Научная статья на тему 'ЩЕЛОЧЕСОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ ИЗ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ОЛИВИНАХ МАНТИЙНЫХ КСЕНОЛИТОВ ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ БУЛТФОНТЕЙН (КРАТОН КААПВААЛЬ): СВИДЕТЕЛЬСТВО ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЩЕЛОЧЕЙ В КИМБЕРЛИТОВЫХ РАСПЛАВАХ'

ЩЕЛОЧЕСОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ ИЗ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ОЛИВИНАХ МАНТИЙНЫХ КСЕНОЛИТОВ ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ БУЛТФОНТЕЙН (КРАТОН КААПВААЛЬ): СВИДЕТЕЛЬСТВО ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЩЕЛОЧЕЙ В КИМБЕРЛИТОВЫХ РАСПЛАВАХ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
26
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МАНТИЙНЫЕ КСЕНОЛИТЫ / КИМБЕРЛИТЫ / РАСПЛАВНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ / ЩЕЛОЧНЫЕ КАРБОНАТЫ / СОСТАВ ПРИМИТИВНЫХ РАСПЛАВОВ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Тарасов А.А., Головин А.В., Шарыгин И.С.

Приведены результаты изучения дочерней минеральной ассоциации вторичных раскристаллизованных расплавных включений в оливинах ксенолитов деформированных перидотитов из кимберлитов трубки Бултфонтейн (кратон Каапвааль, Южная Африка). Включения в таком типе ксенолитов по составу могут соответствовать примитивным кимберлитовым жидкостям, непосредственно связанным с магматизмом, сформировавшим трубку Бултфонтейн. Среди 32 идентифицированных во включениях дочерних фаз были выявлены как обычные породообразующие и второстепенные для кимберлитов минералы (силикаты, карбонаты, оксиды), так и «экзотические» для этих пород щелочные карбонаты, сульфаты и хлориды. Во включениях диагностировано 20 щелочесодержащих минералов, из которых 12 являются Na-содержащими и 4 - Na-K-содержащими. В частности, во включениях присутствуют ньеререит, К-ньеререит, шортит, грегориит, эйтелит, брэдлиит, нортупит, тихит, беркеит, афтиталит, арканит, тенардит, сильвин и галит. Согласно полученным результатам, кимберлитовый расплав трубки Бултфонтейн, вероятно, имел Na-спецификацию, а не Ca или K. Карбонаты, сульфаты и хлориды существенно преобладают над силикатами во включениях, содержание которых (серпентин + слюды) не превышает 16 об. %.Полученные результаты ставят ряд фундаментальных вопросов в отношении петрогенезиса кимберлитов, в том числе: 1) о первоначальных концентрациях натрия как в кимберлитовых расплавах, так и в породах, которые «традиционно» считаются очень низкими; 2) о составе и соотношении летучих компонентов в кимберлитовых магмах, а именно о первоначальных содержаниях не только СO2, но и таких компонентов, как Сl, SO3 и H2O; 3) о первично-магматической минеральной ассоциации кимберлитовых пород, которая в результате серпентинизации, за исключением слюд, теряет подавляющую часть щелочесодержащих минералов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Тарасов А.А., Головин А.В., Шарыгин И.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ALKALI-CONTAINING MINERALS WITHIN MELT INCLUSIONS IN OLIVINE OF MANTLE XENOLITHS FROM BULTFONTEIN KIMBERLITE PIPE (KAAPVAAL CRATON): EVIDENCE ON HIGH CONCENTRATIONS OF ALKALIS IN KIMBERLITE MELTS

