Записки Российского минералогического общества, 2023, T. 152, № 1, стр. 61-77

ВВЕДЕНИЕ

В паралавах недавно открытых пирометаморфических комплексах Монголии, Нилгинском (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018) и Хамарин-Хурал-Хид (Савина и др., 2020), обнаружены разные минералы группы оливина. Комплексы сложены пирогенными породами, возникшими в результате полного или частичного плавления пород осадочных толщ во время многостадийных современных и древних (четвертичных) природных угольных пожаров. Частичное плавление аргиллитов, алевролитов и песчаников привело к появлению клинкеров (Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020), а уникальные по минерально-фазовым ассоциациям мелилит-нефелиновые паралавы формировались из недосыщенных по кремнезему и обогащенных Ca мафических расплавов в результате плавления карбонатно-силикатных пород – мергелистых известняков (Peretyazhko et al., 2021).

Минералы группы оливина (далее – оливины), обнаруженные в паралавах, представлены минералами изоморфного ряда форстерит–фаялит, продуктами распада твердого раствора кальцийсодержащего фаялита (Ca-фаялита) и кирштейнита, а также промежуточными членами ряда монтичеллит–кирштейнит.

Изучение особенностей состава и условий кристаллизации кирштейнита вызывает особый интерес, поскольку этот редкий минерал найден в породах различного происхождения – метеоритах, магматических, вулканических, метаосадочных, пирометаморфических и техногенных породах. Монтичеллит встречается в кимберлитах, карбонатитах, ультраосновных, щелочных магматических и контактово-метаморфических породах.

В ранее опубликованных материалах, посвященных изучению минерально-фазовых ассоциаций пород пирометаморфических комплексов в Монголии, приводилась краткая характеристика оливинов, преимущественно, Ca-фаялита и кирштейнита (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020). Настоящая работа посвящена детальному описанию оливинов Ca–Fe–Mg состава из мелилит-нефелиновых паралав и сравнительному анализу текстурных особенностей этих минералов.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Пирометаморфические комплексы Нилгинский и Хамарин-Хурал-Хид находятся на расстоянии около 300 км друг от друга (рис. 1). Пирогенные породы формировались при подземном горении прослоев бурого угля в терригенно-карбонатных осадочных толщах раннемеловой дзунбаинской свиты.

Рис. 1.

Угленосные провинции Монголии: (1) Чоир-Нилгинская, (2) Восточно-Монгольская. Пирометаморфические комплексы: (3) Нилгинский, (4) Хамарин-Хурал-Хид. Fig. 1. Coal-bearning provinces of Mongolia: (1) Choir-Nyalga, (2) Eastern Mongolian. Combustion metamorphic complexes: (3) the Nyalga complex, (4) the Khamaryn-Khural-Khiid complex.

Нилгинский комплекс расположен в пределах Чоир-Нилгинской угленосной провинции Центральной Монголии (Erdenetsogt et al., 2009). В ходе полевых работ 2014–2015 гг. на площади этого комплекса были впервые обнаружены коренные выходы плавленых пород на трех останцах высотой до 40 м (Корона, Верблюд, Малыш), которые сохранились после эрозии осадочной толщи, вероятно, вблизи эпицентров (очагов горения) четвертичных природных угольных пожаров (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018). Останцы сложены термически измененными осадочными породами (обожженными аргиллитами и алевролитами), которые содержат прожилки и включения, в т. ч. крупные, стекловатого клинкера, образованного “in situ” на месте плавления глинистых пород. Иногда обожженные аргиллиты секутся тонкими жилами мелкозернистых раскристаллизованных мелилит-нефелиновых паралав. На останцах и эродированной поверхности вблизи них площадью около 20 км² встречаются глыбы таких же паралав. Клинкеры и паралавы часто содержат ксенолиты в разной степени пирогенно- измененных осадочных пород.

