Витрина 48

Минералы верхней мантии

Виртуальная экскурсия по минералам верхней мантии (витрина 48)

Виртуальная экскурсия подготовлена при содействии нашего Генерального партнера алмазодобывающей компании АК "АЛРОСА" (ПАО)

Согласно геофизическим данным, под мантией Земли понимают весь вещественный комплекс, залегающий между земной корой и ядром Земли, начиная с глубин от 5 км под океанами и 70 км под континентами и доходящий до глубин около 2900 км. Выделяют верхнюю, среднюю или переходную и нижнюю мантию. О составе средней и нижней мантии мы можем только догадываться, строя гипотезы, основанные преимущественно на геофизических данных. Однако, вещество верхней мантии, достигающей глубин в 410 км, непосредственно доступно для изучения, так как слагающие ее породы поступают к поверхности Земли в виде фрагментов, захваченных базальтовой или кимберлитовой магмой. Большой редкостью являются минералы, образовавшиеся на больших глубинах (до 660км), например, некоторые включения в алмазах.
Также фрагменты мантийных пород могут быть обнаружены в тектонических зонах – это оперяющие разломы рифтовых долин Срединно-океанических хребтов либо блоки мантийных пород, поднятых на поверхность в складчатых поясах. Все эти фрагменты являются уникальным источником для прямого познания состава и свойств глубинных слоев Земли.
На выставке экспонируются образцы мантийных пород, оказавшихся доступными благодаря разным, описанным выше процессам. Однако значительная часть материала представлена фрагментами пород верхней мантии из кимберлитовых трубок Северной Якутии, которые были собраны и изучены в 70-х — 80-х годах прошлого века известным исследователем кимберлитов А.И. Пономаренко.

Верхняя мантия сложена преимущественно силикатами, главными компонентами которых являются Mg, Fe, Ca, Al. Главные минералами пород верхней мантии являются оливин, ортопироксен и клинопироксен. В значительных количествах могут присутствовать плагиоклаз, шпинель и гранат. Редким и ценным минералом верхней мантии является алмаз. Магматические породы, в которых преобладает оливин (перидот) получили обобщающее название перидотиты. Такие породы являются наиболее распространенными в составе верхней мантии. В зависимости от соотношения главных минералов среди перидотитов различают такие породы, как лерцолиты, гарцбургиты, дуниты и др.
Мантия неоднородна. Кроме перидотитов, в ней формируются такие породы, как эклогиты, пироксениты и другие. Главные минералы эклогитов – гранат и клинопироксен (омфацит), а пироксенитов — клинопироксен и ортопироксен.

Оливин (Mg,Fe²⁺)₂SiO₄ - островной силикат с переменным содержанием Mg и Fe. Для пород верхней мантии характерен оливин с преобладающим содержанием Mg (форстерит). В мантийных перидотитах содержится от 40 до 98% оливина. При изменении условий, например, при воздействии природных горячих растворов (гидротерм) оливин переходит в минерал серпентин (Mg)₃Si₂O₅(OH)₄. Поэтому свежие, неизмененные оливинсодержащие породы относительно редко встречаются на поверхности Земли.

	Зерна свежего оливина (Mg,Fe2+)2SiO4 (до 0,7 см), светло-зеленые до оливковых, просвечивающие до прозрачных, извлеченные из пород кимберлитовой трубки Удачная, Якутия.
Образец 84012 Оливин

Зерна свежего, светло-зеленого, прозрачного оливина - форстерита Mg2SiO4 в составе мантийных шпинелевых лерцолитов. Обломок лерцолитов был захвачен базальтовой лавой и выброшен в виде вулканической бомбы на поверхность при извержении вулкана. Захваченные базальтовой или кимберлитовой магмой фрагменты чужеродных пород называют ксенолитами («чужой камень» по-гречески). На срезе распиленной пополам бомбы видно, как вязкий базальт облекал ксенолит. Образец был найден на Shadwell Mt., Западная Виктория, Австралия.

Образец ОП2999 Форстерит

Пироксены составляют целое семейство минералов – силикатов переменного состава. По характеру структуры различают ромбические (ортопироксены) и моноклинные (клинопироксены). В породах верхней мантии количество ортопироксенов может достигать 35%, а клинопироксенов – 25%.

	Агрегат гигантских зерен (до 4 см) ортопироксена - энстатита Mg2Si2O6 золотисто-коричневого цвета в эклогите, сложенном более мелкими зернами ярко-зеленого клинопироксена - омфацита и ярко-розового граната. Фрагмент ксенолита округлой формы из кимберлитов трубки Слюдянка (Якутия). Ксенолиты или другие обособления округлой формы часто называют нодулями.
Образец 61579 Энстатит

Гигантозернистые эклогиты

Образец 91994 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.