The study reports the mineral assemblage of the crystallized secondary melt inclusions in the olivine of sheared peridotites xenoliths from Bultfontein kimberlite pipe (Kaapvaal Craton, South Africa). In this type of xenoliths, the inclusions may correspond in composition to primitive kimberlite melts related to the magmatism that formed the Bultfontein pipe. Among 32 daughter phases within the inclusions, there are both ordinary rock-forming and minor minerals for kimberlites (silicates, carbonates, oxides) and "exotic" (alkali carbonates, sulfates, and chlorides) for these rocks. In the inclusions, 20 alkali-containing minerals are present, 12 of which are Na-bearing and - 4 Na-K-bearing. For instance, the inclusions contain nyerereite, K-nyerereite, shortite, gregoryite, eitelite, bradleyite, northupite, tychite, burkeite, aphthitalite, arcanite, thenardite, sylvine, and halite. On the basis of these results, the kimberlite melt of the Bultfontein pipe had Na-specification rather than Ca or K ones. The carbonates, sulfates, and chlorides significantly prevail over silicates, which content (serpentine + micas) does not exceed 16 vol. %, in the inclusions.The obtained results pose fundamental questions regarding the petrogenesis of kimberlites: (i) initial sodium concentrations in kimberlite melts and rocks, which are "traditionally" considered as very low; (ii) composition and ratio of volatile components in kimberlite magmas, namely, the initial contents of both CO2 and the components such as Cl, SO3 and H2O; (iii) primary magmatic mineral association of kimberlite rocks, which loses diverse alkali-containing minerals, but mica, due to serpentinization process.

Текст научной работы на тему «ЩЕЛОЧЕСОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ ИЗ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ОЛИВИНАХ МАНТИЙНЫХ КСЕНОЛИТОВ ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ БУЛТФОНТЕЙН (КРАТОН КААПВААЛЬ): СВИДЕТЕЛЬСТВО ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЩЕЛОЧЕЙ В КИМБЕРЛИТОВЫХ РАСПЛАВАХ»

GEODYNAMICS & TECTONOPHYSICS

Published by the Institute of the Earth's Crust, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

PALEOGEODYNAMICS

2022 VOLUME 13 ISSUE 4 ARTICLE 0662

ISSN 2078-502X

DOI: 10.5800/GT-2022-13-4-0662

ALKALI-CONTAINING MINERALS WITHIN MELT INCLUSIONS IN OLIVINE OF MANTLE XENOLITHS FROM BULTFONTEIN KIMBERLITE PIPE (KAAPVAAL CRATON): EVIDENCE ON HIGH CONCENTRATIONS OF ALKALIS IN KIMBERLITE MELTS

A.A. Tarasov 12, A.V. Golovin I.S. Sharygin

1 Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090, Russia

2 Novosibirsk State University, 1 Pirogov St, Novosibirsk 630090, Russia

3 Institute of the Earth's Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 128 Lermontov St, Irkutsk 664033,

ABSTRACT. The study reports the mineral assemblage of the crystallized secondary melt inclusions in the olivine of sheared peridotites xenoliths from Bultfontein kimberlite pipe (Kaapvaal Craton, South Africa). In this type of xeno-liths, the inclusions may correspond in composition to primitive kimberlite melts related to the magmatism that formed the Bultfontein pipe. Among 32 daughter phases within the inclusions, there are both ordinary rock-forming and minor minerals for kimberlites (silicates, carbonates, oxides) and "exotic" (alkali carbonates, sulfates, and chlorides) for these rocks. In the inclusions, 20 alkali-containing minerals are present, 12 of which are Na-bearing and - 4 Na-K-bearing. For instance, the inclusions contain nyerereite, K-nyerereite, shortite, gregoryite, eitelite, bradleyite, northupite, tychite, burkeite, aphthitalite, arcanite, thenardite, sylvine, and halite. On the basis of these results, the kimberlite melt of the Bultfontein pipe had Na-specification rather than Ca or K ones. The carbonates, sulfates, and chlorides significantly prevail over silicates, which content (serpentine + micas) does not exceed 16 vol. %, in the inclusions.

The obtained results pose fundamental questions regarding the petrogenesis of kimberlites: (i) initial sodium concentrations in kimberlite melts and rocks, which are "traditionally" considered as very low; (ii) composition and ratio of volatile components in kimberlite magmas, namely, the initial contents of both CO2 and the components such as Cl, SO3 and H2O; (iii) primary magmatic mineral association of kimberlite rocks, which loses diverse alkali-containing minerals, but mica, due to serpentinization process.