Комплекс Хамарин-Хурал-Хид расположен в Восточной Монголии. Ранее здесь добывали бурый уголь кустарным способом. В ходе природных угольных пожаров, которые наблюдались в этом районе с XVIII в. (Покровский и др., 1949), обрушений пород над выгоревшими пластами угля и разрушений осадочной толщи временными водотоками, сформировался характерный для современных пирометаморфических комплексов ландшафт “горельников” с протяженными грядами, оврагами и небольшими пещерами. Мощность разрезов пирогенных пород, представленных обожженными аргиллитами, алевролитами и песчаниками, а также стекловатыми клинкерами и мелилит-нефелиновыми паралавами, достигает 15 м.

В обоих комплексах паралавы сложены микрофенокристами плагиоклаза, Al-клинопироксена и мелилита, интерстиции между которыми заполнены нефелином с включениями минералов группы оливина, K-Ba полевых шпатов, шпинели, пирротина и других минералов. Подробные описания геологии пирометаморфических комплексов, пирогенных пород и слагающих их минералов приводятся в работах (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Валовый состав пирогенных пород определялся в ЦКП “Изотопно-геохимических исследований” ИГХ СО РАН (г. Иркутск) рентгенофлюоресцентным методом на многоканальном X-Ray спектрометре СРМ-25. Минералы из пиролав изучались методом сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектрометрии (СЭМ ЭДС) на электронном микроскопе Carl Zeiss LEO-1430VP (LEO Electron Microscopy Ltd.) с системой микроанализа INCA Energy 350 (Oxford Instruments Nanoanalysis Ltd.) в Аналитическом центре ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ). Матричные эффекты учитывали по методу XPP, реализованному в программном обеспечении INCA Energy. Анализы минералов проводили в режиме сканирования участков площадью более 10 мкм² при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе зонда 0.5 нА и длительности накопления спектров 50 с.

Условия кристаллизации оливинов оценивались с учетом экспериментальных данных (Davidson, Mukhopadhyay, 1984). Кристаллохимические формулы оливина рассчитывались на 4 атома кислорода в программе CRYSTAL (Перетяжко, 1996). Содержания миналов – форстерита (Fo, Mg₂SiO₄), фаялита (Fa, Fe₂SiO₄), кальциооливина (Сaol, Ca₂SiO₄), тефроита (Tph, Mn₂SiO₄), кирштейнита (Kir, CaFeSiO₄) и монтичеллита (Mtc, CaMgSiO₄) – в формуле оливина нельзя рассчитать одновременно, поскольку число миналов превышает число катионов (Mn, Fe, Mg, Ca). Поэтому использовались следующие наборы миналов: (1) Fo, Fa, Сaol, Tph (при классификации оливинов по диаграмме Сaol–Fa–Fo); (2) Fo, Fa, Tph, Kir (для продуктов распада твердого раствора на Ca-фаялит и кирштейнит); (3) Fo, Tph, Kir, Mtc (для минералов ряда монтичеллит–кирштейнит). При расчетах минального состава с участием Kir и Mtc применялся масс-балансовый метод, реализованный в программе CRYSTAL (Перетяжко, 1996).

ВАЛОВЫЙ СОСТАВ ПАРАЛАВ

Ранее был определен химический состав мелилит-нефелиновых паралав, содержащих оливины, из пирометаморфических комплексов Монголии – Нилгинского и Хамарин-Хурал-Хид (Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020). Нормированные к 100% составы паралав без учета летучих компонентов (потери массы при прокаливании проб вследствие выделения H₂O и CO₂) показаны на TAS диаграмме вулканических пород (рис. 2).

Рис. 2.

