Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная



Скачать 134.43 Kb.
Дата30.10.2012
Размер134.43 Kb.
ТипДокументы
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ОЦЕНКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМИРОВАНИЯ КИМБЕРЛИТОВОЙ ТРУБКИ УДАЧНАЯ-ВОСТОЧНАЯ
Калашникова Т.В.
Научный руководитель Костровицкий С.И.
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, Иркутск

Kalashnikova@igc.irk.ru
Кимберлитовая трубка Удачная находится в Далдыно-Алакитском районе Якутской кимберлитовой провинции. Она была открыта 15 июня 1955 г. отрядом В.Н. Щукина [Харькив с соавторами, 1997]. Предварительная разведка трубки Удачная до 400 м была закончена в 1960 г. и подтвердила ее высокую алмазоносность и промышленное значение. Уникальность трубки в том, что она состоит из двух сопряженных тел, которые образовались не одновременно. Большинство геологов считают, что Западное тело сформировалось на несколько миллионов лет раньше Восточного. Установлена сложная природа трубок и многофазный процесс их внедрения, который прослеживается при анализе внутреннего строения тела. Породы тел отличаются по ряду признаков – в кимберлитах Восточного тела отмечаются меньшая степень измененности процессами серпентинизации, меньшее содержание ксенолитов осадочных пород и повышенное содержание мантийных ксенолитов. В Восточном теле также отмечается большее содержание TiO2, MgO, Fe2O3 и меньшее содержание CaO, CO2 и K2O, чем в Западном.

Геологическое положение, минеральный состав, химический состав пород отдельных тел трубки Удачная достаточно хорошо изучены [Илупин с соавторами, 1990; Харькив с соавторами, 1991; Зинчук с соавторами, 1993]. После разработки методов геотермобарометрии на материале образцов из данной трубки неоднократно проводились определения Т-Р условий формирования, результаты которых связывались с известными экспериментальными данными по синтезу алмазов.

Существуют прямые и косвенные методы определения Т-Р условий формирования минералов. К прямым методам относятся такие, как декрипитация и гомогенизация жидких и газово-жидких включений. Однако использование данных методик ограничено для кимберлитов, испытавших интенсивное, по-существу повсеместное изменение в результате гидротермально метасоматических вторичных процессов. К косвенным методам относятся расчеты, использующие различные зависимости конституционных свойств минералов, а также химического состава совместно кристаллизующихся минералов от температуры и давления. Первые геотермометры были созданы на основе экспериментальных данных по определению коэффициентов распределения элементов в процессе кристаллизации определенных минералов [Перчук, 1973; Перчук, Рябчиков, 1976].
Для пород ультраосновного и основного состава (к которым относятся кимберлиты) используются следующие ассоциации минералов [Симаков, 2003]:


  • Гранат – клинопироксен (распределение Fe-Mg)

  • Оливин – пироксен (распределение Fe-Mg)

  • Гранат-оливин (распределение Fe-Mg и Ca)

  • Клинопироксен-ортопироксен (реакция сольвуса Са-Mg)

  • Геобарометр ортопироксен-гранат (содержание алюминия в пироксене).


В качестве геобарометров используются свойства, имеющие зависимость от давления (например, распределение магний - кальций в гранате и структурное распределение алюминия в пироксене). Разновидностью геотермометров являются изотопные геотермометры, основанные на особенностях фракционирования стабильных изотопов между фазами от температуры. В настоящее время опубликовано более 150 различных геотермометров и геобарометров. Однако расхождения могут достигать сотен градусов и десятков килобар, что объясняется взаимной несогласованностью термодинамических свойств минеральных твердых растворов и распределением отдельных элементов (так как минеральные реакции в различной степени чувствительны к изменению температуры и давления), а также некорректностью методик, описывающих мультикомпонентные растворы. Менакер И. Г. выделяет 4 группы минералогических термометров: оливиновые, двупироксеновые, пироксен-шпинелевые и пироксен-гранатовые. Одними из самых популярных геотермобарометров являются двупироксеновые, использующие распределение Ca и Mg по эквивалентным позициям пироксенов, либо фазовые равновесия в модельной системе CaO-MgO-SiO2. Примерами таких геотермометров являются работы Wells, 1977; Kretz, 1982; Lindsley and Andersen, 1983; Brey and Kohler, 1990; Mercier, 1980 [Менакер, 1993]. К этой же группе можно отнести мономинеральный термометр Nimis and Taylor, 2000.