KEYWORDS: mantle xenoliths; kimberlites; melt inclusions; alkali carbonates; composition of primitive melts

FUNDING: The study was carried out as part of state assignment of IGM SB RAS and IEC SB RAS and with financial support from RFBR (project 20-35-70058). We used equipment of the Analytical Center for Multi-Elemental and Isotope Research SB RAS (IGM SB RAS) and the Shared Research Facilities "Geodynamics and Geochronology" at the IEC SB RAS (grant 075-15-2021-682).

SHORT COMMUNICATION Received: June 15, 2022

FOR CITATION: Tarasov A.A., Golovin A.V., Sharygin I.S., 2022. Alkali-Containing Minerals within Melt Inclusions in Olivine of Mantle Xenoliths from Bultfontein Kimberlite Pipe (Kaapvaal Craton): Evidence on High Concentrations of Alkalis in Kimberlite Melts. Geodynamics & Tectonophysics 13 (4), 0662. doi:10.5800/GT-2022-13-4-0662

Russia

Correspondence: Igor S. Sharygin, isharygin@crust.irk.ru

Revised: August 25, 2022 Accepted: September 12, 2022

ЩЕЛОЧЕСОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ ИЗ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ОЛИВИНАХ МАНТИЙНЫХ КСЕНОЛИТОВ ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ БУЛТФОНТЕЙН (КРАТОН КААПВААЛЬ): СВИДЕТЕЛЬСТВО ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЩЕЛОЧЕЙ В КИМБЕРЛИТОВЫХ РАСПЛАВАХ

А.А. Тарасов1,2, А.В. Головин1, И.С. Шарыгин3

1 Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, 630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3, Россия

2 Новосибирский государственный университет, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1, Россия

3 Институт земной коры СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128, Россия

АННОТАЦИЯ. Приведены результаты изучения дочерней минеральной ассоциации вторичных раскристал-лизованных расплавных включений в оливинах ксенолитов деформированных перидотитов из кимберлитов трубки Бултфонтейн (кратон Каапвааль, Южная Африка). Включения в таком типе ксенолитов по составу могут соответствовать примитивным кимберлитовым жидкостям, непосредственно связанным с магматизмом, сформировавшим трубку Бултфонтейн. Среди 32 идентифицированных во включениях дочерних фаз были выявлены как обычные породообразующие и второстепенные для кимберлитов минералы (силикаты, карбонаты, оксиды), так и «экзотические» для этих пород щелочные карбонаты, сульфаты и хлориды. Во включениях диагностировано 20 щелочесодержащих минералов, из которых 12 являются Na-содержащими и 4 - Na-K-содержа-щими. В частности, во включениях присутствуют ньеререит, К-ньеререит, шортит, грегориит, эйтелит, брэдлиит, нортупит, тихит, беркеит, афтиталит, арканит, тенардит, сильвин и галит. Согласно полученным результатам, кимберлитовый расплав трубки Бултфонтейн, вероятно, имел Na-спецификацию, а не Ca или K. Карбонаты, сульфаты и хлориды существенно преобладают над силикатами во включениях, содержание которых (серпентин + слюды) не превышает 16 об. %.

Полученные результаты ставят ряд фундаментальных вопросов в отношении петрогенезиса кимберлитов, в том числе: 1) о первоначальных концентрациях натрия как в кимберлитовых расплавах, так и в породах, которые «традиционно» считаются очень низкими; 2) о составе и соотношении летучих компонентов в кимберлитовых магмах, а именно о первоначальных содержаниях не только С02, но и таких компонентов, как С1, SO3 и H2O; 3) о первично-магматической минеральной ассоциации кимберлитовых пород, которая в результате сер-пентинизации, за исключением слюд, теряет подавляющую часть щелочесодержащих минералов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: мантийные ксенолиты; кимберлиты; расплавные включения; щелочные карбонаты; состав примитивных расплавов

ФИНАНСИРОВАНИЕ: Исследование выполнено по государственному заданию ИГМ СО РАН и ИЗК СО РАН и при финансовой поддержке РФФИ (проект № 20-35-70058). В работе задействовалось оборудование ЦКП «Геодинамика и геохронология» ИЗК СО РАН в рамках гранта № 075-15-2021-682 и ЦКП «Многоэлементных и изотопных исследований» ИГМ СО РАН.

1. ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных нерешенных проблем петроге-

незиса кимберлитов является определение вариаций первичного/примитивного состава кимберлитовых расплавов и трендов их эволюции при подъеме к поверхности. Для оценки состава таких расплавов обычно используется два подхода. В первом, «традиционном», валовый состав кимберлитовых пород отождествляется с составом кимберлитовых жидкостей. Согласно этому подходу, примитивные кимберлитовые расплавы являлись ультраосновными, преимущественно маг-незиально-силикатными жидкостями с высоким содержанием H2O и CO2 [Mitchell et al., 2019]. Второй подход основан на масс-балансовых расчетах количества ксе-ногенных силикатов в кимберлитах и объемах растворения этих силикатов в кимберлитовых магмах. В этих двух подходах подразумевается, что в кимберлитовых расплавах концентрации элементов уменьшаются в

следующей последовательности: Ca>>K>>Na. Следует отметить, что в большинстве кимберлитов мира калий (K2O <3.0 мас. %) преобладает над натрием (<0.5 мас. % Na2O) [Mitchell et al., 2019], однако в несерпентинизи-рованных разновидностях кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Сибирский кратон) натрий доминирует среди щелочей [Kamenetsky et al., 2012]. Так как кимберлиты практически повсеместно подвергаются вторичным изменениям, возникает вопрос, является ли оценка содержания щелочей в примитивных/первичных кимберлитовых расплавах корректной.

Альтернативный подход к реконструкции составов первичных/примитивных кимберлитовых расплавов заключается в изучении расплавных включений (микропорций законсервированных расплавов) в минералах кимберлитов и мантийных ксенолитов из этих пород [Giuliani et al., 2017; Golovin et al., 2018, 2020]. Объектом изучения настоящей работы являлись ксенолиты

деформированных перидотитов из кимберлитов трубки Бултфонтейн (кратон Каапвааль). Считается, что такой тип мантийных пород является одним из наиболее глубинных и располагается в мантийном разрезе вблизи границы литосферы с астеносферой [Liu et al., 2022]. Некоторые особенности микроструктур деформированных перидотитов свидетельствуют о том, что пластические деформации произошли незадолго до их попадания в кимберлитовую магму [Mercier, 1979], поэтому вторичные включения в минералах таких ксенолитов должны быть связаны непосредственно с кимберлитовым магматизмом. Изучение ассоциации дочерних минералов в раскристаллизованных вторичных расплавных включениях в оливине ксенолитов деформированных перидотитов и, соответственно, оценка содержаний щелочей в кимберлито-вом расплаве трубки Бултфонтейн являлись основной целью данной работы.

2. МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ

Изображения в отраженных электронах (BSE) выведенных на поверхность расплавных включений и химические анализы дочерних минералов получены на сканирующем электронном микроскопе Tescan MIRA3

LMU с энергодисперсионной системой микроанализа Aztec Energy X-Max 50+ в ИГМ СО РАН.

Идентификация дочерних минералов включений также проводилась методом Рамановской спектроскопии на Horiba Jobin Yvon LabRAM HR800 с 532-нм Nd:YAG лазером в ИГМ СО РАН и WITec alpha 300R (WITec GmbH) с 532-нм Nd:YAG лазером в ИЗК СО РАН.

Химические анализы породообразующих минералов ксенолитов были проведены на рентгеноспектраль-ном микроанализаторе Jeol JXA-8230 в ИГМ СО РАН.

