Особенности состава летучих компонентов при кристаллизации минералов оливинитов и оливин-монтичеллитовых пород Крестовской щелочно-ультраосновной карбонатитовой интрузии, Полярная Сибирь (по газовым хромато-масс-спектрометрическим данным)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

При последовательной кристаллизации оливина в оливинитах, перовскита и монтичеллита в оливин-монтичеллитовых породах Крестовской щелочно-ультраосновной карбонатитовой интрузии материнские ларнит-нормативные щелочные ультрамафитовые (камафугитовые) расплавы по данным беспиролизной газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) были обогащены углеводородами (УВ) и их производными, азот-, хлор-, фтор- и серосодержащими соединениями, а также H2O и CO2. Среди углеводородов присутствовали алифатические, циклические, кислородсодержащие соединения и очень мало гетероциклических. При кристаллизации оливина в оливинитах во флюидах без учета азот-, хлор- и серосодержащих соединений присутствовало 59.30 отн. % УВ, среди которых преобладали (52.17 отн. %) кислородсодержащие, а алифатические и циклические составляли суммарно 6.70 отн. %. При кристаллизации перовскита в оливин-монтичеллитовых породах несколько уменьшилось количество кислородсодержащих углеводородов (34.77 отн. %) и увеличилось алифатических и циклических (до 10.55 отн. %). Кристаллизация монтичеллита происходила при преобладании алифатических и циклических УВ (59.67 отн. %) и пониженных количествах кислородсодержащих УВ (29.35 отн. %). Расчетные значения H/(O + H) во флюидах, равные 0.78 и 0.77 в оливине и перовските соответственно, свидетельствуют о восстановительных условиях кристаллизации этих минералов. На стадии кристаллизации оливина в оливинитах во флюидах также присутствовало (отн. %): 4.1 азотсодержащих, 4.58 серосодержащих, 0.19 хлорсодержащих, 0.12 фторсодержащих УВ, 0.49 CO2 и 31.17 H2O. Кристаллизация перовскита в оливин-монтичеллитовых породах сопровождалась дальнейшим накоплением: до 8.95 отн. % азотсодержащих, 9.53 отн. % серосодержащих, 11.33 отн. % хлорсодержащих УВ, 16.48 отн. % CO2. Содержание же H2O в флюиде снизилось до 7.66 отн. % из-за ее связывания с катионами и Al-Si-радикалами расплава в гидроксилсодержащие соединения. На завершающей стадии кристаллизации перовскита и начальной монтичеллита, когда во флюидах количества хлор-, азот-, серосодержащих соединений и CO2 достигли критических значений, произошла флюидизация расплавов: большая часть рассматриваемых флюидов совместно с Ca и щелочами расплава образовала карбонатно-солевые соединения и расплав стал силикатно-солевым. По данным ГХ-МС анализа, в остаточной флюидной фазе из включений в монтичеллите присутствовало всего 2.29 отн. % азотсодержащих и 1.11 отн. % серосодержащих, 0.32 отн. % хлорсодержащих и 0.35 отн. % фторсодержащих УВ, 0.04 отн. % CO2 и 6.15 отн. % H2O при относительном возрастании углеводородов до 89.63 отн. %. В процессе кристаллизации монтичеллита произошла несмесимость силикатно-солевого расплава с последующим пространственным обособлением силикатной и солевой фракций.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. И. Панина

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: panina@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Е. Ю. Рокосова

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Email: rokosovae@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. Т. Исакова

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: atnikolaeva@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

А. А. Томиленко

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Email: panina@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Т. А. Бульбак

