (14-19 %) имеют и пироповые гранаты. Состав минералов во всех нодулях весьма близок, в основном варьируют их количественные соотношения. В крупных нодулях бывает заметна грубая полосчатость; нередко наблюдаются текстуры, напоминающие кумулятивные, когда, например, ингерсгиции между крупными (1-3 см) брусками зерен ортопироксеяа заполняются более мелкими зернышками оливина и клинопироксена. Рассматривая весь набор этих, несомненно, генетически связанных нодулей, петрограф утверждается в предположении, что имеет дело с разрозненными обломками какого-то неоднородного геологического тела, скорее всего обширной и достаточно мощной расслоенной интрузии. По-видимому, такая интрузия, подобно Бушвельдской или Стиллуотер-
-доской, могла иметь в своем составе базальную перидотитовую зону (нодули гранатового лерцолота), расслоенную зону ортогшро-ксеяовых кумулатов (полосчатые нодули преимущественно энстати-тового состава), хромитовые горизонты (выше упоминавшиеся нодули с замецакщейся хромовой шпинелью), зоны преобладания клино-пироксеновых и, как будет видно из дальнейшего, клинопироксен-плагиоклазовых, т.е. габброидяых пород. Оценки Р и Т с помощью разных геотермометров (см. 2.3) в общем не противоречат такому предположению.
Применение двушроксенового геогермометра к крупным зернам клинолироксела, взятым для анализа целиком, со всеми вростками распада, дает высокие значения температуры, около II50-I200°C. По-видимому, они отвечают магматической кристаллизации энста-тят-клинопироксекового кумулата, образовавшего основу горной породы. Примерно такие же температурные оценки могут быть получены и для крупных ортопироксеновых зерен, если конечно допустить, что весь СаО, обособленный в клинопироксеновые врост-ки (до 2 масс.%) первоначально находился в форме твердого раствора. Более низкие температуры, преимущественно в интервале 600-750°С, фиксируемые для сосуществующих однородных минеральных зерен двупяроксеновьм и клинопироксен-гранатовым геотермометрами, соответствуют стадия массовой перекристаллизации и гранатизации. Новообразованный гранат развивается в виде кайм на границе кристаллов хромшпинелида и ортопироксена, проникает по границам пироксеновых зерен, разрастаясь, превращается в крупные выделения и обретает иддоморфные очертания в пироксен-олившовом (лерцолитовом) агрегате. Гранатизация захватила всю пироксеяитовую толщу, от ее верхов, совмещавшихся по глубине с вышележащими перидотитами, до низов, где величина давления по данным геобарометрии достигала 26 кбар. Недостаточная точность Р-Т оценок не позволяет сколько-нибудь уверенно судить о "стратиграфии" этой подкоровой интрузии, однако можно заметить, что в целом она имеет некоторую макрорасслоенность. Гранатовые лерцолаты, по-видимому, располагаются на нескольких уровнях: лерцолитовые нодули, характеризующиеся высокомагнезиальным оливином (ниже 6,8 & фаялита) происходят с меньших глубин, тогда как остальные гранатовые лерцолигы тяготеет к низам разреза. При всей геохимической близости пород и породообразующих минералов из разных зон интрузии для них все не вы-
являются некоторые существенные различия, в частности в содержании и относительной распространенности редких земель. Для нодулей гранатовых лерцолитов и гранатовых пироксенитов получены нормированные РЮ~спектры недифференцированного и дифференцированного типа: прямолинейно-плоские, У-образно-прогну-тые, крутонаклонше с преобладанием легких либо тяжелых РЗЭ, как без европиевой аномалии, так и с аномалией, отрицательной либо положительной. Петрологический смысл этих различий проясняет анализы породообразующих минералов. В гранатовом пироксе-ните первично-магматический минерал-концентратор (хромшпине-лид) отличается преимущественным (~ в 30 раз выше, чем в среднем хондриге) накоплением тяжелых редких земель и, следовательно, положительным наклоном графика РЗЭ ( Се/У6 & 0,1). Для хромшпинелида,'ортииироксена, оливина, а также для граната, развивающегося по хромшпинвлиду и воспроизводящего спектр последнего на уровне более низких содержаний РЗЭ, в одном из нодулей зафиксирована от.рицательная европиевая аномалия. Эти резко пониженные содержания европия вызваны, очевидно, истощением магматического расплава в результате кристаллизации плагиоклаза и его пространственного разделения с другими совместно образующимися минералами по механизму кристаллизационной (гравитационной?) дифференциации. То, что в составе гипотетической подкоровой интрузии некогда существовали слои или прослой с плагиоклазом, подтверждается находками гранат-клинопироксеновых нодулей, имелцих положит елъ-н у ю европиевую аномалию. Преобладание клинопироксена, умеренно обогащенного легкими РЗЭ (Се/Ув^З-4), придает графикам этих пород отрицательный наклон и как бы делает их зеркальным отражением ишшельсодержащих гранатовых пироксенитов. Вполне очевидно, что при тесном переслаивании и совместной гранатиза-ции плагиоклазового и хромшпинелевого пироксенитов графики РЗЭ могут снявелироваться -и обманчиво приобрести такой же вид, как у первичного мантийного вещества. То же относится и к гранатовым лерцолитам из рассматриваемого комплекса: их графики могут быть горизонтально-прямолинейными или, пли определенном сочетании клинопироксена и граната, несколько вогнутыми, тогда как при повышенном содержании клинопироксена они имеют отрицательный наклон. Следует подчеркнуть, что гранатовые лерцолиты, да:;(е те, в которых сохраняются реликты хромшпинелида, не имеют
отрицательной европиевой аномалии, как если бы их первичные минералы образовались раньше начала кристаллизации плагиоклаза. Заметим, что в этих породах хромшпинелид более хромистый, чем в пироксенитах.
