ГЛУБИННЫЕ КСЕНОЛИТЫ

Ксенолиты - осколки мантии, вынесенные на поверхность земной коры глубинными кимберлитовыми или базальтовыми магмами. Исследование этих ксенолитов и их транспортеров позволяет познать состав и условия, царившие в глубинах Земли многие сотни миллионов лет тому назад.

Введение

Ультравысокобарные минералы образуются в области стабильности алмаза, т.е. при давлении выше 40 000 атм. Помимо алмаза к ним относятся глиноземистый сфен в ассоциации с рутилом, коэсит - высокоплотная модификация кремнезема, кнорингитовый гранат, содержащий калий клинопироксен и некоторые другие, реже встречающиеся минералы. Почти все они входят в состав глубинных ксенолитов. Глубинные ксенолиты (нодули, включения) - коровые или мантийные кристаллические горные породы, захваченные и вынесенные на земную поверхность еще более глубинными мантийными кимберлитовыми или базальтовыми магмами [1]. О некоторых из них очень кратко упоминалось в публикации [2] в связи с обсуждением проблемы оценки термодинамических параметров образования и эволюции пород верхней мантии Земли. Зарожденная на больших глубинах, кимберлитовая магма обычно затвердевает в виде так называемых кимберлитовых трубок вблизи земной поверхности. В действительности же форма этих трубок напоминает конус, обращенный своей вершиной в глубь Земли (рис. 1). Впервые кимберлиты были обнаружены в 1898 г. в Южной Африке и названы так в честь министра колоний и заморских протекторатов лорда Кимберли. Интерес к кимберлитовым трубкам в дальнейшем подогревался систематическими находками в них алмазов. Ныне кимберлитовые трубки обнаружены в Якутии и Австралии, в южной и экваториальной Африке, в Бразилии и Архангельской области, во многих других районах мира. Многие из них алмазоносны.

Во многих случаях кимберлитовые трубки встречаются в ассоциации с так называемыми траппами - приповерхностными телами долеритов, состав которых аналогичен самым простым базальтовым магмам [3]. Они, как правило, моложе кимберлитов, которые нередко прорываются дайками и силлами долеритов. В середине 30-х годов выдающийся петролог В.С. Соболев, изучив долеритовые траппы западной Сибири и найдя аналогию с южно-африканскими трапами провинции Карру, высказал идею о возможности обнаружения в Сибири алмазоносной провинции. Но прошло почти 30 лет, когда в 1954 г. в результате целенаправленных поисков геологи Сарсадских и Л.А. Попугаева обнаружили в в Якутии первый кимберлит. В Москву немедленно ушла телеграмма: <Закурили трубку Мира>. А еще через год по результатам шлихового поиска спутника алмаза - пиропа в бассейне р. Вилюй были обнаружены крупные алмазоносные кимберлитовые трубки <Мир> и <Удачная>. Этим открытием было положено начало подлинной <алмазной лихорадке> в Якутии.

Как отмечено выше, глубинные ксенолиты встречаются и в некоторых разновидностях базальтов. Однако алмазоносные ксенолиты в них не обнаружены. Это свидетельствует о том, что зарождались эти базальты при более низком давлении по сравнению с нижним пределом стабильности алмаза (< 40 000 атм.). Приближенная связь между глубиной и давлением выражается простой формулой:

где - плотность. Для мантийных горных пород горных пород ~ 3 г/см³. Следовательно, базальтовые магмы зарождаются на глубинах менее 120 км. Этот вывод подтверждается барометрическими [2, 4] расчетами, проведенными для ксенолитов из щелочных базальтов различных районов мира. Поэтому в течении многих десятков лет происхождение алмаза связывалось исключительно с кимберлитами. Однако в начале 70-х годов мелкие алмазы были обнаружены на берегу озера Кумдыкуль, расположенного в 25 км к югу от г. Кокчетав, Северный Казахстан. Позднее появились сведения о единичных находках алмаза в аналогичном [5] по геологическому положению и составу метаморфическом комплексе гор Даби Шань, в восточном Китае. В этом не было бы ничего удивительного, если бы алмаз не находился в метаморфических породах, сформировавшихся около 510-530 млн. лет тому в условиях амфиболитовой фации метаморфизма, т.е. при Р=6000 атм. и Т=650 ⁰С [3]. Эти значения намного ниже поля стабильности алмаза. Поэтому возникла идея о их погружении до 120-130 км в верхнюю мантию Земли с последующим очень быстрым возвращением на глубины порядка 18 -20 км. Не смотря на фантастический характер такого предположения, эта идея до сих пор продолжает оставаться популярной среди ряда отечественных и зарубежных петрологов.

В этой статье мы попытаемся осветить некоторые вопросы природы и сохранности ксенолитов в кимберлитах и щелочных базальтах, роли ксенолитов в определении композиционной эволюции вещества верхней мантии Земли, а также причины алмазоносности кимберлитов, а также метаморфических пород в Северном Казахстане и Восточном Китае.

Следующая страница