Diamantbærende kimberlit og aillikit I det sydlige Vestgrønland. Regionale variationer og sammensætningen af kimberlitisk smelte
Yüklə 368,67 Kb. Pdf görüntüsü
|
32 · Geologisk Tidsskrift 2011 sammenligninger og udredning af udviklingstenden- ser med behørig iagttagelse af effekten af iblandet xenokrystisk olivin. Eksperimentelle smelteforsøg på sammensætninger svarende til jordens kappe med lidt tilsat CO 2 giver
indblik i, hvilke typer af smelte kappen kan give ophav til, og under hvilke betingelser specifikke smeltetyper dannes. Gudfinnsson & Presnal (2005) og senere Brey
. (2008) rapporterer en række forsøg på opsmeltning af kappe sammensætninger med tilførsel af H 2 O og CO 2 i varierende forhold ved lave grader af opsmelt- ning. Resultatet af undersøgelsen i Gudfinnsson og Presnal (2005) vises blandt andet i diagrammet i Fig. 26. Her ses, at de CO 2 -rige forsøg resulterer i højere SiO 2 /Al 2 O 3 (på grund af meget lavt Al 2 O 3 ) og lavere MgO/CaO forhold i smelter dannet under forsøg med højere H
2 O indhold. I diagrammet er også vist varia- tionen i bulk sammensætninger af alle analyserede bjergarter fra det sydlige Vestgrønland til det østlige Canada (Nielsen et al., 2009, se appendix). Tages behø- rigt forbehold for effekten af varierende olivin-indhold (SV-NØ variation i diagrammet) og eventuel kontami- nation fra grundfjeldet, ses en klar tendens. Bulk sam- mensætninger fra Maniitsoqregionen ligger til højre i diagrammet og sammensætningerne fra det østlige Canada til venstre i diagrammet, svarende til stigende H 2 O/CO 2 forhold fra Maniitsoq til østlige Canada, ganske som set i variationen i sammensætningen af phlogopit. Fordelingen i diagrammet viser, at den observerede variation i phlogopit-sammensætninger er en afspejling af de mineralogiske og kemiske varia- mønster (Fig. 25). Phlogopit udvikler sig systematisk fra jern- og titan-fattig og aluminium-rig kimberlitisk phlogopit i Maniitsoq regionen mod mere og mere jern- og titan-rige sammensætninger med tetraphlo- gopit rande i Sisimiut regionen og på den canadiske side. Bjergarternes grundmasse har også stigende indhold af phlogopit og samtidig hermed et fald i indhold af kalkspat og dolomit. Phlogopit er et vand- holdigt mineral, og selv om det oprindelige indhold af vand i kimberlittiske smelter ofte vanskeligt lader sig bestemme på grund af senere omdannelse, er den regionale udvikling fra Maniitsoq til det østlige Ca- nada tilsyneladende udtryk for en systematisk udvik- ling fra relativet CO 2 -rige til relativt H 2 O-rige smelter. At der ikke er tale om en effekt som følge af senere omdannelse kan underbygges af analyser af bjergarts- prøverne (se appendix til Nielsen et al., 2009). Knuses og analyseres en kimberlitprøve fås en analyse der indeholder alle komponenter i bjergarten, det vil sige, grundmasse, mikrokryster, mega- og makrokryster og små nodulfragmenter. Man kan prøve at undgå så meget xenokrystisk og xenolitisk materiale som mulig, men man vil aldrig kunne få en ren prøve af en kim- berlittisk bjergarts grundmasse. Ikke desto mindre bruges bjergarters kemiske sammensætning (bulk analyse) udbredt i faglitteraturen, fordi det med behø- rige forbehold ofte giver god mening. Den altoverve- jende del af iblandet materiale er det relativt simple mineral olivin og bjergartssammensætninger er udsat for en forskydning bestemt af andelen af iblandet olivin. Med andre ord kan bulk analyser benyttes til 0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 TiO 2 % A l 2 O 3
% Sarfartoq Maniitsoq Sisimiut
Torngat Kimberlit Fig. 25: Variation i TiO 2 versus Al 2 O 3 i phlogopit-sammen- sætninger fra Maniitsoq i syd (blå) over Sarfartoq (grøn) og Sisimiut (solgul) til Torngat regionen (vist som felt), øst- lige Canada (data fra Tappe
., 2004). Den systematiske udvikling væk fra feltet for sammensætninger typiske for kimberlit s.s. (kasse ø.tv.) er åbenlys (Nielsen et al., 2006). Diamantbærende kimberlit og aillikit i det sydlige Vestgrønland · 33 littiske bjergarters grundmasse-mineralogi og no- dulselskab er en afspejling af den geologiske udvikling i de forskellige dele af den grønlandske lithosfære. Phlogopit i den lithosfæriske kappe er resultatet af reaktion mellem kappen og tilført vand, m.m., og der er muligt at der under den ca. 1800 Ma gamle bjerg- kædefoldning nord og vest for den arkæiske kerne i Grønland et tilført vand, m.m. til den lithosfæriske kappe. Det ville have medført mere eller mindre ud- bredt dannelse af phlogopit der senere ville reagere med i de kimberlittiske smelter på deres vej op gennem den lithosfæriske kappe. En anden mulighed er reak- tion med meget phlogopitrige bjergarter fra en i Sisi- miut regionen udbredt lamproittisk magmatisme ( Scott, 1981; Thy et al., 1987). Den lamproittiske aktivi- tet er ca. 1280 Ma gammel (Secher et al, 2009) og kunne ligeledes være resultatet af en tidligere vandberigelse og phlogopitdannelse i den lithosfæridske kappe i tilknytningen til udviklingen i den grønlanske litho- sfære tilbage til for 1800 millioner år siden (se diskus- sioner i Nielsen et al, 2009 og Steenfeldt et al., 2009). Der er indtil videre ingen endelig løsning på sammen- hængene, men den regionale variation er klar, og mest markant er det regional fald i CO 2 /H 2 O forholdet fra Maniitsoq over Sarfartoq til Sisimiut og det østlige Canada.
