Витрина 48

Минералы верхней мантии

Экспозиция «Минералы верхней мантии» была создана в 2005 году Е.Л.Соколовой при участии консультантов профессора МГУ Э.М.Спиридонова и А.И.Пономаренко. Вещество верхней мантии представляет собой магматогенные породы базитового и, чаще, ультрабазитового составов. На выставке экспонируются образцы ксенолитов из кимберлитов, базальтов, а также образец вебстерита из рифтовой долины Срединно-океанического хребта Атлантики.

Согласно геофизическим данным, под верхней мантией понимают весь вещественный комплекс, залегающий между границей Мохоровичича – подошвой земной коры (максимальные глубины – до 70 км) до глубин, составляющих около 400 км под поверхностью Земли. На участках древних платформ, контролируемых зонами глубинных разломов, возможно образование систем многочисленных кимберлитовых трубок, таких, как, например, в Якутской кимберлитовой провинции. Кимберлиты – магматогенные гибридные породы, слагающие протяженные субвертикальные с малым сечением тела – «трубки», дайки, жилы. Магматические очаги, в которых выплавляются протокимберлитовые расплавы, расположены на глубинах свыше 200 км. На пути к поверхности по системе глубинных разломов, мигрируя на относительно высокой скорости сквозь породы разнообразного состава, кимберлитовые магмы захватывают их обломки в виде ксенолитов пород или мегакрист некоторых минералов. Кимберлиты выносят к поверхности Земли горные породы и минералы, принадлежащие к различным Р-Т уровням (фациям глубинности) верхней мантии. Ксенолиты из кимберлитов и базальтов являются уникальным источником для прямого познания состава и свойств глубинных слоев Земли и, прежде всего, ее верхней мантии. На Земле есть особые структуры, где мантийное вещество выходит на поверхность – это так называемые рифтовые долины Срединно-океанических хребтов. Их отделяет от дневной поверхности около 3 км океанской воды.
Вещество верхней мантии представляет собой магматогенные породы базитового и, чаще, ультрабазитового составов. На выставке экспонируются образцы ксенолитов из кимберлитов, базальтов, а также образец вебстерита из рифтовой долины Срединно-океанического хребта Атлантики.

Породы базитового состава представлены преимущественно эклогитами – высокобарными породами, главными минералами которых являются гранат – пироп и альмандин-пироп с широкими вариациями содержания Cr и Ca и клинопироксен – омфацит. В состав эклогитов могут входить кианит, оливин, корунд, энстатит, плагиоклаз, коэсит, рудные минералы – рутил, джерфишерит, пирротин, пентландит. Более распространенные породы ультрабазитового состава – разнообразные перидотиты и пироксениты – содержат оливин (форстерит и железистый форстерит), гранат – пироп и альмандин-пироп, часто Cr-содержащий, ромбо- (энстатит) и клинопироксены (омфацит, диопсид, часто Cr-содержащие), шпинели (Cr- и Fe-содержащие), а также рудные минералы: рутил, ильменит, пирротин, пентландит, пирит, джерфишерит. Особое место среди редких минералов мантийных пород занимает алмаз.

Эклогиты в коллекции

Образец 91994. Омфацит. Минералы-спутники: Пироп
Фрагмент ксенолита гигантозернистых эклогитов из кимберлитов трубки Обнаженная, Якутия. Эклогиты состоят из омфацита темного бутылочно-зеленого цвета, с выраженной спайностью, отдельные зерна которого достигают 4 см, и ярко-красного полупрозрачного граната альмандин-пиропового состава. В породе присутствуют отдельные ярко-зеленые мелкие зерна предположительно хромдиопсида и редкие зерна сульфидов и рутила.
Размеры образца:7х4,5х3,5 см. Авторский № О-1.
Образец был подарен музею А.И. Пономаренко в 2006г., занесен в инвентарные книги в 2006г.

Данные микрозондового анализа:

Гранат: (Mg2.21Fe2+0.35Ca0.33Fe3+0.09Mn0.02)(Al1.87Fe3+0.10Cr0.02)[(Si2.90Al0.11)O12].

Омфацит: (Ca0.72Na0.23)(Mg0.76Al0.20Fe3+0.06Ti0.02Cr0.01)[(Si1.89Al0.11)O6].

Образец 77722
Фрагмент полного нодуля гигантозернистых эклогитов из кимберлитов трубки Обнаженная, Якутия. Эклогиты состоят из красно-оранжевых, трещиноватых, прозрачных зерен пиропа (до 1,5 см) с массой ориентированных иголочек рутила (ламелли распада) и из крупных темно-зеленых зерен омфацита с массой ориентированных пластинок пикроильменита (ламелли распада). В породе присутствуют отдельные мелкие зерна пирротина и пентландита с развивающимся по ним джерфишеритом. Поверхность нодуля со следами оплавления.
Полированный образец, склеен из нескольких фрагментов. Размеры образца: 16х12х8,5 см.
Образец был подарен музею А.П. Акимовым, занесен в инвентарные книги в 1976г.

