КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-17-00024

НазваниеВзаимосвязь между кимберлитовыми, карбонатитовыми и щелочно-ультраосновными расплавами на примере Архангельской и Кольской магматических провинций.

РуководительКопылова Майя Герценовна, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2019 г. - 2021 г. 

Конкурс№35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-108 - Петрология магматических пород

Ключевые словамантия, кимберлит, карбонатит, кратон, метасоматоз, первичный расплав, Кольская щелочная Провинция, Архангельская Кимберлитовая Провинция

Код ГРНТИ38.37.19


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проблемы происхождения, состава и эволюции щелочно-карбонатных мантийных расплавов являются одними из важнейших в современной магматической петрологии. Вещественное сходство кимберлитов и родственных пород – щелочных ультрабазитов, лампрофиров и карбонатитов предполагает взаимосвязи между ними, однако петрологические механизмы таких связей определены лишь в самом общем виде. Положение осложняет неопределенность состава первичных расплавов кимберлитов и карбонатитов, проблема определения которых остается одной из последних Terra Incognita магматической петрологии. Классические модели происхождения кимберлитовых и карбонатитовых расплавов «запрещают» их пространственную близость при одинаковом возрасте, поскольку требуют для кимберлитов значительно большую, чем для карбонатитов, мощность субкратонной литосферы. Действительно, в природе совместное нахождение одновозрастных кимберлитов, карбонатитов и щелочно-ультраосновных массивов редки, и такие уникальные случаи дают шанс понять причины генетических связей этих пород. Проблема приобретает особую актуальность, поскольку указанные породы являются, с одной стороны, одним из немногих, если не единственным, прямым источником информации о глубинных мантийных процессах. Также необходимо подчеркнуть исключительный металлогенический потенциал пород, с которыми – и только с ними - связаны промышленные месторождения алмазов и стратегических редких металлов. Целью нашей работы является расшифровка связи кимберлитового и карбонатитового магматизма с точки зрения функционирования единой щелочно-ультраосновной магматической системы и ее взаимодействия с мантией. Исследования планируется провести на примере двух крупнейших провинций девонского кимберлитового и щелочного магматизма: Кольской щелочной и Архангельской кимберлитовой, располагающихся в северо-восточной части Фенноскандинавского щита и его восточного продолжения под осадочным чехлом. Постановка задачи основана на пространственной близости и едином возрасте обеих провинций, трендах постепенных переходов петрографо-минералогических, геохимических, изотопно-геохимических характеристик от кимберлитов к карбонатитам. Высокая степень изученности планируемых объектов работ создает фундамент для более углубленных исследований и позволяет с новых позиций провести петрогенетический анализ этой единой зоны обширного развития внутриплитного магматизма. Основу работы составит комплекс традиционных петролого-минералогических методов в сочетании с прецизионными изотопно-геохимическими (Sr, Nd, Pb, Hf) исследованиями пород и минералов, слагающих многочисленные проявления девонского магматизма в 600-километровой линейной зоне латерального перехода от кимберлитов трубки им. В. Гриба на юго-западе, через ультраосновные лампрофиры (айликиты) Кандалакши и Терского берега, до щелочно-ультраосновных пород с карбонатитами массива Ковдор, на северо востоке (Гриб-Ковдорская зона, ГКЗ). Вопросы взаимосвязи глубинных щелочно-ультраосновных расплавов богатых СО2, невозможно решить без знания мантийного субстрата, из которого они выплавляются. Этот метасоматизированный субстрат, недоступный для прямого наблюдения на глубинах > 200 км, может изучаться через аналогичные породы, образующиеся при метасоматическом воздействии карбонатных флюидов на перидотиты в щелочно-ультраосновных массивах с карбонатитами и мегакристы в кимберлитах. Новизна подхода к их изучению заключается в том, что мы рассматриваем их как результат метасоматического взаимодействия прото-кимберлитовых карбонатитовых флюидов с перидотитом, через который он поднимается. Этот процесс подготавливает мантию к рождению щелочно-ультраосновных расплавов. Совместная работа исследователей со взаимодополняющими квалификациями обеспечит успешную реализацию проекта, который послужит основанием для лучшего понимания мантийных процессов, приводящих к формированию алмазосодержащих пород и руд стратегических металлов.

