Инд. авторы:	Щукина Е.В, Агашев А.М., Костровицкий С.И., Похиленко Н.П.
Заглавие:	Метасоматические изменения литосферной мантии в районе кимберлитовой трубки им. в. гриба, архангельская алмазоносная провинция
Библ. ссылка:	Щукина Е.В, Агашев А.М., Костровицкий С.И., Похиленко Н.П. Метасоматические изменения литосферной мантии в районе кимберлитовой трубки им. в. гриба, архангельская алмазоносная провинция // Геология и геофизика. - 2015. - Т.56. - № 12. - С.2153-2172. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG20151204; РИНЦ: 25031808;
Реферат:	rus: Представлены новые данные по метасоматическим изменениям литосферной мантии центральной части Архангельской алмазоносной провинции (ААП), в районе кимберлитовой трубки им. В. Гриба. Изучен химический и микроэлементный состав минералов 26 ксенолитов гранатовых перидотитов из трубки им. В. Гриба, 17 из которых содержат флогопит. Целью работы явилось выявление особенностей состава, строения и метасоматических изменений литосферной мантии центральной части ААП. Детальные минералогические, петрографические и геохимические исследования минералов перидотитов (граната, клинопироксена и флогопита) позволили выявить признаки проявления двух типов модального метасоматического обогащения пород литосферной мантии: высокотемпературного/расплавного и низкотемпературного/флогопитового. Оба типа модального метасоматоза существенно изменили химический состав перидотитов. Низкотемпературный тип мантийного метасоматоза проявлен в новообразованиях флогопита в перидотитах в виде крупных таблитчатых зерен и бесформенных выделений. Две структурные разновидности флогопита имеют существенные различия в химическом составе, в первую очередь, по концентрациям TiO 2, Cr 2O 3, FeO, Ba, Rb и Cs. Породообразующие минералы флогопитсодержащих перидотитов отличаются по химическому составу от минералов безфлогопитовых перидотитов, прежде всего, по повышенному содержанию FeO. Продуктами высокотемпературного/расплавного мантийного метасоматоза является значительная часть гранатов и клинопироксенов из перидотитов, на что указывают высокие концентрации и характер распределения РЗЭ в этих минералах. С помощью геохимического моделирования фракционной кристаллизации можно выделить составы возможных расплавов - метасоматических агентов. По составу несовместимых элементов данные расплавы могут быть близки к пикритам Ижмозерского поля, базальтам Турьинского поля и карбонатитам Мельского поля ААП. Характер распределения РЗЭ в минералах перидотитов позволяет определить последовательность проявления метасоматического обогащения литосферной мантии под трубкой им. В. Гриба. eng: New data on metasomatic processes in the lithospheric mantle in the central part of the Arkhangelsk diamondiferous province (ADP) are presented. We studied the major- and trace-element compositions of minerals of 26 garnet peridotite xenoliths from the V. Grib kimberlite pipe; 17 xenoliths contained phlogopite. Detailed mineralogical, petrographic, and geochemical studies of peridotite minerals (garnet, clinopyroxene, and phlogopite) have revealed two types of modal metasomatic enrichment of the lithospheric-mantle rocks: high temperature (melt) and low-temperature (phlogopite). Both types of modal metasomatism significantly changed the chemical composition of the peridotites. Low-temperature modal metasomatism manifests itself as coarse tabular and shapeless phlogopite grains. Two textural varieties of phlogopite show significant differences in chemical composition, primarily in the contents of TiO 2, Cr 2O 3, FeO, Ba, Rb, and Cs. The rock-forming minerals of phlogopite-bearing peridotites differ in chemical composition from phlogopite-free peridotites, mainly in higher FeO content. Most garnets and clinopyroxenes in peridotites are the products of high-temperature mantle metasomatism, as indicated by the high contents of incompatible elements and REE pattern in these minerals. Fractional-crystallization modeling gives an insight into the nature of melts (metasomatic agents). They are close in composition to picrites of the Izhmozero field, basalts of the Tur’ino field, and carbonatites of the Mela field of the ADP. The REE patterns of the peridotite minerals make it possible to determine the sequence of metasomatic enrichment of the lithospheric mantle beneath the V. Grib kimberlite pipe.
