На основе детального изучения состава и парагенезисов гра-натсодержащих основных и ультраосновных пород, известных в виде ксенолитов в кимберлитовых трубках, выделяются две главные фации метаморфизма в верхней мантии до глубин порядка 200 км, в которых устойчив пироп с графитом (без алмаза) и с алмазом. Впервые охарактеризованы особенности состава минералов, ассоциирующих с алмазом в ксенолитах, включениях и сростках, и установлен ряд устойчивых признаков глубинности минералов и пород. Сделан вывод о значительной диф-ференцированности верхней мантии под платформами вплоть до глубин порядка 200 км, с преобладанием ультраосновных пород над эклогитами.
Книга предназначена для минералогов, петрографов, геологов и геофизиков, занимающихся изучением состава метаморфических пород высоких давлений и условий их образования, а также строения и состава верхней мантии Земли.
Based upon detailed study of the composition and paragenesis of garnetbearing mafic and ultramafic rocks known as xenoliths in the kimberlitic pipes, two main metamorphic fades of the Upper Mantle up to the depth of 200 km are distinguished: 1) graphite-pyropic and 2) diamond-pyropic ones.
The compositional features of minerals coexisted with diamonds in the xenoliths, as inclusions and intergrowths are described. The conclusion is drawn on substantial differentiation of the Upper Mantle beneath the platforms up to the depth of 200 km, with predominance of ultramafic rocks over eclogites.
This book could be useful for mineralogists, petrologists, geologists and geophysicists who are dealing with high pressure metamorphic rocks and the Upper Mantle constitution problem.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Сразу после открытия кимберлитов внимание исследователей привлекла их своеобразная минералогия. Было установлено, что помимо обломков, захваченных из разнообразных прорванных пород, в кимберлитах встречаются ксенолиты необычного типа, которые, по мнению большинства исследователей, вынесены с больших глубин. Интерес к этим образованиям еще больше возрос после первой находки алмазоносного эклогита в 1897 г., исследование которого привело к появлению гипотезы об эклогитовом слое Земли.
Представительный материал по минералогии и петрографии глубинных ксенолитов в кимберлитах суммирован в капитальной монографии А. Вильямса в 1932 г. *
Следующий этап исследования глубинных включений начался после открытия якутских кимберлитов. Геологами Амакинской экспедиции, НИИГА, ВСЕГЕИ и других организаций были получены многочисленные новые данные по их петрографии и минералогии.
Работы по синтезу алмаза, доказавшие необходимость высоких давлений при образовании пиропсодержащих пород и алмазов, и успехи в исследовании якутских кимберлитов поставили изучение глубинных включений в кимберлитах в ряд наиболее актуальных проблем современной петрологии. Большинство исследователей видят в этих образованиях наряду с ксенолитами в базальтах основной источник информации о составе верхней мантии. Однако независимо от этой гипотезы, разделяемой также и автором, изучение минералов, образовавшихся совместно с алмазом или в близких условиях, представляет большой интерес и .в связи с необычностью условий их образования. Если давление при ми-нералообразовании в земной коре только в редких случаях достигает 15—20 кбар, то в глубинных процессах оно должно быть выше, а для алмазсодержащих парагенезисов превышает 40—50 кбар. Иными словами, речь идет об изучении минералов сверхвысоких давлений.
Нашей задачей являлось детальное изучение минералов и парагенезисов глубинных ксенолитов, особенно минералов алмазоносных ксенолитов и минералов, включенных в сами алмазы. При этом выяснялись закономерности изменения состава минералов и парагенезисов в зависимости от условий их образования, чтобы получить дополнительный материал о составе верхней мантии. За исходное было принято положение, разделяемое большинством исследователей, что алмазы образуются в природных условиях в термодинамической области своей устойчивости. Это положение подтверждено исследованием минералов-спутников и их ассоциаций.
В соответствии с поставленной задачей — наиболее полной характеристикой всех типов глубинных ксенолитов — были выбраны типичные кимберлитовые трубки: «Обнаженная» из Нижне-Оленекского района, «Удачная» и «Загадочная» из Далдыно-Алакитского и «Мир» из Мало-Ботуобинского районов, где в течение ряда лет проводились полевые исследования и собран большой материал, характеризующий весь комплекс глубинных ксенолитов для каждой трубки. Привлекался
ОГЛАВЛЕНИЕ
5
Предисловие...................
