УДК 549.621.14:552.323.6(571.56)

Ю. П.  Барашков,  В. Ф.  Махотко

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).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

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. Махотко.

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.

, Хром 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., , Алмазные месторождения Яку­тии. М-,  Госгеолтехиздат,  1959. 525 с.

Вещественный состав кимберлитовых тел.— сб.: Петрографии и минералогия коренных месторождений алмазов. М., 1зд-во АН СССР,  1962, с. 39-73.

Ковальский  В. В.  Кимберлитовые  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.,

, Программа 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., , Особенности 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 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.

Глубинные 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