Ключевые слова:	mantle metasomatism; Arkhangelsk diamondiferous province; мантия; кимберлит; mantle; peridotite; kimberlite; Архангельская алмазоносная провинция (ААП); мантийный метасоматоз; перидотит;
Издано:	2015
Физ. характеристика:	с.2153-2172
Цитирование:	1. Агашев А.М., Похиленко Н.П., Черепанова Ю.В., Головин А.В. Геохимическая эволюция пород основания литосферной мантии по результатам изучения ксенолитов деформированных перидотитов из кимберлитов трубки Удачная // ДАН, 2010, т. 432, № 4, с. 510-513. 2. Архангельская алмазоносная провинция / Ред. О.А. Богатиков. М., Изд-во Моск. ун-та, 1999, 524 с. 3. Богатиков О.А., Кононова В.А., Носова А.А., Кондрашов И.А. Кимберлиты и лампроиты Восточно-Европейской платформы: петрология и геохимия // Петрология, 2007, т. 15, № 4, с. 339-360. 4. Веричев Е.М., Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П. Геология, состав, условия образования и методика разведки месторождения им. В. Гриба (Архангельская алмазоносная провинция) // Геология рудных месторождений, 2003, т. 45, № 5, с. 387-414. 5. Королюк В.Н., Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В., Нигматулина Е.Н. О точности электронно-зондового анализа породообразующих минералов на микроанализаторе JXA-8100 // Геология и геофизика, 2008, т. 49 (3), с. 221-225. 6. Логвинова А.М., Тэйлор Л.А., Федорова Е.Н., Елисеев А.П., Вирт Р., Ховарт Дж., Реутский В. Н., Соболев Н.В. Уникальный ксенолит алмазоносного перидотита из кимберлитовой трубки Удачная (Якутия): роль субдукции в образовании алмазов // Геология и геофизика, 2015, т. 56 (1-2), с. 397-415. 7. Мальковец В.Г., Зедгенизов Д.А., Соболев Н.В., Кузьмин Д.В., Гибшер А.А., Щукина Е.В., Головин Н.Н., Веричев Е.М., Похиленко Н.П. Содержание элементов-примесей в оливинах из алмазов и ксенолитов перидотитов кимберлитовой трубки им. В. Гриба (Архангельская алмазоносная провинция) // ДАН, 2011, т. 436, № 4, с. 515-520. 8. Парсаданян К.С., Кононова В.А., Богатиков О.А. Источники гетерогенного магматизма Архангельской алмазоносной провинции // Петрология, 1996, т. 4, № 5, с. 496-517. 9. Перчук А.Л., Шур М.Ю., Япаскурт В.О., Подгорнова С.Т. Экспериментальное моделирование мантийного метасоматоза сопряженного с эклогитизацией корового вещества в зоне субдукции // Петрология, 2013, т. 21, № 6, с. 632-653. 10. Похиленко Н.П., Агашев А.М., Литасов К.Д., Похиленко Л.Н. Взаимоотношения карбонатитового метасоматоза деплетированных перидотитов литосферной мантии с алмазообразованием и карбонатит-кимберлитовым магматизмом // Геология и геофизика, 2015, т. 56 (1-2), с. 361-383. 11. Саблуков С.М., Саблукова Л.И., Шавырина М.В. Мантийные ксенолиты из кимберлитовых месторождений округлых алмазов Зимнебережного района, Архангельская алмазоносная провинция // Петрология, 2000, т. 8, № 5, с. 518-548. 12. Соболев Н.В., Лаврентьев Ю.Г., Поспелова Л.Н., Соболев Е.В. Хромовые пиропы из алмазов Якутии // Докл. АН СССР, 1969, т. 189, № 1, с. 162-165. 13. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Реймерс Л.Ф., Захарченко О.Д., Махин А.И., Усова Л.В. Минеральные включения в алмазах Архангельской кимберлитовой провинции // Геология и геофизика, 1997, т. 38 (2), с. 358-370. 14. Соболев Н.В., Логвинова А.М., Ефимова Э.С. Сингенетические включения флогопита в алмазах кимберлитов: свидетельство роли летучих в образовании алмазов // Геология и геофизика, 2009, т. 50 (12), с. 1588-1606. 15. Соловьева Л.В., Лаврентьев Ю.Г., Егоров К.Н., Костровицкий С.И., Королюк В.Н., Суворова Л.Ф. Генетическая связь деформированных перидотитов и мегакристов граната из кимберлитов с астеносферными расплавами // Геология и геофизика, 2008, т. 49 (4), с. 281-301. 16. Соловьева Л.В., Ясныгина Т.