Глава I. Методы исследования.............. 7
Глава II. Краткая характеристика изученных кнмберлитовых трубок ... 15 Глава III. Фация пироповых перидотитов и эклогитов с графитом (графит-пи-
роиовая)...................19
§ 1. Пироповые перидотиты и пироксепиты.........20
Гранат....................... 24
Пироксены..................26
Другие минералы................27
Пироповые перидотиты трубки «Удачная».........27
§ 2. Минералы ультраосновных ассоциаций из концентрата кимберлитов . 34
Зональные гранаты из кимберлита...........39
§ 3. Эклогиты.................45
Корундовые эклогиты...............52
§ 4. Гроспидиты и дистеповые эклогиты трубки «Загадочная» .... 53
Гранат...................5.6
Клинопирокссны................62
Дистен...................65
§ 5. Химический состав глубинных ксенолитов........66
§ 6. Условия образования пород фации..........72
Глава. IV. Фация алмазоносных эклогитов и перидотитов (алмаз-пироповая) . 79
§ 7. Ксенолиты алмазоносных перидотитов.........79
§ 8. Ксенолиты алмазоносных эклогитов..........82
Гранат...................85
Клинопироксены................88
Другие минералы................91
Дистеновые эклогиты трубки «Роберте Виктор», Южная Африка ... 92
§ 9. Кристаллические включения в алмазах.........95
Гранаты ..................101
Оливин...................108
Хромит...................НО
Энстатит..................112
Клинопироксены................113
Другие включения................115
Вероятные сингенетические включения..........115
Проблематичные сингенетические включения ....., . . 116
§ 10. Минералы-сростки с алмазами...........118
Гранаты ..................119
Клинопироксены................122
Другие минералы................122
§ 11. Особенности парагенезиса минералов, ассоциирующих с алмазом . . 127 Парагенезис хромового пиропа, бедного кальцием (гарцбургит-дунитовый) 129
Лерцолитовый парагенезис.............131
Парагенезис хромового пиропа, богатого кальцием (верлитовый) . '. . 133
Эклогитовый парагенезис..............135
Включения в алмазе из алмазоносного эклогита........136
Парагенезис клинопироксен+хромит...........138
Особенности кристаллизации минералов, ассоциирующих с алмазами . . 138
О месте кристаллизации алмаза............140
Глава, V. Характеристика минералов............142
§ 12. Гранат..................142
Состав магнезиальных и магнезиально-кальциевых хромсодержащих гра-
—-"" ................142
Определение состава магнезиальных гранатов по их физическим свойствам 145
Состав пироп-альмандиновых гранатов.......... 152
Изоморфная примесь титана в гранатах.......... 153
Изоморфная примесь натрия в гранатах.......... 157
§ 13. Клинопироксен................ 168
Клинопирокссны ультраосновных ассоциаций........ 168
Клинопироксены эклогитов и гроспидитов......... 174
Изоморфная примесь калия в клинопироксенах........ 177
§ 14. Энстатит................ . 180
Изоморфная примесь натрия в энстатитах......... 182
§ 15. Оливин.................. 183
Изоморфная примесь хрома в оливинах.......... 184
§ 16. Дистен.................. 186
§ 17. Минералы изоморфного ряда А120з — Сг=О3........ 187
§ 18. Хромшпинелиды............... 191
§ 19. Ильмениты................. 195
§ 20. Рутил.................. 196
Глава VI. Закономерности распределения компонентов в минералах переменного
состава................... 197
§ 21. Распределение Mg и Fe............. 197
Гранат — клинопирокссн.............. 197
Гранат — оливин................ 199
Оливин — энстатит и энстатит — клинопироксен........ 200
§ 22. Распределение Са и Mg в гранатах и пироксенах и температуры равновесия эклогитов и перидотитов ............ 200
§ 23. Распределение Сг и А1............... 206
Гранат — клинопироксеп.............. 207
Гранат — хромит и клинопироксен — хромит......... 208
Гранат — энстатит................ 208
Гранат — дистен................ 208
Гранат — оливин................ 209
Глава VII. Проблема состава верхней мантии.......... 210
§ 24. Минеральный состав и фации метаморфизма верхней мантии . . . 210
§ 25. Роль Н2О в верхней мантии............ 215
§ 26. Роль Na2O, К2О и Сг2Оз в верхней мантии......... 217
§ 27. О режиме кислорода в верхней мантии......... 218
§ 28. Признаки частичного плавления вещества верхней мантии .... 220
Глава VIII. Минералогические критерии алмазоносности кимберлитов . . . 222
Заключение................... 231
Литература . ................. 234
Приложение................... 247
Цена: 300руб.
