CC BY
122
ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 552.2
OVERVIEW OF POSSIBLE CLASSIFICATIONS ECLOGITE
Butvina Valentina Grigorievna, candidate of geologic-mineralogical sciences, scientific researcher, Institute of experimental mineralogy RAS, Chernogolovka, Moscow district,
Abstract. The article presents the following classification of eclogite: the nature of the host rocks or geological conditions, chemical composition, its formation conditions, min-eralogical characteristics.
Keywords: eclogite, geological position, mineral paragenesis, chemical composition
ОБЗОР ВОЗМОЖНЫХ КЛАССИФИКАЦИЙ ЭКЛОГИТОВ
Бутвина Валентина Григорьевна, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник, Институт экспериментальной минералогии РАН, [email protected]
Аннотация. В статье представлены следующие классификации эклогитов: по характеру вмещающих пород или геологической обстановке, по химическому составу, по условиям образования, по минералогическим признакам.
Ключевые слова: эклогит, геологическое положение, минеральный парагенезис, химический состав
Классификация по характеру вмещающих пород или геологической обстановке.
Геологическое положение эклогитов отличается большим разнообразием, поэтому первые классификации их были основаны на различных условиях залегания эклогитов. П.Эскола (Escola, 1921, 1939), один из первых начавший петрологическое изучение эклогитов, выделил четыре главных типа:
1. Включения в кимберлитах, базальтах и базальтовых брекчиях;
2. Жилы и прослои в ультраосновных породах;
3. Линзовидные тела в мигматитах, гнейсах и амфиболитах;
4. Будины и слои в глаукофановых и слюдяных сланцах.
Данная классификация дала основу многим другим, появившимся позднее. Р.Колмэн с соавторами (Coleman et al., 1965) выде-
ляет три группы эклогитов, объединяя эклогиты из кимберлитов и базальтов с эклогитами из ультраосновных пород, как близкие по происхождению, появление которых обусловлено глубинными магматическими или метаморфическими процессами. Д.П.Виноградов и В.Г.Кушев (1974), используя большое количество данных по гранатам из эклогитов разного генезиса, внесли некоторые изменения в классификацию Р.Колмэна, разделив включения эклогитов в кимберлитовых трубках на две группы: магматического и метаморфического типов; и объединив эклогиты гнейсовых и гла-укофансланцевых комплексов в одну группу. Н.Г.Удовкина (1985) также выделяет три типа эклогитов, которые находятся в разной геологической обстановке:
1. Ксенолиты в трубках взрыва кимберлитов (Якутия, Южн. И Зап. Африка, Сев. Америка и др.) и щелочных базальтоидах (Средняя Азия, Сибирская платформа, Сев. Америка, Австралия, Южн. Африка и др.);
2. Включения, жилы и линзы в ультраосновных породах, залегающих среди метаморфических комплексов (Полярный Урал, Казахстан, Скандинавский полуостров, Молданубикум, Армори-канский массив и др.);
3. Линзы, жилы и пластовые тела в различных метаморфических толщах. Среди этих толщ выделяются: а) гнейсо-амфиболитовые - Полярный Урал, Уфалейский массив, Сев.Казахстан (Кокчетавский комплекс), Сев. Тянь-Шань (Актюз-ский блок), Кавказ, Южн. Казахстан (р-н. р. Ашису), центральный массив Франции, Молданубикум, Восточные Судеты, Мюнхберг-ский массив, Африка (Замбия), Южн. Америка (Колумбия) и др.; б) слюдисто-глаукофановые - Южн. Урал, Киргизский хребет, Южн. Тянь-Шань (Атбашинский хребет), Пенинский пояс (Альпы), Анды (Эквадор), Кордильеры (францисканская формация), Новая Каледония и др.; в) гранулитовые комплексы - Кольский полуостров, Сал-динский комплекс (Северный Урал), Восточные Судеты и частично Молданубикум, Норвегия.
В свою очередь А. А. Маракушев («Петрография. Ч.Ш», 1986) учитывает не только условия залегания, но и петрографические особенности эклогитов и подразделяет их на четыре больших группы, что соответствует классификации П.Эскола.
Классификация по химическому составу.