Ожидаемые результаты
Ожидаемые результаты: - На примере двух крупнейших магматических провинций будут определены условия зарождения, составы и тренды эволюции мантийных кимберлитовых и карбонатитовых расплавов, установлен характер латерального перехода от кимберлитов к карбонатитам на уровне зарождения расплавов и на уровне приповерхностных проявлений магматизма; - Будет разработана петрологическая модель генетических связей карбонатитов и ультраосновных лампрофиров, ультраосновных лампрофиров и кимберлитов, мегакристов и кимберлитов, учитывающая мантийный метасоматоз как необходимую стадию в процессе появления и эволюции кимберлитового расплава, на примере единого во времени и пространстве кимберлитового магматизма Архангельской, щелочно-ультраосновного и карбонатитового магматизма Кольской щелочной провинций; - На основе комплекса изотопных методов в совокупности с геохимическими данными по породам и минералам кимберлитов, айликитов и карбонатитов будет идентифицирован геохимический резервуар, который может обеспечить генерацию первичного расплава, расшифрована эволюция этого расплава, которая привела к появлению айликитов, кимберлитов и карбонатитов в составе Кольской и Архангельской провинций; Результаты анализа геохимической специализации проявлений палеозойского магматизма Архангельско-Кольского региона прольют свет на роль айликитов в металлогеническом потенциале щелочно-ультраосновного магматизма на алмазы и редкие металлы.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В 2019 году была проделана следующая работа: 1. Полевые работы на территории Мурманской области. на массиве Ковдор, и трех участках на побережье Кандалакшского залива: Кандагуба, Кандалакша и Турий Мыс. Всего было отобрано 60 образцов для петрографических исследований и 26 проб для геохимического изучения. На участках Кандалакшского района была проведена геологическая документация ключевых участков с и отобрано 115 проб для петрографического изучения, из них 113 проб также для геохимического изучения. 2. Проведено петрографическое изучение 260 прозрачно-полированных шлифов оптическим методом. Выполнено детальное изучение 5 прозрачно-полированных шлифов с использованием электронного микроскопа и изучения состава минералов электронным микрозондом. Для этого проведено 20 смен на растровом (сканирующем) электронном микроскопе (РЭМ) Jeol JSM-6480LV с энергодисперсионным анализатором INCA-Energy 350 и 10 смен на электронно-зондовом микроанализаторе JXA-8230. Выполнены геохимические исследования пород Ковдора и Кандалакшского района, в том числе пробоподготовка (дробление, истирание) 113 проб, определение содержаний породообразующих оксидов методом XRF -97 проб, определение геохимического состава методом ICP-MS – 60 проб. Проведено выделение монофракций и изотопно-геохимическое изучение минералов-мегакристов и минералов из ксенолитов кимберлитов трубки им. В. Гриба (24 минерала, Rb-Sr, Sm-Nd, кислородная системы). 3. Для уточнения возраста пород Кепинского поля была выделена дополнительно фракция флогопита из пробы силла 697, для которой были проведены геохронологические исследования. В результате был подтвержден более древний возраст кимберлитов Кепинского поля, по сравнению с промышленно алмазоносными кимберлитами месторождений им. В. Гриба и М.В. Ломоносова 4. По материалам исследований подготовлены рукописи двух статей, они направленны в редакции журналов Mineralogy and Petrology и Петрология. В процессе подготовки также рукопись статьи с новыми данными по возрасту и происхождению айликитов Кепинского поля. Результатами этих работ стали следующие выводы: 1. Разработана новая классификация щелочно-ультраосновных пород Архангельской алмазоносной провинции (ААП), которая приводит их номенклатуру в соответствии с современными схемами классификации. Предложенная классификация имеет практическое значение, поскольку позволяет четко отделить кимберлиты от родственных пород, в которых не могут быть встречены промышленные концентрации алмаза. 2. Tрубки взрыва и силлы Кепинского поля, которые ранее диагностировались как кимберлиты, переклассифицированы как айликиты ( ультраосновные лампрофиры) 3. Породы Ижмозерского и, вероятно, Ненокского поля, следует относить к щелочным пикритам и лимбургитам, а не к мелилититам 4. Богатые флогопитом породы на глубоких горизонтах промышленно-алмазоносной кимберлитовой трубки Пионерская Золотицкого поля, ранее относимые к щелочным пикритам или оранжеитам, имеют гибридное происхождение, связанное с интенсивной ассимиляцией кристаллических коровых пород типичными для этой трубки кимберлитами. 5. Богатые карбонатом породы силлов Мела и трубок взрыва Ермаковского поля следует рассматривать как переходные в ряду магнезиальные айликиты – карбонатиты. 6. Проведены петрографическая и геохимическая диагностика и классификация дайковых пород Кандалакшского района. По минеральному и химическому составу среди пород, слагающих дайки Кандалакши можно выделить карбонатиты, ультрамафические лампрофиры и щелочные лампрофиры. 7. Изученные составы образцов Ковдора имеют широкую вариацию состава и включают в себя фонолиты и мелилититы. 8. Метасоматический процесс преобразования преимущественно оливиновых пород (оливинитов) в клинопироксен-флогопитовые породы, характерный для массива Ковдор, по всей видимости протекал в несколько стадий, при этом на более ранних стадиях происходила карбонатизация, а уже затем агрегат оливина и карбонатов замещался клинопироксеном и флогопитом

 

Публикации

1. Каргин А.В., Носова А.А., Сазонова Л.В., Лебедева И.М. Clinopyroxene in kimberlite and aillikite: implications with respect to its origin and the kimberlite-aillikite relations Magmatism of the Earth and Related Strategic Metal Deposits. Abstracts of XXXVI International Conference., 2019. Т. 36. С. 114-118. (год публикации - 2019)

2. Лебедева Н.М., Носова А.А., Каргин А.В., Ларионова Ю.О., Тихомирова Я.С. Mantle metasomatism in SCLM under the Grib kimberlite pipe, Arkhangelsk province, Russia Proceedings of the 15th SGA Biennial Meeting, 2019. Vol. 3. P. 1240-1243 (год публикации - 2019)

