Термальное состояние краевой части Сибирского кратона в мезозойскую эру кимберлитового магматизма Куойкского поля (Якутская алмазоносная провинция)

Объект исследования. Ксенокристаллы клинопироксена из концентрата тяжелой фракции 14 кимберлитовых тел Куойкского поля (западная часть поля: Обнаженная, Рубин, Серая, Водораздельная, Второгодница, Антошка; центральная часть: Слюдянка, Скиф II; восточная часть: Ирина, Ноябрьская, Вечерняя, Люся, Дьянга, а также Жила 79) (Якутская алмазоносная провинция, Сибирский кратон). Цель. Реконструировать мантийные палеогеотермы под шестью кимберлитовыми трубками (Водораздельная, Обнаженная, Второгодница, Слюдянка, Дьянга, Жила 79), используя два независимых подхода. Материалы и методы. Исследован химический состав ксенокристаллов клинопироксена и оценены температуры и давления с помощью мономинеральной термобарометрии. Подгонка линии геотермы к набору P-T данных производилась двумя методами. Первый основан на модели Д. Хастерока, Д.С. Чепмена, второй на модели Д. Маккензи с соавторами. Результаты. Значение мощности литосферы в пределах погрешности согласуется для двух методов, а также сопоставимо с более ранними реконструкциями для трубок Второгодница, Дьянга и Обнаженная. Полученные результаты указывают на то, что в мезозойское время кимберлитового магматизма мощность литосферы в районе Куойкского поля составляла около 200 км. Выводы. Особенности химического состава ксенокристаллов клинопироксена указывают на неоднородность литосферной мантии. Разная глубинность выносимого мантийного материала для отдельных кимберлитовых трубок Куойкского поля, которые были сформированы в узком временном диапазоне и расположены друг от друга в нескольких десятках километров, может быть связана с особенностями подъема кимберлитовой магмы к поверхности и наличием промежуточных магматических камер. В восточной части Куойкского поля в литосферной мантии больше гранатовых и гранат-шпинелевых перидотитов по сравнению с их количеством в центральной и западной частях, что может косвенно указывать на большую перспективность именно восточного блока на алмазоносность, где, в частности, расположена убогоалмазоносная трубка Дьянга. Отсутствие алмазов в других трубках Куойкского поля может быть связано с интенсивным метасоматическим преобразованием пород литосферной мантии в области “алмазного окна”, что подтверждается большим количеством высокотемпературных клинопироксенов на этих глубинах.

1. Агашев А.М., Похиленко Н.П., Толстов А.В., Поляничко В.В., Мальковец В.Г., Соболев Н.В. (2004) Новые данные о возрасте кимберлитов Якутской алмазоносной провинции. Докл. АН, 399(1), 95-99.

2. Алифирова Т.А. (2015) Продукты распада твердых растворов в гранатах и пироксенах: на материале мантийных ксенолитов из кимберлитов. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 247 c.

3. Ащепков И.В., Иванов А.С., Костровицкий С.И., Вавилов М.А., Бабушкина С.А., Владыкин Н.В., Тычков Н.С., Медведев Н.С. (2019) Мантийные террейны Сибирского кратона: их взаимодействие с плюмовыми расплавами на основании термобарометрии и геохимии мантийных ксенокристов. Геодинамика и тектонофизика, 10(2), 197-245. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-2-0412

4. Комаров А.Н., Илупин И.П. (1990) Геохронология кимберлитов Сибирской платформы по данным метода треков. Геохимия, (3), 365-372.

5. Костровицкий С.И., Яковлев Д.А., Специус З.В. (2018) Неоднородность литосферной мантии под северными полями Якутской провинции и алмазоносность кимберлитов. Эффективность геологоразведочных работ на алмазы: прогнозно-ресурсные, методические, инновационно-технологические пути ее повышения. Мат-лы V Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, посвящ. 50-летию Алмазной лаборатории ЦНИГРИ-НИГП АК “АЛРОСА” (ПАО). (Ред. А.В. Толстов). Мирный: АЛРОСА, 114-118.