В целом для всего комплекса гранатовых перидотитов - гранатовых пироксенитов намечается определенная последовательность магматической кристаллизации минералов, которая в общих чертах похожа на установленную для Бушвельдского массива. Особенно показательна характерная для "критической зоны" этого массива совместная кристаллизация энстатита с плагиоклазом и хромшпинели-дом, выявленная в ряде нодулей. Принадлежность этих фрагментов пород к соответствующей стратиграфической зоне расслоенной под-коровой интрузии и располагающимся здесь хромитовым горизонтам, подчеркивается скоплениями в нодулях зерен хромшпшелвда и сравнительно обильной сульфидной вкрапленностью. По нашим данным, а также по данным более полной работы Булановой и др. (1990), в магнезиальных гранатовых в.ебстеритах мелкие сульфидные капельки, включенные в пироксенах, и более крупные сульфидные выделения в ыекзерновых пространствах представлены пентландигом и реке пеятландитом с тонкими хальколиритовыми оболочками. Маятийно-магматичесное происхождение этих сульфидов подтверждается нашими определениями изотопного состава серы. С сульфидной вкрапленно-- -стью связана общая обогащенность гранатовых пироксенитов благородными металлами. Их распределение, особенно золота, крайне неравномерно и достигает в отдельных нодулях исключительно высоких содержаний до 8 г/т, что вызывает в памяти : такие месторождения, как "риф Керенского" в БуиВельДе.
. Продолжая поиски аналогов пород расслоенных основных-ультраосновных интрузий, следует обратиться к нодулям менее хромистых и более железистых гранатовых пироксенитов, которые в отличие от рассмотренной выие магнезиальной разновидности не содержат ни хромшпшелпда, ни оливина (в работе Уханова и др., 1988, они описаны как "эклогиты А."). Их общий петрохимический тренд как бы отвечает количественному вытеснению оргопироксена доминирующим .клинопироксеном при постоянном содержании граната. Нелезис-'тость ортопироксенов этих пород обычно составляет от 8 до 11,5$, клинопироксенов - от 10 до 14 £>, гранатов - от 21 до 29 %. Сульфидные капельки,менее обильные л в целом более железистые, чем в шпинель-содержащах гранатовых пироксенитах, состоят из пент-
ландит-пирротдаовых ядер, окруженных халькопиритовыми оболочками. В общем магнезиально-железистыё гранатовые пироксениты но отношению к магнезиальным могли бы рассматриваться как . стратиграфически более высокая часть той же расслоенной интрузии, но полученные по Р-Т оценки не позволяют утверждать об их меньшей глубине залегания: обе группы пород приходятся практически на один и тот же интервал глубин. Не известны также и их возрастные отношения. Не зная всего разреза этого дифференцированного тела, об образовавшей его магме можно лишь сказать, что она была основной, скорее всего габбро-норитовой, высокохромистой, высокомагнезиальной и восстановленной (значение в интервале буферов ЗМ и ЫМ) • Меньшие железистосгь и окисле§ность отличали эту магму от родоначальной для Бушвельда. Эти особенности, а также высокая хромистость предполагают ее первичность, недиф-,ференцированность и образование в определенном интервале глубин, где хром при благоприятном соотношении с алюминием может накапливаться в возникающем расплаве. По мнению автора, это может иметь место в условиях верхней части пироповой фации глубинности при опережающем плавлении граната - минерала-концентратора хрома. Даже сравнительно небольшое, до 1-2 %, повышении концентра. циии СГ2О3 существенно облегчит кристаллизацию и отделение хром-пшинелида, когда поднимающийся магматический расплав попадет в зону устойчивости этого минерала.
Выше уже отмечалось широкое распространение гранатовых и гра-натизированных пироксенитов среди нодулей в трубках Якутии, из чего можно заключить о развитии в геологическом прошлом особого типа обширных расслоенных подкоровых интрузий, имевших сульфи-доносные и хромитоносные горизонты (обломки хромятовой руды и хромитовых шлиров встречены в ряде трубок).
Называя интрузии подкоровыми, автор имеет в виду их положение в эпоху кимберлито'вой активности, но не во время заполнения магматической камеры. Гранатизацйя пироксенитов, которая в принципе -может бить следствием как роста давления, так и (или) падения температуры, в данном случае явилось результатом повышения Р. Для данного комплекса пород рост давления при гранатиза-' ция составлял не менее 10 кбар (разница мезду пределами устой' чивости плагиоклаза и хрогалпинелида), что соответствовало бы погружению всего блока пород на ~ 30 км. Субдукция по зонам За-варицкого-Беньофа рассматривается в современной литературе как
- 4k -
наиболее возможный механизм такого рода погружений, однако вероятно и альтернативное объяснение - тектоническое "окучивание" земной коры, в общих чертах подобное обдукции.
Гранатизация пироксенитов и лерцолитов не была закрытым процессом и сопровождалась привносом вещества. При диффузионном метасоматозе хром оказывается наименее подвижным, создавая направленные градиенты концентраций в пределах нодуля и даже одного пироксеяового зерна. Любопытно, что диффузия хрома в кристалле клинопироксена происходила медленнее, чем диффузионный обмен изотопами кислорода. Кислородсодержащий флюид, участвовавший в ме-тасоматичесной гранатизацяи был несколько обогащен изотопом 180 по сравнению со среднемантийным значением, что пока не находит объяснения, как впрочем и сама природа этого флюида.