3. Носова А.А., Кузьменкова О.Ф., Каргин А.В., Юткина Е.В., Сазонова Л.В., Лапцевич А.Г. Alkaline magmatism of the Devonian rift systems of the East European Platform: age, geochemistry, tectonic setting of the Dnieper-Donets-Pripyat-rift and the Arkhangelsk-Kola province comparison Magmatism of the Earth and Related Strategic Metal Deposits. Abstracts of XXXVI International Conference., 2019. Т. 36. С. 208-212 (год публикации - 2019)

4. Пересецкая Е.В., Каргин А.В., Сазонова Л.В., Носова А.А. Origin of high-Ti megacrysts from kimberlites: petrological and geochemical investigations of orthopyroxene-ilmenite-garnet association in xenoliths from the Grib kimberlite (Arkhangelsk, Russia) Magmatism of the Earth and Related Strategic Metal Deposits. Abstracts of XXXVI International Conference., 2019. Т. 36. С. 228-232. (год публикации - 2019)


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В 2020 году исследования концентрировались на детальном петрографическом и геохимическом изучении отдельных свит пород и недостаточно изученных магматических тел Архангельской и Кольской провинций. Эти исследования необходимы для дальнейшего синтеза всех результатов в 2021 году, когда наш коллектив, работающий по гранту, предложит модели, связывающие ультраосновные лампрофиры и кимберлиты и обсудит роль метасоматоза в формировании этих расплавов. В 2020 году мы работали по следующим направлениям: 1. Кимберлитовые ильмениты. В ходе выполнения исследований по проекту были изучены составы (470 определений методом ЕРМА и 91 определение LA-ICP-MS) ильменита из ксенолитов мантийных перидотитов (ильменитовых дунитов) и ассоциации мегакристов из кимберлитов трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция. Полученные данные были сопоставлены с составами ксенокристов ильменита из трубок Кепинского поля кимберлит-айликитового ряда (трубка 688 – Степная и ЦНИГРИ-Архангельская). Полученные результаты позволили предположить эволюцию кимберлитовых расплавов, объясняющую появление алмазоносных и безрудных кимберлитов. Модель базируется на том, что подъем кимберлитовых расплавов из зоны генерации на поверхность является сложным многостадийным процессом (например, Giuliani et al., 2014, 2016). Основной причиной многоактного характера продвижения кимберлитовых расплавов является то, что первичные щелочно-ультраосновные расплавы, неравновесны как с астеносферной, так и с литосферной мантией (Kopylova et al., 2007; Yaxley et al., 2017), в связи с чем первые порции таких расплавов часто не достигают поверхности и кристаллизуются на мантийных глубинах (Pokhilenko, 2009; Giuliani et al., 2014, 2016). Кимберлитовые расплавы алмазоносных кимберлитов формировались на этапах становления магмопроводящей системы, когда расплавы интенсивно взаимодействовали с окружающей литосферной мантией. Такая ситуация могла возникнуть либо на ранних стадиях проработки транспортного канала, либо в условиях локального растяжения и быстрого подъема расплава, препятствовавшего кристаллизации фенокристов и обеспечившего подъем большого количества захваченного ксеногенного материала. Формирование расплавов безрудных кимберлитов Кепинского поля происходило тогда, когда литосферная мантия в зоне прохождения кимберлитовых расплавов была уже геохимически переуравновешена с ними, либо в условиях, обеспечивших задержку в ходе подъема расплава и кристаллизацию фенокристов оливина и других фаз. При этом, кимберлитовые расплавы различных полей характеризуются разными моделями фракционной кристаллизации и ассимиляции при формировании ильменитов: (1) при формировании ильменита из безрудных кимберлитов ведущую роль играли процессы фракционной кристаллизации как самого ильменита, так и других минералов (гранат, клинопироксен, ортопироксен, оливин) из расплавов; (2) состав ильменита из высокоалмазоносных кимберлитов контролировался процессами фракционной кристаллизации минералов-мегакристов и интенсивной ассимиляции вещества литосферной мантии. Полученные данные указывают на безрудный характер кимберлитов и родственных пород Кепинского поля, и могут быть использованы при оценке ореолов индикаторных минералов кимберлитов в промежуточных коллекторах нижнекаменноугольного возраста на территории ААП. Результаты опубликованы в статье: Каргин А.В., Носова А.А., Сазонова Л.В., и др Состав ильменита как индикатор условий формирования промышленно-алмазоносных и безрудных кимберлитов Архангельской алмазоносной провинции // Петрология. 2020. Т. 28. № 4. С. 341–369. DOI: 10.31857/S0869590320040056. 2. Изотопные исследования перидотитовых ксенолитов в кимберлитах. Проведено изучение Rb-Sr, Sm-Nd и кислородной изотопных систем минералов мантийных ксенолитов из кимберлитов трубки им. В. Гриба. В ксенолитах деформированных перидотитов, гранатовых гарцбургитов и гранатовых лерцолитов сохраняются петрографические особенности неравновесного состояния минералов, такие как (а) появление клинопироксена в виде удлиненных зерен между серпентинизированными зернами оливина и ортопироксена и локальное замещение этих фаз в перидотитовых ксенолитах; (б) формирование клинопироксен-флогопитовых сростков в гранатовых лерцолитах и клинопироксен-флогопитовых ксенолитов; (в) наличие разных по химическому составу зон в порфиробластах граната; и (г) включения оливина в новообразованный «кимберлитовый» клинопироксен могут означать, что модальный метасоматизм приводит к образованию клинопироксена, флогопита, ильменита и в некоторых случаях граната. Эти неравновесные текстуры позволяют предположить, что метасоматическое обогащение произошло незадолго до захвата ксенолитов кимберлитовыми магмами. Клинопироксен-флогопитовые ксенолиты характеризуются равновесными петрографическими структурами и представляют собой завершающую стадию метасоматического изменения гранатового перидотита в пределах литосферной мантии. Sr-Nd изотопный состав граната, клинопироксена и ортопироксена из гранатовых лерцолитов, гранатовых гарцбургитов и деформированных гранатовых лерцолитов согласуется с изотопным смешением между изотопно-контрастными компонентами: древней метасоматизированной мантией и кимберлитовыми расплавами. Клинопироксен и флогопит из мегакристов и флогопит-клинопироксеновых пород по всем параметрам уравновешены с кимберлитовым расплавом; минералы находятся в Rb-Sr равновесии, близком к возрасту внедрения кимберлита. Неполное