ЩЕЛОЧЕСОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ ИЗ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ОЛИВИНАХ МАНТИЙНЫХ КСЕНОЛИТОВ ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ТРУБКИ БУЛТФОНТЕЙН (КРАТОН КААПВААЛЬ): СВИДЕТЕЛЬСТВО ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЩЕЛОЧЕЙ В КИМБЕРЛИТОВЫХ РАСПЛАВАХ

Приведены результаты изучения дочерней минеральной ассоциации вторичных раскристаллизованных расплавных включений в оливинах ксенолитов деформированных перидотитов из кимберлитов трубки Бултфонтейн (кратон Каапвааль, Южная Африка). Включения в таком типе ксенолитов по составу могут соответствовать примитивным кимберлитовым жидкостям, непосредственно связанным с магматизмом, сформировавшим трубку Бултфонтейн. Среди 32 идентифицированных во включениях дочерних фаз были выявлены как обычные породообразующие и второстепенные для кимберлитов минералы (силикаты, карбонаты, оксиды), так и «экзотические» для этих пород щелочные карбонаты, сульфаты и хлориды. Во включениях диагностировано 20 щелочесодержащих минералов, из которых 12 являются Na-содержащими и 4 – Na-K-содержащими. В частности, во включениях присутствуют ньеререит, К-ньеререит, шортит, грегориит, эйтелит, брэдлиит, нортупит, тихит, беркеит, афтиталит, арканит, тенардит, сильвин и галит. Согласно полученным результатам, кимберлитовый расплав трубки Бултфонтейн, вероятно, имел Na-спецификацию, а не Ca или K. Карбонаты, сульфаты и хлориды существенно преобладают над силикатами во включениях, содержание которых (серпентин + слюды) не превышает 16 об. %.

Полученные результаты ставят ряд фундаментальных вопросов в отношении петрогенезиса кимберлитов, в том числе: 1) о первоначальных концентрациях натрия как в кимберлитовых расплавах, так и в породах, которые «традиционно» считаются очень низкими; 2) о составе и соотношении летучих компонентов в кимберлитовых магмах, а именно о первоначальных содержаниях не только СO₂, но и таких компонентов, как Сl, SO₃ и H₂O; 3) о первично-магматической минеральной ассоциации кимберлитовых пород, которая в результате серпентинизации, за исключением слюд, теряет подавляющую часть щелочесодержащих минералов.

1. Brett R.C., Russell J.K., Andrews G.D.M., Jones T.J., 2015. The Ascent of Kimberlite: Insights from Olivine. Earth and Planetary Science Letters 424, 119–131. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.05.024.

2. Giuliani A., Soltys A., Phillips D., Kamenetsky V.S., Maas R., Goemann K., Woodhead J.D., Drysdale R.N., Griffin W.L., 2017. The Final Stages of Kimberlite Petrogenesis: Petrography, Mineral Chemistry, Melt Inclusions and Sr-C-O Isotope Geochemistry of the Bultfontein Kimberlite (Kimberley, South Africa). Chemical Geology 455, 342–356. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.10.011.

3. Golovin A.V., Sharygin I.S., Kamenetsky V.S., Korsakov A.V., Yaxley G.M., 2018. Alkali-Carbonate Melts from the Base of Cratonic Lithospheric Mantle: Links to Kimberlites. Chemical Geology 483, 261–274. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.02.016.

4. Golovin A.V., Sharygin I.S., Korsakov A.V., Kamenetsky V.S., Abersteiner A., 2020. Can Primitive Kimberlite Melts Be Alkali‐Carbonate Liquids: Composition of the Melt Snapshots Preserved in Deepest Mantle Xenoliths. Journal of Raman Spectroscopy 51 (9), 1849–1867. https://doi.org/10.1002/jrs.5701.

5. Kamenetsky V.S., Kamenetsky M.B., Golovin A.V., Sharygin V.V., Maas R., 2012. Ultrafresh Salty Kimberlite of the Udachnaya–East Pipe (Yakutia, Russia): A Petrological Oddity or Fortuitous Discovery. Lithos 152, 173–186. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.04.032.

6. Liu Z., Ionov D.A., Nimis P., Xu Y., He P., Golovin A.V., 2022. Thermal and Compositional Anomalies in a Detailed Xenolith-Based Lithospheric Mantle Profile of the Siberian Craton and the Origin of Seismic Midlithosphere Discontinuities. Geology 50 (8), 891–896. https://doi.org/10.1130/G49947.1.

7. Logvinova A., Zedgenizov D., Wirth R., 2019. Specific Multiphase Assemblages of Carbonatitic and Al-Rich Silicic Diamond-Forming Fluids/Melts: TEM Observation of Microinclusions in Cuboid Diamonds from the Placers of Northeastern Siberian Craton. Minerals 9 (1), 50. https://doi.org/10.3390/min9010050.

8. Mercier J.-C.C., 1979. Peridotite Xenoliths and the Dynamics of Kimberlite Intrusion. In: F.R. Boyd, H.O.A. Meyer (Eds), The Mantle Sample: Inclusion in Kimberlites and Other Volcanics. Vol. 16. American Geophysical Union, p. 197–212. https://doi.org/10.1029/SP016p0197.

9. Mitchell R.H., Giuliani A., O’Brien H., 2019. What is a Kimberlite? Petrology and Mineralogy of Hypabyssal Kimberlites. Elements 15 (6), 381–386. https://doi.org/10.2138/gselements.15.6.381.

10. Nickel K.G., Green D.H., 1985. Empirical Geothermobarometry for Garnet Peridotites and Implications for the Nature of the Lithosphere, Kimberlites and Diamonds. Earth and Planetary Science Letters 73 (1), 158–170. https://doi.org/10.1016/0012-821X(85)90043-3.

11. Taylor R.W., 1998. An Experimental Test of Some Geothermometer and Geobarometer Formulations for Upper Mantle Peridotites with Application to the Thermobarometry of Fertile Lherzolite and Garnet Websterite. Neues Jahrbuch für Mineralogie: Abhandlungen 172 (2–3), 381–408. https://doi.org/10.1127/njma/172/1998/381.

12. Zaitsev A.N., Keller J., Spratt J., Perova E.N., Kearsley A., 2008. Nyerereite – Pirssonite – Calcite – Shortite Relationships in Altered Natrocarbonatites, Oldoinyo Lengai, Tanzania. The Canadian Mineralogist 46 (4), 843–860. https://doi.org/10.3749/canmin.46.4.843.

13. Zedgenizov D.A., Rege S., Griffin W.L., Kagi H., Shatsky V.S., 2007. Composition of Trapped Fluids in Cuboid Fibrous Diamonds from the Udachnaya Kimberlite: LAM-ICPMS Analysis. Chemical Geology 240, 151–162. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2007.02.003.