MINERAL COMPOSITION AND PT PARAMETERS OF CRYSTALLIZATION OF MANTLE ROCKS UNDER KIMBERLITE FIELDS OF THE ANABAR REGION

The composition of barophilic minerals from mantle xenoliths and Cpx from concentrates of the Kuranakh, Luchakan, Dyuken, and Ary-Mastakh fields of the Anabar region has been studied. Under these fields, the lithospheric mantle compositions vary significantly. The PT parameters of crystallization were calculated using the composition of clinopyroxenes from xenoliths and heavy fraction of kimberlites. The lithospheric mantle rocks under the northern fields have higher values of Mg# of minerals and calculated mantle geotherm (35–48 mW/m2) compared to the parameters for the southern diamond fields. The pipes from the southwestern part of the Ary-Mastakh field are promising for the diamond potential, presenting Grt-bearing lherzolites and harzburgites with a high content of Cr2O3 (to 8.5 wt. %)

СОСТАВ МИНЕРАЛОВ И P-T-ПАРАМЕТРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МАНТИЙНЫХ ПОРОД ПОД КИМБЕРЛИТОВЫМИ ПОЛЯМИ ПРИАНАБАРЬЯ

The composition of barophilic minerals from mantle xenoliths and Cpx from concentrates of the Kuranakh, Luchakan, Dyuken, and Ary-Mastakh fields of the Anabar region has been studied. Under these fields, the lithospheric mantle compositions vary significantly. The PT parameters of crystallization were calculated using the composition of clinopyroxenes from xenoliths and heavy fraction of kimberlites. The lithospheric mantle rocks under the northern fields have higher values of Mg# of minerals and calculated mantle geotherm (35–48 mW/m2) compared to the parameters for the southern diamond fields. The pipes from the southwestern part of the Ary-Mastakh field are promising for the diamond potential, presenting Grt-bearing lherzolites and harzburgites with a high content of Cr2O3 (to 8.5 wt. %).Изучен состав барофильных минералов из мантийных ксенолитов и клинопироксенов из концентратов Куранахского, Лучаканского, Дюкенского и Ары-Мастахского полей Прианабарья. Установлены существенные различия разрезов литосферной мантии под этими полями. По сравнению с южными алмазоносными полями породы литосферной мантии под северными полями отличаются более высокими значениями магнезиальности минералов и более высокими значениями рассчитанной мантийной геотермы (35–48 мВт/м2). Проведена оценка Р-Т-параметров их кристаллизации по составу клинопироксенов из ксенолитов и тяжелой фракции кимберлитов. Согласно изученным составам ксенолитов, наибольшие перспективы на алмазоносность представляет юго-западный участок Ары-Мастахского поля, в котором обнаружены гранатсодержащие лерцолиты и гарцбургиты с высоким содержанием Cr2O3 (до 8.5 мас. %)

SEQUENCE OF AILLIKITE AND CALCITE CARBONATITE FORMATION WITHIN THE BELAYA ZIMA MASSIF, EAST SIBERIA, RUSSIA

The mineralogical and geochemical features, as well as the sequence of formation of aillikite and calcite carbonatite (CC) with pyrochlore are described for the massif of alkaline ultramafic carbonatite complexes Belaya Zima located in East Siberia. Until now, mutually exclusive information presents the temporal relationships of carbonatites and lamprophyres of the Belaya Zima massif.The sample marking the contact of aillikite and CC was comprehensive studied using analytical methods, e.g. XRF (ARL-9900XP spectrometer, ThermoFisher Scientific), ICP-MS (Element Finnigan MAT), SEM (MIRA 3 LMU (Tescan Ltd)), transmission and ore microscopy (AxioScope. A1, Zeiss), 40Ar/39Ar age determination of micas (Argus mass spectrometer, Micromass). The data obtained indicate a later formation of CC relative to aillikites and probable separation of the carbonatite melt from a single picrite-carbonatite source

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ АЙЛИКИТОВ И КАЛЬЦИТОВЫХ КАРБОНАТИТОВ МАССИВА БЕЛАЯ ЗИМА (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ, РОССИЯ)