Фрагмент TAS классификационной диаграммы мелилит-нефелиновых паралав комплексов Нилгинского и Хамарин-Хурал-Хид. Поля составов паралав: (1) Нилгинский комплекс, по (Перетяжко и др., 2018), (2) Хамарин-Хурал-Хид, по (Савина и др., 2020). Точки состава паралав, содержащих оливины: (3) Нилгинский комплекс, (4) Хамарин-Хурал-Хид. Fig. 2 Fragment of the TAS diagram of melilite–nepheline paralavas of Nyalga and Khamaryn–Khural–Khiid complexes. Composition fields of paralavas: (1) Nyalga complex, after (Peretyazhko et al., 2018), (2) Khamaryn–Khural–Khiid complex, after (Savina et al., 2020). Composition points of paralavas containing olivines: (3) Nyalga complex, (4) Khamaryn–Khural–Khiid complex.

Паралавы комплекса Хамарин-Хурал-Хид являются нефелин-содержащими недосыщенными SiO₂ (39–45 мас. %) породами, для которых характерно значительное преобладание Na₂О (4.5–6.5 мас. %) над K₂O (0.3–0.7 мас. %). На TAS диаграмме точки составов паралав находятся в полях базанита и фоидита. В отличие от этих вулканических пород паралавы имеют значительно более высокие концентрации CaO (17–24 мас. %) и Al₂O₃ (18–21 мас. %). Только в двух образцах паралав обнаружен оливин. Валовое содержание SiO₂ в них составляет 39 и 43 мас. % при сумме Na₂O + K₂O 5.8 и 6.2 мас. %. На TAS диаграмме точки этих паралав находятся в полях фоидита (MN-1419) и базанита (MN-1425) (рис. 2).

Паралавы Нилгинского комплекса характеризуются содержаниями SiO₂ 37–44 мас. %, CaO 20–26 мас. %, и суммой Na₂O + K₂O от 0.8 до 2.3 мас. %. На TAS диаграмме точки их составов лежат в полях фоидита, пикробазальта и базанита. Оливины были обнаружены в 20 образцах паралав, точки состава которых показаны на рис. 2.

Более детальное описание геохимических особенностей и распределений примесных элементов в мелилит-нефелиновых паралавах Монголии приведено в работах (Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020).

ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА МИНЕРАЛОВ ГРУППЫ ОЛИВИНА

В паралавах комплекса Хамарин-Хурал-Хид оливины представлены фаялитом, промежуточными членами ряда форстерит–фаялит и продуктами распада твердого раствора на Ca-фаялит и кирштейнит. В образце MN-1412 обнаружено единственное зерно форстерита (Fo₈₉). Фаялит (Fа_74–86) в образце MN-1368 имеет высокую концентрацию MnO (до 10 мас. %) и содержит до 13.8 мол. % Tph (табл. 1, ан. 1). Оливины (вероятно, продукты распада твердого раствора) образуют выделения размером до 100 мкм, в которых по объемному соотношению Ca-фаялит преобладает над кирштейнитом (рис. 3, a, б). Минальные составы оливинов имеют следующие особенности. Количество Caol изменяется от 7 до 13 мол. % в Ca-фаялите и от 35 до 43.5 мол. % в кирштейните, а содержание Fa варьирует в пределах 58–86 и 47–59 мол. % соответственно. При этом в Ca-фаялите количество Kir составляет 13.5–23 мол. %, а в кирштейните – 4–17 мол. % Fa (табл. 1, ан. 2–5). Магнезиальность Mg# = Mg/(Mg + Fe) в кирштейните изменяется от 0.07 до 0.22. Минералы содержат примеси MgO (1.8–9.2 мас. %) и MnO (1.6–5.2 мас. %, Tph 2–6 мол. %).

Рис. 3.

