О.А. Вишневський, КОМПОЗИЦІЙНА ЗОНАЛЬНІСТЬ ПІРОПІВ ІЗ ОСАДОВИХ ВІДКЛАДІВ ПОБУЖЖЯ: ЗНАЧЕННЯ ДЛЯ РОЗУМІННЯ ЇХ ПОХОДЖЕННЯ

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.42.03.017

УДК 549.621.98 (477)

КОМПОЗИЦІЙНА ЗОНАЛЬНІСТЬ ПІРОПІВ ІЗ ОСАДОВИХ ВІДКЛАДІВ ПОБУЖЖЯ: ЗНАЧЕННЯ ДЛЯ РОЗУМІННЯ ЇХ ПОХОДЖЕННЯ

О.А. Вишневський, канд. геол.-мін. наук, пров. наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: vyshnevskyy@i.ua

http://orcid.org/0000-0002-7206-2185

Мова: англійська

Мінералогічний журнал 2020, 42 (3): 17-26

Анотація: Тривалий час вважалося, що детритові піропи, поширені у палеогенових, неогенових і четвертинних відкладах Верхнього та Середнього Побужжя, пов’язані з кімберлітами. У цій роботі ми представляємо інше бачення їхнього походження. Цілеспрямоване мікрозондове дослідження понад тисячі зерен продемонструвало, що в кожній шліховій пробі 1—2 % піропів є хімічно неоднорідними. За винятком цієї особливості, за іншими ознаками хімічного складу, так само як і морфологічно, виявлені зональні індивіди повністю ідентичні усім іншим детритовим піропам згаданої області, що вказує на їхні спільні корінні джерела. Розмір таких кристалів 200—300 мікрометрів, вміст у них заліза та, частково, марганцю поступово збільшується, а магнію зменшується від одного краю до іншого, тоді як вміст інших компонентів (Ti, Ca і Cr) не змінюється, або змінюється дуже незначно. (Fe + Mn) — Mg зонування найістотніше проявляється на відносно вузькій ділянці шириною 40—100 мікрометрів біля краю зерна. Максимальні та мінімальні значення вмісту Mg та Fe та їхні діапазони в будь-якому досліджуваному гранаті індивідуальні та відрізняються один від одного, але середні їх градієнти приблизно однакові і становлять близько 0,01 ф. о. на 10 мкм. Загальний діапазон вмісту магнію у проаналізованих зональних гранатах становить 1,38—2,34 ф. о. (у перерахунку на 12 атомів кисню), що відповідає 46—75 мол. % піропового компонента, для заліза, відповідно, 0,45—1,09 ф. о. та 14—37 мол. % альмандинового компонента. Характер хімічної зональності, а саме безперервні плавні концентраційні профілі для Mg і Fe, разом з майже рівномірним розподілом Ti, Cr, Са у межах кристалів) свідчать про те, що, радше за все, у досліджених гранатах ми маємо первинну ретроградну дифузійну зональність. Розрахунки виконані за методами класичної геотермобарометрії дають змогу припускати, що процес Mg-Fe дифузії розпочався за температури близько 850 °C і припинився за 650 °C, тоді як тиск при цьому залишався майже незмінним і становив близько 2,0 ГПа. Оцінювання швидкості охолодження корінних порід, необхідна для утворення профілів зонування, що спостерігаються в досліджених гранатах, дає значення приблизно від 2 до 10 °С/млн рр. Загалом за особливостями хімічного складу та характером виявленої у них зональності детритові піропи Верхнього та Середнього Побужжя найбільш подібні до піропів орогенних перидотитів. Враховуючи це висловлено припущення, що останні або подібні до них породи є найімовірнішими корінними джерелами детритових піропів, поширених у цьому регіоні. Однак на питання, чи є вони місцевими, або значно віддаленими, обґрунтованої відповіді поки немає.

Ключові слова: піроп, композиційна зональність, дифузія, швидкість охолодження, походження, Верхнє та Середнє Побужжя.