2.6. Эклогиты в "разрезе" верхней мантии: разнообразие и разнородность Р-Т оценки относят нодули эклогитов к разным, но сравнительно глубоким уровням литосферной мантии. При всей простоте своего породоопределящего минерального состава эклогиты достаточно разнообразны по присуто-твию или отсутствию второстепенных и акцессорных, минералов, мили эму минералов, петрохимк-ческим трендам и геохимическим особенностям. Нодули эклогитов и близких к яш железистых пироксенитов из трубок Якутии можно подразделить не менее, чем на десять подгрупп, скорее всего между собою генетически не связанных. Последнее предположение тем более вероятно, что согласно малочисленным пока определениям, абсолютный возраст эклогитовых нодулей варьирует от 340 до 2600 млн лег. Поэтому попытки определить природу и происхождение мантийных эклогитов в целом кажутся лишенными смысла, но к сожалению для рассмотрения большинства из наметившихся подгрупп наших данных недостаточно. Еелезистые эклогиты из трубки Обнаженная ("эклогиты Б", Уханов и др., 1988), образуя особый петрохями-ческий тренд, не совпадающий с трендом "эклогитов А", отличаются не только более низкими содержанием Ni и отношением Ni/Go, но и заметно пониженными концентрациями я 2г , Ti ,и повышенными У , что должно свидетельствовать об иной обстановке образования магмы. Само неооычное положение в "разрезе" этих довольно железистых эклогитов - несомненно глубже менее железистых -подчеркивает генетическую разобщенность обеих подгрупп.
ii(e одну обособленную подгруппу составляют нодули высокогли-j:ose.\;s;c?i:.x эклогитов, в' том числе корундовых и кпанитовых, ко-
торые помимо высоких содержаний А^З' СаО и щелочей характеризуются низкой железистостью и низкой концентрацией Т^. Глубина их залегания, по-видалому, варьирует от основания толщи землой коры, где они смыкаются с коровыми "эклогигоподобными" высокоглиноземистыми породами, до глубин алмазной фации, откуда происходят алмазоносные кианитовые эклогиты. Несмотря на некоторые различия в валовом химически составе, а также в составе породообразующих минералов (Специус и Серенко, 1990), все высокоглиноземистые эклогиты составляют единую группу и, по-видимому, имеют общее коровое- происхождение, что, кстати, подчеркивается существованием среди них более железистых и кремнеземистых коэситсодер-жащих разностей. Химический состав кианит-овых эклогитов в первом приближении отвечает анортозитам и лейкократовому габбро, от которых отличается, однако, большей основностью, осложняя тем самым поиск их коровых аналогов - протопород, подвергшихся, как полагают, глубинному метаморфизму при погружении в верхнюю мантию. Это погружение как бы трассируется нодулями кианитовых эклогитов, сохранивших "запись" разных глубин, но оно не кажется столь же наглядным для эклогитов иного состава. В последние годы на примере нодулей из южноафриканской трубки Робертс-Виктор, вытесняя старые представления об эклогите, как о мантийном рес~. тите, активно развивается гипотеза об образовании эклогитов в результате субдукции и глубинного метаморфизма гидратированной коры океанского дна. Основываясь преимущественно на интерпретации геохимических данных, эта гипотеза исходит прежде всего из того факта, что эклогиты из трубки Робертс-Виктор игеют необычно широкий диапазон вариаций изотопного состава кислорода -от 2 до 8 °/оо, который, как выяснилось, совпадает с интервалом значений, зафиксированных в измененных основных и ультраосновных горных породах таких офиолитовых комплексов, как Семайл. По нашим, правда пока еще немногочисленным определениям, эклогитов из трубок Обнаженная и Удачнар, большей частью составляя
5,5-7,0 °/оо, в общем не выходит за пределы мантийных значений; нодулей с более низкими значениями ¿^"О, соответствукщих экло-гитам второго типа из трубки Робертс-Виктор, нами до сих пор не встречено, так что пересаживать на якутскую почву африканскую гипотезу было бы преждевременно. Эклогиты разнообразны я разнородны: в соответствующих Р-Т условиях и особенно в присутствии . флюида, облегчающего перекристаллизацию, любое вещество основно-
'-него состава монет образовать эклогитовую ассоциацию из клинопи-роксела и граната.
2.7. Гранатовые перидотиты, зернистые и катаклазироваяные: выплавление или иегасоматическая фертилизация? Каково бы ни было происхождение эклогитов и гранатовых пироксенитов вместе с родственными последним гранатовыми лерцолитами (2.5), все эти горные породы в разрезе мантии предстают как дополнительные вклинивания, существенные, но второстепенные осложнения. Как уже отмечалось выше, "опробованная" кимберлиговой магмой верхняя мантия кратояов в основном сложена перидотитами: шпинелъ-содержащиш непосредственно под разделом Мохо (см. 2.3 и 2.4), глубже - гранатовыми зернистыми, гак называемыми "холодными", еще глубже - гранатовыми "рассланцованными" (катабластированвы-ми) "горячими". Определения "горячие" и "холодные" употребляются в зарубежной литературе применительно к гранатовым перидотитам из типичных мантийных "разрезов" южноафриканского кратона для обозначения разновидностей, залегаицих ниже и выше излома на реконструированных геотермах и принадлежащих гакиц! образом к зонам с разным геотермальным режимом. Помимо "записанных" тем- ■' ператур "горячие" и "холодные" гранатовые перидотиты зарубежных авторов различаются по структуре, геохимическим особенностям и потенциальной способности генерировать базальтовую магму. Большинство исследователей "холодные" и .зернистые гранатовые перидотиты включают в состав литосферы, а "горячие." и рассланцованные рассматривают как магмагеяерирующее астеносферное вещество, которое поднималось под кимберлитовой провинцией в виде астеноли-та или же служило пластичным основанием для перемещапцихся ли-тосферных плит. Тот и другой вариант подразумевает общую схему: "горячий" лерцолит "холодный" тарцбургит + базальтовая магма. Иными словами, среди иодулей'в трубках Африки зернистые гранатовые перидотиты в качестве рестита признаются вторичными по отношению к расслаяцованнны, что по причине большого петрографического сходства казалось бы должно было быть в равной мере справедливым и для нодулей из якутских трубок. Однако для гранатовых перидотитов, происходящих из субплатформенной мантии Якут-'ской провинции, не отмечается столь жестких,- как в Африке, корреляций между структурой породы и ее химическим составом, отражают*^ степень выплавления или истощения. Выше (2.5) уже рассматривались крупнозернистые гранатовые лерцоляты из Обнаженной,
