Mean contents of volatile components, major and trace elements in magmatic melts from main geodynamic settings of the earth. II. Silicic melts

Cover Page

Cite item

Abstract

As a continuation of our previous study, we estimated the mean contents of volatile, major, and trace components in silicic (>66 wt % SiO2) magmatic melts from main terrestrial geodynamic settings on the basis of our database, which includes (as of middle 2017) more than 1 500 000 determination of 75 elements in melt inclusions and quench glasses from rocks. Among the geodynamic settings are those related to subduction processes (III, island-arc zones originated on oceanic crust and IV, magmatic zones of active continental margins, where continental crust is involved in magma formation) and intracontinent rift and continental hot-spot regions (V). For each geodynamic setting, we calculated the mean contents of elements with confidence limits separately for melt inclusions and groundmass glasses and for the entire data set. Systematic differences were found between the mean compositions of melt inclusions and groundmass glasses from these geodynamic settings. Primitive mantle normalized spider diagrams were constructed for all geodynamic settings. Some ratios of elements and volatile components (H2O/Ce, K2O/Cl, La/Yb, Nb/U, Ba/Rb, Ce/ Pb, etc.) in silicic and mafic melts were compared. Variations in the ratios of various elements to Th, which is one of the most incompatible elements in silicic and mafic melts, were discussed.

Full Text

Статья является продолжением цикла работ, посвященных оценкам средних содержаний летучих, петрогенных и редких элементов в магматических силикатных расплавах главных геодинамических обстановок Земли (Наумов и др., 2004, 2010, 2017). Основой для таких расчетов служит созданная нами база данных, включающая на середину 2017 г. более 1 500 000 определений по 75 элементам в расплавных включениях и в закалочных стеклах пород. Среди главных геодинамических обстановок, различающихся по условиям формирования и эволюции магматических расплавов, мы выделяем следующие: I – зоны спрединга океанических плит (срединно-океанические хребты); II – проявления мантийных плюмов в условиях океанических плит (океанические острова и лавовые плато); III и IV – обстановки, связанные с субдукционными процессами (III – зоны островодужного магматизма, IV – зоны магматизма активных континентальных окраин); V – внутриконтинентальные рифты и области континентальных горячих точек; VI – зоны задугового спрединга, связанные с субдукцией.

На рис. 1 представлены гистограммы распределения содержаний SiO2 в гомогенных расплавных включениях в минералах и в закалочных стеклах вулканических пород. Количество определений для всех геодинамических обстановок достигло 84 000 (на рис. 1 обозначено как ∑). Отчетливо видна бимодальность распределения содержаний SiO2 в природных магматических расплавах. Первый максимум определений приходится на содержания SiO2 = 50–52 мас.%, а второй – на содержания 72–76 мас.%. Минимальное количество определений приходится на содержания SiO2 = 62–66 мас.%. Расплавы основного состава (SiO2 <54 мас.%) характерны во всех геодинамических обстановок. В нашей предыдущей работе (Наумов и др., 2017) были рассмотрены только расплавы основного состава. Для каждой геодинамической обстановки средние содержания элементов и доверительные интервалы впервые были рассчитаны в 3 вариантах: для расплавных включений в минералах, для закалочных стекол пород и совместно по всем данным. На рис. 1 видно, что расплавы кислого состава (SiO2 >66 мас.%) в значительном количестве характерны только для геодинамических обстановок III, IV и V. Расчету средних содержаний летучих, петрогенных и редких элементов в магматических расплавах кислого состава и посвящена настоящая работа.

 

Рис. 1. Гистограммы распределения содержаний SiO2 в природных магматических расплавах главных геодинамических обстановок по данным изучения гомогенных расплавных включений в минералах и закалочных стеклах пород.

n – количество определений; Σ – все геодинамические обстановки, I – срединно-океанические хребты, II – океанические острова, III – островные дуги, IV – активные континентальные окраины, V – внутриконтинентальные рифты и области горячих точек.

 

СРЕДНИЕ СОСТАВЫ КИСЛЫХ МАГМАТИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

В наших предыдущих работах (Наумов и др., 2004; 2010; 2017; Коваленко и др., 2006; Коваленко и др., 2007) было отмечено, что средние геометрические (а не средние арифметические) значения являются наиболее показательными. Это обусловлено типом распределения содержаний многих элементов, близким к логнормальному. К такому же выводу о логнормальном распределении содержаний редких элементов и предпочтительном использовании средних геометрических содержания пришли и другие исследователи (Gale et al., 2013). Средние геометрические содержания элементов рассчитывались при условии, что с вероятностью 95% величина отдельного определения не отклоняется от среднего значения более чем на 2 σ. Определения, которые не удовлетворяли этому условию, отбрасывались, а величина среднего значения вновь пересчитывалась. Полученные данные по средним содержаниям петрогенных, летучих и редких элементов представлены в табл. 1–3. Под каждой из полученных цифр среднегосодержания приведены доверительные интервалы для этого значения (первая цифра – плюс к среднему, вторая цифра – минус от среднего).

