Щелочно-ультраосновные породы поля Костомукша-Лентииро-Кухмо (возраст 1.23-1.20 млрд. лет [Беляцкий и др., 1997, O'Brien et al., 2007]), расположены на севере Восточно-Европейской платформы в пределах архейского Карельского кратона. Особенности минерального и геохимического составов характеризуют изученные породы как близкие к кимберлитам группы II Южной Африки (оранжеитам), в большей степени, чем к оливиновым лампроитам, а также отражают их внутриплитное глубинное происхождение в области устойчивости алмаза.
Особенности минерального состава. По содержанию фенокристов среди изученных пород можно выделить оранжеиты трех основных типов:
1. Cpx-Phl-Ol тип - сложен оливином нескольких генераций, флогопитом, который часто формирует крупные пойкилитовые кристаллы, а также фенокристами клинопироксена. Основная масса состоит из серпентина и в подчиненном значении карбоната, апатита, шпинели, магнетита и перовскита. Cpx-Phl-Ol оранжеиты Костомукши содержат большое количество крупных макрокристов и фенокристов оливина (до 70-80 об. %), петрографический облик этих пород несет признаки кумулятивного генезиса. В Cpx-Phl-Ol оранжеитах Лентииры содержится меньше клинопироксена, оливина и значительно больше карбоната в основной массе;
2. Phl Ol тип - сложен оливином двух генераций и флогопитом. При этом в некоторых разностях доминирует оливин, а в других слюда. Акцессорные фазы - апатит, шпинель и магнетит, иногда титанит (сфен), карбонат;
3. Phl-Carb тип - сложен флогопитом, карбонатом и апатитом. Отмечаются немногочисленные псевдоморфозы карбоната по оливину. Акцессорные фазы представлены сульфидами, магнетитом и реже шпинелью. Возможно, в породе присутствовал лейцит, поскольку встречаются псевдоморфозы карбоната характерного шестиугольного габитуса.
Породы двух первых типов слагают дайки Костомукшского, Корпангского кустов и Лентииры, а оранжеиты Phl-Carb типа - дайки Таловейсского куста.
Составы флогопитов, пироксенов, шпинелей и апатитов сопоставимы с составами данных минералов из оранжеитов Южной Африки по [Mitchell, 1995]. В работе рассмотрены вопросы генезиса неизмененного оливина, который был встречен только в оранжеитах Cpx-Phl-Ol типа Лентииры. По размерам и габитусу выделения оливина можно разделить на четыре группы:
1. Оливины I - крупные (3х2 мм) кристаллы с округлыми контурами, обычно зональные. Центральные части имеют состав Fo 92 с высоким содержанием NiO (0.33-0.37 мас. %) и низким СаО (0.03-0.04 мас. %). Такие кристаллы можно интерпретировать как ксенокристы из деплетированных перидотитов шпинель-гранатовой фации глубинности;
2. Оливины II - гипидиоморфные или идиоморфные небольшие кристаллы (обычно 0.15-0.3 мм). По составу сопоставимы с краевыми частями зональных кристаллов оливина I и III генераций - Fo 88-89 с высоким содержанием СаО (0.10-0.42 мас. %), умеренными NiO (0.14-0.35 мас. %) и MnO (до 0.07-0.21 мас. %). Их происхождение, по крайней мере для кайм, с наибольшей вероятностью связано с кристаллизацией из кимберлитового расплава;
3. Оливины IIб – образуют микрофенокристы в основной массе (менее 0.1 мм), которые отличаются от оливина II более железистым составом – Fo 86-87. Вероятнее всего они образовались на поздней стадии кристаллизации из наиболее фракционированного оранжеитового расплав;
4. Оливины III - имеют, в основном, промежуточные размеры (около 1.5х1.0 мм) и неправильную форму с округлыми контурами, часто напоминающую «плитки» (tablets, по [Arndt et al., 2010]). Ядра таких оливинов имеют состав Fo 82-83 с низким содержанием СаО (0.03-0.05 мас. %), NiO (0.12-0.17 мас. %) и высоким MnO (до 0.40 мас. %). Характер поведения элементов-примесей не позволяет сделать надежный выбор в пользу кумулусной или метасоматической модели происхождения железистых оливинов III. Можно предположить, что они представляют исходно кумулусные образования, испытавшие метасоматическое преобразование.
Петрогеохимические особенности. По содержаниям петрогенных оксидов и редких элементов примесей породы обладают промежуточным составом между кимберлитами группы I Южной Африки, оранжеитами и лампроитами.
Петрохимические различия выделенных минеральных типов оранжеитов сводятся к тому, что при переходе от Cpx-Phl-Ol и Phl-Ol к Phl-Carb оранжеитам происходит уменьшение концентраций MgO и SiO2 на фоне повышения концентраций Fe2O3t, TiO2 и P2O5, в меньшей степени Al2O3. Эти петрохимические изменения отражают уменьшение роли в составе пород силикатных фаз (оливин, клинопироксен, флогопит) и возрастание роли фосфатов, титанатов, карбонатов.
Все породы обогащены относительно примитивной мантии крупноионными литофильными элементами и легкими REE, а также в меньшей степени высокозарядными элементами и тяжелыми REE с сильным фракционированием REE, величины (La/Yb)n варьируют от 180 до 300.
Оранжеиты Костомукши характеризуются низко- и умеренно-радиогенными значениями начальных изотопных отношений (87Sr/86Sr)1220, варьирующими от 0.7038 до 0.7067. Изотопный состав Nd в оранжеитах характеризуется низкорадиогенными отношениями 143Nd/144Nd: значения εNd(1220) варьируют в пределах от -6.9 до -12. Оранжеиты Phl-Carb типа Таловейсского куста отличаются менее радиогенным изотопным составом Nd (εNd(1220) от -11 до -12) по сравнению с Cpx-Phl-Ol и Phl-Ol оранжеитами Костомукши (εNd(1220) от -6.9 до -9.4).
На основе новых и обобщения ранее опубликованных данных в докладе предложена новая модель петрогенезиса оранжеитов Костомукши.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых (МК- 2723.2012.5).
Литература
Беляцкий Б.В., Никитина Л.П., Савва Е.В. и др. Изотопные характеристики лампроитовых даек восточной части Балтийского щита // Геохимия. 1997. № 6. С. 658-662.
Arndt N.T., Guitreau M., Boullier A.-M., le Roex A., Tommasi A., Cordier P., Sobolev A. Olivine and the origin of kimberlite // Journal of Petrology. 2010. V. 51. P. 573-602.
Mitchell R.H. Kimberlites, orangeites and related rocks, New York: Plenium Press, 1995, 410 p.
O’Brien H., Phillips D., Spencer R. Isotopic ages of Lentiira–Kuhmo–Kostomuksha olivine lamproite - Group II kimberlites // Bulletin of the Geol. Soc. of Finland. 2007. V. 79. P. 203-215.