При определении термодинамических параметров расплава на начальных стадиях формирования кимберлитов используется макро-мегакристная ассоциация (как наиболее первичные образования из расплава). Также используются мантийные ксенолиты – для определения параметров верхней мантии. Можно предположить, что параметры их формирования являются близкими.

В трубке Удачная наиболее распространенными разновидностями мантийных ксенолитов являются катаклазированные гранатовые лерцолиты, а также зернистые лерцолиты и гарцбургиты [Соловьева, 1994; Зинчук с соавторами, 1993]. Шпинелевые лерцолиты находятся в подчиненном количестве. Из первичных минералов сохраняются гранат, хромит и пикроильменит, оливин и пироксены превращаются в агрегат серпентина и хлоритоподобного минерала. В перидотитах часто отмечается реакция оливина с пиропом. Отмечается, что количество гранатовых перидотитов составляет приблизительно 15-20% от общего числа, подавляющее большинство (около 80%) относится к лерцолитам. Похиленко Н.П. [Похиленко, 2007] предполагает, что пироп-хромшпинелевые перидотиты образовывались во время реакции гранатизации перидотитов в интервале глубин 60-170 км. Пироповые перидотиты развивались на глубинах 65-220 км, где давления были достаточными для завершения реакции гранатизации.

Соловьевой Л.В. [1994] были оценены термодинамические параметры образования ксенолитов различных типов и построен петрологический разрез трубки Удачная. Для расчета температуры использовалась кривая сольвуса пироксена (Finnerty and Boyd, 1984), для расчета давления использовалась зависимость содержания Al2O3 в пироксене. В качестве образцов были взяты деформированные лерцолиты, зернистые гранатовые и шпинелевые лерцолиты, а также пироксениты и вебстериты. При этом разновидностью с наиболее высокими термодинамическими параметрами образования являются деформированные лерцолиты. Зернистые гранатовые лерцолиты из гарцбургит-лерцолитовой серии имеют существенно более низкие параметры. Шпинель-гранатовые лерцолиты показывают близкие величины. Гранатовые пироксениты демонстрируют еще более низкие величины. Для пироксенитов и вебстеритов определены самые низкие значения термодинамических параметров из выборки. Соотнесение давлений образования ксенолитов и геофизических данных позволило построить разрез трубки Удачная. Нижнему слою пониженных скоростей (170-150 км) отвечают деформированные лерцолиты. Слою пироксенитов соответствует слой 142-177 км. К глубинам 40-85 км приурочена большая часть пироксенитов и вебстеритов.

Некоторые литературные данные по термодинамическим параметрам образования ксенолитов трубки Удачная приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Термодинамические параметры образования ксенолитов из трубки Удачная-Восточная

(по литературным данным).


Источник

Разновидность ксенолитов

Температура

Т, °С

Давление

Р, кбар

Ассоциация (термометр)

Милашев В.А. и Третьякова Ю.В., 2003 (среднее)

Перидотиты

Пироксениты

Эклогиты

990

1134

994

50

85

34

Оливин-гранат-пироксен

Орто-клинопироксен-гранат

Гранат-клино-ортопироксен

Maya Kamenetsky, 2005

Гранатовый перидотит

Оливин-I

Оливин-II

Оливин-III

1000

1125-1150

960-1100

650

50-60

45-50

45-50

1

Мономинеральный клинопироксеновый (Nimis and Taylor, 2000)

Агашев М.А., 2009

Деформированный перидотит

1250-1400

56-70

Гранат-пироксен

(Brey and Kohler, 1990)


Соловьева Л.В., 1994

Деформированные лерцолиты

Зернистые гранатовые лерцолиты

Шпинелевые лерцолиты

Пироксениты

Вебстериты

1130-1302
558-868
848-850

896-672

649-500

55-70
14-41
30-37

47-28

28-16

Пироксен-пироксен

(Finnerty and Boyd, 1984)


Таким образом, можно отметить, что использование различных геотермометров приводит к разным значениям термодинамических параметров образования, которые могут отличаться до 200°С. Наиболее глубинные параметры образования характерны для деформированных лерцолитов.