Эклогиты характеризуются исключительным разнообразием химического состава. Г.С. Йодер и К.Э. Тили (1965) по результатам экспериментов с эклогитами разного состава пришли к выводу, что
41
среди эклогитов могут быть найдены эквиваленты всех главных типов базальтов. На основании этого заключения И.А.Ефимов (1972) предложил химическую классификацию эклогитов, подобную базальтовой по нормальному составу. Данная классификация не нашла признания у петрологов, более приемлема классификация по химическому составу эклогитов, предложенная В.С.Соболевым с соавторами (1975), в которой отражены основные отличия эклоги-тов, характеризующиеся ультраосновным магнезиальным уклоном - эклогиты троктолитового типа, и близких по составу базальтои-дам - эклогиты базальтоидного типа. Критериями для их выделения являются магнезиальность, содержания ТЮ2 и щелочность. По же-лезистости Владимиров и соавторы (Владимиров и др., 1976) выделяют магнезиальные и железисто-магнезиальные эклогиты, в то время как Н.Г.Удовкиной (1985) различаются три группы эклоги-тов: магнезиальные, магнезиально-железистые, железистые и высокожелезистые; в зависимости от содержания глинозема выделяются низкоглиноземистые, нормальной глиноземистости и высокоглиноземистые эклогиты.
Классификация по условиям образования.
Своеобразное геологическое положение эклогитов в земной коре показывает, что они являются здесь чужеродными телами, на которые накладываются более поздние изменения. Еще Б.Г. Лутц (1971) на основе парагенетического анализа показал, что эклогиты гнейсовых комплексов образовались при Т = 650-750°С и Р = 0.8-1.0 ГПа, а «офиолитовые» эклогиты, ассоциирующие с глаукофановы-ми сланцами, образовались при более низких температурах (Т = 400-500°С) и высоких давлениях (Р = 1.0 ГПа и выше). Согласно минералогической термометрии А.А.Маракушевым («Петрография. Ч.Ш», 1986) эклогиты подразделяются на высокотемпературные (Т=900-1200°С), магматического генезиса и более низкотемпературные, метаморфические, отвечающие условиям гранулитового (Т=700-800°С) и амфиболитового (Т=500-700°С) метаморфизма. Генезис эклогитов представляет одну из сложных и дискуссионных проблем современной петрологии. Среди исследователей распространено мнение о гетерогенности эклогитов не только по термодинамическим условия образования (коровые, мантийные), но и по составу исходных пород (пара-, ортоэклогиты) и способу их образования (магматические, метаморфические, метасоматические). Магматический генезис считается установленным для гранатовых перидотитов и связанных с ними эклогитов в кимберлитовых труб-
ках, а также расслоенных интрузивах. Однако даже такой установленный факт в настоящее время находится под сомнением. В иностранной литературе алмазоносные эклогитовые нодули (а также и перидотитовые) кимберлитовых трубок рассматриваются в качестве метаморфических, образованные за счет субдукции архейской или протерозойской океанической коры под главные кратоны мира (MacGregor & Mantón, 1970, 1986; McCandless & Gurney, 1986, 1997; Taylor & Anand, 2004 и др.), и только присутствие Na2O в гранате и K2O в клинопироксене является критерием для «мантийности» эк-логитов. Такие выводы основаны на определениях изотопа углерода алмазов «эклогитового» типа, а также на определениях изотопа кислорода гранатов эклогитов (и гранатовых перидотитов) (Mattey et al., 1994).
