Взаимодействие хлоридных расплавов с минералами эклогитов: эксперимент при 4 и 7 ГПа и его приложение к проблеме происхождения ультракалиевых мантийных жидкостей.

Сафонов О.Г.*, Перчук Л.Л. **, Литвин Ю.А.*

*ИЭМ РАН **МГУ, Геологический ф-т.

Активная роль щелочных хлоридных жидкостей в эволюции мантийных парагенезисов на глубинах 120-150 км. подтверждается (1) результатами протон-микрозондовых анализов отдельных кристаллов алмаза и включений в них, которые свидетельствуют о повышенных концентрациях щелочей (особенно K) и Cl в среде алмазообразования (Bulanova et al., 1998); (2) присутствием хлоридной составляющей в составе включений калиевых алюмосиликатных и карбонатно-силикатных расплавов в алмазах из кимберлитов (Navon et al., 1988; Schrauder, Navon, 1994); (3) находками хлоридных включений в алмазах (Chen et al., 1992; Izraeli et al., 2001; Klein-BenDavid et al., 2004) и оливинах (Kamenetsky et al., 2002) из кимберлитов.

С целью выяснения термодинамической роли хлоридных жидкостей в преобразовании мантийных парагенезисов проведено экспериментальное изучение взаимодействия клинопироксенов ряда Di-Jd, а также пиропа, с расплавами KCl при давлении 4 и 7 ГПа.

            В результате экспериментов сделаны следующие выводы.

(1) Калиевые хлоридные жидкости вызывают интенсивные метасоматические изменения минералов эклогитов. Эти изменения выражаются в снижении концентрации жадеитовой составляющей в нем, которая при реакции с KCl связывается в санидин. В отличие от Cpx, равновесных с алюмосиликатными и карбонатными расплавами (Сафонов и др., 2004), омфациты, сосуществующие с хлоридными расплавами содержат очень низкие концентрации K₂O (< 0.3 мас. %), что также связано с его экстракцией в хлоридный расплав. В присутствии H₂O по омфациту образуется триоктаэдрическая слюда, которая характеризуется Si до 7.1 ф.е. на 22 атома О и Cl до 1.6 мас. %, аналогичная обнаруженной во включениях в алмазах трубки ╚Коффифонтейн╩ (Izraeli et al., 2004).

(2) Метасоматические изменения обуславливают снижение температур солидуса  хлоридсодержащей системы по отношению к алюмосиликатной системе, так что вблизи солидуса возможно появление алюмосиликатно-хлоридных расплавов с содержанием K₂O 13-20 мас. %, SiO₂ 55-65 мас. %, Al₂O₃ 10-20 мас. % и Cl до 1.5 мас. %. Расплавы, возникающие вблизи солидуса системы Di-Jd-KCl при 4 ГПа, близки по составу к включениям алюмосиликатных расплавов в алмазах некоторых кимберлитовых трубок (напр. Буланова и др., 1988). С ростом давления расплавы становятся недосыщенными SiO₂ (35-55 мас. %), обогащаются CaO, MgO, Cl, сохраняя высокую концентрацию K₂O. Включения подобных алюмосиликатно-хлоридных расплавов известны в алмазах кимберлитов Африки (Navon et al., 1988; Schrauder, Navon, 1994). С алюмосиликатными расплавами сосуществуют несмесимые хлоридные расплавы.

(3) В зависимости от температуры, давления и состава системы в присутствии калиевых хлоридных жидкостей клинопироксены ряда Di-Jd образуют ассоциации Cpx+Fo, Cpx+Opx+Ol, Cpx+San, Cpx+Grt+Fo, т.е. так называемые ╚смешанные╩ парагенезисы - комбинации фаз эклогитовой (омфацит, гранат) и перидотитовой (оливин) ассоциаций.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ ╧ 04-05-64896, 02-05-64684 и 02-05-64025 и Europea Academia Foundation, ╚Ведущие научные школы России╩ (грант 1645.2003.5), Проекта РАН ╧ 7 ╚Исследования при высоких давлениях╩.

Литература

Буланова Г.П., Новгородов П.Г., Павлова Л.А. Первая находка расплавного включения в алмазе из трубки Мир // Геохимия. 1988. ╧5. С. 756-765.

Bulanova G.P., Griffin W.L., Ryan C.G. Nucleation environment of diamonds from Yakutian kimberlites // Min. Mag. 1998. V. 62(3). P. 409-419.

Navon O., Hitcheon I.D., Rossman G.R., Wasserburg G.J. Mantle-derived fluids in diamond microinclusions // Nature. 1988. V. 325. P. 784-789.

Schrauder M., Navon O. Hydrous and carbonatitic mantle fluids in fibrous diamonds from Jwaneng, Botswana // Geochim. Cosmochim. Acta. 1994 V. 58 (2). P. 761-771.

Chen F., Guo J., Chen C., Liu C. High-K and high-Cl inclusions in diamond and mantle          metasomatism // Acta Mineralogica Sinica. 1992. V. 12 (3). P. 193-198.

Izraeli E.S., Harris J.W., Navon O. Brine inclusions in diamonds: a new upper mantle fluid // Earth Planet. Sci. Lett. 2001. V. 5807. P. 1-10.

Klein-BenDavid O., Izraeli E.S., Hauri E., Navon O. Mantle fluid evolution √ a tale of one diamond // Lithos. 2004. V. 77. P. 243-253.

Kamenesky M., Sobolev A., Kamenetsky V., Maas R., Danyushevsky L., Sobolev N., Pokhilenko N. Origin, composition and fractionation of the Udachnaya pipe kimberlitic melt: constraints from melt, fluid and crystal inclusions in olivine // Goldschmidt Conf. Ext. Abstracts. 2002.

Сафонов О.Г., Литвин Ю.А., Перчук Л.Л. Синтез омфацитов и особенности изоморфизма в клинопироксенах системы CaMgSi₂O₆-NaAlSi₂O₆-KAlSi₂O₆ // Петрология. 2004. Т. 12. ╧ 3. С. 84-97.