Maniitsoq regionen: Majuagaa kimberlittens smelte At Maniitsoq regionens kimberlittype skulle være mindst påvirket af reaktion med phlogopit-rigt kap- pemateriale åbner mulighed for beregning af den oprindelige smeltesammensætning i Maniitsoq regio- nen. Maniitsoq kimberlit har en relativt simpel mine- ralogi og med en vurdering af indholdet af xenokry- stisk materiale og den kemiske sammensætningen af dette skulle en beregning af den oprindelige (pri- mære) kimberlitsmelte fra dybt i den lithosfæriske kappe være mulig. Forudsætningen er en relativt sikker bestemmelse af, hvad og hvor meget der er blandet ind i den primære karbonatitiske smelte i kildeområdet dybt i kappen og på dens vej til den øvre jordskorpe. Majuagga gangen ca, 50 km SØ for Mani- itsoq er en velkendt kimberlit gang, et par meter bred og med en længde på mindst 2.5 km (fig. 21, Jensen et al ., 2004b). Gangens bjergarter er friske, stort set fri for omdannelse, velblottede og diamantbærende (Table 1). Under indsamlingen til omtalte diamanttest sam- ledes også et stort antal enkeltprøver til petrologiske og geokemiske studier (Nielsen og Sand, 2008). Prø- verne er benyttet til modellering af sammensætningen af Majuagaa gangen smelte. Det væsentligste problem for beregning af den tioner i kappen i kildeområdet for de kimberlittiske smelter. I bund og grund er variationerne udtryk for stigende iblanding af phlogopit-rigt materiale og vand til, og reaktion med, en karbonatrig smelte, der bedst er eksemplificeres af smelten i kimberlittiske forekom- ster i Maniitsoqregionen, f. eks. Majuagaa gangen (Fig. 5, se Nielsen & Sand 2008, Nielsen et al., 2009, Tappe et al , 2011).
Hvad skyldes variationen? Kimberlittiske bjergarter indeholder mange forskellige noduler og en særlig, men mere ualmindelig type tiltrækker sig opmærksom- hed. Den har et højt indhold af phlogopit, og bjergarten kaldes glimmerit (Fig.9c). De findes såvidt det vides ikke i Maniitsoq området, men bliver mere og mere almindelige igennem Sarfartoq og Sisimiut regionerne til det østlige Canada. Det er nærliggende at antage, at glimmerit bliver en mere og mere almindelig del af den lithosfæriske kappe fra Maniitsoq regionen til det øst- lige Canada. Med andre ord, mængden af phlogopit og sammensætningen af phlogopit i smelter fra den litho- sfæriske kappe afspejler regionale variationer i mine- ralogien i den lithosfæriske kappe. Maniitsoq regionen ligger i Grønlands gamle ar- kæiske grundfjeld med bjergarter, der er mere end 2500 millioner år gamle (Henriksen, 2005). Sisimiut-regio- nen og det østlige Canada ligger i områder påvirket af senere bjergkæde-dannelse med aldre på omkring 1800 Ma. Sarfartoq regionen ligger nærmere overgangszo- nen mellem det gamle og det yngre grundfjeld. Det er nærliggende at antage, at variationen set i de kimber- Fig. 26: Sammensætningen af eksperimentelle smelter i forsøg med karbonatiseret kappe-peridotit (efter Gudfinnsson & Presnall, 2005). Diagrammet viser variation i sammensætninger som følge af ændringer i tryk og sammensætning af volatiler i eksperimenterne. I diagrammet er også vis tsammensætnin- gerne for kimberlittiske forekomster fra Maniitsoq (blå) over Sarfartoq (grøn) og Sisimiut (solgul) til Torngat, Canada (lilla). Se teksten for nærmere forklaring (Nielsen et al., 2009). 3 GPa 5 GPa
8 GPa CO 2 -free solidus Carbonate-bearing solidus SiO
2 /Al
2 O 3 (wt%)
MgO/CaO (wt%) 0.1
1.0 10.0
1.0 10.0
100.0 Troels Nielsen DGF Fig. 26 9-12-2011 GV02_00_046 _tfn_DGF
Yüklə 368,67 Kb. Dostları ilə paylaş:
|