Сотрудниками лаборатории геохимии магматических и метаморфических пород Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) были получены новые данные о составах и физико-химических особенностях образования лампроитов – высококалиевых вулканических пород, слагающих вулкан Гауссберг в Восточной Антарктиде (Рис. 1). Проведённое исследование позволило выявить, что источником ультращелочных магм может являться гетерогенная континентальная литосфера с вовлечением как перидотитового, так и пироксенитового компонентов. Результаты опубликованы в журнале «Геохимия» (Мигдисова и др., 2023).

Лампроиты Гауссберга – это единственное проявление на Земле данного типа пород в виде подушечных лав, извержение которых происходило в подледных условиях. При этом они являются самыми молодыми лампроитами из известных на Земле с возрастом около 56 тыс. лет. Составы лампроитов Гауссберга характеризуются низкими содержаниями CaO, Al₂O₃ и Na₂O, высокой магнезиальностью и высокими K₂O/Al₂O₃.

Основными минералами-вкрапленниками являются магнезиальный оливин и клинопироксен, а также лейцит. Первой образующейся фазой лампроитов Гауссберга является хромистая шпинель, которая встречается в виде включений в оливине. В ассоциацию минералов основной массы входят клинопироксен, лейцит, флогопит и апатит (Рис. 2).

Большинство вкрапленников оливина в лампроитах Гауссберга (более 200 анализов) составляют высокомагнезиальные разности (форстерит Fo 89–91) с повышенными содержаниями Ni (до 4900 ppm; ppm – доля частиц на миллион) и высоким Ni/Co отношением, что может свидетельствовать о высоких содержаниях никеля в источнике (Рис. 3).

При применении метода термометрии, основанного на использовании коэффициента распределения Al₂O₃ между оливином и шпинелью, был получен диапазон температур начальной кристаллизации 1180–1250 °С. Дальнейшая кристаллизация расплава с формированием ассоциации минералов-вкрапленников оливин+лейцит+клинопироксен происходила при давлении ниже 2 ГПа и температурах 1180–1070 °С в присутствии воды. Оценки окислительно-восстановительных условий кристаллизации лампроитов варьируют в широком диапазоне: от QFM-0,5 до QFM+2,3, где QFM – кварц-фаялит-магнетитовый кислородный буфер.

По данным около 300 анализов клинопироксенов установлены две группы вкрапленников, относящихся к группе диопсида, различающиеся содержаниями Al₂O₃, FeO, TiO₂, Cr₂O₃, NiO и редких элементов, что может отражать их кристаллизацию из разных типов первичных расплавов.

Установлено, что вкрапленники лейцита (550 анализов) в лампроитах Гауссберга отвечают идеальной стехиометрии лейцита K[AlSi₂O₆] и при этом обогащены Na₂O (0,05–0,35 мас. %), но обеднены K₂O (19,9–20,9 мас. %) по сравнению с лейцитами из лампроитов других провинций.

По результатам изучения минералогических особенностей магм вулкана Гауссберг показано, что возможное формирование ультращелочных магм могло происходить в ходе плавления континентальной литосферы Восточной Антарктиды, которая была гетерогенна и включала в себя как перидотитовую (существенно оливиновую) мантию, так и фрагменты водосодержащих пироксенитов.

Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: ГЕОХИ РАН.