The mineralogical and geochemical features, as well as the sequence of formation of aillikite and calcite carbonatite (CC) with pyrochlore are described for the massif of alkaline ultramafic carbonatite complexes Belaya Zima located in East Siberia. Until now, mutually exclusive information presents the temporal relationships of carbonatites and lamprophyres of the Belaya Zima massif.The sample marking the contact of aillikite and CC was comprehensive studied using analytical methods, e.g. XRF (ARL-9900XP spectrometer, ThermoFisher Scientific), ICP-MS (Element Finnigan MAT), SEM (MIRA 3 LMU (Tescan Ltd)), transmission and ore microscopy (AxioScope. A1, Zeiss), 40Ar/39Ar age determination of micas (Argus mass spectrometer, Micromass). The data obtained indicate a later formation of CC relative to aillikites and probable separation of the carbonatite melt from a single picrite-carbonatite source.Для массива ультраосновных щелочных пород и карбонатитов Белая Зима (Восточная Сибирь) описаны минералого-геохимические особенности и последовательность формирования айликитов и кальцитовых карбонатитов (КК) с пирохлором. До настоящего времени о временных взаимоотношениях карбонатитов и лампрофиров массива Белая Зима существуют взаимоисключающие сведения.Проведено комплексное исследование образца, фиксирующего контакт айликита и КК, с применением методов: РФА (спектрометр ARL-9900XP, ThermoFisher Scientific), ИСП-МС (Element Finnigan MAT), СЭМ (MIRA 3 LMU (Tescan Ltd)), просвечивающей и рудной микроскопии (AxioScope. A1, Zeiss), 40Ar/39Ar определения возраста слюд (масс-спектрометр Argus фирмы Micromass). Полученные данные свидетельствуют о более позднем формировании КК относительно айликитов и о вероятном отделении карбонатитового расплава от единого пикрит-карбонатитового источника

МАНТИЙНЫЕ ТЕРРЕЙНЫ СИБИРСКОГО КРАТОНА: ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПЛЮМОВЫМИ РАСПЛАВАМИ НА ОСНОВАНИИ ТЕРМОБАРОМЕТРИИ И ГЕОХИМИИ МАНТИЙНЫХ КСЕНОКРИСТОВ

We have studied variations in the structure and composition of minerals from the pipes of the Yakutian kimberlite province (YKP) in different mantle terranes of the Siberian craton. The study was based on an extensive database, including the microprobe analysis datasets consolidated by IGM, IG, IEC and IGDNM SB RAS and ALROSA and geochemical analysis of minerals performed by LA‐ICP‐MS (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry). The reconstruction shows layering under the tubes, including 6–7 slab that were probably formed due to subduction; the slabs are separated by pyroxenitic, eclogitic and metasomatic layers and dunite lenses. Transects and mantle profiles across kimberlite fields are constructed. Within the limits of the revealed tectonic terranes, we assume a collage of microplates formed in the early – middle Archean. Extended submeridional structures of the tectonic terranes are not always confirmed at the mantle level. Beneath the Anabar and Aldan shields, the mantle sections show more coarse layers and 3–4 large horizons of dunites with garnet and pyroxene nests separated by ilmenite‐ phlogopite metasomatites and pyroxenites. Terranes representing the suture zones between the protocratons (e.g. Khapchan) are often saturated with eclogites and pyroxenites that may occur as leghthy ascending bodies of magmatic eclogites penetrating through the mantle lithosphere structure (ML). A nearly ubiquitous pyroxenite layer at the level of 3.5–4.5 GPa formed probably in the early Archean with a high heat flux during melting of eclogites and was subsequently traced by plume melts. Within the early Archean protocratons – granite‐greenstone terranes (Tungus, Markha, Berekta, and Sharyzhalgai, ~3.8–3.0 Gyr [Gladkochub et al., 2019], the mantle lithosphere is less depleted and largely metasomatized. The ML structure of the Daldyn and Magan granulite‐orthogneiss terranes is layered with folding revealed in the north‐to‐south sections from the Udachnaya pipe to the Krasnopresnenskaya pipe, which is less pronounced in the latitudinal direction. From the Daldyn field to the Alakit field, there is an increase in the degree of metasomatism, and higher alkalinity of pyroxenes and larger amounts of phlogopite are noted. The most productive Aikhal and Yubileinaya pipes are confined to a dunite core, which is accompanied by a change in the specialization of high‐charge elements Ta‐Nb to Zr‐Hf. Within the limits of the Magan terrane, the thin‐layer structure of the middle and upper parts of the craton keel is replaced with a sharply depleted productive horizon at its base. The mantle of the granite‐greenstone Markha terrrein comprises eclogite (often pelitic) horizons, which suggests subduction of the continental lithosphere or sediments. In the central and northern parts of the Siberian craton, most structures in the mantle are sinking to the west at small angles. The geochemistry features of garnets and pyroxenes from various mantle terranes are considered in detail.Вариации структуры и состава минералов из трубок Якутской кимберлитовой провинции (ЯКП) разных мантийных террейнов Сибирского кратона изучены с использованием обширной базы данных микрозондовых анализов минералов коллектива авторов (ИГМ, ИГХ, ИЗК и ИГБМ СО РАН и «АЛРОСА»), а также геохимических анализов минералов, выполненных методом индуктивно связанной масс‐спектрометрии c лазерной абляцией. Реконструирована слоистость под трубками, образованная 6– пластинами вероятного субдукционного генезиса, разделенными пироксенитовыми, эклогитовыми, метасоматическими горизонтами и линзами дунитов. Построены мантийные разрезы через кимберлитовые поля и протяженные трансекты. В пределах установленных тектонических террейнов предполагается коллаж из микроплит, возникших в раннем –среднем архее, а протяженные субмеридиональные структуры тектонических террейнов не всегда подтверждаются на мантийном уровне. Под Анабарским и Алданским щитами мантийные разрезы более грубослоисты и состоят из 3– крупных горизонтов дунитов с гнездами граната и пироксенов, разделенных ильменит‐флогопитовыми метасоматитами и пироксенитами. Террейны, представляющие шовные зоны между протократонами, как Хапчанский, часто насыщены эклогитами и пироксенитами, которые могут быть протяженными восходящими телами магматических эклогитов, прорывающих структуру мантийной лито‐ сферы (МЛ). Почти повсеместный пироксенитовый слой на уровне 3.5–.5 ГПа, вероятно, возник в раннем архее при высоком тепловом потоке при плавлении эклогитов и в дальнейшем трассировался плюмовыми расплавами. В пределах раннеархейских протократонов: гранит‐зеленокаменных террейнов –Тунгусского, Мархинского, Беректинского, Шарыжалгайского –с возрастом ~3.8–.0 млрд лет [Gladkochub et al., 2019] ман‐ тийная литосфера менее истощена и часто метасоматизирована. Далдынский и Маганский гранулит‐орто‐ гнейсовый террейны имеют слоистую структуру МЛ со складчатостью, проявленной в разрезах с севера на юг от тр. Удачной до тр. Краснопресненской и менее выраженной в широтном направлении. От Далдынского до Алакитского поля растет степень метасоматоза, щелочность пироксенов и количество флогопита. Наиболее продуктивные трубки Айхал и Юбилейная приурочены к дунитовому ядру, что сопровождается сменой специализации высокозарядных элементов Ta‐Nb на Zr‐Hf. В пределах Маганского террейна тонкослоистая структура средней и верхней части киля кратона сменяется резко истощенным продуктивным горизонтом в его основании. Мантия гранит‐зеленокаменного Мархинского террейна содержит горизонты эклогитов (часто пелитового типа), предполагающих субдукцию континентальной литосферы или осадков. В центральной и северной части Сибирского кратона в мантии преобладают структуры погружения на запад с небольшим углом. Рассмотрены особенности геохимии гранатов и пироксенов различных мантийных террейнов

