Метасоматоз, плавление верхней мантии и генезис щелочных магм (экспериментальные исследования)

Н.С.  Горбачев, А.В. Костюк, А.Н. Некрасов
Институт экспериментальной минералогии РАН, Черноголовка, gor@iem.ac.ru
 
Мантийный метасоматоз привлекает все большее внимание в качестве процесса, приводящего к эффективному обогащению несовместимыми элементами мантийных резервуаров, стимулирующего плавление и формирование щелочных магм, карбонатитов, кимберлитов. Исходя из минерального и химического состава метасоматически изменных ксенолитов мантийных пород в кимберлитах и щелочных базальтах, включений в алмазах важная роль в мантийном метасоматозе принадлежит сульфидсодержащим щелочно-силикатно-карбонатным флюидорасплавам [1]. В настоящей работе приводятся результаты экспериментального изучения взаимодействия щелочно-карбонатно-сульфидного флюидорасплавов с эклогитом и перидотитом при P = 4.0 ГПА, T = 1400ºС.
Опыты проводили в аппарате типа цилиндр-поршень в ИЭМ РАН с использованием закалочной многоампульной методики с перидотитовой ампулой [2]. Температура измерялась Pt30Rh/Pt6/Rh термопарой, давление при высоких температурах калибровалось по кривой равновесия кварц - коэсит. Точность определения температуры и давления в опытах оценивается в 5оC и 1 кбар [3]. Длительность эксперимента составляла 6-8 часов. Продукты экспериментов изучали на электронном сканирующем микроскопе CamScan MV2300 c YAG детектором вторичных и отраженных электронов и энергодисперсионным рентгеновским микроанализатором с полупроводниковым Si(Li) детектором Link INCA Energy.
Продукты экспериментов состояли из орто и клинопироксенов (Opx, Cpx), флогопита (Flog), хромита (Cht), сульфида Fe-Ni-Cucостава (MSS), силикатного стекла (Gl) и карбонатной (Ka) фазы (табл.1, рис.1).
Для Opx, Cht и Flog характерна изометричная форма, Cpxобразуют изометричные или удлиненные агрегаты. Силикатные стекла, карбонатные и сульфидные фазы (закаленнные силикатные, карбонатные и сульфидные расплавы) локализованы в межзерновом пространстве. Силикатные стекла (расплавы) обогащены Na, Al, Si, обеднены Mg, Fe. Их состав сходен с составами силикатных стекол из образцов метасоматизированной литосферной океанической манти [1]. Карбонаты образуют тонкие срастания (возможно структуры распада) с силикатами. Карбонаты (карбонатный расплав) в значительной степени обогащен Na (до 40 мас.% Na2O), Mg (до 18 мас.% MgO), содержит SiO2 (до 22 мас. %), Al2O3 (до 8 мас.%). Возможно, высокие содержания SiO2 и Al2O3 связаны с примесью (сростками) силикатной фазы. По составу выделяется два типа Cpx: CpxI, с высоким содержанием Caи Al, низкими Mg, Na, K; CpxII, обедненный Ca, с высоким содержанием Na, K, Mg. Обращают внимание очень высокие концентрации калия (до 1.5 мас.% K2O в Cрx), высокая растворимость серы в карбонатном расплаве (до 5 мас.% SO3), отсутствие оливина.
Характер наблюдаемой в экспериментах минеральной ассоциации, особенности ее состава и состава расплавов свидетельствуют об эффективности щелочно-карбонатно-сульфидных флюидорасплавов в метасоматическом преобразовании верхней мантии и важной роли этих процессов в генезисе щелочных магм.
 
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проекты 06-05-895, проект ОНЗ РАН т.7-I.1.
 
Литература.
1. Когарко Л.Н. Роль глубинных флюидов в генезисе мантийных гетерогенностей и щелочного
 магматизма // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. ╧ 12. с. 1234-1245.
2. Горбачев Н.С. Флюидно-магматическое взаимодействие в сульфидно-силикатных системах.
 М.: Наука, 1989.126 с.
3. Литвин Ю.А. Физико-химические исследования плавления глубинного вещества Земли. М.: Наука, 1991. 310 с. 


 
                                                                                                                                         Таблица 1
Представительные составы сосуществующих фаз (в пересчете на 100 мас.%)
 

Компонент
Opx
Flog
Cht
Cpx I
Cpx II
Gl
Ka*
SiO2
53.98
45.31
0.54
50.01
51.45
64.70
21.99
TiO2
0.46
0.88
0.70
0.21
0.40
0.59
Al2O3
6.18
13.28
15.45
10.48
7.36
20.72
8.11
FeO
3.08
1.73
5.87
3.84
4.38
0.51
4.54
Cr2O3
1.39
2.18
58.41
0.69
0.71
0.23
MgO
31.34
26.60
19.03
21.20
15.72
0.07
12.39
CaO
3.06
0.09
9.53
19.40
1.03
2.65
Na2O
0.51
1.57
2.53
0.58
10.90
41.47
K2O
8.36
1.51
1.25
3.65

Примечание: *Ка +5.2 мас.% SO3


 
 
Подпись к рисунку:
 
Рис. 1. Фотография экспериментального образца в отраженных электронах.
 



зеркало на сайте "Все о геологии"

зеркало на сайте "Все о геологии"