Kimberlite_minerals

Разновидности гранатов из
кимберлитов по классификации
Н.В. Соболева
Разновидности гранатов из
кимберлитов по классификации
В.Стефенса и Дж. Доусона (1983)
• Ti- пироп из катаклазированных лерцолитов;
• Ca- пироп-альмандин из гранатовых
лерцолитов;
• Cr- пироп из гранатовых лерцолита;
• Cr- пироп из гранатовых пироксенита;
• Малокальциевый Cr- пироп из гранатового
серпентинита;
• Ti- уваровит-пироп из гранатового перидотита;
• Кноррингитовый уваровит-пироп из
алмазоносного гранатового серпентинита.
Химико-генетические
группы гранатов
•
•
•
•
•
Гранаты из эклогитов:
из магнезиальных эклогитов – высокие
содержания пиропового (60-75%) и
альмандинового (11-25%) миналов и
низкая железистость (f = 12-22%);
из Mg-Fe эклогитов – пироп (31-60) альмандины (25-45 мол.%) с высокой
железитостью (f = 25-83%);
из глиноземистых эклогитов – пиропгроссуляры (Ca- компонента от 21 до 94
мол%) и f = 20-55%.
Высокая (до 7,2%) примесь Cr2O3 в
гранатах из кианитовых эклогитов появление уваровита до 23 мол.%.
• из магнезиальных
ультрабазитов:
•из включений в алмазах;
•из дунитов и гарцбургитов;
•из лерцолитов
•из магнезиально-железистых
гипербазитов:
•низкой хромистостью (0,041,9 мас.%);
•повышенной железистостью
(Fe = 10-13 мас.%);
•высокой титанистостью
(около 2, 38 мас.%).
Разновидности гранатов из кимберлитов по
классификации В.К. Гаранина и др.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1 — альмандин-кноррингит-пироп из
высокоалмазоносных дунитов и гарцбургитов;
2 - уваровит-альмандин-кноррингит-пироп из
алмазоносных перидртитов;
3 - кноррингит-уваровит-пироп из алмазоносных
равномерно-зернистых лерцолитов с высокохромитсым
гранатом;
4 - уваровит-альмандин-пироп из алмазоносных
равномерно-зернистых лерцолитов со среднехромистым
гранатом;
5 - уваровит-альмандин-пироп из алмазоносных
равномерно-зернистых лерцолитов с низкохромистым
гранатом;
6 - гроссуляр-альмандин-уваровит-пироп из
алмазоносных верлитов;
7 - уваровит-альмандин-кноррингит-пироп из
слабоалмазоносных равномерно-зернистых (иногда
катаклазированных) лерцолитов с высокохромитсым
высокотитанистым высококальциевым гранатом;
8 - альмандин-пироп из слабоалмазоносных равномернозернистых (часто катаклазированных) ильменитовых
лерцолитов с низкохромитсым титанистым гранатом;
9 - гроссуляр-уваровит-альмандин-пироп из лерцолитов и
вебстеритов с низкохромистым гранатом;
10 - андрадит-альмандин-пироп из ильменитовых
верлитов и мономинеральных желваков граната
Распространенность в различных
кимберлитовых телах
• в трубке Мир преобладают низкохромистые гранаты
пиропового состава из лерцолитового парагенезиса;
• в трубке Айхал преобладают высокохромистые
гранаты гарцбургит-дунитового парагенезиса, в том
числе из алмазной ассоциации (30%);
• в трубке Обнаженная гранаты в большинстве своем
относятся к вебстеритовому и лерцолитовому
парагенезису.
• Для алмазоносных кимберлитов характерны широкие
вариации содержаний Cr2O3 и CaO (0,1-19,1 и 0,326,9%), а также максимальная степень
дифференциированности по парагенезисам. Такие же
закономерности отмечены и для Архангельской
провинции.
Трубка Лингорка (Чехия)
• В гранатсодержащих щелочных базальтоидах корового
заложения (мелилитовых брекчий, брекчий слюдяных
пикритов и лампрофиров) из Чехии, Минусинской
котловины, Алдана, Среднего Тимана ни в концентрате,
ни в ксенолитах высокохромистые гранаты не
обнаружены.