переуравновешивание Rb-Sr Sm-Nd изотопных систем в породах ксенолитов позволило установить возраст предшествующих этапов мантийного метасоматоза в литосфере Архангельской алмазоносной провинции. Возрасты этих этапов совпадают с мезопротерозойскими тектоно-термальными событиями в Фенноскандии. Возраст, заданный Rb-Sr двухточечными изохронами по минералам гранатовых лерцолитов, в целом согласуется с рифтогенезом и щелочным магматизмом, проявленным в связи с распадом Родинии (610-550 млн лет) (Larsen et al., 2018; Tegner et al., 2019). Nd эррохрона по клинопироксенам и их модельный возраст близок к ~1.2-1.0 млрд лет, и это совпадает с возрастом щелочного ультраосновного магматизма в Карелии и Восточной Финляндии (Kargin et al., 2014; Dalton et al., 2020). Результаты опубликованы в статье: Lebedeva N.M., Nosova A.A., Kargin A.V., Larionova Yu.O., Sazonova L.V., Tikhomirova Y.S. Sr-Nd-O isotopic evidence of variable sources of mantle metasomatism in the subcratonic lithospheric mantle beneath the Grib kimberlite, northwestern Russia // Lithos. 2020. V. 376-377. DOI: 10.1016/j.lithos.2020.105779 3. Гранатовые мегакристы в кимберлитах. Из кимберлитов трубки им. В. Гриба под оптическим и электронным сканирующим микроскопом были подробно изучены 46 мегакристов граната, среди них были выбраны 14 образцов, содержащих полиминеральные и мономинеральные включения. Детальное изучение моно- и полиминеральных включений в мегакристах граната позволили предположить эволюцию кимберлитового расплава от момента, когда он находился в равновесии с мегакристами граната на мантийной глубине до подъема на уровень менее 3 ГПа. Мегакристы граната образовались в результате процесса просачивания расплава на разных расстояниях от основного кимберлитового транспортного канала, на глубине, соответствующей 5.5 ГПа и при температуре порядка 1150 °C. Затем мегакристы граната были захвачены восходящим кимберлитовым расплавом. Изученные полиминеральные включения образовались в результате реакций растворения, вызванных просачиванием кимберлитового расплава, который кристаллизовался в трещинках и полостях растворения в гранате. Кимберлитовый расплав, обогащенный K и Ti (с добавлением H2O), взаимодействовал с мегакристами, в результаты чего в прожилках и включениях образовались флогопит, амфибол и шпинель. Амфибол формировался после флогопита, так как образует каемки на зернах флогопита внутри полиминеральных включений. Наличие паргасита во включениях может указывать на глубину их образования, соответствующую Р < 3 ГПа (Niida and Green 1999). Особенности состава минералов из включений указывают на взаимодействие мегакристов с кимберлитовым расплавом, при котором происходит растворение и перекристаллизацию самого граната, а также диффузионное переуравновешивание между гранатом и минералами включений. Поздние включения с силикатно-сульфатным матриксом, в которых сульфаты Ba и Sr замещают флогопит и кальцит, обогащены Ba и Sr в результате накопления этих элементов в расплаве в ходе фракционной кристаллизации. Результаты опубликованы в статье: Lebedeva N.M., Nosova A.A., Kargin A.V., Sazonova L.V. Multi-stage evolution of kimberlite melt as inferred from inclusions in garnet megacrysts in the Grib kimberlite (Arkhangelsk region, Russia) // Mineralogy and Petrology. 2020. V. 114. P. 273–288. DOI: 10.1007/s00710-020-00704-0 4. Лампрофировые дайки Кольской Щелочной Карбонатитовой Провинции. Проведены детальные петрографические, минералогические и геохимические исследования пород из 85 даек побережья Кандалакшского залива из трех локаций: вблизи г. Кандалакша, Кандагубы, и Турьего Мыса. В первом случае дайки образуют самостоятельный рой и не связаны с каким-либо массивом, в Кандагубе и Турьем Мысу, они сопровождают полифазные щелочного карбонатитовые массивы центрального типа. Моделирование в rhyolite-MELTS (v 1.2.0) позволило определить условия, в которых могла происходить эволюция расплавов при становлении дайковых роев Кольской провинции. Наши результаты позволяют утверждать, что породы даек связаны фракционной кристаллизацией и отделением несмесимого карбонатитового расплава. Наши данные показывают полибарическую эволюцию составов Кандагубы и Турьего Мыса. Их минералогия может быть воспроизведена только если первоначальное давление кристаллизации 1.1-1.5 GPa впоследствии понижается до поверхностного. Дополнительными аргументами за полибарическую эволюцию являются присутствие антекристов, которые образовывались в прото лампрофировых магмах при большом давлении (Ubide et al., 2014) и оцеллей, которые могли формироваться только при низких давлениях (Batki et al., 2014). По контрасту, расплавы даек Кандалакши не фракционировали при низких давлениях, об этом свидетельствует их наблюдаемая и моделируемая минералогия с отсутствием низкобарных минералов. 5. Геохронология граната. Выполнено U-Pb датирование высоко-Ti гранатов из дайки айликитов Кандалакши и турьяитов массива Турий Мыс. Гранат из айликитов (проба 18КЛ-20) характеризуются конкордантным возрастом 375±2 млн лет (СКВО = 1.6; вероятность - 21%) или незначительно дискордантен. Среднее значение возраста (206Pb/238U) гранатов из айликитов, рассчитанное по двум точкам, составляет 374±1 млн лет. Точки изотопного состава граната из турьяитов (проба 19ТР-1) расположены на конкордии, их конкордантный возраст соответствует 375±1 млн лет (СКВО = 0.02; вероятность - 88%) Полученные оценки U-Pb возраста гранатов из айликитов и турьяитов согласуются между собой и соответствуют главному интервалу щелочного магматизма (373-377 млн лет) в пределах Кольской щелочной провинции. 6. Мегакристы Ковдора Ковдорский массив изучался как пример, где мегакристаллические диопсидовые и флогопитовые породы формируются при реакции карбонатитовых расплавов с ультраосновными породами. Петрографические исследования 90 шлифов пород Ковдора показали, что мегакристаллы цлинопироксена и оливина образуются при фенитизации вокруг фоскоритов и карбонатитов. Фенитизация приводит к перекристаллизации полиминеральных клинопироксеновых и оливиновых пород с получением предпочтительной оптической ориентировки и удлиннения перпендикулярного к карбонатитовой жиле. Перекристаллизация клинопироксена соповождается обогащением по Ti, обеднением по Al и замещением рихтеритом. Дальнейшие анализы определят изменения в содержаниях малых элементов и изотопов Pb.