В работе использовалась коллекция из пяти образцов, среди которых по два гранатовых лерцолита и гарцбургита и один шпинелевый лерцолит. По данным термобарометрии [Nickel, Green, 1985; Taylor, 1998], P-T-параметры последнего минерального равновесия ксенолитов составляют 895-1112 °С и 3.8-4.9 ГПа, что соответствует глубинам 120-152 км.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Зерна оливина содержат многочисленные залеченные трещины, в которых располагаются группы вторичных расплавных включений (рис. 1, а). Визуально включения состоят из дочерних минералов и пузырьков усадки. Криометрические и Раман-спектроскопические

(а)

ъ

V*

N.

(б)

Spl

Hl

Ap

ч

4

« *

ч*

7мкм

Syl

' J

M

1

Att

Gre/Nat

Nye

1мкм

Wth

Acn

Nup

Nye

Bd

1мкм

(г) Nye\ __Cal

(e) Hl

K-Nye X jtf.ll

r

1мкм

Рис. 1. Вторичные расплавные включения в оливине деформированных перидотитов из трубки Бултфонтейн.

(а) - фотография группы вторичных расплавных включений в проходящем свете; (б-е) - BSE-изображения индивидуальных

вскрытых расплавных включений. Аббревиатура минералов приведена согласно табл. 1.

Fig. 1. The secondary melt inclusions in olivine of the sheared peridotites from the Bultfontein pipe.

(a) - cluster of the secondary melt inclusions in transmitted light; (б-е) - backscattered electron images of individual exposed melt inclusions. Mineral symbols are same as in Table 1.

(a)

О 4

2 мкм

Ньеререит

712 731

1072

1087

(б)

w

2 мкм

Шортит+нахколит+грегориит

141 Sot

1080 Gge

1092 Sot

1072 Sot

1047 Nah

Att

WAj

(6)

о A

0 •

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3 мкм

Эйтелит

91

Л

1105

208 A 262

710

(г)

• 6 2 мкм

Нортупит

1117 1107 Nye Nye

213

716

(?)

4'

<5

3 мкм

Брэдлиит

1078

197 430 694

JH223. ..Л.*-1

1065 1050 1032

яЛл,.

Афтиталит

993

163

453 621

1081 Nye

Nah

1205

Арканит

980

617

456 620

Я.т и,-.*

1091 1103 1109

[Им-

1144

__^л_л—

1411

1554

200

400

600 800 1000 1200 Отн. волновое число, см1

1400

1600

1800

Рис. 2. Раман-спектры некоторых щелочесодержащих дочерних минералов во вторичных расплавных включениях. Кругом на фотографиях в проходящем свете обозначена область анализа. Черный круг на Раман-спектрах - положение линий оливина-хозяина.

Fig. 2. Raman spectra of certain alkali-bearing daughter mineral in the secondary melt inclusions. On the images the circle in transmitted light indicates the point of spectra measurement. Black circles in Raman spectra are main bands of host olivine.

Таблица 1. Список минералов, идентифицированных в рас-плавных включениях в оливине деформированных перидотитов из трубки Бултфонтейн

Table 1. The minerals identified within melt inclusions in olivine of the sheared peridotites from the Bultfontein pipe