Оптико-колориметрические свойства гранатов
•
k - длина волны основного цветового тона;
•
pc – насыщенность основного цветового
тона.
Оптические спектры гранатов
•
•
•
•
•
•
•
У пиропов из дунитов и гарцбургитов
2 широкие полосы в области 17700 см-1
(U-полоса) и 24000 см-1 (Y-полоса):
4A2 —> 4T2 и 4A2 —> 4T1 в
октаэдрически координированных
ионах Cr3+ при преобладающем
влиянии ионов Mg2+.
У средне и низкохромистых гранатов из
лерцолитов , верлитов и вебстеритов
интенсивности U и Y полос
уменьшаются
проявляются полосы FeVIII2+(20200,
19800, 19100, 14700 см-1) и переноса
заряда
O2- —> Fe3+
снижение содержания ионов CaVIII2+
выражается в смещении в более
длинноволновое положение полос T и
TE.
В гранатах из ильменитсодержащих
пород Mg-Fe серии, доминирует полоса
23500 см-1, обусловленная процессами
обменного взаимодействия между
ионами FeVIII2+ и TiVI4+.
гранаты из эклогитовых
парагенезисов
• Эти оранжевые
гранаты, относящиеся
к пиропальмандиновому ряду,
характеризуются
высокими
концентрациями
центров FeVI3+ и
FeIV3+, а также FeVIII2+
и TiVI4+. Полосы
поглощения центров
CrVI3+ слабы.
Твердофазные включения представлены:
• оливином,
• пироксенами,
• шпинелидами,
• сульфидами,
• рутилом,
• ильменитом.
• алмазы установлены в трубках имени
XXIII съезда КПСС и
Краснопресненская.
• определены термодинамические
параметры их кристаллизации
• гранат-пироксеновый,
• гранат-оливиновый
• гранат-шпинелевый геотермометры:
• P = 30,5 кбар и T от 1200С до 870890С.
• Сульфидные включения моносульфидный твердый раствор
системы Fe-Ni-Co-Cu-S.
• исходные составы сульфидных
расплавов различаются для
магнезиальных и магнезиальножелезистых ультрабазитов и
эклогитов.
включения в
гранатах
Полициклические ароматические
углеводороды
Химико-генетические группы пироксенов
• состав клинопироксенов:
• преобладает диопсидовый
минал - CaMgSi2O6,
• жадеит -Na(Fe,Al)Si2O6
• юриит (космохлор) NaCrSi2O6;
• клиноэнстатит - Mg2Si2O6;
• геденбергит - CaFeSi2O6.
• примесь хрома характерна
для ультраосновных
парагенезисов
• примесь натрия характерна
для эклогитовых.
Inclusions in diamond
Ca
Lherzolites
Websterites
Peridotites
Pyroxene+garnet+spinel
aggregates
Pyroxenites
Eclogites
Fe
Na
25
50
75
Пироксены ультраосновного парагенезиса
Разновидности клинопироксенов
•
•
•
•
•
•
•
субкальциевый диопсид, диопсид, Ti-Cr-диопсид, Cr-диопсид, юриитовый диопсид,
жадеитовый диопсид
– Из ультраосновных парагенезисов:
из ильменитовых перидотитов: повышенная (почти в 2 раза) железистость и
преобладание магния над кальцием; низкая щелочность (Na2O = 1,37-2,10%) и
глиноземистость (Al2O3 = 1,67-2,52).
из катаклазированных перидотитов :более низкие отношения Ca/Ca+Mg (39-42), более
высокие температуры кристаллизации (1200-1300С); примесь K2O (0,025-0,086),
указывающая на большую глубину образования.
в равномернозернистых гранатовых и шпинелевых перидотитах: пределы колебаний
Cr2O3 от 0,2 до 10% закономерно меняются от алмазоносных к гранатовым и
шпинелевым разностям. Характерна низкая железистость (1,5-3,5%). Содержание Al2O3
достигает 10-13%, роль AlIV - мала. Кальциевость (Ca/Ca+Mg) соответствует
температурам 900-1100С.