Фрагменты матрикса паралав комплексов Хамарин-Хурал-Хид (а, б) и Нилгинского (в–е). а, б – продукты распада твердого раствора оливина на Ca-фаялит и кирштейнит, обр. MN-1425; в – зерно форстерита с каймой фаялит-кирштейнитового состава, обр. MN-1179; г – продукты распада твердого раствора оливина на Са-фаялит и кирштейнит, обр. MN-1193; д – микролит Ca-фаялита с каймой кирштейнита, обр. MN-1234; e – симлектитоподобное срастание кирштейнита и нефелина, обр. MN-1234-1. Изображения в обратно-рассеянных электронах. Cls – цельзиан, Cpx – клинопироксен, Fa – Са-фаялит, Kir – кирштейнит, Kls – кальсилит, Mll – мелилит, Nph – нефелин, Pl – плагиоклаз, Spl – шпинель. Fig. 3. Matrix fragments of paralavas from Khamaryn–Khural–Khiid (а, б) and Nyalga (в–е) complexes. а, б – decomposition products of olivine solid solution into Ca-bearing fayalite and kirschsteinite, sample MN-1425; в – forsterite grain with the rim of fayalite–kirschsteinite composition, sample MN-1179; г – decomposition products of the solid solution Ca-fayalite–kirschsteinite, sample MN-1193; д – Ca-fayalite microlith with the kirschsteinite rim, sample MN-1234; e – simplectite intergrowths of kirschsteinite and nepheline, sample MN-1234-1. BSE images. Cls, celsian, Cpx, clinopyroxene, Fa, Са-fayalite, Kir, kirschsteinite, Kls, kalsilite, Mll, melilite, Nph, nephiline, Pl, plagioclase, Spl, spinel.

В Нилгинских паралавах оливины встречаются чаще, чем в паралавах Хамарин-Хурал-Хида. В шести образцах (MN-1133, MN-1179, MN-1179-1, MN-1180, MN-1185 и MN-1193) обнаружены микролиты Ca-содержащего форстерита (Fo_85–94) размером до 200 мкм (табл. 1, ан. 6). Содержание Caol в таком форстерите составляет 2.5–3 мол. %, а в единичных зернах достигает 6.3%. Встречаются обособления зонального строения: наиболее магнезиальный оливин (Fo_45–50) слагает центральную часть, средняя зона имеет более железистый состав (Fo_29–32), а краевая зона сложена кирштейнитом (рис. 3, в; табл. 1, ан. 7–9). Отдельные зерна состава Fo_34–39, содержащие <1 мас. % CaO, обнаружены в образце MN-1177-2 (табл. 1, ан. 10). Встречаются также микролиты (зерна) форстерит-фаялита с концентрацией CaO до 3.7 мас. %.

В Нилгинских паралавах оливины обычно представлены продуктами распада твердого раствора на Ca-фаялит и кирштейнит. Эти минералы образуют обособления размером до 200 мкм, в которых по объемному соотношению кирштейнит преобладает над Ca-фаялитом (рис. 3, г). Содержания Caol и Fa изменяются в пределах 5–15, 43–86 мол. % в Са-фаялите и 37–45, 34–56 мол. % в кирштейните соответственно (табл. 1, ан. 11–14). Количество Kir в Ca-фаялитe составляет 6.5–33.5 мол. %, количество Fo в кирштейните – 0–25 мол. %. Иногда кирштейнит образует кайму вокруг Са-фаялита (рис. 3, д). В пределах одного образца паралавы магнезиальность Mg# для кирштейнита изменятся от 0.15 до 0.3 и только в единичных анализах достигает 0.55. Количество Tph в таких оливинах составляет 1.5–4 мол. %. Симплектитоподобные срастания кирштейнита, содержащего до 17 мол. %. Fa, и нефелина размером до 400 мкм обнаружены в образцах MN-1234, MN-1193, MN-1177-1 и MN-1177-2 (табл. 1, ан. 15, 16, рис. 3, е).