MANTLE TERRANES OF THE SIBERIAN CRATON: THEIR INTERACTION WITH PLUME MELTS BASED ON THERMOBAROMETRY AND GEOCHEMISTRY OF MANTLE XENOCRYSTS

We have studied variations in the structure and composition of minerals from the pipes of the Yakutian kimberlite province (YKP) in different mantle terranes of the Siberian craton. The study was based on an extensive database, including the microprobe analysis datasets consolidated by IGM, IG, IEC and IGDNM SB RAS and ALROSA and geochemical analysis of minerals performed by LA‐ICP‐MS (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry). The reconstruction shows layering under the tubes, including 6–7 slab that were probably formed due to subduction; the slabs are separated by pyroxenitic, eclogitic and metasomatic layers and dunite lenses. Transects and mantle profiles across kimberlite fields are constructed. Within the limits of the revealed tectonic terranes, we assume a collage of microplates formed in the early – middle Archean. Extended submeridional structures of the tectonic terranes are not always confirmed at the mantle level. Beneath the Anabar and Aldan shields, the mantle sections show more coarse layers and 3–4 large horizons of dunites with garnet and pyroxene nests separated by ilmenite‐ phlogopite metasomatites and pyroxenites. Terranes representing the suture zones between the protocratons (e.g. Khapchan) are often saturated with eclogites and pyroxenites that may occur as leghthy ascending bodies of magmatic eclogites penetrating through the mantle lithosphere structure (ML). A nearly ubiquitous pyroxenite layer at the level of 3.5–4.5 GPa formed probably in the early Archean with a high heat flux during melting of eclogites and was subsequently traced by plume melts. Within the early Archean protocratons – granite‐greenstone terranes (Tungus, Markha, Berekta, and Sharyzhalgai, ~3.8–3.0 Gyr [Gladkochub et al., 2019], the mantle lithosphere is less depleted and largely metasomatized. The ML structure of the Daldyn and Magan granulite‐orthogneiss terranes is layered with folding revealed in the north‐to‐south sections from the Udachnaya pipe to the Krasnopresnenskaya pipe, which is less pronounced in the latitudinal direction. From the Daldyn field to the Alakit field, there is an increase in the degree of metasomatism, and higher alkalinity of pyroxenes and larger amounts of phlogopite are noted. The most productive Aikhal and Yubileinaya pipes are confined to a dunite core, which is accompanied by a change in the specialization of high‐charge elements Ta‐Nb to Zr‐Hf. Within the limits of the Magan terrane, the thin‐layer structure of the middle and upper parts of the craton keel is replaced with a sharply depleted productive horizon at its base. The mantle of the granite‐greenstone Markha terrrein comprises eclogite (often pelitic) horizons, which suggests subduction of the continental lithosphere or sediments. In the central and northern parts of the Siberian craton, most structures in the mantle are sinking to the west at small angles. The geochemistry features of garnets and pyroxenes from various mantle terranes are considered in detail