– В эклогитовых парагенезисах:
В магнезиальных эклогитах - диопсиды с примесью жадеита;
В дистеновых (глиноземистых) эклогитах высоки содержания Al2O3 (до 60% жадеита) и
AlVI преобладает над Na, а роль AlIV - мала.
В Mg-Fe эклогитах - омфациты с высокими содержаниями Na и AlVI (18-45% жадеита) и
широкими колебаниями Fe (9,8-24,7).
– Алмазоносные разности:
– высокие содержания Na2O (4,5-9%),
– повышенная железистость, наличие клиноэнстатитового минала (Mg+Fe > Ca)
– заметное присутствие K2O (около 0,09%).
Оптические спектры поглощения пироксенов
Комбинация перекрывающихся полос d-d переходов в изолированных
ионах Fe и Cr и полос межионного взаимодействия пар Me–O (O2- —>
Fe3+, Fe2+) и Me–Me (Fe2+ —> Fe3+).
Выделено 10 типов спектров, объединенных в 4 группы
морфологические разновидности
ильменита из кимберлитов
•
— крупные (более 1 см) желваки, представляющие
собой поликристаллические и неравномернозернистые
агрегаты зерен ильменита:
•
— отдельные высокодефектные
монокристаллические зерна и зерна комбинированного
строения (монокристальное ядро,
поликристаллическая кайма) с характерным
волнистым погасанием размером 0,2-10мм;
•
— микрокристаллические идиоморфные
выделения в основной массе кимберлита размером
0,04-0,15мм.
Химико-генетические группы ильменита
магнитные свойства ильменита из
кимберлитов
1. ферримагнитные при комнатной температуре
ильмениты с содержанием Fe2O3 выше 10 мол.%,
точка Кюри которого, соответствующая превращению
ферримагнетик-парамагнетик, лежит в области
положительных температур (от 57 до 240С);
• 2. парамагнитные при комнатной температуре и
ферримагнитные при температуре жидкого азота ( 196С) ильмениты с содержанием Fe2O3 от 2 до 8
мол.% и точкой Кюри в области отрицательных
температур (от 168 до -72С)
• 3. Парамагнитные при температуре жидкого азота (196С) ильмениты с содержанием Fe2O3 менее 2
мол.%.
типохимизм ильменита
Генетический тип ильменита
N
1
Среднехромистый пикро= ильменит из включений в алмазе и алмазоносных перидотитов
2
Высокохромистый пикро= ильменит из сростков с алмазом, алмазоносных
лерцолитов, метасоматизированных перидотитов
3
Высокохромистый пикро= ильменит из включений в алмазе и перидотитов, в том
числе и метасоматизированных
4
Высокохромистый пикро= ильменит из перидотитов и пироксенитов(энстатититов)
5
Низкохромистый пикро= ильменит из ильменит = клинопироксеновых сро=
стков и перидотитов
6
Среднехромистый пикро= ильменит из перидотитов и пироксенитов(диопсидитов)
7
Низкохромистый ильменит из пироксенитов, вебстеритов и эклогитов
8
Низкохромистый марганцовистый ильменит из включений в алмазе и эклогитов
9
Низкохромистый ильменит из эклогитоподобных пород
10
Высокохромистый ферримагнитный ильменит из сростков с гранатом и перидотитов
11
Высокохромистый ферримагнитный ильменит из диопсидитов
12
Высокохромистый ферримагнитный ильменит из сростков с гранатом
Генетические группы хромшинелидов в кимберлитах
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1 группа —минерал ксенолитов глубинных пород:
морфологически разнообразны: хорошо образованне кристаллы, ксеноморфные выделения,
приуроченные к интерстициям между зернами силикатов, игольчатые и таблитчатые включения
в гранатах и пироксенах.
Состав варьирует в широких пределах; характерно преобладание изовалентных изоморфных
замещений по схеме Cr => Al, называемый перидотитовым трендом (рис).