 

Таблица 1. Среднее содержание петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах кислого состава (SiO2 >66 мас.%) островных дуг (обстановка III) по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стеклах вулканических пород

Компо-

нент

Включения

Стекла

Включения + стекла

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Компо-

нент

Включения

Стекла

Включения + стекла

1

2

3

1

2

3

1

2

3

SiO2

5229

73.67

+3.07.-2.95

8326

73.78

+2.59/-2.50

13555

73.76

+2.75.-2.65

TiO2

4802

0.17

+0.26/-0.10

8129

0.21

+0.31/-0.13

12931

0.19

+0.30/-0.12

Al2O3

4963

12.36

+1.43/-1.28

8243

12.79

+1.36/-1.23

13206

12.64

+1.42/-1.28

FeO

4962

1.12

+0.68/-0.42

8249

1.22

+0.62/-0.41

13211

1.18

+0.64/-0.41

MnO

3959

0.06

+0.07/-0.03

7236

0.05

+0.09/-0.03

11195

0.05

+0.91/-0.03

MgO

4841

0.16

+0.30/-0.10

8112

0.20

+0.50/-0.15

12953

0.18

+0.44/-0.13

CaO

4956

0.94

+0.79/-0.43

8257

1.04

+0.64/-0.39

13213

1.00

+0.79/-0.44

Na2O

4961

3.79

+0.90/-0.73

8242

3.92

+0.87/-0.71

13204

3.87

+0.88.-0.72

K2O

4963

3.30

+1.22/-0.89

8258

3.31

+1.04/-0.79

13221

3.32

+1.10.-0.83

P2O5

1656

0.06

+0.16/-0.04

3837

0.04

+0.09/-0.03

5493

0.05

+0.11.-0.03

H2O

2329

3.55

+2.11/-1.32

493

1.24

+2.22/-0.79

2822

2.84

+2.84/-1.42

Cl, ppm

3442

1840

+1430/-800

5110

1310

+750/-480

8552

1480

1100/-630

F

1189

390

+550/-230

3665

30

+2600/-30

4854

60

+750/-60

S

1239

140

+290/-90

3623

40

+150/-30

4862

90

+130/-50

CO2

575

110

+260/-80

19

40

+610/-40

594

110

+280/-80

Сумма

 

99.42

  

97.97

  

99.26

 