Минерал Формула Символ

Карбонаты

Ньеререит (Na,K)2Ca(CO3)2 Nye

K-ньеререит (K,Na)2Ca(CO3)2 K-Nye

Шортит Na2Ca2[CO3)3 Sot

Грегориит (Na,K,Ca)2CO3 Gge

Эйтелит Na2Mg(CO3)2 Eit

Брэдлиит Na3Mg[PO4)[CO3) Bd

Нортупит Na3Mg[CO3)2Cl Nup

Тихит Na6Mg2[C°3)4[S°J Tyc

Доломит CaMg[CO3)2 Dol

Беркеит Na6CO3(SO4)2 Bke

Нахколит NaHCO3 Nah

Натрит Na2CO3 Nat

Кальцит CaCO3 Cal

Магнезит MgCO3 Mgs

Витерит BaCO3 Wth

Сульфаты

Афтиталит Att

Арканит K2SO4 Acn

Тенардит Na2SO4 Thn

Глауберит Na2Ca(SOJ2 Glb

Барит BaSO4 Brt

Фосфаты

Апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) Ap

Сульфиды

Хизлевудит Ni3S2 Hzl

Галогениды

Сильвин KCl Syl

Галит NaCl Hl

Оксиды

Шпинель (Mg,Fe)Al2O4 Spl

Магнетит FeFe2O4 Mag

Рутил TiO2 Rt

Ильменит FeTiO3 Ilm

Перовскит CaTiO3 Prv

Силикаты

Флогопит KMg3AlSi3O10(F,Cl,OH) Phl

Тетраферрифлогопит KMg3FeSi3O10(F,Cl,OH) Tfphl

Оливин (Mg,Fe)2SiO4 Ol

Рихтерит Na2Ca(Mg,Fe,Al)5[Si4O1J(OH,F)2 Rct

Серпентин* Mg3[Si2O5)2[OH)4 Srp

Примечание. * - в части включений серпентин отсутствует. Note. * - serpentine is absent in some inclusions.

исследования включений не показали присутствие какой-либо жидкости во включениях в виде отдельной фазы.

В расплавных включениях было идентифицировано 32 минерала (табл. 1; рис. 1, 2). В числе дочерних минералов включений установлено 15 карбонатов, 5 сульфатов, 2 хлорида, по 4 оксида и силиката, сульфид и фосфат. Среди 32 дочерних минералов 20 являются ще-лочесодержащими: 12 - Na-содержащими, 4 - K-содер-жащими и 4 - Na-K-содержащими. В целом, во включениях отмечаются высокие объемные содержания карбонатов, >50 об. %, и довольно низкие - силикатов (серпентин и слюды), ~16 об. %. Кроме того, исходя из количества Na-содержащих минералов, включения имеют скорее Na-спецификацию, чем K или Ca. Предварительно рассчитанное атомное соотношение Na:K:Ca в веществе включений составляет ~1.2:1.1:1.0.

4. ОБСУЖДЕНИЕ

Ранее вторичные расплавные включения, идентичные изученным в данной работе, были установлены в оливинах деформированных перидотитов из кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Сибирский кратон) [Golovin et al., 2018, 2020]. Для ксенолитов деформированных перидотитов возможны две модели формирования вторичных расплавных включений в породообразующих минералах, и обе модели связаны с ким-берлитовым магматизмом [Golovin et al., 2018, 2020]. Образование трещин в минералах мантийных ксенолитов и инфильтрация жидкостей в эти трещины могли происходить либо in-situ в мантии незадолго до захвата ксенолитов кимберлитовой магмой, либо в короткий промежуток времени после попадания ксенолитов в кимберлитовую магму. Согласно первой модели, незадолго до начала движения кимберлитовых расплавов способом гидроразрыва часть кимберлито-вых жидкостей из источника генерации начинает просачиваться через мантийные породы, что может приводить к образованию вторичных расплавных включений в минералах ксенолитов [Golovin et al., 2018, 2020]. Поскольку изученные мантийные породы из трубки Бултфонтейн располагаются на глубине 120-150 км вблизи границы литосферы с астеносферой (вблизи источника генерации кимберлитовых расплавов), состав этих вторичных расплавных включений может отвечать составу незначительно проэволюционировав-ших первичных кимберлитовых жидкостей и, таким образом, соответствовать составу примитивных ким-берлитовых расплавов.