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Email: panina@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Базарова Т.Ю. Термодинамические условия формирования некоторых нефелинсодержащих пород. Новосибирск: Наука, 1969. 112 с.
  2. Базарова Т.Ю., Шугурова H.A. Летучие компоненты при кристаллизации некоторых щелочных эффузивных и гипабиссальных пород // Докл. АН СССР. 1968. Т. 178. № 6. С. 1399–1401.
  3. Бульбак Т.А., Томиленко А.А., Гибшер Н.А. и др. Углеводороды во флюидных включениях из самородного золота, пирита и кварца месторождения Советское (Енисейский кряж, Россия) по данным беспиролизной газовой хромато-масс-спектрометрии // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 11. С. 1535–1560.
  4. Егоров Л.С. Ийолит-карбонатитовый магматизм (на примере Маймеча-Котуйского комплекса Полярной Сибири). Л.: Недра, 1991. 260 с.
  5. Икорский C.B. О закономерностях распределения и времени накопления углеводородных газов в породах Хибинского щелочного массива // Геохимия. 1977. № 11. С. 1625–1634.
  6. Когарко Л.Н., Костольяни Ч., Рябчиков И.Д. Геохимия восстановительного флюида щелочных магм // Геохимия. 1986. № 12. С. 1688–1695.
  7. Кривдик С.Г., Нивин В.А., Кульчицкая А.А. и др. Углеводороды и другие летучие компоненты в щелочных породах Украинского щита и Кольского полуострова // Геохимия. 2007. № 3. С. 307–332.
  8. Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Миронова О.Ф. Основные физико-химические параметры природных минералообразующих флюидов // Геохимия. 2009. № 8. С. 825–851.
  9. Низаметдинов И.Р., Кузьмин Д.В., Смирнов С.З. и др. Углеводороды в составе магматогенного флюида во вкрапленниках продуктов извержений влк. Меньший Брат (о. Итуруп) по данным беспиролизной ГХ-МС расплавных и флюидных включений // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 8. С. 1075–1087.
  10. Нивин В.А. Молекулярно-массовое распределение насыщенных углеводородов в газах Ловозерского нефелин-сиенитового массива // Докл. АН. 2009. Т. 429. № 6. С. 799–801.
  11. Нивин В.А. Вариации состава и происхождение углеводородных газов из включений в минералах Хибинского и Ловозерского щелочных массивов (Кольский полуостров, Россия) // ЗРМО. 2011. Т. 140. № 2. С. 26–37.
  12. Нивин В.А., Коноплева Н.Г., Трелоар П., Икорский С.В. Формы нахождения, взаимосвязь и проблемы происхождения углеродистых соединений в породах Хибинского щелочного массива // Плюмы и проблема глубинных источников щелочного магматизма. Тр. III Международного семинара. 2003. С. 126–142.
  13. Панина Л.И., Исакова А.Т., Сазонов А.М. Оливиниты Крестовской интрузии – продукты кристаллизации ларнит-нормативной щелочно-ультрамафитовой магмы: данные изучения расплавных включений // Петрология. 2018. Т. 26. № 2. С. 163–177.
  14. Панина Л.И., Исакова А.Т., Рокосова Е.Ю. Генезис монтичеллитовых пород Крестовской интрузии Маймеча-Котуйской щелочно-ультраосновной провинции Восточной Сибири: по данным изучения расплавных включений // Петрология. 2023. Т. 31. № 1. С. 81–100. https://doi.org/10.31857/S0869590323010077
  15. Рябчиков И.Д., Когарко Л.Н., Соловова И.П. Физико-химические условия магмообразования в основании Сибирского плюма по данным исследования расплавных микровключений в меймечитах и щелочных пикритах Маймеча-Котуйской провинции // Петрология. 2009. № 3. С. 311–323.
  16. Сазонов А.М., Звягина Е.А., Леонтьев С.И. и др. Платиноносные щелочно-ультраосновные интрузии Полярной Сибири. Томск: Изд-во ИНТИ, 2001. 510 с.
  17. Сук Н.И. Экспериментальное исследование несмесимости силикатно-карбонатных систем // Петрология. 2001. Т. 9. № 5. С. 547–558.
  18. Томиленко А.А., Ковязин С.В., Похиленко Л.Н., Соболев Н.В. Первичные углеводородные включения в гранате алмазоносного эклогита из кимберлитовой трубки Удачная, Якутия // Докл. АН. 2009. Т. 426. № 4. С. 533–536.
  19. Томиленко А.А., Кузьмин Д.В., Бульбак Т.А. и др. Состав первичных флюидных и расплавных включений в регенерированных оливинах из гипабиссальных кимберлитов трубки Малокуонапская, Якутия // Докл. АН. 2015. Т. 465. № 2. С. 213.
  20. Томиленко А.А., Бульбак Т.А., Хоменко М.О. и др. Состав летучих компонентов в оливинах из разновозрастных кимберлитов Якутии (по данным газовой хромато-масс-спектрометрии) // Докл. АН. 2016. Т. 468. № 6. С. 684–689. https://doi.org/10.7868/S0869565216180237
  21. Томиленко А.А., Бульбак Т.А., Логвинова А.М. и др. Особенности состава летучих компонентов в алмазах из россыпей северо-востока Сибирской платформы (по данным газовой хромато-масс-спектрометрии) // Докл. АН. 2018. Т. 481. № 3. С. 310–314.
  22. Chalot-Prat F., Arnold M. Immiscibility between calciocarbonatites and silicate melts and related wall rock reactions in the upper mantle: A natural case study from Romanian mantle xenoliths // Lithos. 1999. V. 46. P. 627–659.
  23. Hamilton D.L., Kjarsgaard B.A. The immiscibility of silicate and carbonate melts, South African // J. Geol. 1993. V. 96. P. 139–142.
  24. Konnerup-Madsen J., Larsen E., Rose-Hansen J. Hydrocarbon-rich fluid inclusions in minerals from the alkaline Ilímaussaq intrusion, South Greenland // Bulletin de Minéralogie. 1979. V. 102. P. 642–653. https://doi.org/10.3406/bulmi.1979.7313
  25. Sobolev N.V., Tomilenko A.A., Bul’bak T.A., Logvinova A.M. Composition of hydrocarbons in diamonds, garnet, and olivine from diamondiferous peridotites from the Udachnaya Pipe in Yakutia, Russia // Engineering. 2019. V. 5. P. 471–478.
  26. Sonin V.M., Tomilenko A.A., Zhimulev E.I. et al. The composition of the fluid phase in inclusions in synthetic HPHT diamonds grown in system Fe–Ni–Ti–C // Sci. Rep. 2022. V. 12. 1246. https://doi.org/10.1038/s41598-022-05153-7
  27. Tomilenko A.A., Chepurov A.I., Sonin V.M. et al. The synthesis of methane and heavier hydrocarbons in the system graphite-ironserpentine at 2 and 4 GPa and 1200°C // High Temperatures – High Pressures. 2015. V. 44. P. 451–465.
  28. Tomilenko A.A., Bul’bak T.A., Timina T.Y. et al. Composition of volatiles of sulfide deposits and carbonate structures in submarine hydrothermal fields of the Mid-Atlantic Ridge // Marine Geol. 2022. V. 444. 106713. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106713
  29. Tomilenko A.A., Sonin V.M., Bul’bak T.A. et al. Impact of Solid Hydrocarbon on the Composition of Fluid Phase at the Subduction (Experimental Simulation) // Minerals. 2023. V. 13. 618. https://doi.org/10.3390/min13050618