Li, ppm

1001

50.2

+42.0/-22.9

790

33.7

+29.9/-15.8

1791

41.9

+39.7/-20.4

Be

382

1.40

+0.94/-0.56

159

0.99

+0.87/-0.46

541

1.29

+0.94/-0.54

B

794

32.7

+36.1/-17.2

285

23.2

+21.8/-11.2

1079

29.7

+34.0/-15.9

Sc

230

5.60

+5.18/-2.69

631

7.74

+4.86/-2.99

861

7.30

+5.39/-3.10

V

257

4.83

+7.70/-2.97

394

3.30

+8.53/-2.38

651

3.67

+8.20/-2.54

Cr

124

4.20

+10.65/-3.01

256

2.80

+5.90/-1.90

380

3.20

+7.35/-2.23

Co

65

0.93

+1.03/-0.49

261

1.09

+2.24/-0.73

326

1.03

+2.04/-0.68

Ni

88

1.64

+1.82/-0.86

247

1.28

+2.21/-0.81

335

1.37

+2.07/-0.82

Cu

353

2.76

+15.92/-2.35

477

16.0

+34.1/-10.9

830

6.97

+40.23/-5.94

Zn

428

35.2

+23.1/-13.9

334

32.5

+26.2/-14.5

762

34.6

+26.0/-14.8

Ga

75

16.95

+8.77/-5.78

325

15.70

+3.18/-2.64

400

15.81

+4.01/-3.20

Ge

-

-

-

18

1.75

+0.17/-0.16

18

1.75

+0.17/-0.16

As

270

4.25

+2.42/-1.54

61

4.02

+3.48/-1.87

331

4.22

+2.65/-1.63

Rb

977

111.1

+52.0/-35.4

1377

146

+158/-76

2354

130

+118/-62

Sr

1044

57.0

+54.5/-27.8

1383

84.7

+186.3/-58.2

2427

71.6

+108.3/-43.1

Y

1003

20.2

+12.5/-7.7

1308

25.6

+17.1/-10.2

2311

23.1

+15.5/-9.3

Zr

979

102.4

+77.6/-44.1

1307

133.9

+94.2/-55.3

2286

117

+96/-53

Nb

917

7.02

+2.95/-2.08

1376

8.58

+7.00/-3.85

2293

7.74

+5.21/-3.11

Mo

485

1.45

+0.72/-0.48

281

1.58

+0.82/-0.54

766

1.50

+0.77/-0.51

Sn

17

2.16

+0.92/-0.65

28

1.15

+0.45/-0.33

45

1.48

+0.94/-0.57

Sb

27

0.94

+1.54/-0.58

56

0.19

+0.53/-0.14

83

0.52

+1.14/-0.36

Cs

414

4.97

+3.47/-2.05

395

4.96

+5.16/-2.53

809

5.04

+4.26/-2.31

Ba

1026

700

+390/-250

1437

619

+757/-340

2463

640

+688/-332

La

1000

21.1

+10.3/-6.93

1343

28.3

+22.5/-12.7

2343

24.2

+15.5/-9.5

Ce

1023

42.1

+24.0/-15.3

1382

55.2

+34.3/-21.2

2405

47.5

+26.7/-17.1

Pr

345

4.31

+2.74/-1.68

949

6.94

+3.62/-2.38

1294

5.78

+3.06/-2.00

Nd

733

17.15

+8.31/-5.60

1103

24.7

+16.2/-9.8

1836

21.3

+13.0/-8.1

Sm

732

3.42

+1.77/-1.17

1084

4.93

+3.54/-2.06

1816

4.09

+2.61/-1.59

Eu

551

0.54

+0.48/-0.25

1013

0.83

+0.84/-0.42

1564

0.67

+0.77/-0.36

Gd

443

3.29

+1.40/-0.98

962

4.61

+2.78/-1.73

1405

4.11

+2.61/-1.60

Tb

76

0.64

+0.69/-0.33

401

0.67

+0.35/-0.23

477

0.67

+0.38/-0.24

Dy

530

3.44

+1.72/-1.14

1070

4.54

+2.70/-1.69

1600

4.11

+2.50/-1.55

Ho

77

0.99

+1.18/-0.54

400

0.94

+0.57/-0.36

477

0.95

+0.64/-0.38

Er

513

2.33

+1.02/-0.71

1067

2.86

+1.63/-1.04

1580

2.65

+1.53/-0.97

Tm

70

0.47

+0.47/-0.24

368

0.46

+0.34/-0.20

438

0.47

+0.36/-0.20

Yb

559

2.44

+1.33/-0.86

1052

3.07

+1.82/-1.14

1611

2.84

+1.68/-1.05

Lu

129

0.48

+0.44/-0.23

641

0.55

+0.32/-0.20

770

0.54

+0.35/-0.21

Hf

468

2.81

+0.87/-0.66

712

4.58

+3.03/-1.82

1180

3.61

+2.10/-1.33

Ta

411

0.75

+0.29/-0.21

1015

1.09

+1.26/-0.58

1426

0.99

+1.18/-0.54

W

113

1.39

+1.67/-0.76

274

1.61

+1.02/-0.63

387

1.50

+1.31/-0.70

Pb

681

16.47

+8.50/-5.61

796

19.9

+12.2/-7.6

1477

18.2

+10.9/-6.8

Bi

20

0.76

+0.78/-0.39

24

0.02

+0.01/-0.01

44

0.14

+0.98/-0.12

Th

771

11.27

+7.77/-4.60

1113

20.2

+28.4/-11.8

1884

14.2

+14.3/-7.1

U

730

2.79

+1.46/0.96

1078

2.67

+2.34/-1.25

1808

2.74

+2.00/-1.16

Se, ppb

-

-

-

12

204

+23/-21

12

204

+23/-21

Ag

148

42

+46/-22

30

29

+14/-9

178

40

+41/-20

Cd

-

-

-

19

192

+48/-38

19

192

+48/-38

In

-

-

-

17

98

+29/-22

17

98

+29/-22

Tl

14

560

+300/-195

36

130

+64/-43

50

230

+496/-157

Примечания. Здесь и в табл. 2–4: 1 – количество определений, 2 – среднее содержание, 3 – доверительный интервал (первая цифра – плюс к среднему, вторая цифра – минус от среднего). Содержание элементов рассчитывалось как среднее геометрическое при условии, что с вероятностью 95% величина отдельного определения не отклоняется от среднего значения более чем на 2 σ.

 

Таблица 2. Среднее содержание петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах кислого состава (SiO2 >66 мас.%) активных континентальных окраин (обстановка IV) по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стеклах вулканических пород

Компо-

Включения

Стекла

Включения + стекла

нент

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Компо-

Включения

Стекла

Включения + стекла

нент

1

2

3

1

2

3

1

2

3

SiO2

3965

72.28

+3.54/-3.37

2014

74.78

+2.73/-2.64

5949

73.24

+3.57/-3.40

TiO2

3601

0.21

+0.57/-0.15

1743

0.20

+0.40/-0.13

5344

0.22

+0.50/-0.15

Al2O3

3713

13.38

+2.45/-2.07

1752

12.84

+1.39/-1.25

5465

13.13

+2.08/-1.80

FeO

3730

1.22

+1.26/-0.62

1631

1.18

+0.59/-0.39

5361

1.21

+1.06/-0.56

MnO

3125

0.05

+0.10/-0.03

1293

0.05

+0.06/-0.03

4418

0.05

+0.09/-0.03

MgO

3385

0.21

+0.68/-0.16

1741

0.14

+0.35/-0.10

5126

0.19

+0.58/-0.14

CaO

3682

1.02

+1.37/-0.58

1887

0.93

+0.89/-0.45

5569

0.98

+1.26/-0.55

Na2O

3694

3.65

+1.81/-1.21

1631

3.81

+1.08/-0.84

5325

3.70

+1.59/-1.11

K2O

3742

3.62

+1.83/-1.21

1632

4.10

+1.38/-1.03

53.74

3.76

+1.71/-1.18

P2O5

2455

0.07

+0.24/-0.05

1287

0.05

+0.13/-0.03

3742

0.06

+0.19/-0.05

H2O

2124

2.14

+2.37/-1.13

671

1.16

+1.76/-0.70

2795

1.81

+2.24/-1.00

Cl, ppm

2165

1410

+1440/-710

1055

700

+560/-310

3220

1100

+1410/-620

F

1068

710

+1860/-510

457

50

+440/-40

1525

540

+1630/-400

S

1257

60

+230/-50

541

30

+90/-20

1798

50

+190/-40

CO2

568

40

+220/-30

258

10

+20/-10

826

30

+120/-20

Сумма

 

98.07

  

99.32

  

98.52

 