2 группа - зерна вторичных шпинелидов, реакционно замещающие первичные глубинные
минералы;
входят в состав келифитовых кайм,
наиболее глиноземистые.
3 группа - микрокристаллические (менее 0,1мм) выделения в основной массе
кимберлитов.
отличаются повышенным содержнием TiO2, Fe2O3 и MnO;
характерны изоморфные замещения по схеме Cr =>Fe и Cr => Ti, образующие пикритовый
тренд. кристаллизовались в условиях земной коры.
– 4 группа - дискретные желваки шпинелидов в киберлитовом цементе, размером от долей до
нескольких миллиметров.
• имеют форму октаэдров, сложноограненных многогранников (мириоэдрические кристаллы),
изометричных зерен неправильной формы.
• являются продуктами дезинтеграции шпинельсодержащих пород верхней мантии,
• присутствует довольно значительное количество зерен с повышенным содержанием TiO2 и
Fe2O3,
Сочетание в кимберлитовых породах двух трендов является главным отличительным
признаком шпинелидов из кимберлитов от других типов щелочных ультраосновных пород.
Cr2O3
Хромшпинелиды
1
Макрокристы
2
3
10
4
13
5
11
12
6
Микрокристы
7
8
9
Fe2O3+TiO2
0
10
75
25
75
50
50
25
0
Cr2 O3
0
10
0
Al2O3
Al2 O3
0
25
50
75
100
FeO+TiO2
Генерации флогопита в кимберлитах.
• 1 генерация - коричневые, бурые, зеленовато-бурые
мегакристы размером от нескольких миллиметов до 5 см,
таблитчатой, овальной и бочонковидной формы.
• 2 генерация - мелкие (0,5-2,0мм) пластинчатые и
чешуйчатые коричневые, бурые или зеленовато-бурые
кристаллы в основной массе кимберлитов с характерным
флюидальным расположением. Кристаллы 2х
морфологических типов: идиоморфные
псевдогексагональные таблички и удлиненные пластинки.
•
• 3 генерация - желтовато-бурые, золотистые и белесые
чешуйки флогопита размером менее 1 мм. Форма чешуек
неровная, как бы рваная.
генетические типы флогопита:
• Магматогенный флогопит
• образовался в условиях верхней мантии при быстрой смене P-T
параметров,
• несовершенные кристаллы с низкой степенью упорядоченности.
• наблюдаются нарушения в наложении слоев,
• смесь модификаций 1М + 2М1.
• методом ЯМР выделены дуплеты ионов FeIV3+.
• изоморфизм Fe IV3+ —> Al IV3+,
• выше степень замещения Si на Al в тетраэдрах.
• Метасоматический флогопит,
• появился после консолидации породы, кристаллизовался в более
спокойной обстановке при медленном остывании,
• крупные кристаллы с совершенной структурой.
• обычна модификация 1М
• Методом ЯГР зафиксировано по два дуплета Fe2+ в тетраэдрах.
Состав
флогопита
Karpinsky-2
16.0
Pioneerskaya
•
выделяют 5 групп:
•
•
•
•
•
Первичный магматогенный флогопит
в составе ксенолитов и в виде вкрапленников
дефицит гидроксильных групп.
отвечает фторфлогопиту
умеренные содержания Ti (0,18-0,46 мас.%) и
Fe (2,6-2,76 мас.%).
наличие железа в четвернй координации.
содержит повышенное количество хрома и
низкое — FeO.
•
•
Al2O3(wt.%)
Kimberlites
•
•
12.0
8.0
•
Lamproites
•
4.0
4.0
2.0
TiO2(wt.%)
6.0
•
Метасоматические флогопиты
кристаллизация микрокристаллического
флогопита основной массы кимберлита в
коровых условиях
повышены содержания титана, железа, хрома
и натрия.
характерен тренд, типичный для щелочных
базальтоидов: от магнезиального флогопита
до железистого и титанистого биотита.
В результате наложенног метасоматоза при
температуре порядка 900С происходило
замещение слюдой как минералов основной
массы, так и ксенолитов осадочных пород,
превращенных в своеобразные слюдиты.
Структура оливина