Образование коровых эклогитов связывают с проградным метаморфизмом (Шацкий и др., 1989, 1993, 1997; Иванов, 1998; Hetzel et al., 1998). В последнее время на основе выявления полифациаль-ности эклогитов разрабатывается магматическая модель их образования. Обнаружение алмаза в эклогитах складчатых поясов Казахстана (Кокчетавский массив) (Sobolev, Shatsky, 1990), Китая (Дабе-шань) (Xu et al., 1992) и Урала (максютовский комплекс) (Карстен и др., 1994; Leech et al., 1998) особенно ярко отразило их фациальную несовместимость с вмещающими породами, выявленную еще Д.С.Коржинским. Кроме того, в породах этих комплексов (Чесно-ков, Попов, 1965; Иванов, Самыгин, 1986) был обнаружен коэсит. Для объяснения этой несовместимости предлагается целый ряд гипотез, среди которых можно выделить две главных группы. Подавляюще доминирующей точкой зрения на такое сочетание вмещающих пород и ультравысокобарных образований в них является метаморфизм слоистой пачки с опусканием до мантийных глубин порядка 150 км, затем быстрая эксгумация в коллизионных зонах с регрессивным метаморфизмом умеренных давлений с сохранением реликтовых будин и линз эклогитов (бывших базальтов и диабазов) (Иванов, 1998; Hetzel et al., 1998). С другой стороны, в последнее время рядом исследователей выявляется полифациальность эклоги-тов рассматриваемых комплексов, в том числе алмазоносных, их сходства с гранат-клинопироксеновыми породами, слагающими нодули эклогитов в кимберлитовых трубках, а также сходство морфологических особенностей алмаза из кимберлитов и эклогитов метаморфических комплексов (Шацкий и др., 1993). Указанные данные позволили А.А.Маракушеву (Маракушев, 1985; 1988; 1993, 1995, 2000; Маракушев и др., 1998) разработать модель магматического происхождения коровых эклогитов (связанных пространственно с
43
пироксенитами и перидотитами), кристаллизация которых началась в алмазной фации глубинности, а продолжилась на более высоких уровнях мантии и в земной коре. Позднее эклогиты подверглись складчатости, на них была наложена глаукофанизация и другие, более низкотемпературные метаморфические преобразования. На сегодняшний день более популярной является субдукционная модель образования коровых эклогитов. Между тем, магматическая природа отдельных типов эклогитов из метаморфических комплексов также находит определенные подтверждения и доказывается мине-ралого-петрографическими данными.
Классификация по минералогическим признакам.
Как известно, породообразующими минералами эклогитов являются гранат пироп-гроссуляр-альмандинового состава и клино-прироксен геденбергит-диопсид-жадеитового состава (омфацит), т.е. эклогит - биминеральная порода. Кроме того, в качестве второстепенных и акцессорных минералов могут присутствовать рутил, ильменит, кварц, кианит, корунд, гиперстен, амфиболы, оливин, графит, алмаз и др. Соответственно выделяется много минералогических типов эклогитов.
Н.Г.Удовкиной (1985) по минералогическим признакам среди эклогитов выделено всего 4 типа, несмотря на разнообразие их минерального состава: 1) собственно (биминеральные) эклогиты; 2) высокоглиноземистые эклогиты (кианитовые и корундовые); 3) двупироксеновые эклогиты; 4) роговообманковые эклогиты. Такая классификация не учитывает большое количество других минералогических типов эклогитов. Дж.Доусон (1983) добавляет кварцевые эклогиты. По включениям в алмазе (Соболев и др., 1976; Ефимова, Соболев, 1977) и минеральному парагенезису в нодулях из кимберлитов Якутии (Пономаренко, Специус, 1978) выделены ко-эситовые эклогиты. В высокоглиноземистой группе, кроме корундовых (Rickwood, Mathias, 1970; Meyer, Gübelin, 1981) и кианито-вых (Switzer, Melson, 1969; Prinz et al., 1975) эклогитов выделяют гроспидиты (гроссуляр+омфацит+кианит±алмаз) (Соболев, 1983). Кроме того, широко распространены рутиловые, ильменит-рутиловые и ильменитовые эклогиты (Соболев, 1974; Владимиров и др., 1976; Екимова, 1979; Гаранин и др., 1981, 1982). В последнее время встречены редкие виды эклогитов в качестве нодулей в ким-берлитовой провинции Джуина (Juina), Бразилия, такие как
ортопироксен-рутиловые и санидин-коэситовые эклогиты (Costa et al., 2003).
Исходя из минералов-индикаторов давления в эклогитовых ассоциациях Н.В.Соболев (1974) выделяет гроспидитовую, коэси-товую и алмазную фацию глубинности. К эклогитам алмазной фации глубинности относятся: 1) алмазоносные эклогиты; 2) включения в алмазах; 3) сростки с алмазами. Из всех минералогических типов эклогитов биминеральные эклогиты являются самыми распространенными в нодулях алмазоносных эклогитов. Таким образом, рассматривая минералы эклогитов, основное внимание следует обратить на характеристику граната и клинопироксена, составы, которых во многом определяют особенности состава самих эклогитов и дают существенную информацию об их генезисе.
Библиографический указатель:
1. Виноградов Д.П., Кушев В.Г. Эклогиты и специфика базитового магматизма докембрия.- В кн. «Проблемы докембрийского магматизма». Л.: Наука, 1974. С. 246-249.