 

Публикации

1. Каргин А.В., Носова А.А., Сазонова Л.В., Пересецкая Е.В., Голубева Ю.Ю., Лебедева Н.М., Третяченко В.В., Хвостиков В.А., Бурмий Ж.П. Состав ильменита как индикатор условий формирования промышленно-алмазоносных и безрудных кимберлитов Архангельской алмазоносной провинции Петрология, том 28. №4, с. 341-369 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.31857/S0869590320040056

2. Лебедева Н.М., Носова А.А., Каргин А.В., Ларионова Ю.О., Сазонова Л.В., Тихомирова Я.С. Sr-Nd-O isotopic evidence of variable sources of mantle metasomatism in the subcratonic lithospheric mantle beneath the Grib kimberlite, northwestern Russia Lithos, V. 376-377. DOI: 10.1016/j.lithos.2020.105779 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105779

3. Лебедева Н.М., Носова А.А., Каргин А.В., Сазонова Л.В. Multi-stage evolution of kimberlite melt as inferred from inclusions in garnet megacrysts in the Grib kimberlite (Arkhangelsk region, Russia) Mineralogy and Petrology, V. 114. P. 273–288. DOI: 10.1007/s00710-020-00704-0 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1007/s00710-020-00704-0

4. Возняк А., Сазонова Л., Носова А. High-Ca olivines in ultramafic and alkali lamprophyres of Kola alkaline province (Russia) as indicators of source heterogeneity Goldschmidt2020 Abstract, https://doi.org/10.46427/gold2020.2695 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.46427/gold2020.2695

5. Возняк А., Сазонова Л., Носова А. Lamprophyres from Turiy Cape and Kandalaksha Devonian dykes (Kola peninsula, Russia) : petrography,geochemistry and mineral composition EGU General Assembly 2020, EGU2020-784 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-784

6. Лебедева Н.М., Носова А.А., Каргин А.В., Ларионова Ю.О., Сазонова Л.В., Тихомирова Я.С. Grib kimberlite peridotite xenoliths: isotopic evidence of variable source of mantle metasomatism Goldschmidt2020 Abstract, https://doi.org/10.46427/gold2020.1431 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.46427/gold2020.1431