Образец 61576 Фрагмент ксенолита энстатитовых эклогитов из кимберлитов трубки Обнаженная, Якутия. Эклогиты состоят из оранжево-красных, прозрачных, трещиноватых зерен альмандин-пиропа (до 0,8 см), темно-зеленого омфацита и оливкового Fe-энстатита. В гранате заметны ориентированные иглы рутила (ламелли распада), в пироксенах — пластинки пикроильменита (ламелли распада), представленные на микрофотографиях.
На выставке экспонируются 3 фрагмента ксенолита: 2 полированных среза, 1 — срез со слабыми следами оплавления поверхности ксенолита.
Размеры образцов: 13х4,5х2 см; 13х6х2 см; 12х6х2,5 см. Образец был подарен музею Н.В. Макаровой, занесен в инвентарные книги в 1960г.
Данные микрозондового анализа:
Гранат: (Mg1.97Fe2+0.61Ca0.31Fe3+0.08Mn0.02) (Al1.89Fe3+0.08Cr0.02)[(Si2.92Al0.08)O12].
Омфацит: (Ca0.68Na0.26)(Mg0.73Fe3+0.10Al0.21Cr0.01Ti0.01)[(Si1.91Al0.09)O6].
Энстатит: (Mg1,76Fe2+0.16Fe3+0.06Ca0.01Ni0.01)[(Si1.94Al0.05Fe3+0.01)O6].

здесь будет фото + микрофото и описания к ним

Образец 61579. Энстатит в эклогите
Фрагмент полного нодуля гигантозернистых энстатитовых эклогитов из кимберлитов трубки Слюдянка, Якутия. Эклогиты состоят из ярко-зеленого Cr-омфацита, ярко-розового граната и гигантских (до 4 см) темно бутылочно-зеленых до золотисто-коричневых зерен энстатита. Фрагмент целого нодуля, на поверхности следы оплавления.
Размеры образца: 8х5х4 см.
Образец был подарен музею Ю.М. Сибирцевым, занесен в инвентарные книги в 1960г.

Образец 83970. Энстатит. Минералы-спутники: Омфацит
Фрагмент ксенолита оливиновых эклогитов сложной формы в кимберлитовой матрице, трубка Мир, Якутия. Эклогиты состоят из темно-зеленых, трещиноватых, местами прозрачных зерен омфацита (до 1,5 см), оранжево-красных, трещиноватых, прозрачных зерен пиропа, окруженных тонкими темными каймами, и желтовато-коричневых, практически полностью замещенных корренситом зерен оливина. Гранат содержит небольшие включения омфацита.
Полированная пластина. Размеры образца: 10,5х9х1,5 см. Авторский № А-1.
Образец был подарен музею А.И. Пономаренко, занесен в инвентарные книги в 1986г.
Данные микрозондового анализа:
Гранат: (Mg2.27Fe2+0.39Ca0.28Fe3+0.05Mn0.02)(Al1.92Fe3+0.03Cr0.03)[(Si2.94Al0.06)O12].
Омфацит: (Ca0.63Na0.26)(Mg0.81Al0.17Fe3+0.08Cr0.02Fe2+0.01)[(Si1.97Al0.03)O6].

Для некоторых минералов экспериментально доказано, как с глубиной осуществляется смена полиморфных модификаций. Так, оливин (Mg0,9Fe0,1)2SiO4 (ромб.) на глубине 410км от поверхности Земли переходит в вадслеит (Mg0,9Fe0,1)2SiO4 (ромб.), затем на глубине 520 км – в рингвудит (Mg0,9Fe0,1)2SiO4 (куб.), а ниже 670 км распадается на акимотоит (Mg,Fe)SiO3 (куб.) и магнезиовюстит (Mg,Fe)O (см. настенную графику).
Часто в породах и минералах верхней мантии можно наблюдать ряд изменений и превращений, связанных с физико-химическими процессами эволюции этих образований. Имеют место процессы распада твердых растворов с образованием характерных графических структур или ламеллей, например, ильменита в пироксене, рутила в гранате, микрофотографии которых представлены на выставке. Характерные структуры глубинных ксенолитов можно видеть на больших шлифах, представленных на выставке. Порфирокластическими структурами обладают, как правило, наиболее глубинные, «неистощенные» мантийные породы. По сравнению с равномернозернистыми, «истощенными» породами, они обогащены теми компонентами, которые преимущественно удаляются с базальтовыми выплавками – Ti, Al, Fe и Ca.
Р-Т условия формирования пород верхних горизонтов верхней мантии (шпинель-пироксеновая или шпинель-пироповая фации глубинности): Т – до1500ºС; Р – 15-20 кбар, что соответствует глубинам 50-80 км. Для глубин 70-150 км, на которых формируются породы гроспидитовой фации, характерны параметры: Т – до 1800ºС и Р – 20-40 кбар. Для наиболее глубинных мантийных пород (коэситовая и алмаз-пироповая фации) характерны Т – до 2000ºС и Р – 40-80 кбар, что соответствует глубинам 150-280 км.