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема геологического строения Крестовской вулкано-плутонической структуры (Сазонов и др., 2001). 1 – современные аллювиальные отложения; 2 – нерасчлененные четвертичные отложения; 3 – эффузивная толща меланефелинитов; 4 – кластолавы меланефелинитов; 5, 6 – дайки: 5 – щелочных микросиенитов; 6 – трахибазальтов, трахидолеритов, плагиоклазовых порфиритов и пикритов; 7 – вложенные дайки (микросиениты, трахибазальты, щелочные пикриты); 8 – мелилитолиты; 9 – оливиниты, верлиты и пироксениты; 10 – монтичеллитолиты и оливин-монтичеллитовые породы; 11 – фации фенитов и фенитизированных пород: а – перовскит-эгирин-авгитовая; б – титанит-биотит-эгирин-авгитовая; 12 – перовскитовые фениты: а – равномерно-мелкозернистые, б – бластопорфировые; 13 – биотитсодержащие фенитизированные породы; 14 – инъекционные мелилитолит-ультрамафиты, скарнированные и рекристаллизованные породы контактовой зоны мелилитолитовых тел; 15 – геологические границы; 16 – предполагаемые разрывные нарушения. На врезке – географическое положение Маймеча-Котуйской провинции: Г – плутон Гули; К – интрузия Крестовская.