Согласно второй модели, образование вторичных расплавных включений происходит из-за декомпрес-сионного растрескивания минералов мантийных ксенолитов. Численное моделирование показывает, что растрескивание оливина может происходить через 1719 км после попадания ксенолита в кимберлитовую магму [Brett et al., 2015], поэтому эта модель предполагает, что в случае изученных ксенолитов из трубки Бултфонтейн оливины захватывали расплав на глубине

100-130 км. Вторая модель, с нашей точки зрения, подразумевает, что состав вторичных расплавных включений также может соответствовать примитивным кимберлитовым жидкостям, поскольку кимберлито-вая магма еще не успевает на дистанции 20-50 км от источника как захватить, так и растворить значительное количество ксеногенных силикатов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Помимо «экзотических» для кимберлитов щелочных карбонатов, сульфатов и хлоридов, в ассоциации дочерних минералов изученных включений присутствуют все основные и второстепенные для кимберлитов минералы: кальцит, доломит, оливин, серпентин, слюды, минералы группы шпинели, рутил, ильменит и апатит. Более того, щелочные карбонаты, сульфаты и хлориды совместно с обычными для кимберлитов минералами были установлены в первичных расплавных включениях в фенокристаллах оливина и шпинели из кимберлитов трубки Бултфонтейн [Giuliani et al., 2017]. Однако в самих кимберлитах Бултфонтейн ще-лочесодержащие минералы, за исключением флогопита, отсутствуют [Giuliani et al., 2017].

Все представленные выше рассуждения и модели, с нашей точки зрения, свидетельствуют о том, что ще-лочно-карбонатитовый состав изученных включений, вероятно, отвечает составу примитивной кимберли-товой жидкости трубки Бултфонтейн. Существование щелочно-карбонатитовых расплавов в субкратонной мантии подтверждается результатами изучения первичных расплавных/флюидных микровключений в волокнистых алмазах [Zedgenizov et al., 2007; Logvinova et al., 2019; Golovin et al., 2020]. В таком случае актуальным вопросом является отсутствие щелочных карбонатов, сульфатов и хлоридов в кимберлитах Бултфонтейн и других кимберлитах мира. Общеизвестно, что такие щелочесодержащие соединения чрезвычайно водорастворимы [Zaitsev et al., 2008]; взаимодействие этих минералов с метеорными и/или погребенными водами, очевидно, приводит к их массовому уничтожению в кимберлитах и, соответственно, существенному изменению химического состава этих пород при серпентинизации.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изученные расплавные включения, вероятно, представляют собой микропорции примитивного кимбер-литового расплава трубки Бултфонтейн. Эта жидкость по составу была щелочно-карбонатитовой, с преобладанием таких дополнительных компонентов среди летучих, как Cl и SO3, над H2O.

В разнообразных моделях, посвященных реконструкциям составов кимберлитовых расплавов, исходя из полученных результатов, содержание щелочей и таких летучих, как CO2, Cl и SO3, является недооцененным, в то время как концентрации SiO2 и H2O оцениваются слишком высоко.

Проведенные исследования показывают, что массовая серпентинизация кимберлитов приводит к существенным изменениям как валового состава этих

пород, так и их первично-магматической минералогии. В частности, при взаимодействии кимберлитов с водными флюидами происходит растворение щелочных карбонатов, сульфатов и хлоридов.

6. ЗАЯВЛЕННЫЙ ВКЛАД АВТОРОВ / CONTRIBUTION OF THE AUTHORS

Все авторы внесли эквивалентный вклад в подготовку публикации.

The authors contributed equally to this article.

7. КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ / CONFLICT OF INTERESTS

Авторы заявляют об отсутствии у них конфликта интересов. Все авторы прочитали рукопись и согласны с опубликованной версией.

The authors have no conflicts of interest to declare. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

8. ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES

Brett R.C., Russell J.K., Andrews G.D.M., Jones T.J., 2015. The Ascent of Kimberlite: Insights from Olivine. Earth and Planetary Science Letters 424, 119-131. https://doi.org/ 10.1016/j.epsl.2015.05.024.

Giuliani A., Soltys A., Phillips D., Kamenetsky V.S., Maas R., Goemann K., Woodhead J.D., Drysdale R.N., Griffin WL., 2017. The Final Stages of Kimberlite Petrogenesis: Petrography, Mineral Chemistry, Melt Inclusions and Sr-C-O Isotope Geochemistry of the Bultfontein Kimberlite (Kimberley, South Africa). Chemical Geology 455, 342-356. https://doi.org/ 10.1016/j.chemgeo.2016.10.011.