обогащенные клинопироксеном и гранатом, а значит и компонентами базальта, но явно принадлежащие к лнтосферной, а не астеносфер-ной мантии. Среди нодулей гранатовых лерцолигов из трубки Ыир катаклазировашше разновидности сравнительно немногочисленны и не имеют заметных геохимических отличий от средне-крупнозернистых. Последние образуют единый петрохимический тренд от редких оливинитов с высокохромиогш гранатом до наиболее обильных , т.е. наиболее распространенных,гранатовых лерцолигов. По сравнению с упомянутыми выше менее глубинными нодулями из Обнаженной эти лерцолиты характеризуются более низкими содержаниями СаО. Для нодулей из трубки Мир лерцолиговый тренд дополняется гарцбурги-товым, который объединяет все шпинельсодеркащие оливиниты и гарцбургиты, а также их гранатизированные разновидности. Г1о-оу-ществу, это все тот.же самый геохимически истощенный гарцбургит, типичный для верхов мантии, но находившийся здесь при более высоком давлении. В противоположность трубке Ыир в наборе перидо-титовых нодулей из трубки Удачная преобладают катаклазировашше или, как их раньше называли "порфировидные" гранатовые лерцолиты, переходящие в гранатовый гарцбургит. В среднем они более основные и содержат меньше А^Од и СаО, чем зернистые лерцолиты Мира, а следовательно должны были бы считаться подвергшимися более полному выплавлению. Реститом еще более, высо. эй степени плавления представляется нодули менее глубинных равномернозернистых гранатовых перидотитов. По крайней мере часть из них образовалась в результате гранатизации предельно истощенных шпинелевых гарцбургитов и дунитов, ко в целом гранатовая и беагранатовая группы петрохимически различны, что можно видеть хотя бы из сравнения средних составов оливина —6,8 и 8,2 % фаялита соответственно С в катаклазированных - 8,9 %), различающихся несмотря на широкие перекрытия; Соотношение хелезистости оливина с содержанием в породё таких компонентов базальтовой магмы, как СаО и А1203 Для всего ряда перидотитовых нодулей из Удачной в общем и на первый взгляд не вступает в противоречие с гипотезой о частичном выплавлении мантийного лерцолита, как причине петро-химических вариаций. Перидотиты, у которых суммарное содержание СаО и А^Од не превышает 2 мае . %, имеет оливин с железистостыо от 5,8 до 8,7 % и могут быть представлены всеми тремя разновидностями, тогда как при суммарном содержании этих компонентов свыше 4-5 % нодули оказываются исключительно кагаклазированным
лерцолитом с относительно железистым (~9 %) оливином. Соответственно в породах вместе-с ростом СаО и АХ^ возрастают содержания ГеО, а такжэ "ПО* г Маг0 , и уменьшаются - М9О и N¡0. При переходе от равкомернозернистых гарцбургитов к катак-лазированннм лерцолитам за счет роста АЗ^О^ падает отношение Сг /А1 в породе и понижается хромистость породооОразукцих гранатов, так что содержание Сг20д в этом минерале убывает от 10-4 до 6-2 масс.% Но хромистость граната так ке как и железистость оливина, лишь коррелирует со структурой породы, но не определяется ею: в нодулях катаклазированных и зернистых перидотитов могут присутствовать гранаты с одинаковыми содержаниями С^з- Зато выявился другой минералогический признак катаклазированных перидотитов - повышенная окисленность железа в гранатах.
Присутствие катиона в структуре пироповых гранатов из "порфироввдных", т.е. катаклазированных, нодулей с трубки Удачная было установлено нами с помощью ыессбауэровской спектроскопии еще в 70-ые годы. Позже это было подтверждено изучением оптических спектров минерала (Мацюк и др., 1980), а затем аналогичные результаты для гранатов из кимберлитов других регионов были получены китайскими и американскими исследователями. Ео нашим определениям в гранатах из катаклазированных лерцолитов Удачной отношение Ге3+/ Гео0щ составляет от 0,17 до 0,27 (средн. 0,23), тогда как в зернистых лерцолитах Обнаженной оно не превышает 0,08, а в алмазоносных эклогитйх опускается до 0,06. Вое это должно свидетельствовать о необычной для мантии окислительной обстановке формирования катаклазированных лерцолитов, с чем хорошо согласуются недавно выполненные прямые электрохимические определения летучести кислорода для оливина из нодулей ток ке петрографической группы (Кадик и др., 1989), оказавшейся на уровне буферной смеси вюстит-магнетит. Так изменяются и устаревают привычные представления о том, что глубокие горизонты верхней мантии являются зоной безраздельного господства сугубо восстановительных условий: летучесть кислорода растет и условия сганоачтся более окислительными, как только порода подвергается катаклазированию и перетиранию. В мифах можно наблюдать все промежуточные стадии этого процесса'от грануляции крупных зерен оливина до превращения породы в своеобразный полос ча-* .тый ыпдоиит. Исследование зональности гранатовых порфирооластсв убендает в сопряженности хатшсдазпровщши, роста окислешюсти и
падения хромистости граната. Иными словами, при катаклаэировшши первоначально существовавший и сохранившийся в ядре порфироблас-та высокохромистнй гранат, свойственный равпомернозернистшл гарцбургит ам, заместился или оброс типичным для лерцолитов низкохромистым гранатом, содержащим окисное железо. Из сказанного выше следует, что не гранатовый гарцбургит развивается по гранатовому лерцолиту (в результате частичного плавления, как принято считать), а напротив, в условиях пироповой фации верхней мантии гарцбургит замещается лерцолитом, подобно тому, как на меньших глубинах в гвпербазитах альпинотппной формации около интрузивных тел базальтовой магмы по гарбургитам развиваются вторичные лерцо-литы. Вполне очевидно, что петрохимические вариации в ряду гранатовый лерцолит - гранатовый гарцбургит с равной вероятностью можно приписать как. удалению из исходного лерцолита разных порций базальтовой выплавки, так и. добавлению в переменных количествах базальтовых компонентов к исходному гарц-бургиту. По многим соображениям вторая возможность кажется предпочтительнее. Встав на такую точку зрения, автор рассматривает представленную нодулями перидотитовую зону верхней мантии не как смесь метаморфизованного первичного вещества Земли и тугоплавких остатков от его неполного плавления, но как результат частичной переработки подшшапцимися из недр базальтовыми магмами глобального олявиноього слоя, существовашего с древнейших времен и, возможно, имеющего кумулативное происхождение в связи с образованием самой земной коры. В предкимберлитовые эпохи воздействие базальтового магматизма на перидотит мантии сказалось в тех же линейных протяженных-поясах, которые на поверхности контролировали расположение кимберлитових тел, а на глубине, в мантии, были зонами тектонических движений и катаклаза. Прогревание мантийных пород в девонскую фазу траппового магматизма подтверждается тем, что абсолютные датировки для многих перидотитовых и эклогитовых нодулей группируются около соответствуюцего возрастного значения, на 20-30 млн. лет предшествовавшего появлению ким-берлитовой магмы. В некоторых нодулях отмечены признаки повышения температуры еще до попадания обломка в кимберлйтовый расплав, такие как замещение граната высокоглиноземистыми пироксенами или как плавление в эклогитах на границе гранатовых и пироксеновых зерен. Впрочем, в последнем случае нельзя исключить и воздействие самого кимберлита, так что необходимы дальнейшие исследова-
кия.