Li, ppm

753

25.0

+45.2/-16.1

287

43.2

+44.7/-21.9

1040

28.9

+46.0/-17.7

Be

357

2.15

+1.35/-0.83

133

1.51

+0.95/-0.58

490

1.96

+1.34/-0.80

B

805

43.6

+79.2/-28.1

143

53.0

+50.0/-25.7

948

44.7

+75.1/-28.0

Sc

168

7.04

+5.26/-3.01

35

6.91

+8.87/-3.88

203

7.11

+5.54/-3.11

V

40

3.65

+5.13/-2.13

15

72.7

+218.6/-54.5

55

5.53

+19.87/-4.32

Cr

92

2.91

+6.12/-1.97

13

9.90

+43.97/-8.04

105

3.41

+8.72/-2.45

Cu

414

27.9

+59.7/-19.0

68

7.18

+3.18/-2.20

482

22.1

+53.6/-15.6

Zn

372

43.2

+42.1/-21.3

152

44.6

+15.9/-11.2

524

44.9

+34.1/-19.4

Ga

17

29.9

+11.3/-8.2

147

17.9

+1.9/-1.7

164

18.0

+2.9/-2.5

As

284

954

+10980/-878

137

16.1

+11.5/-6.7

421

142

+3430/-136

Rb

991

176

+780/-144

340

110

+55/-37

1331

128

+300/-90

Sr

942

76

+614/-68

85

105

+130/-58

1027

86

+553/-74

Y

565

14.9

+14.8/-7.4

85

17.6

+11.0/-6.8

650

15.5

+14.7/-7.5

Zr

632

115

+173/-69

87

116

+119/-59

719

115

+164/-67

Nb

645

8.81

+8.22/-4.25

83

9.86

+7.56/-4.28

728

8.93

+8.26/-4.29

Mo

261

24.2

+83.2/-18.7

148

1.64

+0.90/-0.58

409

7.04

50.70/-6.18

Sn

301

214

+734/-166

149

1.96

+0.67/-0.50

450

31.2

+872/-30.1

Sb

249

261

+1750/-227

113

0.98

+0.78/-0.43

362

31.1

+1270/-30.4

Cs

502

11.8

+319.7/-11.4

40

2.95

+5.53/-1.92

542

9.09

+182.2/-8.65

Ba

733

501

+1010/-335

88

630

+382/-238

821

521

+980/-340

La

485

17.9

+11.5/-7.0

80

21.8

+13.5/-8.3

565

18.6

+12.2/-7.3

Ce

527

36.1

+24.8/-14.7

82

43.5

+24.4/-15.6

609

37.0

+25.3/-15.0

Pr

66

4.29

+2.46/-1.56

52

5.33

+3.56/-2.13

118

4.75

+2.96/-1.82

Nd

340

15.0

+10.4/-6.1

70

17.6

+10.1/-6.4

410

15.5

+10.0/-6.1

Sm

191

3.13

+2.02/-1.23

322

3.31

+1.63/-1.09

513

3.23

+1.80/-1.16

Eu

179

0.59

+0.57/-0.29

202

0.53

+0.19/-0.14

381

0.56

+0.39/-0.23

Gd

180

2.86

+1.96/-1.16

67

3.68

+2.10/-1.34

247

3.04

+2.00/-1.21

Tb

30

0.92

+0.69/-0.39

23

0.60

+0.34/-0.22

53

0.70

+0.51/-0.30

Dy

179

3.09

+2.18/-1.28

67

3.25

+1.38/-0.97

246

3.18

+2.04/-1.24

Ho

46

0.74

+0.34/-0.23

23

0.59

+0.20/-0.15

69

0.69

+0.28/-0.20

Er

156

2.08

+1.56/-0.89

63

1.74

+0.87/-0.58

219

1.99

+1.42/-0.83

Tm

-

-

-

22

0.23

+0.06/-0.05

22

0.23

+0.06/-0.05

Yb

231

2.00

+1.62/-0.89

67

1.79

+0.82/-0.56

298

1.99

+1.56/-0.88

Lu

114

0.43

+0.29/-0.17

57

0.33

+0.20/-0.12

171

0.40

+0.28/-0.16

Hf

176

4.47

+3.32/-1.90

189

3.03

+0.90/-0.69

365

3.43

+1.87/-1.21

Ta

322

2.64

+33.42/-2.45

61

1.02

+0.94/-0.49

383

1.61

+11.39/-1.41

W

234

61.2

+99.9/-37.9

-

-

-

234

61.2

+99.9/-37.9

Pb

248

14.42

+11.20/-6.30

309

20.40

+5.34/-4.23

557

18.27

+9.24/-6.14

Bi

225

8.24

+27.53/-6.34

-

-

-

225

8.24

+27.53/-6.34

Th

400

8.94

+19.27/-6.11

334

11.79

+4.69/-3.35

734

10.92

+13.20/-5.98

U

383

3.58

+6.57/-2.32

330

3.27

+1.17/-0.86

713

3.23

+2.93/-1.54

Ag, ppb

65

90

+460/-75

   

65

90

+460/-75

Re

-

-

-

29

14.8

+113/-64

29

14.8

+113/-64

Au

35

57

+152/-42

-

-

-

35

57

+152/-42

Tl

-

-

-

135

646

+196/-150

135

646

+196/-150

 

Таблица 3. Среднее содержание петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах кислого состава (SiO2 >66 мас.%) континетальных внутриплитных обстановок (обстановка V) по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стеклах вулканических пород