Література:

  1. Афанасьев В.П., Николенко Е.И., Тычков Н.С., Титов А.Т., Толстов А.В., Корнилова В.П., Соболев Н.В. Механический износ индикаторных минералов кимберлитов: экспериментальные исследования. Геология и геофизика. 2008. 49, № 2. С.120—127.
  2. Вишневський О.А., Павлюк О.В., Павлюк В.М. Піропи із середньосарматських відкладів Верхнього Побужжя (Україна). Мінерал. журн. 2012. 34, № 1. С. 25—34.
  3. Вишневський О.А. Про першу знахідку зонального піропу в осадочному чохлі Українського щита. Допов. НАН України. 2014. № 3. С. 98—103.
  4. Вишневський О.А. Зональний піроп з метаосадових порід Білокоровицької структури (Північно-Західний район Українського щита). Зап. Укр. мінерал. тов-ва. 2015. 12. С. 130—133.
  5. Гейко Ю.В., Гурский Д.С., Лыков Л.И., Металиди В.С., Павлюк В.Н., Приходько В.Л., Цымбал С.Н., Шимкив Л.М. Перспективы коренной алмазоносности Украины. Киев-Львов: Центр Европы, 2006. 223 с.
  6. Геологическая карта Украины и Молдовы 1 : 1 000 000. 1998 г.
  7. Дружинін Л.М., Грицик К.П., Лавров Д.А., Смірнов Г.І. До знахідки крупних зерен піропу в балтських відкладах. Допов. АН УРСР. Сер. Б. 1976. № 6. С. 491—493.
  8. Лазько Е.Е., Серенко В.П. Перидотиты с зональними гранатами из кимберлитов Якутии: свидетельство високотемпературного глубинного метасоматоза и внутримантийного диапиризма? Изв. АН СССР. Сер. геол. 1983. № 12. С. 41—53.
  9. Серенко В.П., Никишов К.Н., Лазько Е.Е. Зональные гранаты в порфиробластовых лерцолитах из кимберлитовой трубки "Мир". Докл. АН СССР. 1982. 267, № 2. С. 438—441.
  10. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974. 261 с.
  11. Тычков Н.С., Похиленко Н.П., Кулигин С.С., Малыгина Е.В. Особенности состава и происхождение пиропов аномального состава из лерцолитов (свидетельства эволюции литосферной мантии Сибирской платформы). Геология и геофизика. 2008. 49, № 4. С. 302—318.
  12. Burgess S.R., Harte B. Tracing lithosphere evolution through the analysis of heterogeneous G9/G10 garnet in peridotite xenoliths, I: Major element chemistry. Proc. 7th Kimberlite Conf. (Dawson volume), Cape Town, 1999. P. 66—80.
  13. Das S., Basu A.R. Evidence of majoritic garnet from the mantle transition zone in the Alpe Arami garnet peridotite. Int. Geol. Rev. 2019. https://doi.org/10.1080/00206814.2019.1703223
  14. Ganguly J., Cheng W., Chakraborty S. Cation diffusion in aluminosilicate garnets: experimental determination in pyrope-almandine diffusion couples. Contribs Mineral. and Petrol. 1998. 131. P. 171—180.
  15. Grütter H.S., Gurney J.S., Menzies A.H., Winter F. An updated classification scheme for mantle-derived garnet, for use by diamond explorers. Lithos. 2004. 77, Iss. 1-4 [special issue], P. 841-857. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2004.04.012
  16. Grütter H., Latti D., Menzies A. Cr-saturation arrays in concentrate garnet compositions from kimberlite and their use in mantle barometry. J. Petrol. 2006. 47, № 4. P. 801—820. https://doi:10.1093/petrology/egi096
  17. Hunter W.C., Smith D. Garnet peridotite from Colorado Plateau ultramafic diatremes: hydrates, carbonates and comparative geothermometry. Contribs Mineral. and Petrol., 1981. 76. P. 312—320.