2.8. Алмазоносность верхней мантии: некоторые общие замечания. В общем констекте рассмотренных проблем автор, не считая себя специалистом в области алмаза, вынужден затронуть некоторые вопросы алмазоносносги мантии. На его взгляд ксеногенная природа алмазов в кимберлите доказана достаточно убедительно, так же как древний (~3,2 ылрд.лет) возраст алмазов в гранатовых гарцбурги-тах и алмазных кристаллов с включениями ультраосновной ассоциацию На глубине, в области стабильности алмаза, главными .факторами образования алмазоносных пород по-видимому являются восстановительная обстановка и возможность концентрирования углерода. Такую возможность могли создавать процессы и магматической кристаллизации, и флюидного переноса, сопровождавшегося перекристаллизацией вмещающей породы. Пожалуй наиболее убедительным примером непосредственной кристаллизацииии осаждения алмазов из магматического расплава является описанный Слодкевичем (1960) кумулатив*-ный прослой графитовых параморфоз по алмазу в массиве Бени-Буше-ра (Марокко). Аналогичные процессы , но в гораздо более широких масштабах могли иметь место при образовании глобального оливино-вого слоя, нижнюю часть которого в настоящее время представляют собой те крупнозернистые скорее всего г.ерекристаллизованные гарцбургиты с высокохрошстым и ниэкокальциевым гранатом, которые, по-видимому, служат главным источником -алмазов в кимберлитах. Интереснейшим и красноречивым свидетельством образования алмаза из флюида мы считаем описанный Пономаренко (1973) эклогито-вый ксенолит с тонкими сплошными прожилками, 'состоящими из алмаза и имеющими микроскопические полости, "занорыши", ограниченные головками алмазных кристалликов. Согласно термодинамическому анализу устойчивости газов в системе С-Н-0, метановый флюид, преобладающий на глубине при давлении свыше 100 кбар, при подъеме и спаде давления должен приобрести водный состав, сбросив углерод в виде алмаза. Изменение теплового режима и.окислительной об-,• становки, смещая границы устойчивости .водных и метановых флюидов, должно было вызывать неоднократное переогложение алмазоносных . горизонтов. В последствии рост летучести кислорода, связанный с катаклазированием и воздействием на истощенные гранатовые перидотиты низов литосферы базальтовых магм приводит -к уничтожению ал»,шов в мантийных породах, так что "норфировидные", т.е. ка-
таклазированные гранатовые лерцолиты, как известно," алмазов не содержат.
З^^^мйррдитовая магма в мантии
Очевидно, что очаг зарождения кямберлитовой магмы должен находиться глубже коренного залегания всех тех горных пород, в том числе и алмазоносных, которые в виде нодулей встречаются в кимберлитовых трубках. Поскольку до недавних пор (до открытия алмазоносных лампроитов) алмаз и другие наиболее баро-фильные минералы не были найдены нигде, кроме кимберлитов, ккл-берлитовая магма была признана наиболее глубинной. Ее необычные геохимические характеристики - сочетание повышенных концентраций свдерофильных и литофильных элементов - поставили исследователей перед дилеммой: им предстояло решить, отражает ли это своеобразие кимберлита первозданную недифференцированность.той среды, которая, плавясь, дает кимберлитовую магму, или же причина кроется в самом механизме магмаобразования. Редкость кимберлитов и их ничтожные (в геологическом масштабе) объемы склонили большинство ко второму решению. В литературе последовательно рассматривались три возможные способа: зонное плавление, накопление магматического остатка при глубинной кристаллизации, частичное плавление очень небольшой степени. Было показано, что расплав, во многих отношениях подобный кимбёрлитовому, мог бы возникнуть на начальной стадии плавления слвдяяого карбонатсодержащего перидотита, однако пока нет достаточных доказательств тому, что такие перидотиты с карбонатом действительно распространены на соответствуюцей глубине.
Развившиеся за последние десять лет изотопные исследования в области неодим-самариевых и рубидий-стронциевых систематик углубили, осложнили и непрерывно меняют представления о кимберлитовой магме и области ее зарождения. Шло установлено, что кимберлиты неоднородны по своему- образованию, в том, что касается их обогащения калием, рубидием и другими литофильными элементами. Разный уровень радиогенности изотопного состава стронция (около 0,704 и 0,707-0,710) разделил кимберлиты на два типа (Смит, 1983). Во втором типе, к которому принадлежат слвдяные кимберлиты, калий вместе с рубидием был заимствован из долго развивапкейся рубидий-стронциевой системы, например из перидотита, задолго до того подвергшегося ослвденению; в первом типе
калий и рубидий были привнесены непосредственно перед образованием кимберлигового расплава.