А., Егоров К.Н. Метасоматические парагенезисы в глубинных ксенолитах из трубок Удачная и Комсомольская-Магнитная - индикаторы переноса флюидов через мантийную литосферу Сибирского кратона // Геология и геофизика, 2012, т. 53 (12), с. 1698-1721. 17. Шевченко С.С. Изотопные исследования во ВСЕГЕИ. Перспективы использования результатов в целях прогноза и поисков месторождений алмазов // Материалы научно-практической конференции, посвященной 50-летию открытия первой алмазоносной трубки Зарница. СПб., ВСЕГЕИ, 2004, с. 383-387. 18. Шимизу Н., Соболев Н.В., Ефимова Е.С. Химическая гетерогенность гранатовых включений и ювенильность перидотитовых алмазов из Сибири // Геология и геофизика, 1997, т. 38 (2), с. 337-352. 19. Щукина Е.В. Минералого-геохимические особенности ксенолитов литосферной мантии из кимберлитовой трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция: Автореф. дис. … к.г.-м.н. Новосибирск, ИГМ СО РАН, 2013, 16 с. 20. Щукина Е.В., Головин Н.Н., Мальковец В.Г., Похиленко Н.П. Минералогия и Р-Т параметры равновесия минеральных парагенезисов перидотитов из кимберлитовой трубки им. В. Гриба, Архангельская алмазоносная провинция // ДАН, 2012, т. 444, № 6, с. 1-6. 21. Щукина Е.В., Агашев А.М., Головин Н.Н., Похиленко Н.П. Эквигранулярные эклогиты из кимберлитовой трубки им. В. Гриба: свидетельства палеопротерозойской субдукции на территории Архангельской алмазоносной провинции // ДАН, 2015, т. 462, № 2, с. 1-5. 22. Achterbergh E.V., Griffin W., Stiefenhofer J. Metasomatism in mantle xenoliths from the Letlhakane kimberlites: estimation of element fluxes // Contr. Miner. Petrol., 2001, v. 141, p. 397-414. 23. Agashev A.M., Ionov D.A., Pokhilenko N.P., Golovin A.V., Cherepanova Yu., Sharygin I.S. Мetasomatism in the lithospheric mantle roots: constraints from WR and minerals chemical composition of deformed peridotite xenoliths from kimberlite pipe Udachnaya // Lithos, 2013, v. 160-161, p. 201-215. 24. Albarede F. Introduction to geochemical modeling. Cambridge University Press, 1995, 525 p. 25. Aoki A. Phlogopite and potassic richterite from mica nodules in South African kimberlites // Contr. Miner. Petrol., 1974, v. 115, p. 467-473. 26. Bataleva Y.V., Palyanov Y.N., Sokol A.G., Borzdov Y.M., Palyanova G.A. Conditions for the origin of oxidized carbonate-silicate melts: Implications for mantle metasomatism and diamond formation // Lithos, 2012, v. 128-131, p. 113-125. 27. Bell D.R., Gregoire M., Grove T.L., Chatterjee N., Carlson R.W., Buseck P.R. Silica and volatile-element metasomatism of Archean mantle: a xenolith-scale example from the Kaapvaal Craton // Contr. Miner. Petrol., 2005, v. 150, p. 251-267. 28. Boullier A.M., Nicolas A. Classification of textures and fabrics of peridotite xenoliths from South African kimberlites // Physics and chemistry of the Earth / Eds. L.H. Ahrens, J.B. Dawson, A.R. Duncan, A.J. Erlanc. Pergamon Press, Oxford, 1975, v. 9, p. 467-475. 29. Burgess S.R., Harte B. Tracing lithosphere evolution through the analyses of heterogeneous G9/G10 garnet in peridotite xenoliths, II: REE chemistry // J. Petrol., 2004, v. 45, № 3, p. 609-634. 30. Carswell D.A. Primary and secondary phlogopites and clinopyroxenes in garnet lherzolite xenoliths, Cape Town, South Africa // International Conference on Kimberlites (extended abstracts) / Eds. L.H. Ahrean, A.R. Duncan, A.J. Erlank. Pergamon Press, Oxford, 1973, p. 417-429. 31. Coltorti M., Bonadiman C., Hinton R.W., Siena F., Upton B.G.J. Carbonatite metasomatsim of the oceanic upper mantle: evidence from clinopyroxenes and glasses in ultramafic xenoliths of Grande Comore, Indian Ocean // J. Petrol., 1999, v. 40, p. 133-165. 