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В 2021 году: - продолжены детальные петрографические исследования с использованием оптического и электронного микроскопов, также изучен химический состав валовых проб (методы XRF и ICP-MS) лампрофиров Кольского полуострова из нашей коллекции, которая была пополнена уникальными образцами (трубка взрыва горы Намуайв и др.), в том числе в ходе полевых работ; - проведены исследования состава породообразующих (оливин, флогопит, клинопироксен, карбонат) и акцессорных минералов (перовскит, амфибол), с использованием методов ЕРМА, LA-ICP-MS для лампрофиров, фоскоритов, клинопироксенитов, оливинитов и карбонатитов Кольской и кимберлитов Архангельской провинций (трубка Крутиха, Ижмозерское поле и кимберлиты Кепинского поля). Полученные результаты были использованы для расшифровки условий кристаллизации и флюидного режима в изученных породах; - выполнены дополнительные исследования Rb-Sr, Sm-Nd и U-Pb изотопных систем пород и минералов из лампрофиров Кольской провинции. Исследования проводились авторами проекта в Лабораториях ГЕОХИ РАН и ИГЕМ РАН, а также в рамках договора с ИГГД РАН. - проводилось петрологическое моделирование процессов кристаллизации, смешения, AFC с учетом новых данных; Проведены полевые работы на Кольском полуострове и в Карелии в ходе которых изучены дайки девонских лампрофиров Кольской провинции и проведено рекогносцировочное изучение лампрофировых проявлений палеопротерозоя и мезопротерозоя в пределах провинции и сопряженных территорий. По теме проекта опубликованы 5 статей в журналах WoS, из них 2 статьи в журналах Q1, участники проекта выступили с 5 докладами на конференциях. Основные научные результаты 2021 года вносят вклад в решение таких проблем петрологии Кольской и Архангельской провинций как взаимодействие кимберлитовых расплавов с литосферной мантией и мантийный метасоматоз, эволюция лампрофировых расплавов на коровом уровне и роль ассимиляции корового вещества. Главным результатом является установленный, на основе натурных наблюдений и экспериментальных работ, характер связи между щелочно-ультрамафическими лампрофировыми и кимберлитовыми расплавами и подтверждение такой связи для лампрофиров Кольской и кимберлитов Архангельской провинций на основе Sr-Nd-Pb изотопных исследований. Состав мантийных ксенолитов и минералов мегакристов, вынесенных с разных глубин кимберлитами трубки им. В. Гриба свидетельствуют о том, что литосферная мантия Архангельской провинции с ее основания (глубины около 180–210 км) до глубин, соответствующих давлению 3.5 ГПа (около 100-120 км) испытала полистадийный метасоматоз вдоль путей подъема кимберлитовых расплавов. Мантийный метасоматоз деплетированных гранатовых гарцбургитов приводит к их геохимическому обогащению и преобразованию: 1) в гранатовые лерцолиты, флогопит-гранатовые верлиты и клинопироксен-флогопитовые породы и 2) формированию ильменитовых перидотитов, развитию ильменит-гранатовых, ильменит-ортопироксен-гранатовых пород. Эти процессы происходили незадолго до захвата этих ксенолитов кимберлитовыми расплавами. Расчеты модельных составов расплавов, которые могли находиться в равновесии с гранатом и клинопироксеном из различных типов мантийных ксенолитов и мегакристов показывают, что деформированные лерцолиты в основании литосферной мантии испытали мантийный метасоматоз под воздействием кимберлитовых расплавов щелочно-карбонатно-силикатного состава или их аналогов, например, расплавов типа айликитовых. В ходе взаимодействия расплава с литосферной мантией при формировании магматического канала происходит эволюция состава расплава от обогащенного РЗЭ, Ti, Fe и карбонатной компонентой протокимберлитовых расплавов к существенно силикатным, ультраосновным кимберлитовым расплавам, обедненным Fe-Ti. Соотношение этих крайних составов может определяться степенью проработки мантийного канала, по которым поднимались исходные кимберлитовые расплавы. Результаты опубликованы в статье WoS Q4: Каргин, А.В., 2021. Полистадийность мантийного метасоматоза при формировании кимберлитовых магм: на примере кимберлитов трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция. Петрология 29, 227–255. doi:10.31857/S086959032103002X В рамках изучения эволюции кимберлитового расплава, было проведено петрографо-минералогическое и геохимическое изучение кимберлитов Кепинского поля Архангельской алмазоносной провинции, основное внимание было уделено эволюции поздних порций расплава и сопутствующей флюидной фазы. Ключевым фактором, указывающим на вариации флюидного режима кимберлитов является присутствие в Кепинском поле кимберлитовых силлов и кимберлитовых трубок. Силлы и трубки формировались двумя родственными порциями магмы, первая внедрялась в момент локального стресса, не достигла поверхности, сохранила флюидную существенно карбонатную составляющую и застыла в виде силлов. Вторая порция в момент локального растяжения достигла поверхности, потеряла флюидную фазу в ходе эксплозии и формировала трубки. Поздние процессы эволюции кимберлитов, зафиксированные в силлах, сопровождаются изменением состава флогопита в сторону тетраферрифлогопита (уменьшение Al, увеличение Fe3+) и переходом хромшпинели в титаномагнетит, что выглядит аналогично поздней эволюции щелочно-ультраосновных лампрофиров. Rb-Sr изохронное датирование флогопита из силлов Кепинского поля показало их более древний возраст (397±1 Ма) по сравнению с алмазоносными кимберлитами Архангельской провинции (375±5 Ма, Ларионова и др., 2016), что указывает на формирование провинции по меньшей мере в два магматических эпизода. Результаты опубликованы в статье WoS Q2: Kargin A.V., Nosova A.A., Sazonova L.V, Tretyachenko V.V, Larionova Y.O., 2021. Ultramafic alkaline rocks of Kepino