УДК 549.621.14:552.323.6(571.56)
,
О ДВУХ ГЕНЕРАЦИЯХ ОЛИВИНА
В КИМБЕРЛИТОВЫХ ПОРОДАХ
(На примере трубки Удачная-Восточная, Якутия)
В кимберлитовых породах по морфологическим и некоторым другим признакам выделяют, по крайней мере, две генерации (группы) минералов. И если вопрос о генезисе минералов, слагающих крупные порфировые выделения (1 генерация), все еще остается дискуссионным, то кристаллизация минералов последующих этапов (типичных идиоморфных кристаллов и позднейших микролитов) из кимберлитового расплава ни у кого не вызывает сомнений (В. Соболев и др., 1972; Mitchell, 1973).
Химический состав минералов различных этапов кристаллизации кимберлита изучен еще недостаточно. В первую очередь это относится к оливину — главному породообразующему минералу кимберлитов. Это объясняется тем, что, во-первых, в приповерхностных частях трубок оливин второй генерации нацело замещен серпентином и лишь в редких случаях наблюдаются его неизмененные реликты, и, во-вторых, трудностью отбора необходимого материала для анализа из-за мелких размеров зерен оливина. Только в последние годы применение рентгеновских микроанализаторов при минералогических исследованиях и разработка специальных методов анализа микрообъемов веществ позволили получить первые надежные результаты,
Железистость оливина второй генерации и вкрапленников из якутских кимберлитов, определенная по оптическим свойствам, почти одинаковая (Панкратов, 1961; Ковальский, 1962, 1963). Однако отмечалась тенденция к повышению железистос-ти у оливинов от первой к второй генерации (Ковальский, 1962).
Впервые состав оливина второй генерации из кимберлитов Якутии, по данным химического и количественного спектраль-
ного анализов, приведен (1976). Согласно этому автору, в 60 % случаев оливин второй генерации является более магнезиальным, содержит больше примесей хрома, титана, кальция и алюминия по сравнению с оливином порфи-ровых выделений тех же трубок. Последний в 63—70 % случаев содержит больше фаялитового компонента и никеля.
Р. X. Митчелл (Mitchell, 1973), исследовавший оливины из кимберлитовых пород рудников Весселтон и Айсон Крик с помощью электронно-зондового микроскопа, установил, что оли-вин основной массы кимберлита (II генерация) является более железистым по сравнению с оливином вкрапленников (I генерация), и в нем наблюдается зональность, определяющаяся незначительным увеличением железистости (менее I %) и резким падением содержания никеля от ядра кристалла к краям. Таким образом, можно констатировать, что сведения о химическом составе оливина II генерации отрывочны и противоречивы. Между тем точное знание состава оливина второй генерации кимберлита и тех или иных его особенностей важно не столько для установления критериев сходства или различия к оливином порфировых выделений, но и для уточнения вопросов генезиса и эволюции кимберлитов и их места в ряду платформенного магматизма.
Как и все предыдущие исследователи, мы различаем две генерации оливина по морфологическим особенностям и разме-рам. К оливину I генерации мы относим крупные вкрапленники, размер которых в подавляющем большинстве случаев более 1 мм. Форма их обычно округлая, как бы оплавленная, и угловато-неправильная (обломочная). Оливин II генерации представлен хорошо ограненными кристаллами, размер которых лишь изредка превышает 1 мм.
