777

 

Чернышева Е. А.

 

Для объяснения причин возникновения в карбонатитах комплексных массивов щелочных ультраосновных пород (УЩК) больших скоплений рудного редкометального вещества важно понимать место этих образований в сложной цепи процессов. На примере хорошо изученного Белозиминского массива (Вост. Присаянье) нами было показано [1, 2], что ранние интрузивные породы комплекса (щелочные пироксениты, мелилитолиты) подвергались высокотемпературному метасоматическому преобразованию, в ходе которого возникали расплавы ийолитов и солевые жидкости (расплавы-растворы карбонатитов и апатитолитов), способные активно экстрагировать редкие элементы. Ни интрузивные породы массива, ни карбонатиты не имеют минералогических или геохимических признаков первичных мантийных образований – все они характеризуются ничтожными примесями Cr, Ni, Co, Sc по сравнению с мантийными выплавками (например, базальтами MORB). О мантийных “корнях” карбонатитового комплекса мы можем судить только по особенностям пород дайковой серии и по ксенолитам мантийных лерцолитов в трубке взрыва и дайках [3], сопровождавших становление массива. Наиболее примитивные дайковые породы – щелочные пикриты и оливиновые мелилититы – близки к составу высокомагнезиальных первичных магм, равновесных с мантийным субстратом. Родственные им ранние интрузивные породы массива, вероятно, представляют собой кумулятивные образования аналогичных расплавов, но дифференцированных и преобразованных при внедрении в верхние горизонты земной коры, что привело, например, к кристаллизации титаномагнетита вместо хромшпинели и утрате других “ультраосновных” характеристик пород.

Оливиновые мелилититы, как наиболее близкие потенциальные “родственники” карбонатитов, характеризуются низкими содержаниями Si, Al и щелочей при высоких содержаниях Mg, Ca и Ti. Породы одновременно обогащены как “совместимыми” Cr и Ni, так и “несовместимыми” элементами Rb, Sr, Ba, Nb и легкими РЗЭ. Важным свойством расплавов оливиновых мелилититов является их способность растворять до 20% CO₂. Подробный анализ состава и условий образования мелилититов [5] показал, что их появление наиболее вероятно при просачивании горячего, обогащенного летучими мантийного материала (расплавов малой степени плавления) над поднимающимся к подошве литосферной плиты мантийным плюмом. Экспериментальные данные [4] свидетельствуют также, что для выплавления недосыщенных кремнеземом магм, каковыми являются мелилититы, наиболее подходящим субстратом являются гранатовые пироксениты субконтинентальной литосферной мантии. Неоднородное строение последней подтверждается огромным количеством исследований состава ксенолитов в кимберлитах и щелочных вулканитах: слои и жилообразные тела обедненных и обогащенных лерцолитов, гарцбургитов, верлитов в литосферном разрезе чередуются с пироксенитами, при этом меняется не только минеральный состав мантийного субстрата, но и поведение редких элементов, особенно в присутствии водно-карбонатных флюидов или расплавов малой степени плавления. Чаще всего вулканические проявления мелилититов приурочены к «плечам» рифтогенных структур, образованных при подъеме мантийных диапиров (Зап. Европа, В. Сибирь, В. Гренландия, Африка). Наши исследования щелочного вулканизма в Норвежско-Гренландском бассейне (океанической рифтогенной структуре, образованной при участии Исландского плюма в палеоцене) показали, что породы мелилититовой серии распространены только на континентальных окраинах, тогда как щелочные породы, образованные на молодой океанической коре, имеют совсем иные петрохимические характеристики. Они более насыщены кремнеземом и глиноземом, и их первичные расплавы гораздо беднее несовместимыми редкими элементами, чем мелилититы.