32. Dasgupta R., Hirschmann M.M., McDonough W.F., Spiegelman M., Withers A.C. Trace element partitioning between garnet lherzolite and carbonatite at 6.6 and 8.6 GPa with applications to the geochemistry of the mantle and of mantle-derived melts // Chem. Geol., 2009, v. 262, p. 57-77. 33. Dawson J.B. Contrasting type of upper-mantle metasomatism // Kimberlites II: the mantle and crust-mantle relationships / Ed. J. Kornprobst. Amsterdam, Elsevier, 1984, p. 289-294. 34. Erlank A.J., Waters F.G., Hawkesworth C.J., Haggerty S.E., Allsopp H.L., Rickard R.S., Menzies M. Evidence for mantle metasomatism in peridotite nodules from the Kimberly pipes, South Africa // Mantle metasomatism / Eds. M. Menzies, C.J. Hawkesworth. London, Academic Press, 1987, p. 221-235. 35. Fujimaki H., Tatsumoto M., Aoki K.-I. Partition coefficients of Hf, Zr, and REE between phenocrysts and groundmasses // J. Geophys. Res., 1984, v. 89, p. 662-672. 36. Green T., Blundy J., Adam J., Yaxley G. SIMS determination of trace element partition coefficients between garnet, clinopyroxene and hydrous basaltic liquids at 2-7.5 GPa and 1080-1200 °C // Lithos, 2000, v. 53, p. 165-187. 37. Gregoire M., Bell D.R., Le Roex A.P. Garnet lherzolites from the Kaapvaal craton (South Africa): trace element evidence for a metasomatic history // J. Petrol., 2003, v. 44, № 4, p. 629-657. 38. Griffin W.L., Shee S.R., Ryan C.G., Win T.T., Wyatt B.A. Harzburgite to lherzolite and back again: metasomatic processes in ultramafic xenoliths from the Wesselton kimberlite, Kimberly, South Africa // Contr. Miner. Petrol., 1999, v. 134, p. 232-250. 39. Griffin W.L., O’Reilly S.Y., Afonso J.C., Bregg G.C. The composition and evolution of lithospheric mantle: a re-evaluation and its tectonic implications // J. Petrol., 2009, v. 50, № 7, p. 1185-1204. 40. Harte B. Mantle peridotites and processes - the kimberlite sample // Continental basalts and mantle xenoliths / Ed. C.J. Hawkesworth, M.J. Norry. Shiva, Nantwich, 1983, p. 6-91. 41. Hoal K.E.O., Hoal B.G., Erlank A.J., Shimizu N. Metasomatism of the mantle lithosphere recorded by rare earth elements in garnets // Earth Planet. Sci. Lett., 1994, v. 126, p. 303-313. 42. Keshav S., Corgne A., Gudfinnsson G.H., Bizmis M., McDonough W.F., Fei Y. Kimberlite petrogenenis: insight from clinopyroxene-melt partitioning experiments at 6 GPa in the CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CO2 system // Geochim. Cosmochim. Acta, 2005, v. 69, № 11, p. 2829-2845. 43. Klein-BenDavid O., Pearson D.G. Origins of subcalcic garnets and their relation to diamond forming fluids - Case studies from Ekati (NWT-Canada) and Murowa (Zimbabwe) // Geochim. Cosmochim. Acta, 2008, v. 73, № 3, p. 837-855. 44. Kopylova M.G., Russell J.K., Cookenboo H. Petrology of peridotite and pyroxenite xenoliths from the Jericho kimberlite: implications for the thermal state of the mantle beneath the Slave Craton, Northern Canada // J. Petrol., 1999, v. 40, № 1, p. 79-104. 45. Kostrovitsky S.I., Malkovets V.G., Verichev E.M., Garanin V.K., Suvorova L.V. Megacrysts from the V. Grib kimberlite pipe // Lithos, 2004, v. 77, p. 511-523. 46. Logvinova A.M., Taylor L.A., Floss C., Sobolev N.V. Geochemistry of multiple diamond inclusions of harzburgitic garnets as examined in-situ // Int. Geol. Rev., 2005, v. 47, № 12, p. 1223-1233. 47. MacGregor J.D. The reaction: 4 enstatite + spinel = forsterite + pyrope // Carnegie Inst. Wash. Yb., 1964, v. 63, p. 157-160. 48. Mahotkin I.L., Gibson S.A., Thompson R.N., Zhuravlev D.Z., Zherdev P.U. Late Devonian diamondiferous kimberlite and alkaline picrite (proto-kimberlite?) magmatism in the Arkhangelsk region, Russia // J. Petrol., 2000, v. 41, № 2, p. 201-227. 