Компо-

Включения

Стекла

Включения + стекла

нент

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Компо-

Включения

Стекла

Включения + стекла

нент

1

2

3

1

2

3

1

2

3

SiO2

4469

73.74

+2.90/-2.79

3215

75.32

+2.69/-2.69

7684

74.45

+3.04/-2.92

TiO2

3470

0.10

+0.19/0.07

2473

0.10

+0.13/-0.06

5943

0.11

+0.16/-0.06

Al2O3

3701

12.39

+1.88/-1.63

2416

12.29

+1.07/-0.98

6117

12.35

+1.61/-1.42

FeO

3693

0.93

+1.01/0.49

2416

0.76

+0.66/-0.35

6109

0.85

+0.85/-0.42

MnO

2425

0.06

+0.16/-0.04

2181

0.04

+0.06/-0.02

4606

0.05

+0.11/-0.03

MgO

3329

0.04

+0.07/-0.02

2327

0.04

+0.08/-0.03

5656

0.04

+0.07/-0.02

CaO

3568

0.46

+0.42/-0.22

2410

0.54

+0.28/-0.19

5978

0.49

+0.37/-0.21

Na2O

3682

3.73

+1.24/-0.93

2413

3.45

+0.95/-0.75

6095

3.61

+1.16/-0.88

K2O

3706

4.63

+1.19/-0.94

2413

4.83

+0.71/-0.62

6119

4.73

+1.00/-0.82

P2O5

1405

0.03

+0.05/-0.02

486

0.02

+0.02/-0.01

1891

0.02

+0.04/-0.01

H2O

2530

2.72

+2.55/-1.32

265

1.85

+2.28/-1.02

2795

2.53

+2.53/-1.26

Cl, ppm

2089

1530

+1950/-860

464

1870

+4010/-1270

2553

1520

+2030/-870

F

2056

3150

+10760/-2430

219

3150

+3160/-1580

2275

3300

+9750/-2460

S

342

90

+240/-70

188

130

+210/-80

530

110

+240/-70

CO2

969

190

+400/-130

63

10

+30/-10

1032

180

+450/-130

Сумма

 

99.33

  

99.75

  

99.74

 