Вместе с тем по изотопным неодим-самариевым систематикам ламп-роигк, как представители вещества обогащенной мантии (отрицательные значения , МакКалок, 1983) оказались противопоставлены обычным, т.е. базальтоидным кимберлитам, для которых перше определения дали Слизкие к нулевым значения &u¿ (Басу и др., I960), что должно было указывать на дифференцированную мантию. Единственное исключение в работе Басу относилось к Обнаженной -единственной из всех якутских трубок, охваченной в этой работе. Для Обнаженной величина £Wcl = +3,2 свидетельствовала о геохимическом истощении мантийного источника кимберлита. В связи с этим нами совместно с С.Ф.Карпенко было предпринято изотопное изучение кимберлитов из ряда якутских трубок, имеющих точную радиологическую датировку по циркону (Девис и др., 1980). Получены следующие значения 8_,Sr/í65f и соответственно: Таежная, 403 млн. лет - 0,70414, +7,1 Удачная, 360 млн. лет - 0,70805, +6,1 Поздняя, 217 млн. лет.- 0,70552, +3,9 Слкщянка, 148 млн.лет - 0,70602, +3,9 'Эти данные по яяодим-самарневым систематикам подтвердили для Якутской провинции предположение о том, что кимберлитовая магма зарождалась здесь в зоне геохимически истощенной мантии, т.е. мантии издревле обедненной легкими РЗЭ, и несмотря на это, она концентрировала в себе эти РЗЭ и другие некогерентные элементы до необычно высокого уровня. Для них, по-видимому, действовал особый механизм экстрагирования из объемов значительно больших, чем занимал силикатный расплав, в чем, по мнению автора, главную роль играл карбокатитовый процесс. Те ае данные, клесте с определением для Обнаженной (136 млн. лет) демонстрируют медленно протекавшее в геологическом времени обогащение этой истощенной области мантийного кимберлитообразозания. Изотопные данные для кимберлитов Заира, Гренландии, других провинций, в том числе исправленные данные для Юклой Африки, показывают, что возникновение магмы кимберлитов первого, т.е. главного типа повсеместно связано с истощенной мантией, несколько варьировавшей до степени истощения во времени и в пространство. Ствет на вопрос о том, принадлежала ли эта истощенная зона к литосфере или к-астеносфере, зависит от принятых определений. Если считать, что конвекци-
онное перемешивание и усреднение состава в астеносфере происходит достаточно быстро, а средний состав иантии Земли достаточно близок к модельному метеориту, то очаги зарождения кимберлито-вой магмы следует считать находящимися в низах литосферы.
4. Основные зарр.ецыб положения
■ I. Неоднородная до глубин свыше 200 км, литосферная мантия кратонов возникла и сформировалась вместе с образованием и геологическим развитием земной коры, не сохранив в своем составе первичное вещество Земли.
2. Локальные и региональные вариации состава мантийных пород и мантийного "разреза", такие как бо'лыаая по сравнению с Якутией пвтрохишческая истощенность подкоровых недр йгной Африки не затушевывают нечто общее в строении литосферноя мантии кратонов: а) повсеместное преобладание гипербазитоа - "федтильних" лердо-литов в низах "разреза" и "деплетированных" гарцбургитов в его верхах возможно наследующих положение и ультраосновную природу глобального слоя оливиновых куыулатов планетарного "океана магмы" ; б) широкое распространение подкоровых основных и ультраосновных интрузий, в том числе обширных хромитоносных и сульфи-доносных расслоенных массивов; в) присутствие на разних уровнях тектонических вклиниваний вещества земной коры в виде эклогитов; г) спорадические проявления разновозрастного метасоматоза.
3. На стаДии платформы остывшая и омертвевшая литосферная мантия над областью активизации магматических очагов в целой подвергалась лишь сравнительно слабому воздействию магыы платобаза-льтов (прогревание, частичное омоложение абсолютных возрастов), но на больших глубинах, в зонах катабластеза "деплетированныз" перидотиты испытывали "фертилиэацив", т.е. обогащение компонент--ами базальта, приобретая тем: самым некоторое геохимическое сходство с гипотетическим вещеотвом недифференцированной мангли.. Вместе с катабластеэом, повышением температуры и фертилизадией на определенных глубинах в лигосферной мантии имело место усиление окислительной обстановки, разрупительно влиявшее на алмазы древних пород мантии.
А. Локальные повышения летучести кислорода в литосферной мантии на уровне алмазной фации глубинности представляются необходимым условием карбонатизации и зарождения силикатно-карбонатного кииберлитового расплава. Гибридная по своей природе кимбврлитовая магма сочетала в себе вещество высокомагнезиальных гипербазитов
нанпи:, мантийных ыетасоматиюв (особенно в случае кимберлита второго, т.е. слюдяного типа) и карбонатита - магматического акстуагента рассеянных некогерентных элементов из окружения мантийных горных пород. Именно это сочетание определяло своеобразно и относительное постоянство химического состава кимберлию-вой магмы разных районов до её проникновения в земную кору.Присутствие в магме карбонатитового компонента сообщает ей свойства юшберлиювой, а умаление его роли за счет силикатной выплавки по мере прогрессирующего плавления в мантии ведет х её превращению в щелочно-пикритовую.
5. Высокая насыщенность кимберлитового расплава углекислотой и как следствие егд исключительно быстрый подъем на поверхность (со скорость» - (г'ЮО м/сек) и быстрое застывание типа закалки обусловили сохранение алмазов и алмазоносность кимберлитов, что выделяет их в ряду других щелочно-улираосновных пород, не менее глубинных по месту зарождения магмы в нижней части геохимически истощенной литосферы.
6. Геохккичзские отличия потенциально алмазоносных кимберлитов от близких по составу целчных пикритов, оливиновых мелилит-итое и альнеигов нередко оказываются размытыми и замаскированными в следствие процессов внутрикоровой магматической дифференциации, контаиянации и вторичных изменений под влиянием карбонатных или силикатных вмещающих пород и подземных вод метеорного происхождения. Возникающие при этом корреляционные связи между химическими компонентами горной породы по своей сути не имеют отношения к содержаний в ней алмазов и поэтому не могут использоваться для оценки алмазоносносхи пород.