  18. Jollands M.C., Hanger B.J., Yaxley G.M., Hermann J., Kilburn M.R. Timescales between mantle metasomatism and kimberlite ascent indicated by diffusion profiles in garnet crystals from peridotite xenoliths. Earth. Planet. Sci. Lett. 2018. 481. P. 143—153. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.10.021.
  19. Kargin A.V., Sazonova L.V., Nosova A.A., Tretyachenko V.V. Composition of garnet and clinopyroxene in peridotite xenoliths from the Grib kimberlite pipe, Arkhangelsk diamond province, Russia: Evidence for mantle metasomatism associated with kimberlite melts. Lithos. 2016. 262. P. 442—455. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2016.07.015
  20. Medaris G.Jr., Wang H., Jelınek E., Mihaljevic M., Jakes P. Characteristics and origins of diverse Variscan peridotites in the Gfol Nappe, Bohemian Massif, Czech Republic. Lithos. 2005. 82. P. 1—23. http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2004.12.004.
  21. Medaris G.Jr., Ackerman L., Jelinek E., Toy V., Siebel W., Tikoff B. The Sklené garnet peridotite: petrology, geochemistry and structure of a mantle-derived boudin in Moldanubian granulite. J. Geosci. 2009. 54. P. 301—323. https://doi.org/10.3190/jgeosci.052
  22. Nimis P., Trommsdorff V. Revised thermobarometry of Alpe Arami and other garnet peridotites from the Central Alps. J. Petrol. 2001. 42, № 1. P. 103—115. https://doi.org/10.1093/petrology/42.1.103
  23. O’Neill H.S.C., Wood B.J. An experimental study of the Fe-Mg partitioning between garnet and olivine and its calibration as a geothermometer. Contribs Mineral. and Petrol. 1979. 70. P. 59—70.
  24. Smith D., Boyd F.R. Compositional zonation in garnets in peridotite xenoliths. Contribs Mineral. and Petrol. 1992. 112. P. 134—147.
  25. Spengler D., van Roermund H.L.M., Scheffler F. Pyroxene exsolution microstructures in garnet from the Almklovdalen peridotite, SW Norway. Lithos. 2019. 350—351. P. 105217. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2019.105217
  26. Taylor L.A., Neal C.R. Eclogites with oceanic crustal and mantle signatures from the Belsbank kimberlite, South Africa, Part I: mineralogy, petrography and whole rock chemistry. J. Geol. 1989. 97. P. 551—567.
  27. van Roermund H.L.M. High-pressure ultramafic rocks from the allochtonous nappes of the Swedish Caledonides. The Caledonide Geology of Scandinavia. London: Graham and Trotman, 1989. P. 205—219.
  28. van Roermund H.L.M., Drury M.R., Barnhoorn A., De Ronde A. Relict majoritic garnet microstructures from ultra-deep orogenic peridotites in Western Norway. J. Petrol. 2001. 42. P. 117—130. https://doi.org/10.1093/petrology/42.1.117
  29. Vrabec M. Garnet peridotites from Pohorje: Petrography, geothermobarometry and metamorphic evolution. Geologija. 2010. 53, № 1. Р. 21—36. https://doi.org/10.5474/geologija.2010.002
  30. Vyshnevskyi O.A. A single-grain Cr-pyrope thermobarometry. Abstr. Sci. conf., dedicated to the 50th Anniversary of M.P. Semenenko Institute of Geochemistry, Mineralogy and Ore Formation NAS of Ukraine (Kyiv, May 14—16, 2019). In 2 vol. Kyiv: M.P. Semenenko IGMOF NAS of Ukraine. 2019. 1. P. 134—135.
  31. Wang L., Essene E.J., Zhang Y. Mineral inclusions in pyrope crystals from Garnet Ridge, Arizona, USA: implications for processes in the upper mantle. Contribs Mineral. and Petrol. 1999. 135. P. 164—178. 

PDF

Ukrainian