Кальций-магнезиально-железистые оливины в Нилгинских паралавах (обр. MN-1133, MN-1179, MN-1180 и MN-1234-1) представлены монтичеллитом и промежуточными членами ряда монтичеллит–кирштейнит. Выделения таких оливинов неправильной, реже изометричной формы размером до 100 мкм в ассоциации с геленитом (минерал содержит до 80 мол. % минала геленита Ca₂Al₂SiO₇), перовскитом и пирротином (рис. 4, а) обнаружены в реликтах ксенолитов термически измененных карбонатно-силикатных осадочных пород. По данным СЭМ ЭДС (табл. 1, ан. 17–19) содержания SiO₂, СaO, MnO в монтичеллите изменяются незначительно и составляют 35–37, 32–36.5, 0–0.9 мас. % соответственно. Зональность в отдельных зернах оливинов ряда монтичеллит–кирштейнит не обнаружена. Однако, даже в пределах одного образца паралавы эти оливины в ксенолитах осадочных пород имеют очень большой диапазон магнезиальности (Mg# от 0.4 до 0.94) при концентрациях FeO 1.5–16 мас. %, MgO 15–24 мас. %. Содержание Caol в большинстве зерен монтичеллита и оливинах ряда монтичеллит–кирштейнит изменяется в диапазоне 48–53 мол. % при широких вариациях концентраций Kir (3–37 мол. %) и количестве Tph до 1.1 мол. %. Максимальное содержание Mtc для минералов ряда монтичеллит–кирштейнит составляет 96 мол. %.

Рис. 4.

Фрагменты реликтов ксенолитов термически измененной карбонатно-силикатной породы (мергелистого известняка) и матрикса паралав Нилгинского комплекса. а – зерно монтичеллита в ассоциации с перовскитом и геленитом. обр. MN-1176; б – включения монтичеллита и минералов ряда монтичеллит–кирштейнит в гелените, обр. MN-1234-1; в – выделения кирштейнита в ассоциации с нефелином, кальсилитом, мелилитом и Al-клинопироксеном. Изображения в обратно-рассеянных электронах. Gh – геленит, Mtc – минералы ряда монтичеллит–кирштейнит, Mag – магнетит, Prv – перовскит, Pyh – пирротин. Остальные условные обозначения см. на рис. 3. Fig. 4. Fragments of thermally modified xenoliths of carbonate-silicate rocks (marly limestone) and matrix fragments of paralavas from Nyalga complex. а – monticellite grain in assemblage with perovskite and gehlenitic melilite, sample MN-1176; б – inclusions of monticellite and members of the monticellite–kirschsteinite series in gehlenitic melilite, sample MN-1234-1; в – inclusions of kirschsteinite in association with nepheline, calcilite, melilite and Al-clinopyroxene. BSE images. Gh, gehlenitic melilite, Mct, members of the monticellite–kirschsteinite series, Mаg, magnetite, Prv, perovskite, Pyh, pyrrhotite. Other symbols see on the Fig. 3.

Образец MN-1234-1 содержит крупный реликт измененного ксенолита осадочной породы, сложенный геленитом с включениями, имеющими промежуточный состав между монтичеллитом и кирштейнитом (табл. 1, ан. 20, рис. 4, б). Также в матриксе паралавы обнаружены выделения кирштейнита размером до 300 мкм в ассоциации с нефелином и кальсилитом (табл. 1, ан. 21, рис. 4, в). В оливинах ряда монтичеллит–кирштейнит содержание Caol и Fa изменяется в диапазоне 45–52.5 и 5–23 мол. %, а в кирштейните – 39.5–44 и 34–46 мол. % соответственно. Минералы ряда монтичеллит-кирштейнит в данном образце характеризуются большими вариациями содержания Kir (от 12 до 86 мол. %).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Минералы группы оливина имеют разную распространенность в породах земного и внеземного происхождения.

Кирштейнит характерен для метеоритов: хондритов (MacPherson et al., 2017), ахондритов (Mikouchi et al., 1995; Jambon et al., 2008) и железных метеоритов (Folco, Melini, 1997). Этот минерал встречается в скарнах (Конев, Самойлов, 1974), ультраосновных вулканических (Melluso et al., 2010; Шарыгин, 2011; Chalapathi et al., 1996) и щелочных вулканических породах (Andersen et al., 2012), кимберлитах (Chalapathi et al., 1996) и габбро-долеритах (Олейников, 1995). Описаны также находки кирштейнита в техногенных породах, образованных при подземных ядерных взрывах (Kahn, Smith, 1966), и парабазальтах (железистых паралавах) Челябинского угольного бассейна (Sokol et al., 2002).