В настоящей статье излагаются результаты изучения оливина второй генерации из кимберлита-цемента трубки Удачная-Восточная в интервале глубин с 400 до 500 м. Породы этого горизонта характеризуются исключительной свежестью: как крупные вкрапленники, так и мелкие кристаллы оливина практически не серпентинизированы (Маршинцев и др., 1976). Отобранные образцы подготавливались к анализу следующим образом. Отдельные кристаллы прессовались в шашки из эпоксидной смолы и затем полировались. Часть образцов была проанализирована непосредственно из аншлифов кимберлита. Анализы выполнены на электронно-зондовом микроанализаторе «JXA-50A» при ускоряющем напряжении 15 кВ и токе
100
101
на образце 40 нА. На отполированные образец и эталоны одновременно напылялось электропроводящее покрытие из углерода. В качестве эталонов использовались минералы с известным химическим составом и проанализированные на однородность на микроанализаторе — оливин 4-1, Cr-гранат С-153 пироп 0-145, Mn-гранат и рутил. Воспроизводимость измерений на эталонах и образце была не хуже 3 отн, %. Измерение интенсивности рентгеновского излучения проводилось в пяти точках в центре кристаллов в течение 20 секунд на каждой из точек. Таким образом, химический состав одного кристалла оливина вычислялся как среднее из 5 измерений, Для изучения зональности в 4 образцах проанализированы центральные части и края кристаллов. Расчет концентраций производился по программе «Силикат» (Лаврентьев и др., 1974) на ЭВМ М-220М. Всего проанализировано 39 кристаллов оливина II генерации и 13 зерен порфировых выделений оливина. О качестве анализов можно судить по частотной гистограмме (рис. 1).
99 |
Результаты анализов приведены в табл. 1. Как видно из табл. 1, оливин II генерации содержит 86,1—92.9 % форстерита. Содержание элементов-примесей, за исключением никеля и марганца, не превышает 0,1 %. При почти одинаковых пределах колебания содержаний окислов все же в среднем оливин 100 )0i Сумма генерации по сравнению с оливином
Рис. I. Частотная гистограмма сумм микрозондовых анализов |
вкрапленников является более железистым, содержит меньше хрома и марганца и больше кальция.
Еще более наглядная картина получается при нанесении результатов анализов на гистограмму магнезиальности (рис. 2)*. В 95 % проанализированных кристаллов оливина второй генерации содержание форстеритовой молекулы
* Данные по оливину порфировых выделений дополнены химическими анализами, заимствованными из работ и др. {1959), и др. (I960), (1961), ского (1963), и др. (1976).
102
Таблица!
Средний состав и пределы колебаний содержания окислов в оливине, по данным микрозондового анализа
■ | Оливин Д генерации (й=39) | Оливин порфировых выделений ш=13) | ||||
Окислы | Пределы колебаний, $ | Среднее, Ъ- | Стандарта, отклонение | Пределы колебаний,^ | Среднее, Ъ | Стандарта, отклоне ние |
SiO2 | 39,7-41,3 | 40,5 | 0,41 | 39,1-41,6 | 40,4 | 0,67 |
TiO2 | 0,03-0,08 | 0,05 | 0,01 | 0,03-0,08 | 0,05 | 0,02 |
A12O3 | 0,01-0,04 | 0,02 | 0,01 | 0,01-0,05 | 0,02 | 0,01 |
Сг2O3 | 0,01-0,II | 0,04 | 0,03 | 0,01-0,13 | 0,07 | 0,03 |
FeO | 6,88-13,1 | 9,81 | 1,43 | 6,55-13,1 | 8,75 | 2,32 |
MnO | 0,11-0,18 | 0,13 | 0,02 | 0,14-0,21 | 0,17 | 0,02 |
MgO | 45,6-50,6 | 48,2 | 1,13 | 44,1-52,7 | 49,3 | 2,45 |
NiO | 0,12-0,38 | 0,27 | 0,06 | 0,19-0,30 | 0,26 | 0,03 |
CaO | 0,03-0,11 | 0,08 | 0,02 | 0,01-0,07 | 0,03 | 0,02 |
Сумма... | 98,54-99,97 | _ | - | 98,39-101,21 | - | - |
86,1 -92,9 | 89,7 | 1,52 | 86,5 - 93,3 | 90,9 | 2,63 |
x-Железо общее в виде FеО. и - количество анализов. Аналитик .
составило менее 91,5 %, а оливин порфировых выделений содержит форстерита более этой цифры в 72 % случаев. В обеих генерациях нет оливина с магнезиальностью менее 86 %. Интересно, что рядом лежащие кристаллы оливина одной и той же генерации (в пределах одного аншлифа) проявляют колебания состава от Го^зДо fo9t 3. Отдельные анализы оливина вкрапленников (как химические, так и микрозондовые) с магнезиальностью менее Fo9J 5, по-видимому, сделаны из обломков мегакристаллов оливина, встречающихся в кимберлите трубки Удачная-Восточная (Барашков и др., 1976). Так, пять микрозондовых анализов, которые попали левее линии Fo9l5, выполнены для зерен угловато-неправильной формы, медово-желтого до темно-бурого цвета.