Образец 77722 Фрагмент полного нодуля гигантозернистых эклогитов из кимберлитов трубки Обнаженная, Якутия. Эклогиты состоят из красно-розовых, трещиноватых, прозрачных зерен пиропа (до 1,5 см) с массой ориентированных иголочек рутила (ламелли распада) и из крупных (до 3 см) темно-зеленых зерен омфацита с массой ориентированных пластинок пикроильменита (ламелли распада). В породе присутствуют отдельные мелкие зерна пирротина 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.

Данные микрозондового анализа:
Гранат: (Mg_2.21Fe²⁺_0.35Ca_0.33Fe³⁺_0.09Mn_0.02)(Al_1.87Fe³⁺_0.10Cr_0.02)[(Si_2.90Al_0.11)O₁₂].

Омфацит: (Ca_0.72Na_0.23)(Mg_0.76Al_0.20Fe³⁺_0.06Ti_0.02Cr_0.01)[(Si_1.89Al_0.11)O₆].

Оливин

Оливин

Оливин

Энстатит

Энстатит. Посмотреть

Пироп

Пироп

Пироп

Ильменит

Энстатитовые эклогиты

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: (Mg_1.97Fe²⁺0.61Ca_0.31Fe³⁺_0.08Mn_0.02) (Al_1.89Fe³⁺_0.08Cr_0.02)[(Si_2.92Al_0.08)O₁₂].
Омфацит: (Ca_0.68Na_0.26)(Mg_0.73Fe³⁺_0.10Al_0.21Cr_0.01Ti_0.01)[(Si_1.91Al_0.09)O₆].
Энстатит: (Mg_1,76Fe²⁺_0.16Fe³⁺_0.06Ca_0.01Ni_0.01)[(Si_1.94Al_0.05Fe³⁺_0.01)O₆].

здесь будет фото + микрофото и описания к ним

Образец 61579
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), частично измененных, 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.

Оливиновые эклогиты в кимберлите

Образец 83970
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), густо-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: (Mg_2.27Fe²⁺_0.39Ca_0.28Fe³⁺_0.05Mn_0.02)(Al_1.92Fe³⁺_0.03Cr_0.03)[(Si_2.94Al_0.06)O₁₂].
Омфацит: (Ca_0.63Na_0.26)(Mg_0.81Al_0.17Fe³⁺_0.08Cr_0.02Fe²⁺_0.01)[(Si_1.97Al_0.03)O₆].

Кианитовые эклогиты с коэситом

Образец 84008
Фрагмент ксенолита кианитовых эклогитов (гроспидитов) из кимберлитов трубки Удачная, Якутия. Породы состоят из сильно трещиноватых оранжево-коричневых зерен граната, окруженных темными каймами, омфацита, практически полностью замещенного беловатым фарфоровидным веществом, голубым кианитом (до 4 мм), с разной степенью интенсивности замещенным белыми волокнистыми агрегатами муллита с корундом. Породы характеризуются аморфизацией и широким развитием вторичных минералов.
Полированный срез. Размеры образца: 2,5х1,7х0,5 см. Авторский № У-691.
Образец был подарен музею А.И. Пономаренко, занесен в инвентарные книги в 1986г.
Данные из статьи: А.И. Пономаренко «Переход кианита — Al₂SiO₅ в корунд — Al₂O₃ + SiO₂», ДАН, т.303, №6, 1988г.

Образец 83999 микрофото Фрагмент ксенолита кианитовых эклогитов из кимберлитов трубки Удачная, Якутия. Эклогиты состоят из сильно трещиноватых зерен бурого граната, омфацита, практически полностью замещенного беловатым фарфоровидным веществом и бледно-голубого, частично измененного кианита. Зерна граната содержат единичные включения бесцветных овальных зерен коэсита (до 0,3мм), частично замещенных кварцем (коэсит указан стрелкой). Срез ксенолита. Размеры образца: 3,0х1,7х1,7 см. Авторский №У-233. Образец был подарен музею А.И. Пономаренко, занесен в инвентарные книги в 1986г. Данные из статьи: А.И. Пономаренко, З.В. Специус, В.А. Любушкин «Кианитовый эклогит с коэситом», ДАН, т. 236, №1, 1977г.