Итак, мы рассматриваем щелочные пикриты и оливиновые мелилититы (и их интрузивные аналоги в УЩК) как источник кальция и рудных компонентов в карбонатитах. Метасоматическая переработка пироксенитов и мелилитолитов щелочно-карбонатными флюидами на начальном этапе приводит к их замещению ийолитами и к связыванию высвобождающихся Ca, P, Ti, Nb и РЗЭ в виде ранних апатитовых жил с перовскитом в пироксенитах и кальцитовых гнезд и жил с Ti гранатом или перовскитом в мелилитолитах. Более сложные зональные тела кальцитовых карбонатитов с перовскитом, кальциртитом, пирохлором, титаномагнетитом и поздние низкотемпературные фациальные разновидности карбонатитов, вероятно, являются проявлением эволюции уже собственно карбонатитовой (солевой) системы. Метасоматические процессы преобразования пород Белозиминского массива происходили на протяжении всей истории становления интрузивных пород, включая сиениты, при этом изменялись их характер и состав метасоматизирующих флюидов. Особенно заметно об этих изменениях говорит пример Большетагнинского массива, где после внедрения сиенитов прошел масштабный процесс микроклинизации, наложившийся на весь комплекс пород от щелочных пироксенитов и мелилитолитов до ийолитов и карбонатитов. Почти все индивидуальные особенности пород оказались стертыми, и первичный состав субстрата восстанавливается только по отдельным реликтам структуры. Иной состав флюида (высокие содержания Si, Al, K, высокий окислительный потенциал) и низкотемпературный режим приводят к выщелачиванию и переотложению рудных компонентов замещаемых пород и появлению новых типов руд, не свойственных ранним стадиям карбонатитового процесса. Наблюдаемые на Белозиминском массиве метасоматические преобразования интрузивных пород наблюдаются и на других подобных массивах, как отмечалось многими исследователями. Следы ийолитизации мелилититов (с характерными структурами наших кальцитсодержащих ийолитов), например, хорошо сохранились на массиве Томтор, там же можно видеть и начальные признаки поздней калишпатизации.

Поступление высокотемпературного щелочно-карбонатного флюида в интрузивную камеру в течение столь длительного времени предполагает устойчивое существование глубинной тектоно-магматической системы, возможно, связанной с мантийным диапиром. Можно предполагать, что на какой-то критической глубине щелочная ультраосновная магма в ходе дифференциации освобождается от растворенной в ней при более высоких давлениях углекислоты, либо просачивание расплавов малой степени плавления над плюмом сопровождается дегазацией при подъеме в литосферу. Во всяком случае, существование карбонатитового вулкана Олдоиньо-Ленгаи в Африке нам представляется реальным примером длительного поступления потока высокотемпературного щелочно-карбонатного флюида в природе. Возможно, источником кальция для связывания флюидной составляющей в данном случае были не (столько) мелилитолиты, а более легкодоступные осадочные карбонатные породы, но не трудно представить себе, каким изменениям подвергались плутонические щелочные породы под этим вулканом, тем более, что блоки метасоматизированных якупирангитов и ийолитов здесь наблюдались.

Таким образом, наиболее вероятным механизмом обогащения карбонатитов УЩК рудными компонентами, согласно наблюдениям на природных объектах, мы считаем экстракцию их солевыми расплавами-растворами при метасоматической переработке ранних интрузивных пород массива. Первичным источником рудного вещества являются мантийные расплавы оливиновых мелилититов, генерация которых обычно связана с подъемом перегретых мантийных диапиров и рифтообразованием. Накопление редких элементов в мелилититах, в свою очередь, обусловлено многоступенчатыми метасоматическими процессами в породах сублитосферной континентальной мантии. Большие объемы рудных карбонатитов образуются только в достаточно крупных вулкано-плутонических структурах при длительном поступлении щелочно-карбонатных флюидов из глубинного источника.

 

Литература

1. Чернышева Е.А. Геохимия и петрология дайковых пород Нижнесаянского карбонатитового комплекса // Геохимия. 1991. № 8. С. 1096-1110.

2. Чернышева Е.А., Конусова В.В., Смирнова Е.В., Чувашова Л.А. Редкоземельные элементы в плутонической и дайковой сериях щелочных пород Нижнесаянского карбонатитового комплекса// Геохимия. 1994. № 11. С. 1591-1610.

3. Чернышева Е.А., Белозерова О.Ю. Состав глубинных ксенолитов из мелилититов и некоторые особенности эволюции первичного щелочного расплава в Нижнесаянском карбонатитовом комплексе// Геохимия. 2000. № 7. С. 785-789.

4. Hirschmann M.M., Kogiso T., Baker M.B., Stolper E.M. Alkalic magmas generated by partial melting of garnet pyroxenite // Geology. 2003. V. 31. № 6. P. 481-484.

5. Wilson M., Rosenbaum J.M., Dunworth E.A. Melilitites: partial melts of the thermal boundary layer? // Contrib. Mineral. Petrol. 1995. V. 119. P. 181-196.