Монтичеллит встречается и может быть породообразующим минералом в скарнах (Синяков и др., 1961; Конев, Самойлов, 1974; Иванюк и др., 2002; Сокол и др., 2019). Находки монтичеллита описаны в карбонатитах (Stoppa, Lupini, 1993; D’Orazio et al., 2007; Зайцев, Петров, 2008; Tappe et al., 2009), кимберлитах (Abersteiner et al., 2018, 2020; Dongre, Tappe, 2019; Kopylova et al., 2021), камафугитах (Boari et al., 2007; Lustrino et al., 2020), дунитах (Nagata, 1982) и серпентинизированных перидотитах (Nozaka, 2020). Минералы промежуточного состава между монтичеллитом и кирштейнитом встречаются в пирогенных породах “пестрой зоны” бассейна Хатруpим (Burg et al., 1991), в терриконах на площади Челябинского угольного бассейна (Сокол, 2005) и в пирометаллургических шлаках (Warchulski et al., 2016).

Оливины в мелилит-нефелиновых паралавах Монголии имеют отличительные текстурные особенности, различные объемные соотношения (рис. 3, 4) и большие вариации состава (табл. 1, рис. 5, б). В паралавах Хамарин-Хурал-Хида чаще всего встречаются Ca-фаялит и кирштейнит, а в Нилгинских паралавах кроме этих минералов – форстерит, монтичеллит и промежуточные члены ряда монтичеллит–кирштейнит.

Рис. 5.

Схема распада твердого раствора оливина (а, по: Sokol et al., 2002), поля и точки состава оливинов из вулканических пород и парабазальтов (б). Изотермы в области несмесимости твердого раствора оливина, составы сосуществующих фаз (тонкие линии между изотермами), по (Davindson, Mukhopadhyay, 1984). Поля состава оливинов из паралав комплексов Нилгинский (1, 2, 4, 6) и Хамарин–Хурал–Хид (3, 5, 7): (1) форстерит, (2, 3) оливины ряда форстерит–фаялит, (4, 5) Ca-фаялит и кирштейнит, (6) оливины ряда монтичеллит–кирштейнит, (7) фаялит. Точки состава оливинов из: (8) парабазальтов Челябинского угольного бассейна (по: Sokol et al., 2002), (9) мелилитолитов вулканического комплекса Capo di Bove (по: Melluso et al., 2010) и (10) вулкана Пьян ди Челле (по: Шарыгин, 2011). Fig. 5. Scheme of decomposition of the olivine solid solution (а, after Sokol et al., 2002), composition fields and points of olivines from volcanic rocks and parabasalts (б). Isotherms of the miscibility gap of olivine solid solution and tie lines after Davidson and Mukhopadhyay, 1984. Composition fields of olivines from paralavas of Nyalga complex (1, 2, 4, 6) and the Khamaryn–Khural–Khiid complex (3, 5, 7): (1) forsterite, (2, 3) members of forsterite–fayalite series, (4, 5) Ca-fayalite and kirschsteinite, (6) members of monticellite–kirschsteinite series, (7) fayalite. Composition points of olivines from: (8) from parabasalts of the Chelyabinsk brown-coal basin (after Sokol et al., 2002), (9) melilitolites from the volcanic complex Capo di Bove (after Melluso et al., 2010) and (10) Pian di Celle volcano (after Sharygin, 2011).