Предложенные зачищаемые положения являются главными выводами работы. Они основаны на собственных многолетних исследованиях автора, вобравших в себя многие сотни оригинальных химических анализов минералов и горных пород, а также результаты применения нестандартных тонких методов изучения вещества. При подготовке диссертации и лежащих в ее основе монографий и публикаций использован весь доступный материал по химическому составу ким. оеряитов Якутии (свыие 5000 силикатных анализов), а также обширные литературные данные по кимберлиювын провинциям мира и вопросам состава и строения литосферкой мантии кратонов. ,
Литература
1. Крутоярский М.А., Лопатин Б.Г., Быстрова Г.А., Уханов А. .
B., Духанин С.Ф., Забурдин К.С. Кимберлиты бассейнов рек Омонос и Укукит // Тр. ШИГео Арктики, Ленинград. 1959. Т.65, вып. 13.
C. 79-132
2. Уханов A.B. Находка неизмененного одивин-монтичелитово-го кимберлита в бассейне реки Анабар // Информ. бвдял. НШГео Арктики, Ленинград, i960. Вып. 21. С. 34-33
3. Уханов A.B. Олившювый мелилилиг из алмазоносной трубки взрыва на Анабаре // Докл. АБ СССР. IS63. Т.153. JS4. С. Ü23-925
4. Базилевский А.Т., Уханов A.B. Температуры плавления ги-пербазитов и температуры кристаллизации гипербазитовых расплавов // Геохимия. 1967. JII2. С. 1500-1503
5. Уханов A.B. Никель в ультраосновных включениях из киыбер-литовых трубок Северной Якутии // Геохимия. 1968. №12. С. 1470-I47B
6. Уханов A.B. К геохимии хрома в верхней мантии по дашшм исследования ультраосновных включений в кимберлитовой трубке// Геохимия. 1970. Х9. С. 1053-1065
7. Ставров 0«Д., Уханов A.B. Щелочные элементы и фтор в породах и минералах мантии // Геохимия. X97I. №3. С.282-293.
8. Уханов A.B., Мочалова J0.3. О температурных превращениях в энстатите из кимберлитовой трубки, исследовавшихся эманаци-снно-термическим методом // Докл. АН СССР. IS7I. Т. IS6. J66. С. 1419-1421
9. Уханов A.B. Включения удьтраосковных пород в кимберлитах и некоторые вопросы геохимии верхней мантии // Междунар. геохимический конгресс: Гез. докл. 1971. T.I. С. 173-174
10. Уханов A.B., Лчелщщева Н.Ф. Содержание золота в пери-дотитовых и эклогитовых включениях из кимберлитовой трубки "Обнаженная" // Геохимия. 1972. №2. С. 247
11. Дмитриев Л.В., Уханов A.B., Шараськин А.Д. К вопросу о составе вещества верхней мантии // Геохимия. 1972. MO. C.II55 -1167
12. Уханов A.B., Рассказова B.C. Новые данные о содержании вольфрама в ультраосновных породах // Геохимия. 1973. Кб. С. 925-926.
13. Уханов A.B., Малышева Т.В. Прогревание ультраосновных
ксенолитов в ккмберлятовой магме (по данным мессбауэровских спектров Fe^ в ортопироксенах) // Геохимия, 1979. ШО. С.1467-1472.
14. Дунин-Барковская Э.А., Уханов A.B. Висмут в кимберлито-вых породах Якутии // Геохимия. 1974. Ш. C.I724-I727
15. Малышева Т.В., Уханов A.B. О влиянии примеси AI на распределение Ге'^ в структуре ортоаироксена // Геохимия. 1976.
Ä 3. С. 44B-45I
16. Дмитриев Л.В., Уханов A.B., Шарасыан А.Я. Петрохимичес-кие типы перидотитов мантии // Геохимия. 1976. Ш. C.II60-II66
17. Уханов A.B. Реконструкция верхней мантии по ксенолитам кимберлитовой трубки // Геохимия. IS76. №9. С. 1300-1307
18. Гриненко JI.H., Уханов A.B. Изотопный состав серы и ее содержания в ксенолитах верхней мантии из кимберлитовой трубки "Обнаженная" // Геохимия. 1977. Ж2. С, -1872-1875
19. Уханов A.B. Об окислительно-восстановительных условиях в верхней мантии •// 1У семинар "Геохимия магматических пород". Тез докл. И.: ГЮХИ АН СССР, 1978. С. 25-26
20. Уханов A.B., Малышева Т.В. Отношение окионого и закис-ного железа б гранатах, происходящих и верхней мантии // XL съезд ГШ: Тез. докл. Новосибирск, 1978. Т.2. С. 17-18
21. Уханов A.B., Горбачев Н.С. Сульфида в ксенолитах верхней мантии // У семинар "Геохимия магматических пород". Тез. докл. М.: ГШХИ АН СССР. 1979. С. 7-8
22. Уханов A.B., Колесов Г.М.,Сущевская Н.М. Редкоземельные элементы в ксенолитах верхней мантии // Мантийные ксенолиты и проблемы ультраосновных магм: Гез. докл. Всесовзн. симпозиума, Новосибирск, 1980. С. 104-105
23.Ца\:еряя О.Л., Рощияа H.A., Ухакоз A.B., Коровкина H.A., Шевалеевсккй И.Д. Опыт определения химического состава кимберлитов методом реятгенофлуоресцентяэго анализа // Геохшкя. 1980. Ш. С. 16 91-1689
24. Устинов В.И., Уханов A.B., Грлненко В.А. Изотопный состав кислорода ксенолитов мантии из кимберлитовой труски "Обнаженная" (Северная Якутия) // Геохимия. 2Ш1. .46. С. 937-S43
25. Уханов A.B., Девирц А.Л. Метеорное-происхождение воды, серпентинизировавпей кимберлиты Якутии /У Докл. АН СССР. IS62. Т. 268. КЗ. С. 706-703
26. Ух&нов A.B., ЕЬрод&ева 1.Ю., Бородаев i.e. Состах и зо~
нальность оливинов из трубки "Удачная" 1^ак отражение пути развития кимберлитовой магмы // Геохимия. IS62. JÎ5. С. 664-675
27. Уханов A.B..Соборнов О.П., Харькив А.Д., Смирнов Г. И. Содержания тория и урана в кимберлитах Сибири и Африки ко результатам новых гамма-спектрометрических определений // Геохимия. IS82. J®. С. 1204-1210
28. Уханов A.B., Колесов Г.М. Разделение редкоземельных элементов между клидопироксеном и гранатом в зависимости от лх глубинности // IX семшар "Геохимия магматических пород": Тез. докл. М.: Г20ХИ АН СССР. 1983. С. 105-107
29. Харькив А.Д., Уханов A.B. Субкоитинентальная верхняя мантия в фанерозое JJ ХХУП ЫГК: Доклады, М. : Наука, I9G4. Т. 5. С. 308-309
30. Хисина Н.Р., Белокояева £.Л., Уханов A.B., Урусов B.C. Особенности и некоторые петрологические следствия внутрикристал-лического распределения Fe и Mg в оливинах // Геохимия. 1985. та. с. 153-162
31. Рябчиков И.Д., Уханов A.B., Ишьн Т. Окислительно-восстановительные равновесия в ультраосновных породах из верхней мантии Якутской кимберлитовой провинции // Геохимия. 1285. JS. С. III0-ÏI23
32. Уханов A.B., Устинов В.И., Девирц А.Л., Гриненко В.А. Низкие температуры серпентинизации якутских кимберлитов по изо-топно-кйслородным данным // Докл. АН СССР. 1986. Т. 288. №2.