На рис. 3 представлен график зависимости железистости оливина II генерации от размера кристаллов. На графике намечается тенденция уменьшения железистости с увеличением
103
|
Рис. 2. Частотная гисто - грамма магнезиальных оливинов (тр. Удачная-Восточная):
S5 86 87 88 89 90 91 92 93 Fa, % |
a — II генерация; 6— I генерация. Штриховкой показаны анализы, выполненные на микроанализаторе
85 86 67 68 89 90 91 92 93 Го, %
размера кристаллов. Парный коэффициент корреляции между этими двумя признаками равен г = —0,52 и значим при 99 % - ном доверительном уровне (r0J =0,41). Интересно, что и степень идиоморфности кристаллов оливина II генерации зависит от их размеров. Если у мелких кристалликов (менее 0,5 мм) ребра и вершины лишь слегка притуплены, то у более крупных (больше 0,5 мм) они по существу отсутствуют, и кристалл приобретает сглаженные очертания, хотя наиболее развитые грани остаются плоскими (рис. 4). Эта зависимость объясняет факт существования перекрытия как в размерах, так и в степени идиоморфизма между оливином II генерации
1.4 1.2 Н L0 0.8-0.6- 0.4-0.2- |
А12О3-9,19 и ТiO2- |
Составы ядер и краев кристаллов оливина и генерации |
Рис. 3. Зависимость железис-тости оливина II генерации от размера кристаллов по длинной оси
~1------ Г"11 "Г1 ■ -~1---- 1------- ] ' 'I--- 1------- 1——1
7 8 9 10 II 12 13 14 15 Fa, %
104
.1 .2 .3 .4 0,5мм
Рис 4. Зависимость степени идиоморфности кристаллов оливина II ге-I нерации от размеров [разрезы, параллельные плоскостям (001), (100), (010)]
I и вкрапленниками, отмечаемый многими исследователями (Ко-1 вальс кий и др., 1969; и др.)-
Таким образом, можно считать установленным, что с увеличением размеров кристаллы оливина II генерации становятся менее идиоморфными и более магнезиальными, т. е.приближаются по облику и составу к оливину порфировых выделений. Как отмечалось выше, для 4 образцов оливина проанализированы также и края кристаллов (табл. 2). Оказалось, что только в одном случае (обр. 12517) из четырех наблюдается зональность, о которой сообщал Р. X. Митчелл (Mitchell, 1973). Нередко в кристаллах оливина II генерации наблюдаются включения хромшпинелидов, приуроченные к периферическим частям кристаллов. Включения, как правило, одиночные, октаэдрической формы, размером до 0,01 мм (рис, 5). Для одного такого включения (обр. 218/505) был выполнен частичный анализ на микрозонде. Содержание Сr203 составило 43,1; 4,10 %. По содержанию этих компонентов, Таблица2
10506 | 91, | 17 | 91,23 | 0 | ,31 | 0 | ,30 |
II2I0 | 88, | 92 | 88,80 | 0 | .24 | 0 | ,24 |
I25I7 | 90, | 46 | 89,09 | 0 | ,30 | 0 | ,26 |
6724 | 89, | 92 | 90,00 | 0 | ,29 | 0 | ,29 |
105 |
|
Рис. 5. Включение хром - шпинелида в оливине II генерации, ув. 300 |
проанализированный хромшшшелид близок к микрокристаллам хромита из основной массы кимберлитов (Благулькина, Губанов, 1976). Хромиты с такими высокими содержаниями титана также известны в виде включений в зональных гранатах из трубки Мир и в ксенолитах катаклазированных перидотитов из трубки Удачная. Эти хромиты характеризуются значительной примесью магнетитового компонента, что является свидетельством переменной активности кислорода во время кристаллизации (Н. Соболев, 1974).