Кирштейнит имеет различное содержание Mg: в Нилгинском комплексе этот минерал более магнезиальный (Mg# в среднем 0.25) по сравнению с таковым из комплекса Хамарин-Хурал-Хид (Mg# от 0.07 до 0.22). Ориентированные выделения Ca-фаялита и киршейнита (структуры распада твердого раствора), описанные в метеорите – ангрите (Mikouchi et al., 1995) и парабазальтах Челябинского угольного бассейна (Sokol et al., 2002), не обнаружены в мелилит-нефелиновых паралавах. Минеральные ассоциации оливинов в магматических породах также отличаются от таковых в паралавах. В мелилититовых лавах Италии (Melluso et al., 2010; Шарыгин, 2011) кирштейнит заполняет интерстиции между минералами матрикса и образует краевые зоны фенокристов форстерита (Fo_85–80), в котором содержание Caol, как правило, не превышает 3 мол. % (рис. 5, б). В паралавах Монголии и парабазальтах Челябинского угольного бассейна кирштейнит и Ca-фаялит, содержащий более 6 мол. % Caol, образуют совместные срастания – вероятно, структуры распада твердого раствора.

Текстурные особенности и большие вариации состава оливинов из пирометаморфических, магматических и техногенных пород могут быть связаны со многими факторами: локальными вариациями физико-химических параметров (T, P, составами расплава и флюидной фазы), кинетикой кристаллизации (скорости охлаждения и др.) мафических расплавов, исходных для недосыщенных по кремнезему, обогащенных Ca, магматических, техногенных пород и мелилит-нефелиновых паралав.

Ca-фаялит и кирштейнит могли образоваться как при распаде твердого раствора, так и в результате кристаллизации оливинов разного состава из остаточных мафических расплавов в локальных участках матрикса паралав. По экспериментальным данным (Davidson, Mukhopadhyay, 1984) кристаллизация обогащенных Ca и Fe оливинов наблюдается в низкобарических и высокотемпературных условиях из недосыщенного кремнеземом мафического расплава. В зависимости от отношения Ca/Fe, в таком расплаве могут образоваться либо кирштейнит, либо Ca-фаялит, либо оба этих минерала в различных объемных соотношениях при распаде твердого раствора (рис. 5, а). В мелилит-нефелиновых паралавах кирштейнит кристаллизовался на поздних стадиях формирования матрикса – в микролитах (зернах) между минералами фенокристной ассоциации и, вероятно, при распаде твердого раствора. В паралавах Монголии оливины формировались, согласно экспериментально определенной поверхности сольвуса, в температурных интервалах 1050–800 и 1000–800°C соответственно, а в парабазальтах Челябинского угольного бассейна при 950–800°C (Sokol et al., 2002) (рис. 5, б).

В магматических и вулканических породах монтичеллит образует отдельные кристаллы (фенокристы, микролиты) и замещает ранние оливины ряда форстерит–фаялит. Кристаллизация монтичеллита в щелочных магматических породах может происходить при реакционном взаимодействии форстерита и карбонатного расплава (Abersteiner et al., 2018). Монтичеллит в кимберлитах и карбонатитах содержит не более 20 мол. % Kir (рис. 6). При низкотемпературных изменениях серпентинизированных перидотитов минералы ряда монтичеллит–кирштейнит (40–60 мол. % Kir) образуются в результате взаимодействия Ca-cодержащего флюида и оливинов ряда форстерит–фаялит (Nozaka, 2020).

Рис. 6.