cluster, Arkhangelsk, Russia: Evolution of kimberlite melts. Minerals 5, 1–28. DOI: 10.3390/min11050540 Эволюция лампрофировых расплавов была реконструирована для щелочно-ультраосновных (айликиты, альноиты и др.) и щелочных (мончикиты и др.) лампрофиров Кольской провинции. Фракционирование исходных расплавов айликитов и меланефелинитов протекало на ранних этапах при P = 1.5-0.8 ГПа без возрастания содержаний SiO2 за счет кристаллизации преимущественно клинопироксена при преобладании СО2 над Н2О в расплаве. На поздних этапах меланефеленитовый расплав при 0.6-0.7 ГПа фракционировал до мончикитов и нефелинитов с возрастанием SiO2. При 1.0-1.1 GPa расплав испытал несмесимость с отделением карбонатной составляющей. Айликитовые расплавы с высоким CO2/H2O, фракционировавшие на первом этапе при P = 1.0-0.7 ГПа, затем при 0.1 ГПа испытали дальнейшую дифференциацию в присутствии водного флюида до фонолитов. Результаты опубликованы в статье WoS Q1: Nosova, A.A., Kopylova, M.G., Sazonova, L.V., Vozniak, A.A., Kargin, A.V., Lebedeva, N.M., Volkova, G.D., Peresetskaya, E.V., 2021. Petrology of lamprophyre dykes in the Kola Alkaline Carbonatite Province (N Europe). Lithos 398–399, 106277. doi:10.1016/j.lithos.2021.106277 Для изучения особенностей кристаллизации и эволюции расплавов щелочно-ультраосновных пород, включая поздние стадии кристаллизации, нами были изучены особенности состава граната, оливина и клинопироксена из даек Кандалакши и Турьего мыса. Они показали, что фугитивность кислорода примитивных расплавов Кандалакши, на момент кристаллизации ядер оливинов была равна буферу QFM, тогда как фугитивность кислорода примитивных расплавов Турьего мыса на момент кристаллизации ядер оливинов была более высокой и равна QFM+1; ранние высоко-Zr гранаты кристаллизовались из глубинных обогащенных карбонатом расплавов и впоследствии стали неустойчивыми в более поверхностных условиях. Они присутствуют в лампрофирах как антекристы, что позволяет предположить обогащенные карбонатом расплавы как исходные для лампрофировых магм. Полученные данные по гранатам суммированы в рукописи статьи “Voznyak A., Kopylova M., Nosova A., Sazonova L., Lebedeva N., Stifeeva M. Compositional evolution of igneous garnets: Calcic garnets from alkaline rocks of the Kola Alkaline Carbonatite Province”, представленной в журнал WoS Q1: American Mineralogist Контаминация лампрофировых расплавов веществом нижней коры оказалась важным фактором гетерогенности их изотопных характеристик для Sr, Nd и Pb изотопных систем. Вариации степени плавления мантийного источника и скорости подъема расплавов (быстрая у кимберлитовых и более медленная у карбонатитовых и лампрофировых) во многом определяют различия между производными этих расплавов. Обилие коровых ксенолитов в дайках и Sr и Nd изотопные сдвиги между рано (перовскит) и поздно (Ti гранат) кристаллизующимися фазами подтверждают коровую контаминацию. Расчеты AFC модели показали, что вклад нижнекорового вещества хорошо объясняет тренд с уменьшением значений εNd(t) при слабо увеличивающимся значении 87Sr/86Sr, наблюдаемый для многих пород Кольской провинции и кимберлитов Золотицкого поля Архангельской провинции. В лампрофирах Кольской провинции установлен изотопный эффект контаминации фенитизированной щелочными расплавами древней коры, выраженный увеличением 87Sr/86Sr при постоянных и/или возрастающих значениях εNd(t), т.е. положительной корреляцией Sr и Nd изотопных характеристик. Sr-Nd изотопные составы наименее контаминированных коровым веществом пород Кольской провинции образуют тренд, который отражает формирование пород за счет расплавов - производных от смешения частичных выплавок из метасоматизированной литосферной мантии и астеносферного источника. Вовлечение метасоматизированной мантии, аналогичной той, которая продуцировалась кимберлитовыми расплавами Архангельской провинции в генезис пород Кольской провинции, указывает на тесную связь между кимберлитовыми и другими щелочно-ультрамафическими расплавами Кольской провинции. Sr-Nd-Pb изотопные данные для щелочных и щелочно-ультраосновных пород Кольской провинции и кимберлитов Архангельской провинции формируют единые последовательности, что демонстрирует общность источников и процессов их формирования. Полученные данные суммированы в рукописи статьи Nosova, A.A., Kopylova, M.G., Lebedeva, N.M., Larionova, Y. O., Kargin, A.V., Sazonova, L.V., Voznyak, A.A., Kovach, V. P. 2021.“Melt sources for minor alkaline carbonate-rich rocks of the Terskiy Coast (Kola Alkaline Carbonatitic Province): Kimberlite-like source and crustal contamination”, представленной в журнал Chemical Geology. Связь между кимберлитовыми и айликитовыми расплавами была подтверждена экспериментами по взаимодействию щелочно-ультраосновных расплавов, обогащенных карбонатной компонентой с деплетированными мантийными гарцбургитами при давлении 4 ГПа и температуре 1200оС. Результаты экспериментов позволили установить, что: 1) При взаимодействии щелочно-ультраосновной компоненты, обогащенной карбонатом, с деплетированными гарцбургитами происходит преобразование последних в гранатовые лерцолиты с образованием реакционной зоны, сложенной ассоциацией, характерной для минералов мегакристов; 2) остаточные реакционные ультрамафические расплавы могут рассматриваться как потенциальный источник флогопитового метасоматоза и являться источником пород серии айликиты-кимберлиты. Результаты опубликованы в статье WoS Q1: Kargin, A., Bussweiler, Y., Nosova, A., Sazonova, L., Berndt, J., Klemme, S., 2021. Titanium-rich metasomatism in the lithospheric mantle beneath the Arkhangelsk Diamond Province, Russia: insights from ilmenite-bearing xenoliths and HP–HT reaction experiments. Contrib. to Mineral. Petrol. 176, 101. doi:10.1007/s00410-021-01863-9