С. 466-469
33. Уханов A.B., Харькив А.Д. Химический состав кимберлитов как результат вторичных изменений. "Кимберлиты и кимберлитопо-добные породы": Тез. докл. , Якутск, 1286. С. 68-7Q
34. Карпенко C.B., Уханов A.B., Балашов Ю.А., Ля ликов A.B. Изотопные характеристики кимберлитов и находящихся в них экло-гитов // ХП семинар "Геохимия магматических пород": Тез. докл. М.: ГЕ0ХИ АН CCÔP. 1986. С. 52
35. Ухансв A.B.,, Девирц А.Л. Вода в образовании кимберлитов У/ ХП семинар "Геохимия магматических пород": Тез. докл. М. : ГЮХИ Ali СССР, IS66. С. 103-104
36. Уханов A.B., Когарко Л.Н. Содержание редких и рассеянных элементов в перидотнтовых нодулях из кимберлитовой трубки // ХП семинар "Геохимия магматических породи.{ Тез. докл. М. :ГЬХ)ХИ АН СССР. 1966. С. 232
37. Уханов A.B., Власова Е.В., Девирд А.Л., Устинов В.И.
РЖ спектры и изотопный состав водорода и кислорода слвд из кимберлитов Якутии // Записки Всес. минерал, об-ва, IS67. 4.Ч.СХУ1. Вып. 3. С. 334-341
38. Устинов В.И., Уханов A.B., Гриненко В.А., Гаврилов Е.Я. Изотопный состав кислорода эклоглтов из кимберлитовых трубок Удачная и Обнаженная // Геохимия. 1967. Ш. С. 1637-16 41
39. Кашкаров 1.Л., Павленко A.C., Барышникова Г.В., Серенко , В.П., Уханов A.B. Уран в ксенолитах мантии из кимберлитовых трубок Северной Якутии: новые определения методом -f-радиографии // Геохимия. I9B8. Ж. С. 100-114
40. Уханов A.B., Рябчиков И. Д., Харькив А.Д. Литосферная мантия Якутской юшберлиговой провинции. Ы.: Наука. IS68. 286с.
41. Жаркова Е.В., Кадик A.A., Уханов A.B., Гужова A.B. Окислительно-восстановительные условия кристаллизации оливина из трубки "Удачная-Восточная" (Якутия) // "Всесоюзный семинар экспериментаторов": Тез. докл. М.: ГАОХИ АН СССР. 1988. с. 25
42. Устинов В.И., Уханов A.B., Гриненко В.А» Изотопный состав кислорода минеральной ассоциации оливин-хромшпинелид // Геохимия. 1969. 1(2. С. 306-310
43. Галимов Э.М., Уханов A.B. Природа карбонатного иишгонен-та кимберлитов // Геохимия. 1989. №3. С. 338-348
44. Уханов A.B., Никольская Н.Е., Гужова A.B. Следы кристаллизационной дифференциации в уральских хромитах // Геохимия. 1990. №1. 0. 61-72
45. Харькив А.Д,, 2уенко В.В., Зинчук H.H., Уханов A.B., Богатых М.Ы. Петрохимия кимберлитов. М.: Недра. 1991. с.
46. Singh A.B., Ukhanov A.V., Guzhova A.V. öiamoudiferous (?)
non-kimberlitic dikes in i'aana' dist. , U.±.,India // -traced.of
II Indo-Soviet Workshop on experim. aineral.petrol. Chimkent,
Okt. 1989. i.
47. Dkilano v A.V. , Kiiarkiv A.D. Upper mantle сошроsition befieatti
iakutian kimberlite province // fifth Intern.Kimberlifce Coni.
extend, abSt. Brazü. 1991. I. 567-568 ________________
-
Уханов, Андрей Валерьянович
-
доктора геолого-минерал. наук
-
Санкт-Петербург, 1992
-
ВАК 04.00.08
- Минералого-геохимические особенности ксенолитов литосферной мантии из кимберлитовой трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция
- Сейсмическая структура земной коры и проявления кимберлитового магматизма в Западной Якутии
- Сравнительная петрогеохимия кимберлитов Якутии и гетерогенность их источников
- Петрология и модель образования эклогитов из литосферной мантии кратона Кассаи
- Магнитотеллурические зондирования при изучении алмазоносных районов и прогнозе кимберлитовых полей Западной Якутии