Li, ppm

1575

93.3

+360.4/-74.1

920

41.9

+21.8/-14.3

2495

59.0

+116.5/-39.1

Be

848

8.85

+12.68/-5.21

43

7.49

+7.72/-3.80

891

8.72

+12.23/-5.09

B

1658

30.7

+52.8/-19.4

190

13.84

+9.95/-5.79

1848

28.1

+48.4/-17.8

Sc

467

3.59

+2.22/-1.37

934

6.52

+4.25/-2.57

1401

5.36

+4.20/-2.35

V

387

3.93

+3.12/-1.74

751

0.99

+3.25/-0.76

1138

1.60

+4.17/-1.15

Cr

138

3.66

+6.18/-2.30

538

2.87

+5.64/-1.90

676

3.03

+5.69/-1.98

Co

100

1.12

+5.78/-0.94

39

0.93

+7.18/-0.82

139

1.04

+6.29/-0.89

Ni

66

1.23

+4.11/-0.95

556

1.48

+4.15/-1.09

622

1.45

+4.05/-1.07

Cu

358

8.63

+47.26/-7.30

581

3.35

+11.60/-2.60

939

4.85

+20.91/-3.94

Zn

410

51.1

+84.0/-31.8

772

26.0

+27.7/-13.4

1182

33.2

+52.6/-20.4

Ga

166

25.3

+10.8/-7.6

701

17.48

+3.96/-3.23

867

18.46

+5.93/-4.49

Ge

-

-

-

64

1.89

+0.25/-0.22

64

1.89

+0.25/-0.22

As

271

9.54

+18.40/-6.28

39

2.07

+1.90/-0.99

310

8.22

+18.55/-5.69

Rb

2159

276

+382/-160

1109

171.9

+62.9/-46.1

3268

219

+226/-111

Sr

2016

2.47

+6.28/-1.77

1107

12.7

+43.9/-9.8

3123

3.92

+15.24/-3.12

Y

2064

45.1

+86.9/-29.7

1058

27.4

+41.7/-16.5

3122

37.6

+69.4/-24.4

Zr

2039

144

+319/-99

1091

118

+123/-60

3130

126

+175/-73

Nb

2108

52.9

+114.1/-36.2

1042

27.9

+34.5/-15.4

3150

41.5

+84.0/-27.8

Mo

783

5.42

+8.55/-3.32

84

3.25

+2.82/-1.51

867

5.03

+7.10/-2.94

Sn

807

9.60

+14.90/-5.84

125

5.75

+2.53/-1.76

932

8.78

+12.66/-5.18

Sb

157

0.66

+0.42/-0.26

95

0.37

+0.10/-0.08

252

0.54

+0.37/-0.22

Cs

1123

13.0

+40.7/-9.8

922

4.49

+2.45/-1.59

2045

7.04

+15.65/-4.86

Ba

1670

10.1

+106.6/-9.2

1103

98.1

+710.9/-86.2

2773

24.1

+314/-22.4

La

1343

40.3

+76.5/-26.4

1087

38.5

+46.9/-21.1

2430

38.0

+60.7/-23.4

Ce

1963

72.4

+116.7/-44.6

1053

75.4

+83.0/-39.5

3016

72.8

+101.1/-42.3

Pr

884

7.59

+10.47/-4.40

994

7.45

+8.32/-3.93

1878

7.44

+8.95/-4.06

Nd

1271

30.7

+60.8/-20.4

1061

26.5

+30.1/-14.1

2332

27.5

+40.3/-16.3

Sm

1242

6.36

+12.66/-4.23

1048

5.33

+6.64/-2.95

2290

5.67

+9.09/-3.49

Eu

1004

0.41

+1.16/-0.30

958

0.41

+0.85/-0.28

1962

0.41

+0.99/-0.29

Gd

965

7.99

+16.54/-5.39

1012

4.80

+7.30/-2.90

1977

5.79

+10.93/-3.78

Tb

354

1.52

+2.68/-0.97

942

0.79

+0.85/-0.41

1296

0.85

+1.36/-0.52

Dy

997

9.31

+18.40/-6.18

985

4.70

+7.88/-2.94

1982

6.35

+12.43/-4.20

Ho

350

1.79

+2.96/-1.12

930

0.91

+1.14/-0.50

1280

0.94

+1.52/-0.58

Er

945

0.42

+1.28/-0.32

977

2.71

+4.55/-1.70

1922

4.10

+7.38/-2.63

Tm

281

0.78

+1.17/-0.47

914

0.52

+0.66/-0.29

1195

0.58

+0.72/-0.32

Yb

1129

5.04

+7.84/-3.07

1047

3.08

+4.17/-1.76

2176

3.83

+5.91/-2.32

Lu

355

0.92

+1.89/-0.62

968

0.56

+0.66/-0.30

1323

0.64

+0.80/-0.36

Hf

747

8.30

+14.97/-5.34

1028

4.39

+4.14/-2.13

1775

5.20

+6.18/-2.83

Ta

982

6.08

+9.36/-3.68

889

2.27

+2.07/-1.08

1871

3.66

+6.65/-2.36

W

460

7.14

+9.08/-4.00

696

2.79

+1.49/-0.97

1156

3.56

+4.44/-1.98

Pb

1377

38.0

+21.9/-13.9

995

33.8

+11.3/-8.5

2372

36.2

+17.3/-11.7

Bi

301

0.89

+1.17/-0.51

69

0.12

+0.06/-0.04

370

0.78

+1.23/-0.48

Th

1982

24.6

+23.4/-12.0

1052

20.02

+9.47/-6.43

3034

22.3

+17.8/-9.9

U

1688

10.1

+10.7/-5.2

1085

6.56

+3.18/-2.14

2773

8.01

+8.68/-3.64

Ag, ppb

137

139

+201/-82

68

69

+49/-29

205

110

+148/-63

Cd

-

-

-

57

136

+30/-25

57

136

+30/-25

In

-

-

-

57

103

+29/-23

57

103

+29/-23

Au

14

58

+111/-38

-

-

-

14

58

+111/-38

Tl

142

3580

+1520/-1070

3

-

-

145

3600

+1570/-1090

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Оценки средних составов расплавов из разных геодинамических обстановок свидетельствуют о разнообразии составов кислых магм, что согласуется со значительными вариациями геохимических характеристик кислых пород (Clemens, Stevens, 2012). Анализ данных для основных составов (Наумов и др., 2017) выявил систематические различия составов включений и стекол пород, что объяснялось разной историей расплавов при участии процессов дегазации и контаминации. На рис. 2 показаны отношения содержаний редких элементов в стеклах пород и включений для кислых расплавов. Как и для основных составов, наблюдается существенное обеднение стекол пород CO2, что свидетельствует о дегазации расплавов в верхних частях магматических систем. Отклонения составов стекол пород от составов расплавных включений по другим элементам значительно менее существенны по сравнению с основными составами. Для конвергентных границ плит (обстановки III и IV) наблюдается некоторое обеднение стекол пород другими летучими элементами (H2O, Cl, S) и очень сильное обеднение F. Для внутриплитных континентальных расплавов наблюдается только обеднение CO2. Для большинства других элементов составы стекол пород и включений значимо не различаются, учитывая большие колебания содержаний многих элементов (напр. Sr, Ba и др.). Интересно обеднение стекол пород относительно включений тяжелыми РЗЭ, хотя и не очень значительное, но систематическое и статистически значимое. Объяснение этого явления требует детального анализаданных для конкретных комплексов, и этот вопрос дальше пока не рассматривается.

 

Рис. 2. Отношения содержаний элементов в стеклах и включениях кислого состава из геодинамических обстановок III–V.

 

На рис. 3 показаны составы кислых и основных расплавов, нормированные к содержаниям элементов в примитивной мантии (Palme, O’Neill, 2014). Составы кислых расплавов обстановок III и IV близки друг к другу и повторяют основные черты, отмеченные для основных расплавов (Наумов и др., 2017). Общий уровень содержаний элементов в кислых составах заметно выше, чем в основных, и очень близок к среднему составу континентальной коры (Rudnick, Gao, 2014), превышая этот уровень только для наиболее некогерентных литофильных элементов. Отметим отрицательные аномалии Sr, Eu (фракционирование плагиоклаза) и S (отделение сульфида) в кислых составах, которые не наблюдались в основных расплавах. Близкие геохимические характеристики кислых и основных расплавов позволяют предполагать единый генезис, т.е. образование кислых расплавов за счет кристаллизационной дифференциации основных, либо при частичном плавлении продуктов кристаллизации основных расплавов.

 

Рис. 3. Спайдер-диаграммы для основных и кислых расплавов. (а) – островные дуги, (б) – активные континентальные окраины, (в) – внутриконтинентальные рифты и области горячих точек. Серые линии – состав континентальной коры и океанической коры. Открытые символы – стекла, залитые – включения. Вертикальные линии – стандартные отклонения. Содержания нормированы к составу примитивной мантии (Palme, O’Neill, 2014).

 

Распределение элементов в стеклах и включениях из внутриплитных пород (обстановка V) носит специфический характер. Отметим, прежде всего, что как основные, так и кислые расплавы характеризуются существенным обогащением по сравнению с расплавами из других обстановок и составом континентальной коры. В отличие от обстановок III и IV, кислые и основные составы обстановки V заметно различаются по характеру распределения редких элементов (рис. 4). Для основных составов наблюдается практически линейное увеличение содержаний РЗЭ от тяжелых к легким. В кислых расплавах тяжелые и средние РЗЭ характеризуются плоским распределением, в то время как содержания легких РЗЭ заметно повышены. В этом отношении кислые расплавы обстановки V напоминают составы обстановок III и IV, но при более высоких содержаниях тяжелых РЗЭ. Таким образом, основные и кислые расплавы обстановки V, скорее всего, не связаны общим источником. Основные расплавы с высокими содержаниями редких элементов и сильно фракционированными спектрами РЗЭ могут быть продуктами невысоких степеней плавления мантии в поле стабильности граната. Кислые расплавы образовывались из источника, близкого по составу к континентальной коре. Равномерное обогащение тяжелыми и средними РЗЭ может свидетельствовать о значительной роли амфибола в образовании кислых расплавов, поскольку распределение амфибол-расплав характеризуется как раз близкими и высокими коэффициентами распределения тяжелых РЗЭ и значительным понижением коэффициентов распределения к легким РЗЭ (Nandedkar et al., 2016).