49. Mantle metasomatism / Eds. M.A. Menzies, C.J. Hawkesworth. London, Academic Press, 1987, 472 p. 50. McDonough W.S., Sun S.S. The composition of the Earth // Chem. Geol., 1995, v. 120, p. 223-253. 51. Nickel K.G., Green D.H. Empirical geothermobarometry for garnet peridotites and implications for the nature of the lithosphere kimberlites and diamonds // Earth Planet. Sci. Lett., 1985, v. 73, p. 158-170. 52. Nimis P., Grutter H. Internally consistent geothermometers for garnet peridotites and pyroxenites // Contr. Miner. Petrol., 2010, v. 159, p. 411-427. 53. Pearson D.G., Shirey S.B., Carlson R.W., Boyd F.R., Pokhilenko N.P., Shimizu N. Re-Os, Sm-Nd, and Rb-Sr isotope evidence for thick Archaean lithospheric mantle beneath the Siberian craton modified by multistage metasomatism // Geochim. Cosmochim. Acta, 1995, v. 59, p. 959-977. 54. Pollack H.N., Chapman D.S. On the regional variation of heat flow geotherms and lithispheric thickness // Tectoniphysics, 1977, v. 38, p. 279-296. 55. Rorbach A., Schmidt M.W. Redox freezing and melting in the Earth’s deep mantle resulting from carbon-iron redox coupling // Nature, 2011, v. 472, p. 209-212. 56. Shimizu N., Richardson S.H. Trace element abundance patterns of garnet inclusion in peridoite-suite diamonds // Geochim. Cosmochim. Acta, 1987, v. 51, p. 755-758. 57. Simon N.S.C., Irving G.J., Davies G.R., Pearson D.G., Carlson R.W. The origin of garnet and clinopyroxene in «depleted» Kaapvaal peridotites // Lithos, 2003, v. 71, p. 289-322. 58. Simon N.S.C., Carlson R.W., Pearson D.G., Davies G.R. The origin and evolution of the Kaapvaal cratonic lithospheric mantle // J. Petrol., 2007, v. 48, p. 589-625. 59. Sobolev N.V., Lavrent’ev Ju.G. Isomorphic sodium admixture in garnets formed at high pressures // Contr. Miner. Petrol., 1971, v. 31, p. 1-12. 60. Sobolev N.V., Lavrent’ev Y.G., Pokhilenko N.P., Usova L.V. Chrome-rich garnets from the kimberlites of Yakutia and their parageneses // Contr. Miner. Petrol., 1973, v. 40, p. 39-52. 61. Sobolev N.V., Logvinova A.M., Zedgenizov D.A., Pokhilenko N.P., Malygina E.V., Kuzmin D.V., Sobolev A.V. Petrogenetic significance of minor elements in olivines from diamonds and peridotite xenoliths from kimberlites of Yakutia // Lithos, 2009, v. 112S, p. 701-713. 62. Stachel T., Harris J.W. The origin of cratonic diamonds - constraints from mineral inclusions // Ore Geol. Rev., 2008, v. 34, p. 5-32. 63. Stachel T., Aulbach S., Brey G.P., Harris J.W., Leost I., Tapper R., Viljoen K.S. The trace element composition of silicate inclusions in diamonds: a review // Lithos, 2004a, v. 77, p. 1-19. 64. Stachel T., Viljoen K.S., McDade P., Harris J.W. Diamondiferous lithospheric roots along the western margin of the Kalahari Craton - the peridotitic inclusion suite in diamonds from Orapa and Jwaneng // Contr. Miner. Petrol., 2004b, v. 147, p. 32-47. 65. Taylor W.R. An experimental test of some geothermometer and geobarometer formulations for upper mantle peridotites with application to the thermobarometry of fertile lherzolite and garnet websterite // Neus. Jahrb. Mineral. Abh., 1998, v. 172, p. 381-408. 66. Tuff J., Gibson S. Trace-element partitioning between garnet, clinopyroxene and FE-rich picritic melts at 3 to 7 GPa // Contr. Miner. Petrol., 2007, v. 153, p. 369-387. 67. Walter M.J. Melt extraction and compositional variability in mantle lithosphere // Treatise on Geochemistry. V. 2. The mantle and core / Ed. R.W. Carlson. Amsterdam, Elsevier, 2003, p. 363-391. 68. Yaxley G.M., Green D.H., Kamenetsky V. Carbonatite metasomatism in the southeastern Australian lithosphere // J. Petrol., 1998, v. 39, p. 1917-1930.