Плагиоклазовые эклогиты

Образец М32006
Полированный срез полного нодуля мелкозернистых плагиоклазовых эклогитов из кимберлитов трубки Удачная, Якутия. Эклогиты состоят из ярких темно-красных зерен пиропа (до 2 мм), темно-зеленых до золотисто-коричневых, в разной степени измененных зерен омфацита и серовато-белых зерен плагиоклаза. Омфацит заметно изменяется от центра к периферии нодуля, образуя широкую реакционную кайму до 2 см; поверхность нодуля со следами оплавления.
Размеры образца: 10х8х7 см.
Образец был подарен музею Э.М. Спиридоновым, занесен в инвентарные книги в 2006г.

Пироксениты

Образец 83965 Полированный срез целого нодуля среднезернистых гранатовых пироксенитов из кимберлитов трубки Мир, Якутия. Форма нодуля близка к овальной, сохранился фрагмент вмещающих пород. Пироксениты состоят из коричнево-зеленых, полупрозрачных трещиноватых до частично измененных золотистых непрозрачных зерен энстатита (до 0,5 см), мелких красных зерен пиропа и ярко-зеленых зерен Al-диопсида. По периметру нодуля заметная реакционная зона (~1 см), на поверхности слабые следы оплавления. Образец склеен. Размеры образца: 12х8х4,5 см. Авторский № А-86. Образец был подарен музею А.И. Пономаренко, занесен в инвентарные книги в 1986г. 3D, большое фото?

Гранатовые перидотиты в кимберлите

Образец 76576 Фрагмент ксенолита крупнозернистых гранатовых перидотитов из кимберлитов трубки Обнаженная, Якутия. Перидотиты состоят из крупных (до 1 см) светло-зеленых полупрозрачных трещиноватых зерен Fe-форстерита, окруженных тонкими темными каймами, малиновых зерен пиропа и мелких редких ярко-зеленых зерен (Cr-диопсид?). Примерно половину образца составляет вмещающая порода (кимберлит). Полированный срез ксенолита на контакте с кимберлитом. Размеры образца: 14х14х5 см. Образец был подарен музею Ю.А. Орловым, занесен в инвентарные книги в 1975г.

Гарцбургиты

Образец 92001 Фрагмент ксенолита крупнозернистых гранатовых перидотитов (гарцбургитов) из кимберлитов трубки Обнаженная, Якутия. Гарцбургиты состоят из светло-оливковых, прозрачных, трещиноватых зерен форстерита (до 1 см), темного серо-зеленого ортопироксена и отдельных зерен ярко-зеленого клинопироксена, розового граната и шпинели Полированная пластина. Размеры образца: 8х5х1 см. Авторский № 3153. Образец был подарен музею А.И. Пономаренко в 2006г., занесен в инвентарные книги в 2006г.

Гранатовые лерцолиты

Образец 83967 большое фото Фрагмент ксенолита серпентинизированных среднезернистых гранатовых перидотитов (лерцолитов) из кимберлитов трубки Мир, Якутия. Лерцолиты состоят из розово-малиновых зерен пиропа (до 0,8 см), заметно серпентинизированного оливина, ортопироксена и отдельных зерен ярко-зеленого клинопироксена. Полированный срез. Размеры образца: 8х7х2см. Авторский №А-47. Образец был подарен музею А.И. Пономаренко, занесен в инвентарные книги в 1986г. Данные из статьи: А.И. Пономаренко «Первая находка гранат-ильменитового перидотита с алмазами из кимберлитовой трубки Мир», ДАН, т.235, №4, 1977г.

Образец 83981 Фрагмент ксенолита интенсивно серпентинизированных неравномернозернистых гранатовых перидотитов (лерцолитов) из кимберлитов трубки Обнаженная, Якутия. Лерцолиты состоят из серпентинизированного Fe-форстерита с отдельными хорошо сохранившимися прозрачными светло-зелеными зернами, ярко-малинового Cr-пиропа, ортопироксена, отдельных мелких зерен Cr-диопсида и шпинели. Полированный срез целого нодуля с небольшим фрагментом кимберлита; снаружи образец местами покрыт тонкой светлой корочкой. Размеры образца: 8х5х4 см. Авторский №3154. На выставке представлен также большой шлиф. Образец был подарен музею А.И. Пономаренко, занесен в инвентарные книги в 1986г.