6. Костровицкий С.И., Яковлев Д.А., Суворова Л.Ф., Демонтерова Е.И. (2021) Карбонатитоподобная порода дайки из кимберлитовой трубки Айхал, сравнение с карбонатитами участка Номохтоох (Прианабарье). Геология и геофизика, 62(6), 747-764. https://doi.org/10.15372/GiG2020121

7. Муравьева Е.А., Дымшиц А.М., Шарыгин И.С., Головин А.В., Логвинова А.М., Олейников О.Б. (2022) “Клинопироксеновая” палеогеотерма под кимберлитовой трубкой обнаженной: мощность литосферы под Куойкским полем (Сибирский кратон, Якутия). Геодинамика и тектонофизика, 13(4). https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-4-0664

8. Розен О.М., Соловьев А.В., Журавлев Д.З. (2009) Термальная эволюция северо-востока Сибирской платформы в свете данных трекового датирования апатитов из керна глубоких скважин. Физика Земли, 10, 79-96.

9. Розен О.М., Невский Л.К., Жеравлев Д.З., Ротман А.Я., Специус З.В., Макеев А.Ф., Зинчук Н.Н., Манаков А.В., Серенко В.П. (2006) Палеопротерозойская аккреция на северо-востоке Сибирского кратона: изотопное датирование Анабарской коллизионной системы. Стратиграфия. Геол. корреляция, 14(6), 3-24.

10. Тычков Н.С., Юдин Д.С., Николенко Е.И., Малыгина Е.В., Соболев Н.В. (2018) Мезозойская литосферная мантия северо-восточной части Сибирской платформы по данным включений из кимберлитов. Геология и геофизика, 59, 1564-1585.

11. Day H.W. (2012) A revised diamond-graphite transition curve. Amer. Miner., 97, 52-62. https://doi.org/10.2138/AM.2011.3763

12. Dymshits A.M., Sharygin I.S., Malkovets V.G., Yakovlev I.V., Gibsher A.A., Alifirova T.A., Vorobei S.S., Potapov S.V., Garanin V.K. (2020) Thermal State, Thickness, and Composition of the Lithospheric Mantle beneath the Upper Muna Kimberlite Field (Siberian Craton) Constrained by Clinopyroxene Xenocrysts and Comparison with Daldyn and Mirny Fields. Minerals, 10(6), 549. https://doi.org/10.3390/MIN10060549

13. Franz L., Brey G.P., Okrusch M. (1996) Reequilibration of Ultramafic Xenoliths from Namibia by Metasomatic Processes at the Mantle Boundary. J. Geol., 104(5), 599-615. https://doi.org/10.1086/629854

14. Griffin W.L., Ryan C.G., Kaminsky F.V., O’Reilly S.Y., Natapov L.M., Win T.T., Kinny P.D., Ilupin I.P. (1999) The Siberian lithosphere traverse: mantle terranes and the assembly of the Siberian Craton. Tectonophysics, 310, 1-35. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(99)00156-0

15. Grütter H.S. (2009) Pyroxene xenocryst geotherms: Techniques and application. Lithos, 112(2), 1167-1178. https://doi.org/10.1016/J.LITHOS.2009.03.023

16. Hasterok D., Chapman D.S. (2011) Heat production and geotherms for the continental lithosphere. Earth Planet. Sci. Lett., 307(1-2), 59-70. https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2011.04.034

17. Howarth G.H., Barry P.H., Pernet-Fisher J.F., Baziotis I.P., Pokhilenko N.P., Pokhilenko L.N., Bodnar R.J., Taylor L.A., Agashev A.M. (2014) Superplume metasomatism: Evidence from Siberian mantle xenoliths. Lithos, 184-187, 209-224. https://doi.org/10.1016/J.LITHOS.2013.09.006

18. Ionov D.A., Doucet L.S., Xu Y., Golovin A.V., Oleinikov O.B. (2018) Reworking of Archean mantle in the NE Siberian craton by carbonatite and silicate melt metasomatism: Evidence from a carbonate-bearing, dunite-to-websterite xenolith suite from the Obnazhennaya kimberlite. Geochim. Cosmochim. Acta, 224, 132-153. https://doi.org/10.1016/J.GCA.2017.12.028

19. Kinny P., Griffin B., Heaman L., Brakhfogel F., Spetsius Z. (1997) SHRIMP U-Pb ages of perovskite from Yakutian kimberlites. Geolog. Geophis., 38, 91-99.