 

Рис. 4. Распределение нормированных содержаний РЗЭ в основных и кислых расплавах. Открытые символы – стекла, залитые – включения. Серые линии – состав континентальной коры (Rudnick, Gao, 2014) и океанической коры (White, Klein, 2014). Вертикальные линии – стандартные отклонения. Содержания нормированы к составу примитивной мантии (Palme, O’Neill, 2014).

 

На рис. 5 показано положение средних составов расплавов (совместно включений и стекол пород) на диаграммах, часто используемых при диагностике геодинамического положения кислых магматических пород (Pearce et al., 1984; Gorton, Schandl, 2000; Eby, 1992). Хорошо видно, что составы расплавов для каждой из обстановок характеризуются значительными вариациями, и интервалы составов в значительной степени перекрываются. Проблемы достоверности результатов применения геохимических критериев для определения геодинамических обстановок образования магм отмечались и другими авторами (Pearce et al., 1984) и связаны как с перекрытием составов исходных расплавов, так и с влиянием процессов фракционирования, аккумуляции и вторичных изменений. Средние составы, как правило, попадают в соответствующие поля диаграмм, но близко к границам полей. Исключением является положение среднего состава островодужных составов на диаграмме Th/ Ta-Yb (Gorton, Schandl, 2000), отношение Th/Ta для которых заметно меньше, чем граничное значение. Такое соотношение расплавов свидетельствует о том, что разделение кислых пород на геохимических диаграммах связано не только с разными составами магматических расплавов, но и с разными процессами, влияющими на геохимические характеристики пород. Так, на диаграмме Rb-Y+Nb показан эффект аккумуляции главных минералов. Аккумуляция полевых шпатов и биотита приводит к противоположным эффектам, поэтому различия пород, содержащих избыточный полевой шпат и темноцветные минералы, будут более значительными по сравнению с составами расплавов.

 

Рис. 5. Средние составы кислых (совместно стекла и включения) расплавов на дискриминантных диаграммах, используемых для определения геодинамической природы кислых вулканических пород и гранитоидов. Условные обозначения: WPG – внутриплитные граниты, VAG – граниты островных дуг, ORG – граниты срединно-океанических хребтов, syn-COLG – синколлизионные граниты. III– V – геодинамические обстановки.

 

В табл. 4 показаны отношения ряда элементов и летучих соединений в кислых и основных расплавах из обстановок III–V. Несмотря на значительные вариации, некоторые закономерности прослеживаются достаточно отчетливо и, вероятно, связаны с особенностями образования магм. Можно выделить следующие группы отношений. (1) Отношения, характеризующиеся очень небольшими вариациями как для кислых, так и для основных расплавов и близкие к значениям в примитивной мантии (Palme, O’Neill, 2014). Сюда входят отношения наиболее некогерентных литофильных элементов (Th/U, Zr/Hf, Pb/ Ce, Ta/ Nb, H2O/Ce) и отношения умеренно некогерентных элементов, характеризующихся близкими коэффициентами распределения между минералами и расплавом (напр., Zr/Sm). (2) Отношения, близкие к мантийным значениям для основных пород, но значительно отклоняющиеся от них для кислых. Эта группа наиболее многочисленна и включает такие отношения, как K/Cl, U/Nb, Pb/H2O, Zr/P, Rb/F, Rb/Ba, K/Sr и др. (3) Отношения, отличающиеся от мантийных значений как для кислых, так и для основных составов: Cl/H2O, K/H2O, Li/P, Y/Sc и др.

 

Таблица 4. Отношения элементов в магматических расплавах кислого состава (SiO2 >66 мас.%) в главных геодинамических обстановках (III – V) по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стеклах вулканических пород

Отношения

III

IV

V

элементов

1

2

3

1

2

3

1

2

3

H2O/Ce

592

1050(1530)

+990/-510

256

580(1070)

+770/-330

1295

400(50)

+1190/-300

Ce/Pb

1436

2.7(4.6)

+1.2/-0.8

297

2.1 (6.3)

+2.0/-1.0

2301

2.0 (11.3)

+2.3/-1.1

K2O/ H2O

2554

0.9 (0.4)

+0.7/-0.4

2489

1.8 (0.5)

+2.6/-1.1

2251

1.5 (2.3)

+1.5/-0.7

K2O/Cl

8389

21.7 (7.0)

+16.2/-9.3

3068

30.0 (11.7)

+47.8/-18.4

2553

30.9 (18.8)

+46.1/-18.5

La/Yb

1602

9.1 (2.2)

+7.3/-4.0

281

8.3 (5.4)

+7.8/-4.0

2156

9.0 (13.6)

+7.1/-4.0

Nb/U

1728

2.7 (5.4)

+1.0/-0.7

434

2.5 (12.5)

+2.9/-1.3

2697

4.6 (28.7)

+4.4/-2.2

Nb/Yb

1594

2.8 (0.7)

+3.4/-1.5

289

3.8 (2.5)

+5.2/-2.2

2117

10.2 (9.2)

+8.2/-4.5

Zr/Nb

2193

12.8 (40.4)

+14.8/-6.9

667

13.3 (19.3)

+28.4/-9.1

2978

2.9 (6.2)

+2.8/-1.4

Th/Ta

1125

17.3 (5.8)

+8.1/-5.5

229

10.5 (3.4)

+8.6/-4.7

1809

6.5 (1.7)

+4.9/-2.8

Th/Yb

1469

4.4 (0.3)

+4.4/-2.2

263

2.8 (0.6)

+5.5/-1.8

2088

6.0 (1.4)

+5.2/-2.8

Th/U

1805

3.9 (1.9)

+1.8/-1.2

707

2.8 (2.5)