Образец 92004 Фрагмент нодуля овальной формы серпентинизированных среднезернистых гранатовых перидотитов (лерцолитов) из кимберлитов трубки Мир, Якутия. Лерцолиты состоят из ярко-малиновых прозрачных зерен альмандин-пиропа, заметно серпентинизированного Fe-форстерита, темно-зеленого ромбопироксена (энстатита?) и ярко-зеленого Cr-диопсида. По периметру нодуля заметна реакционная зона (2-3 мм), присутствуют небольшие участки вмещающих пород. Определен возраст лерцолитов: 1,7 млрд. лет (Rb-Sr и Sm-Nd методы). Полированный срез полного нодуля, образец наклеен для прочности на мраморную пластинку. Размеры образца: 9х5х0,5см. Авторский №А-339. Образец был подарен музею А.И. Пономаренко в 2006г., занесен в инвентарные книги в 2006г. Данные из статьи: А.З. Журавлев, Е.Е. Лазько, А.И. Пономаренко «Радиогенные изотопы и редкоземельные элементы в минералах ксенолитов гранатовых перидотитов из кимберлитовой трубки Мир (Якутия)», «Геохимия», №7, 1991г.

Лерцолиты в базальтах

Образец 92006 Фрагмент ксенолита практически не измененных перидотитов (шпинелевых лерцолитов) в щелочных базальтах Витимского вулкана, Иркутская область. Лерцолиты состоят из светло-зеленых, прозрачных, практически свежих субизометричных зерен форстерита (до 0,5 см), ярко-зеленого Cr-диопсида, темного бутылочно-зеленого энстатита и отдельных темных зерен шпинели. Размеры образца: 7х6х5 см. Образец был подарен музею Б.М. Владимировым через А.И. Пономаренко, собран в 1972г., передан в 1986г., занесен в инвентарные книги в 2006 г.

Желвак ильменита

Образец 65171 Полированный срез полного ксенолита (желвака) из кимберлитов трубки Дальняя, Якутия. Желвак практически полностью состоит из черного ильменита, содержащего включения (до 1 см) неправильной формы, округлых очертаний зеленого цвета (предположительно, серпентин по оливину). Размеры образца: 6,5х5х2 см. Образец был подарен музею И.П. Илупиным, занесен в инвентарные книги в 1963г.

Ильменит (графика)

Два образца фрагментов ксенолитов из кимберлитов трубки Сытыканская, Якутия. Ксенолиты представляют собой графические срастания черного пикроильменита со светло-серым, интенсивно измененным диопсидом. В первом образце ильменит достигает 0,5 см, во втором — 0,2 см.
Полированные срезы ксенолитов.
Размеры образцов: 2,5х1,3х1 см и 2,х1,5х0,5 см.
Образцы были подарены музею А.И. Пономаренко в 2006г., занесены в инвентарные книги в 2006г.

Образец ОП2343

Образец ОП2344

микрофото

Алькремиты

Два образца фрагментов ксенолитов алькремитов из кимберлитов трубки Удачная, Якутия. Алькремиты - биминеральные среднезернистые порфирокластические породы, состоящие из скоплений и цепочек округлых и овальных зерен бледно-розового, интенсивно измененного по периферии граната (до 0,5 см), сцементированных черной шпинелью. Полированные срезы.
Размеры образцов: 3,2х2,2х0,5 см, авторский №У-294; 2,4х1,8х0,4 см, авторский №У-967.
Образцы были подарены музею А.И. Пономаренко, занесены в инвентарные книги в 1986г.
Данные из статей: 1. А.И. Пономаренко «Алькремиты — новая разновидность глиноземистых гипербазитов (ксенолиты из кимберлитовой трубки «Удачная»)» ДАН, т.225, №4, 1975г.
2. А.И. Пономаренко Н.В. Лескова «Особенности химического состава минералов алькремитов из кимберлитовой трубки «Удачная»», ДАН, т.252, №3, 1980г.

Образец 83995

Образец 83996

микрофото

Алмаз

Образец 84707 Бесцветный, прозрачный сложный двойник алмаза (4 мм) со ступенчатыми гранями, в кимберлитах трубки Мир, Якутия. Размеры образца: 1,8х1,2х0,7 см. Образец передан музею ИЭМ АН СССР, занесен в инвентарные книги в 1986г.

Хромдиопсид

Образец 61581 Крупный, ярко-зеленый, трещиноватый ксенокрист хромдиопсида (3,5 см) в кимберлитах трубки Второгодница, Якутия. Размеры образца: 13х6х4,5 см. Образец был подарен музею Н.А. Цейдлером, занесен в инвентарные книги в 1960г.

Перидотиты из рифта

Образец 92007 Образец сравнительно свежих неравномернозернистых перидотитах из рифтовой долины Срединно-океанического хребта (СОХ), Центральная Атлантика. Порода состоит из оливково-зеленых до зеленых, прозрачных, разбитых системой параллельных трещин, залеченных темным веществом, зерен форстерита (до 2 см) и темного серо-зеленого ортопироксена. Размеры образца: 8х6х4 см. Образец был подарен музею Л.В. Дмитриевым, занесен в инвентарные книги в 2006г.

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.