Golovin A.V., Sharygin I.S., Kamenetsky V.S., Korsakov A.V., Yaxley G.M., 2018. Alkali-Carbonate Melts from the Base of Cratonic Lithospheric Mantle: Links to Kimberlites. Chemical Geology 483, 261-274. https://doi.org/10.1016/jxhem geo.2018.02.016.

Golovin A.V., Sharygin I.S., Korsakov A.V., Kamenetsky V.S., Abersteiner A., 2020. Can Primitive Kimberlite Melts Be Alkali-Carbonate Liquids: Composition of the Melt Snapshots Preserved in Deepest Mantle Xenoliths. Journal of Raman Spectroscopy 51 (9), 1849-1867. https://doi.org/10.1002/ jrs.5701.

Kamenetsky V.S., Kamenetsky M.B., Golovin A.V., Sharygin V.V., Maas R., 2012. Ultrafresh Salty Kimberlite of the Udachnaya-East Pipe (Yakutia, Russia): A Petrological Oddity or Fortuitous Discovery. Lithos 152, 173-186. https:// doi.org/10.1016/j.lithos.2012.04.032.

Liu Z., Ionov D.A., Nimis P., Xu Y., He P., Golovin A.V., 2022. Thermal and Compositional Anomalies in a Detailed Xe-nolith-Based Lithospheric Mantle Profile of the Siberian Craton and the Origin of Seismic Midlithosphere Discontinuities. Geology 50 (8), 891-896. https://doi.org/10.11 30/G49947.1.

Logvinova A., Zedgenizov D., Wirth R., 2019. Specific Multiphase Assemblages of Carbonatitic and Al-Rich Silicic Diamond-Forming Fluids/Melts: TEM Observation of Microinclusions in Cuboid Diamonds from the Placers of

Northeastern Siberian Craton. Minerals 9 (1), 50. https:// doi.org/10.3390/min9010050.

Mercier J.-C.C., 1979. Peridotite Xenoliths and the Dynamics of Kimberlite Intrusion. In: F.R. Boyd, H.O.A. Meyer (Eds), The Mantle Sample: Inclusion in Kimberlites and Other Volcanics. Vol. 16. American Geophysical Union, p. 197212. https://doi.org/10.1029/SP016p0197.

Mitchell R.H., Giuliani A., O'Brien H., 2019. What is a Kimberlite? Petrology and Mineralogy of Hypabyssal Kimberlites. Elements 15 (6), 381-386. https://doi.org/10.2138/ gselements.15.6.381.

Nickel K.G., Green D.H., 1985. Empirical Geothermo-barometry for Garnet Peridotites and Implications for the Nature of the Lithosphere, Kimberlites and Diamonds. Earth and Planetary Science Letters 73 (1), 158-170. https://doi. org/10.1016/0012-821X(85)90043-3.

Taylor R.W., 1998. An Experimental Test of Some Geo-thermometer and Geobarometer Formulations for Upper Mantle Peridotites with Application to the Thermobarome-try of Fertile Lherzolite and Garnet Websterite. Neues Jahrbuch für Mineralogie: Abhandlungen 172 (2-3), 381-408. https://doi.org/10.1127/njma/172/1998/381.

Zaitsev A.N., Keller J., Spratt J., Perova E.N., Kearsley A., 2008. Nyerereite - Pirssonite - Calcite - Shortite Relationships in Altered Natrocarbonatites, Oldoinyo Lengai, Tanzania. The Canadian Mineralogist 46 (4), 843-860. https://doi. org/10.3749/canmin.46.4.843.

Zedgenizov D.A., Rege S., Griffin W.L., Kagi H., Shatsky VS., 2007. Composition of Trapped Fluids in Cuboid Fibrous Diamonds from the Udachnaya Kimberlite: LAM-ICPMS Analysis. Chemical Geology 240, 151-162. https://doi.org/ 10.1016/j.chemgeo.2007.02.003.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.