20. Mather K.A., Pearson D.G., McKenzie D., Kjarsgaard B.A., Priestley K. (2011) Constraints on the depth and thermal history of cratonic lithosphere from peridotite xenoliths, xenocrysts and seismology. Lithos, 125(1-2), 729-742. https://doi.org/10.1016/J.LITHOS.2011.04.003

21. McKenzie D., Jackson J., Priestley K. (2005) Thermal structure of oceanic and continental lithosphere. Earth Planet. Sci. Lett., 233(3-4), 337-349. https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2005.02.005

22. Nimis P. (2002) The pressures and temperatures of formation of diamond based on thermobarometry of chromian diopside inclusions. Canad. Miner., 40(3), 871-884. https://doi.org/10.2113/GSCANMIN.40.3.871

23. Nimis P., Preston R., Perritt S.H., Chinn I.L. (2020) Diamond’s depth distribution systematics. Lithos, 376-377. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105729

24. Nimis P., Taylor W.R. (2000) Single clinopyroxene thermobarometry for garnet peridotites. Pt I. Calibration and testing of a Cr-in-Cpx barometer and an enstatite-in-Cpx thermometer. Contrib. Mineral. Petrol., 139, 541-554. https://doi.org/10.1007/S004100000156

25. Pavlenkova G.A., Pavlenkova N.I. (2006) Upper mantle structure of the Northern Eurasia from peaceful nuclear explosion data. Tectonophysics, 416, 33-52. https://doi.org/10.1016/J.TECTO.2005.11.010

26. Pokhilenko N.P., Sobolev N.V., Kuligin S.S., Shimizu N. (1999) Peculiarities of Distribution of Pyroxenite Paragenesis Garnets in Yakutian Kimberlites and Some Aspects of the Evolution of the Siberian Craton Lithospheric Mantle. Proc. of the 7th int. Kimberlite Conf. Cape Town, Red Roof Design, 2, 689-698.

27. Ramsay R.R., Tompkins L.A. (1994) The geology, heavy mineral concentrate mineralogy, and diamond propectivity of the Boa Esperanca and Cana Verde pipes, Corrego D’anta, Minas Gerais, Brasil. Fifth international Kimberlite Conference, Minas Gerais, Brazil. V. 1B. Spec. Publ. Minas Gerais, Brazil, Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais, 329-345.

28. Sun J., Liu C.Z., Tappe S., Kostrovitsky S.I., Wu F.Y., Yakovlev D., Yang Y.H., Yang J.H. (2014) Repeated kimberlite magmatism beneath Yakutia and its relationship to Siberian flood volcanism: Insights from in situ U-Pb and Sr-Nd perovskite isotope analysis. Earth Planet. Sci. Lett., 404, 283-295. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.07.039

29. Wilson L., Head J.W. (2007) An integrated model of kimberlite ascent and eruption. Nature, 447, 53-57. https://doi.org/10.1038/nature05692

30. Ziberna L., Nimis P., Kuzmin D., Malkovets V.G. (2016) Error sources in single-clinopyroxene thermobarometry and a mantle geotherm for the Novinka kimberlite, Yakutia. Amer. Miner., 101, 2222-2232. https://doi.org/10.2138/am-2015-5540

31. Ziberna L., Nimis P., Zanetti A., Marzoli A., Sobolev N.V. (2013) Metasomatic Processes in the Central Siberian Cratonic Mantle: Evidence from Garnet Xenocrysts from the Zagadochnaya Kimberlite. J. Petrol., 54(11), 2379-2409. https://doi.org/10.1093/PETROLOGY/EGT051