Фрагмент диаграммы Сaol–Fa–Fo c cоставами монтичеллита и промежуточных членов ряда монтичеллит–кирштейнит из минеральных ассоциаций, характерных для кимберлитов, карбонатитов, метаморфизованных известняков, магматических пород и шлаков, а также из реликтов ксенолитов термически измененных карбонатно-силикатных пород в Нилгинских паралавах. (1) паралавы Нилгинского комплекса, (2) обр. MN-1234-1, (3) карбонатиты (по: Stoppa, Lupini, 1993; D’Orazio et al., 2007), (4) кимберлиты (по: Abersteiner et al., 2017; Donge, 2019; Kopylova, 2021), (5) серпентиниты (по: Nozaka, 2020), (6) метаморфизованные мергелистые известняки из зоны контакта с базальтами траппов (по: Сокол и др., 2019), (7) пирометаллургические шлаки (по: Warchulski et al., 2016). Fig. 6. Fragment of the Сaol–Fa–Fo diagram with compositions of monticellite and members of the monticellite–kirschsteinite series from mineral assemblages in kimberlites, carbonatites, metamorphosed limestones, igneous rocks and slags, also from relict xenoliths of thermally modified carbonate-silicate rocks in Nyalga paralavas. (1) paralavas from Nyalga complex, (2) sample MN-1234-1, (3) carbonatites (after Stoppa, Lupini, 1993; D’Orazio et al., 2007), (4) kimberlites (after Abersteiner et al., 2017; Donge, 2019; Kopylova, 2021), (5) serpentinites (after Nozaka, 2020), (6) metamorphosed marly limestones from the contact zone with basalt traps (after Sokol et al., 2019); (7) pyrometallurgical slags (after Warchulski et al., 2016).

В Нилгинских паралавах встречаются монтичеллит и минералы ряда монтичеллит–кирштейнит, содержащие от первых процентов до 86 мол. % Kir (рис. 6). Такие оливины обнаружены в паралавах, содержащих реликты ксенолитов термически измененных карбонатно-силикатных пород. Для минеральных ассоциаций ксенолитов характерно присутствие геленита, который образуется, как было показано ранее (Peretyazhko et al., 2021), в процессе низкобарических и высокотемпературных изменений мергелистого известняка. Такой мелилит кристаллизуется также в высокотемпературных условиях мервинит-спурритовой фации метаморфизма, например, в переходной зоне между мергелистыми известняками и базальтами траппов (Сокол и др., 2019). Эти наблюдения позволяют сделать вывод, что в породах пирометаморфических комплексов Монголии минералы ряда монтичеллит–кирштейнит образовались в процессе реакционного взаимодействия недосыщенного по кремнезему и обогащенного Ca мафического расплава, исходного для мелилит-нефелиновых паралав, с ксенолитами силикатно-карбонатных осадочных пород (мергелистых известняков), имеющих большие вариации концентрации примеси силикатного (глинисто-полевошпатового) вещества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мелилит-нефелиновые паралавы пирометаморфических комплексов Монголии содержат оливины с большими вариациями состава. В паралавах Хамарин-Хурал-Хида преобладают продукты распада твердого раствора на Ca-фаялит и кирштейнит. Оливины Нилгинских паралав более разнообразны по составу и представлены минералами ряда форстерит–фаялит, продуктами распада твердого раствора, монтичеллитом и промежуточными членами ряда монтичеллит–кирштейнит. Оливины отличаются по текстурным особенностям, объемному соотношению Ca-фаялита и кирштейнита, магнезиальности Mg# и температуре кристаллизации. Оливины из матрикса мелилит-нефелиновых паралав Монголии образовались в более широком интервале температуры по сравнению с таковыми из парабазальтов Челябинского угольного бассейна (1050–800 и 950–800°C, соответственно).

В Нилгинских паралавах в пределах одного образца встречаются реликты ксенолитов термически измененных осадочных карбонатно-силикатных пород, которые содержат минеральные ассоциации с геленитом, монтичеллитом и минералами ряда монтичеллит–кирштейнит с максимальным количеством минала Kir, достигающим 86 мол. %. Кальций-магнезиально-железистые оливины кристаллизовались при реакционном взаимодействии недосыщенного кремнеземом и обогащенного Ca мафического расплава паралав c ксенолитами мергелистых известняков.

Работа выполнена при поддержке программы ФНИ 0284-2021-0006 и гранта 075-15-2022-1100 Министерства Науки и Высшего Образования Российской Федерации.