Нами проведена (Табл. 1) оценка термодинамических параметров образования нескольких образцов включений клинопироксена в оливине трубки Удачная [по Костровицкий, 1986]. Параметры образования рассчитывались по мономинеральному клинопироксеновому термометру (Nimis and Teylor, 2000).

Результаты расчетов и химические анализы приведены в таблице 2.
Таблица 2.

Химические анализы включений пироксена в оливине и рассчитанные термодинамические параметры образования.




Темпе-ратура

Т, °С

Давление

Р, кбар

SiO2

TiO2

Al2O3

Cr2O3

FeO

MgO

CaO

D-17

1349

58.9

57.32

0.12

2.14

1.05

3.39

18.46

16.72

D-16

1226

58

56.94

0.26

1.42

1.35

2.71

17.73

19.23

D-14

1217

56.8

56.86

0.14

2.06

1.37

2.44

17.52

18.52

D-19-1

1214

63.9

56.07

0.25

1.41

1.19

2.73

18.17

19.43

D-19-2

1212

67.4

55.28

0.27

1.33

1.16

2.83

18.19

19.47

D-4

896

41.9

55.89

0.16

1.44

2.78

1.98

15.54

20.7

D-5

884

38

54.7

0.16

1.62

2.17

2.86

15.38

21.06

D-12

808

53.9

54.67

0.13

1.63

1.42

2.98

15.8

21.14

DI-4-8P

522

33

53.81

0.16

1.38

2.93

2.02

15.39

21.43


Значения термодинамических параметров, полученные для включений пироксена в макро-, мегакристах оливина, соответствуют различным глубинам образования и различным стадиям внедрения кимберлитов. Большая часть образцов сформировалась на больших глубинах (более 170 км). При анализе таблицы прослеживаются следующие тенденции: при уменьшении глубины кристаллизации пироксенов и связанным с подъемом магмы снижением температуры отмечается уменьшение содержания магния и железа, увеличение содержания кальция и хрома. Таким образом, образование представленных образцов оливиновых макро-, мегакристов трубки Удачная происходило на глубинах 150-200 км.

Сложность исследований заключается в том, что кимберлиты неизбежно были изменены вторичными процессами, преимущественно метасоматического, а затем гидротермального характера: серпентинизацией, карбонатизацией, хлоритизацией. Вторичные процессы также влияли на перераспределение элементов в породе. Обменные реакции между сосуществующими минералами могут заметно изменить минеральный состав тел. Соответственно, применение известных геотермометров может дать искаженные результаты. Поэтому необходимо учитывать степень измененности породы вторичными процессами. В данном случае Удачная-Восточная представляет пример трубки, которая незначительно изменена процессами серпентинизации и позволяет добиться большей точности при определении Т-Р условий формирования.

Следует отметить, что при определении температуры образования минералов, кроме вышеперечисленных способов, можно использовать следующие температурные реперы:, точки распада твердых растворов отдельных минералов (например, пикроильменитов), температуры существования несмешивающихся жидкостей и другие точки конституционных трансформаций в минералах.
Литература:


  1. Агашев А.М. Геохимическая эволюция пород основания литосферной мантии по результатам изучения ксенолитов деформированных перидотитов из кимберлитов трубки Удачная/ А.М. Агашев, Н.П. Похиленко, Ю.В. Черепанова, А.В. Головин. – Доклады Академии Наук - 2010, Т. 432, №4 – С. 510-513.

  2. Зинчук Н.Н., Специус З.В., Зуенко В.В., Зуев В.М. Кимберлитовая трубка Удачная. Вещественный состав и условия формирования. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского Университета, 1993. – 147 с.