2. Владимиров Б.М., Волянюк Н.Я., Пономаренко А.И. Глубинные включения из кимберлитов, базальтов, кимберлитоподобных пород. М.: Наука, 1976. 283с.
3. Владимиров Б.М., Волянюк Н.Я., Пономаренко А.И. Глубинные включения из кимберлитов, базальтов, кимберлитоподобных пород. М.: Наука, 1976. 283с.
4. Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Серенко В.П., Харькив А.Д. Ильменито-вый эклогит из кимберлитовой трубки «Мир» // ДАН. 1981. Т. 260. № 4. С.981-985.
5. Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Харькив А.Д., Чистякова В.Ф. Новая разновидность эклогитов в кимберлитах Якутии // ДАН. 1982. Т. 262. № 6. С. 1450-1455.
6. Доусон Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: Мир, 1983. 300с.
7. Екимова Т.Е. Новые данные по минералогии рутиловых эклогитов из кимберлитовых трубок Якутии // Вест. Моск. Ун-та. Сер. Геол. 1979. № 2. С.85-89.
8. Ефимов И.А. Древнейшие породы Казахстана и северной Киргизии.-Докт. дис. г.-м. наук, Алма-Ата. 1972.
9. Ефимова Э.С., Соболев Н.В. Распространенность кристаллических включений в алмазах Якутии // ДАН. 1977. Т. 237. № 6. С. 1475-1478.
10. Иванов С.Н., Самыгин С.Г. Формирование земной коры Урала. Под ред. С.Н. Иванова и С.Г. Самыгин. М.: Наука, 1986. С. 32-34, 198-199.
11. Карстен Л.А., Иванов К.С. Условия образования и возможная алмазо-носность эклогитов Урала // ДАН. 1994. Т. 335. № 3. С. 335-339.
12. Лутц Б.Г. Эклогиты верхней мантии. - В сб. «Связь поверхностных структур земной коры с глубинными». Киев. «Наукова думка», 1971. С. 218-223.
13. Маракушев А. А. и др. Гетерогенная природа алмазоносных метаморфических комплексов Кокчетава (Казахстан) и Дабешаня (Китай) // Бюл. МОИП. Отд. Геол. 1998. Т. 73. С. 3-9.
14. Маракушев А. А. Минеральные ассоциации алмаза и проблема образования алмазоносных магм // Очерки физ.-хим. петрологии. Москва. 1985. Вып.13. С. 5-53.
15. Маракушев А. А. Некоторые петрологические аспекты генезиса алмаза // ГРМ. 1995. Т.37. № 2. С.105-121.
16. Маракушев А. А. Петрография. М.: Изд-во МГУ, 1993. 320с.
17. Маракушев А. А. Петрология. М.: Изд-во МГУ, 1988. 309с.
18. Маракушев А.А. Термодинамика систем геохимических минеральных фаций // Геохимия. 2000. № 12. С. 1251-1265.
19. Петрография. Часть III. Под ред. Маракушева А. А. Изд-во МГУ,1986. 288с.
20. Пономаренко А.И., Специус З.В. Алмазоносные эклогиты из кимберли-товой трубки Сытыканская // Геология и геофизика.1976. № 6. С. 103106.
21. Соболев В.С. Добрецов Н.Л. Соболев Н.В. Глубинные ксенолиты и верхняя мантия. Новосибирск. Наука, 1975. 272с.
22. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974. 264с. (Перевод: Sobolev N.V. The Deep-Seated Inclusions in Kimberlites and the Problem of the Composition of the Upper Mantle. American Geophysical Union: Washington, 1977. 304 p).
23. Соболев Н.В., Боткунов А.И., Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Новые данные о составе минералов, ассоциирующих с алмазами из кимберлитовой трубки «Мир» // Геология и геофизика. 1976. № 12. С. 3-15.
24. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Усова Л.В. Эклогитовый парагенезис алмазов кимберлитовой трубки «Мир». - В сб.: Глубинные ксенолиты и проблема верхней мантии. Новосибирск. Наука. 1983.
25. Удовкина Н.Г. Эклогиты СССР. М.: Наука, 1985. 285с.
26. Чесноков Б.В. и др. Увеличение объема зерен кварца в эклогитах Южного Урала // ДАН СССР. 1965. Т. 162. С. 176-178.