Результаты проведенных исследований подтверждают мнение о генетическом родстве оливина II генерации и порфировых выделений и их кристаллизации из кимберлитового расплава и разные этапы его эволюции. Кристаллизация оливина из кимберлитовой магмы происходила непрерывно. Об этом, по нашим данным, свидетельствует отсутствие разрыва между составами оливина обеих генераций и наличие перекрытия как в размерах, так и в степени идиоморфизма, кристаллов. Более железистый состав оливина II генерации связан с его более поздней кристаллизацией. Повышенная по сравнению с оливином вкрапленников примесь кальция в оливине II генерации указывает на менее глубинное его происхождение (Sim-Kin, Smith, 1970). Близповерхностные условия образования оливина II генерации доказываются также включениями хромитов, кристаллизовавшихся в условиях переменной активности кислорода.
ЛИТЕРАТУРА
, Н и к о л а е в II. С, , Мигал кин К, Н. Распределение, особенности морфологии и состава оливина кимберлитовых пород трубок Удачная-западная и Удачная-посточная.— В сб.: Геология, петрография и геохимия магматических образований северо-востока Сибирской платформы. Якутск, изд. ЯФ СО АН СССР, 1976, с. 131 — 147.
Бла гулькина В. А. О составе фенокристаллов оливина из кимберлитов Якутии.— В кн.: Минералы и аарагенезисы минералов горных пород-Л., «Наука», 1976, с. 53-61.
Влагулькина В. А., Губанов шпине л иды из связующей массы кимберлитов Якутии.— В кн.: Минералы и парагенезисы минералов горных пород. Л., «Наука», 1976, с. 61 — 06.
, Б о н д а р е н к о М. Н., Г н е в у ш е в М. А., {расов Л. М., , Юркевич месторождения Якутии. М-, Госгеолтехиздат, 1959. 525 с.
Ковальский состав кимберлитовых тел.— сб.: Петрографии и минералогия коренных месторождений алмазов. М., 1зд-во АН СССР, 1962, с. 39-73.
Ковальский породы Якутии. М., Изд-во
СССР, 1963. 184 с.
, Н и к и ш о в К. Н., Е г о р о в товые и карбонатитовые образования восточного и юго-восточного склонов Анабарской антеклизы. М., «Наука», 1969. 288 с.
Лаврентьев К). Г.. Афон и. н В. П., Б е р д и ч е в с к и й Г. В.,
, Поспелова для вычисления результатов количественного рентгеноспектрального микроанализа многокомпонентных образцов.— В сб.: Аппаратура и методы рентгеновского анализа. «Машиностроение», 1974, вып. 13, с. 215 — 228.
, , М и г а л к и н К. Н., , Турский состава, строения и механизма формирования кимберлитовых пород трубки Удачная-восточная.— В сб.: Магматические образования северо-востока Сибирской платформы. Часть 1. Якутск, 1975, с. 112-131,
М а р in и н ц е в В. К.. М а г а л к и н К. Н., , Барашков Ю. П. Неизмененный кимберлит трубки Удачная-восточная.— «Докл. АН СССР», 1976, т. 231, № 4, с. 961-964.
К сравнительной характеристике включений пород, ультраосновного состава с кимберлитами.— В сб.: Материалы по геологии и полезн. ископ. Якутской АССР. Вып. 7. Якутск, 1961, с. 3—27.
С а р с а д с к и х Н. Н.. Р о в ш а В. С, Б л а г у л ь к и н а ралы включений пироповых перидотитов в кимберлитах Далдыно-Алакитско-го района.— Материалы по изучению алмазов и алмазоносных районов СССР. Л., ВСЕГЕИ, нов. серия, вып. 40, 1960, с. 37—56.
Соболев B. C., X а р ь к и в А. Д., , Лаврентьев Ю. Г., II. Зональный гранат из кимберлита трубки Мир.— «Докл. АН СССР», 1972, т. 207, № 2, с. 421-424.
Соболев включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск, «Наука», 1974. 264 с.
Mitchell R. position of olivine, silica activity and oxygen fugacity in kimberlite.- lathos, 6, 1973, p. 65 — 81.
Si ink in Tom, Smith J. V. Minor-element distribution in olivine.—-J. Geol., v. 78, N3, 1970, p. 304-325.
106
107