Скачать (111KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Включения в оливине оливинитов: (а) расположение первичных расплавных включений; (б) расположение вторичных флюидных включений по трещине; (в, г) первичные расплавные включения (Панина и др., 2018); (д) вторичные флюидные включения. (а, б, д) – изображение в проходящем свете, (в, г) – изображение в отраженных электронах. Grt – гранат, Ks – кальсилит, Mtc – монтичеллит, Ol – оливин, Prv – перовскит, Phl – флогопит, Mag – магнетит.

Скачать (63KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Включения в минералах оливин-монтичеллитовых пород Крестовской интрузии: (а) расположение первичных расплавных включений в центре зерна перовскита; (б, в) первичные расплавные включения в перовските (Панина и др., 2018, 2023); (г) расположение первичных расплавных включений в зерне монтичеллита; (д) расположение вторичных флюидных включений по трещине в зерне монтичеллита; (е, ж) первичные расплавные включения в монтичеллите (Панина и др., 2023); (з) вторичные флюидные включения в монтичеллите. (г, д, е, ж, з) – изображение в проходящем свете; (а, б, в) – изображение в отраженных электронах. Ap – апатит, Cal – кальцит, Cpx – клинопироксен, hGrt – гидрогранат, Ks – кальсилит, Mag – магнетит, Mtc – монтичеллит, Nph – нефелин, Pct – пектолит, Prv – перовскит, Phl – флогопит, cc – солевой агрегат, g. – газовая фаза, р.ф. – рудная фаза.

Скачать (81KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Первичное расплавное включение в оливине оливинитов и KR-спектры его основных фаз. Mtc – монтичеллит, Ol – оливин, Phl – флогопит, Mag – магнетит, Gas phase – газовая фаза.

Скачать (54KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Первичное расплавное включение в монтичеллите оливин-монтичеллитовой породы и KR-спектры его основных фаз. Cal – кальцит, Cpx – клинопироксен, Mtc – монтичеллит, Gas phase – газовая фаза.

Скачать (29KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Относительные содержания углеводородов, углекислого газа, воды, а также азотсодержащих, серосодержащих и галогенсодержащих соединений в газовой фазе включений из оливинов оливинитов (а), перовскитов (б) и монтичеллитов (в) оливин-монтичеллитовой породы Крестовской интрузии, полученное с помощью ГХ-МС.

Скачать (34KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Гистограмма распределения относительных содержаний: (а) алифатических, циклических, кислородсодержащих углеводородов (УВ); (б) “легких” (С1–С4), “средних” (С5–С12), “тяжелых” (С13–С18) парафинов; (в) спиртов и эфиров, альдегидов, кетонов и карбоновых кислот в кислородсодержащих соединениях УВ; (г) суммы УВ, CO2, H2O, серосодержащих, азотсодержащих и хлорсодержащих соединений в оливине оливинитов, перовските и монтичеллите оливин-монтичеллитовых пород.

Скачать (43KB)
Метаданные
9. Результаты ГХ-МС анализа газовой фазы, извлеченной при ударном разрушении оливина из оливинита Крестовского массива (видовое разнообразие 285 компонентов)
Скачать (607KB)
Метаданные
10. Результаты ГХ-МС анализа газовой фазы, извлеченной при ударном разрушении перовскита из оливин-монтичеллитовых пород Крестовской интрузии (видовое разнообразие 256 компонентов)
Скачать (600KB)
Метаданные
11. Результаты ГХ-МС анализа газовой фазы, извлеченной при ударном разрушении монтичеллита из оливин-монтичеллитовых пород Крестовской интрузии (видовое разнообразие 282 компонента)
Скачать (607KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025