27. Шацкий В.С. и др. Некоторые аспекты генезиса алмазов в метаморфических породах // ДАН. 1993. Т.331. № 2. С.217-219.
28. Шацкий В.С., Соболев Н.В., Гильберт А.Э. Эклогиты Кокчетавского массива.
В кн: Эклогиты и глаукофановые сланцы в складчатых областях. 1989. С.54-82.
29. Шацкий В.С., Ягоутц Э., Козьменко О.А. Sm-Nd-датирование высокобарического метаморфизма максютовского комплекса (Южный Урал) // ДАН. 1997. Т.352, № 6, С.812-815.
30. Coleman, R G., Lee, D. E., Beatty, L. B., Brannock, W. W. Eclogites and ec-logites: Their differences and similarities // Bull. Geol. Soc. Am. 1965. V.76. P. 483-508.
31. Costa V.S., Gaspar J.C., Pimentel M.M. Peridotite and eclogite xenoliths from the Juina kimberlite province, Brazil // 8th Intern. Kimberlite Conf. Long Abstract. 2003.
32. Escola P. Die metamorphen Gestein // J.Die Enstehung der Gesteine. Berlin. 1939.
33.Escola P. On the Eclogites of Norway. Krist. Videnskapsselskapets-Skritfer // J. Math.-Naturw.1921. № 10. P. 1-118.
34. Hetzel, H.P. Echtler, W. Seifert, B. A. Schulter, K. S. Ivanov. Subduction-and exhumation-related fabrics in the Paleozoic high-pressure-low-temperature Maksyutov Complex // GSA Bulletin. 1998. V.110. № 7. P. 916930.
35. Leech Mary L. and Ernst W.G. Graphite pseudomorphs after diamond? A carbon isotope and spectroscopic study of graphite cuboid from the Maksyutov Complex, south Ural Mountains // Russia. CCA. 1998. V. 62. N. 12. P.2143-2154.
36. MacGregor I.D., Carter J.L. The chemistry of clinopyroxene and garnets of eclogite and peridotite xenoliths from the Roberts Victor mine, South Africa // Phys Earth Planet Inter. 1970. V 3. P. 391-397.
37. MacGregor I.D., Manton W.I. Roberts Victor eclogites: ancient oceanic crust // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P.14063-14079.
38. Mattey D., Lowry D., Macpherson C. Oxygen isotope composition of mantle peridotite // Earth Planet. Sci. Lett. 1994. V. 128. P. 231-241.
39. McCandless T.E., Gurney J.J. Sodium in garnet and potassium in clinopyroxene: criteria for classifying mantle eclogites // Geol. Soc. Austr. Spec. Publ. 1986. V. 14. P. 827-832.
40. McCandless, T.E., Gurney, J.J., 1997. Diamond eclogites: comparison with carbonaceous chondrites, carbonaceous shales and microbial the lower mantle // Science. V. 278. P. 434-436.
41. Meyer H.O.A., Gubelin E. Ruby in diamond // Gemmology. 1981. № 3. P. 153-156.
42. Prinz M., Manson D.V., Hlava P.F., Keil K. Inclusions in diamonds: garnet lherzolite and eclogite assemblages // Phys. Chem. Earth. 1975. V. 9. P. 797815.
43. Rickwood P. C., Mathias M. Diamondiferous eclogite xenoliths in kimberlite // Lithos. 1970. Vol. 3. P. 223-235.
44. Sobolev N.V., Shatsky V.S. Diamond inclusions in garnets from metamor-phic rocks: a new environment for diamond formation // Nature.1990. V. 343. № 6260. P. 742-746.
45. Switzer G., Melson W.G. Partially melted kyanite eclogite from the Roberts Victor Mine South Africa // Smiths. Contrib. Earth's Sci. 1969. V. 1. P. 9.
46. Taylor A., Anand M. Diamonds: time capsules from the Siberian Mantle // Chemie der Erde. 2004. V. 64. P. 1-74.
47. Xu S.T., Okay A.I., Shouyuan J. Diamond from the Dabie Shan metamorphic rocks and its implication for tectonic setting. Sience, 1992.
48. Yoder H.S., Tilley C.E. Origin of basalt magmas: an experimental study of natural and synthetic rock system // J. Petrology. 1962. V. 3. P. 342-532.
Статья поступила в редакцию 02.07.2014