  3. Костровицкий С.И. Геохимические особенности минералов кимберлитов. – Новосибирск: Наука, 1986.

  4. Менакер И.Г. Геотермобарометрия ультраосновных пород. – Новосибирск: ВО Наука, 1993. -121 с.

  5. Милашев В.А., Третьякова Ю. В. Режим и факторы образования кимберлитов. – СПб: ЯНИГП ЦНИГРИ АК «АЛРОСА», 2003. – 112 с.

  6. Петрохимия кимберлитов. Сост.: А.Д. Харькив, В.В. Зуенко, Н.Н. Зинчук и др. – М.: Недра, 1991. – 304 с. Мин-во геол. СССР, Центр. Науч.-исслед. Геол.-развед. Ин-т цветных и благородных металлов. Якутский ф-л.

  7. Перчук Л.Л. Термодинамический режим глубинного петрогенеза. – М.: Наука, 1973. – 318 с.

  8. Перчук Л.Л., Рябчиков И.Д. Фазовое соответствие в минеральных системах. – М.: Недра, 1976. – 287 с.

  9. Похиленко Н.П., Малыгина Е.В. Неравновесные ассоциации в ксенолитах зернистых перидотитов кимберлитовой трубки Удачная// Кристаллохимия и кристалломорфология минералов [сб. ст.] – Новосибирск, 2007. – С. 296-298.

  10. Симаков С.К. Физико-химические условия образования алмазоносных пара-генезисов эклогитов в породах верхней мантии и земной коры. – Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2003. – 187 с.

  11. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. – Новосибирск: Наука, 1974. – 264 с.

  12. Соловьева Л.В., Владимиров Б.М., Днепровская Л.В. и др. В кн.: Кимберлиты и кимберлитоподобные породы: Вещество верхней мантии под древними платформами. – Новосибирск: ВО Наука, 1994. – 256 с.

  13. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Зуев В.М. История алмаза. – М.: Недра, 1997. – 601 с.

Похожие:

Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconОценивание параметров 3 Методы оценивания параметров 3
Построение доверительного интервала с использованием распределения точечной оценки параметров 6
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconО безопасности и дисциплине в Жигулёвской кругосветке. Удачная Кругосветка
Удачная Кругосветка – максимальное выполнение утверждённой программы и отсутствие происшествий
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconСтатистические методы в геоэкологических исследованиях (часть1)
Статистические методы используются для оценки средних параметров объекта и статистической проверке гипотез о сходстве параметров...
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconРабочая программа по дисциплине «История международных отношений в Европе и Америке в 1918-1991 гг.» для специальности «Международные отношения»
Методика формирования результирующей оценки: итоговая оценка складывается из оценки результатов участия в семинарских занятиях, итогов...
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconИсследование материи в экстремальных состояниях
Корректный выбор схемы разбиения потенциала позволяет устранить проблему неаддитивности диаметров твердых сфер и получить наилучшее...
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconГеометрия нанотрубок
Единичные векторы x и y, образуют базис. Пунктирная линия на рисунке 1 образует окружность в основании трубки с хиральностью (m,n)....
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconАппараты для универсальной ангиографии axiom artis zee floor mont
Интегрированная система обработки и записи гемодинамических параметров пациента. Генератор высокочастотный 100квт с автоматизированным...
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconМетоды оценки параметров риска и доходности инвестиций
Методы оценки инвестиционного риска могут быть разнообразными: статистический анализ, факторный анализ, метод экспертных оценок,...
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconУдк 536. 7 Основное свойство, условия формирования и эволюции диссипативных структур
Именно потоки энергии Умова, возникающие согласно динамике в неравновесных термодинамических системах при определённых условиях,...
Существующие оценки термодинамических параметров формирования кимберлитовой трубки удачная-восточная iconОценивание параметров распределения на основе асимптотического разложения нормализованных сумм
В работе найдены оценки параметров распределения (математического ожидания, дисперсии, коэффициентов асимметрии и эксцесса) методом...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org