 

Публикации

1. Каргин А., Буссвилер Я., Носова А., Сазонова Л., Берндт Д., Клемме С. Titanium‑rich metasomatism in the lithospheric mantle beneath the Arkhangelsk Diamond Province, Russia: insights from ilmenite‑bearing xenoliths and HP–HT reaction experiments Contributions to Mineralogy and Petrology, 176(12), 101 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1007/s00410-021-01863-9

2. Каргин А.В. Полистадийность мантийного метасоматоза при формировании кимберлитовых магм: на примере кимберлитов трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция Петрология, т. 29, № 3, с. 227-255 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.31857/S086959032103002X

3. Каргин А.В., Носова А.А., Сазонова Л.В., Третьяченко В.В., Ларионова Ю.О., Ковальчук Е.В. Ultramafic Alkaline Rocks of Kepino Cluster, Arkhangelsk, Russia: Different Evolution of Kimberlite Melts in Sills and Pipes MINERALS, 11(5), 540 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/min11050540

4. Носова А.А., Копылова М.Г., Сазонова Л.В., Возняк А.А., Каргин А.В., Лебедева Н.М., Волкова Г.Д., Пересецкая Е.В. Petrology of lamprophyre dykes in the Kola Alkaline Carbonatite Province (N Europe) LITHOS, 398-399(3):106277 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106277

5. Носова А.А., Копылова М.Г., Сазонова Л.В., Возняк А.А., Лебедева Н.М., Волкова Г.Д., Пересецкая Е.В. Data on bulk rock compositions, geochemical and textural contrasts between central and marginal parts of dykes, and MELTS modeling of lamprophyre dykes in the Kola Alkaline Carbonatite Province (N Europe) Data in Brief, 38(3):107307 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107307

6. Возняк А.А., Носова А.А., Копылова М.Г., Сазонова Л.В., Пересецкая Е.В., Стифеева М.В Типоморфизм высоко-Ti гранатов и причины вариаций их геохимии на примере гранатов из лампрофиров Турьего Мыса и Кандалакши (Кольский п-ов, Россия) Петрология и геодинамика геологических процессов: Материалы XIII Всероссийского петрографического совещания (с участием зарубежных ученых). Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2021. – В 3-х томах. – Т. 1. – 253 с, Т.1, с.110-111 (год публикации - 2021)

7. Копылова М.Г., Носова А.А., Сазонова Л.В., Возняк А.А., Каргин А.В., Лебедева Н.М., Волкова, Г. П., Пересецкая Е.В. Magmatic diversification of dykes is controlled by adjacent alkaline carbonatitic massifs. Abstract of the 2021 European Union Meeting, Abstract of the 2021 EGU General Assembly, April 2021, Vienna, Austria (год публикации - 2021)

8. Лебедева Н.М., Носова А.А., Сазонова Л.В., Каргин А.В., Ларионова Ю.О., Тихомирова Я.С. Петрология и Sr-Nd-O систематика ксенолитов из кимберлитовой трубки им. В. Гриба Петрология и геодинамика геологических процессов: Материалы XIII Всероссийского петрографического совещания (с участием зарубежных ученых). Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б.Сочавы СО РАН, 2021. – В 3-х томах. – Т. 2. – 269 с., Т.2, с.93-96 (год публикации - 2021)

9. Масси, С., Копылова, М. Г. Fenitization of ultramafic rocks around late carbonatites in the Kovdor Massif (Kola Alkaline Carbonatitic Province) Abstracts of the 2021 Goldschmidt Conference, Abstracts of the 2021 Goldschmidt Conference, July 2021, Lyon, France (год публикации - 2021)

10. Носова А.А., Лебедева Н.М., Ларионова Ю.О., Копылова М.Г., Каргин А.В., Сазонова Л.В., Возняк А.А., Ковач В.П. Sr-Nd-Pb изотопная систематика лампрофиров Кольской щелочной провинции, их мантийные источники и проблема коровой контаминации щелочных магм Петрология и геодинамика геологических процессов: Материалы XIII Всероссийского петрографического совещания (с участием зарубежных ученых). Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б.Сочавы СО РАН, 2021. – В 3-х томах. – Т. 2. – 269 с., Т.2, с.193-195 (год публикации - 2021)


Возможность практического использования результатов
не указано