+1.4/-0.9

2712

2,9 (3.6)

+1.2/-0.8

Ba/Rb

2353

5.5 (14.8)

+5.8/-2.8

860

5.2 (24.1)

+15.7/-3.9

2614

0.2 (11.9)

+1.6/-0.2

P2O5/F

3468

5.8 (4.3)

+40.8/-5.1

1175

1.4 (4.9)

+8.8/-1.2

1141

0.2 (2.2)

+0.9/-0.1

TiO2/Dy

1564

400 (2700)

+580/-240

241

750 (3400)

+1360/-480

1216

100 (3600)

+200/-100

Nb/Ta

1418

12.2 (16.0)

+4.3/-3.2

253

8.8 (17.6)

+6.0/-3.6

1835

12.3 (19.4)

+5.1/-3.6

Zr/Hf

1172

32.0 (33.3)

+7.8/-6.2

227

32.2 (37.5)

+10.9/-8.2

1772

26.7 (41.3)

+10.6/-7.6

Zr/Sm

1746

29.7 (18.9)

+23.9/-13.2

253

39.9 (25.2)

+30.5/-17.3

2244

23.8 (23.9)

+16.1/-9.6

Y/Sc

852

3.2 (0.5)

+2.2/-1.3

160

2.4 (0.7)

+1.5/-0.9

1358

5.6 (0.9)

+16.6/-4.2

P2O5/ H2O

284

3.8 (2.2)

+4.0/-1.9

43

8.6 (1.7)

+14.2/-5.3

743

11.6 (21.0)

+18.0/-7.0

Zr/ P2O5

545

0.3 (0.03)

+0.9/-0.2

639

0.3 (0.04)

+0.9/-0.2

1152

0.8 (0.04)

+3.0/-0.7

Rb/F

728

0.5 (0.04)

+0.6/-0.3

507

0.2 (0.02)

+0.6/-0.1

1204

0.2 (0.05)

+0.4/-0.1

K2O/Sr

2376

500 (20)

+1000/-340

1168

1020 (10)

+5800/-870

2087

13800 (20)

+34200/-9850

Cl/ H2O

2043

0.05 (0.04)

+0.05/-0.03

1559

0.05 (0.04)

+0.11/-0.04

1380

0.06 (0.23)

+0.13/-0.04

Li/ P2O5

563

0.08 (0.004)

+0.5/-0.07

510

0.05 (0.004)

+0.3/-004)

1014

0.3 (0.002)

+0.6/-0.2

Примечания. В скобках указаны отношения элементов в расплавах основного состава (SiO2 = 40–54 мас.%).

 

Вариации отношений одного из наиболее некогерентных элементов Th к другим элементам показаны на рис. 6. В большинстве случаев разница между кислыми и основными расплавами намного больше, чем вариации в пределах каждой из групп. Разница между обстановками часто заметно больше в основных составах по сравнению с кислыми. Это особенно хорошо заметно для отношений Th к тяжелым лантаноидам (рис. 6а). В то же время существует несомненное сходство между кислыми и основными расплавами. Это согласуется с предположением о том, что кислые расплавы в самом общем виде являются производными основных. При этом возможно их образование либо непосредственно путем кристаллизационной дифференциации основных магм, либо за счет частичного плавления мафических магматических пород. Основные расплавы наследуют геохимические черты мантийных резервуаров, а влияние процессов плавления и кристаллизации на отношения наиболее некогерентных элементов (напр. Th/U, Nb/ Ta) незначительно. В кислых расплавах степень фракционирования геохимически родственных элементов возрастает, причем меняются даже такие отношения наиболее некогерентных элементов, как U/ Nb и Rb/Ba (табл. 4). Это свидетельствует о том, что при переходе от основных расплавов (пород) к кислым должен участвовать минерал (или ассоциация минералов), характеризующийся сравнительно высокими коэффициентами распределения легких РЗЭ, Nb, Ta и пр. Как и при рассмотрении распределения содержаний элементов, такой возможной фазой является амфибол. Для проверки этой гипотезы на рис. 6б показаны отношения средних параметров кислых и основных расплавов, а также вариации тех же отношений в расплавах, образующихся при 8% плавлении мафического источника, состоящего из амфибола или клинопироксена. Расчет содержаний элементов в выплавках производился по простому уравнению равновесного плавления: Ci = Cio/[Di(1-α)+α], где Ci и Cio – содержания элемента i в кислом расплаве и источнике (представленным в данном случае средним составом основных расплавов), Di – коэффициент распределения элемента между минералом и расплавом и α – степень плавления. Использовались экспериментальные данные по распределению редких и летучих элементов между амфиболом (Hilyard et al., 2000; Condamine, Medard, 2014; Van den Bleeken, Koga, 2015; Nandedkar et al., 2016; и др.) или клинопироксеном (Forsythe et al., 1994; Barth et al., 2002; Huang et al., 2006; Landwehr et al., 2001; Van den Bleeken, Koga, 2015; и др.) и силикатным расплавом, содержащим >55 мас% SiO2. Такой упрощенный подход в данном случае оправдан, поскольку мы рассматриваем наиболее общую схему процесса, используя только усредненные составы.

 

Рис. 6. Вариации средних отношений редких элементов в кислых и основных расплавах геодинамических обстановок III–V. (а) Отношения, нормированные к составу примитивной мантии (Palme, O’Neill, 2014). (б) Отношения средних показателей кислых и основных расплавов. Линиями без символов показаны соответствующие отношения для кислых расплавов, образующихся при частичном плавлении мафических пород, редкоэлементный состав которых определяется амфиболом или клинопироксеном.

 

Результаты расчета показывают, что плавление амфиболового источника в целом неплохо воспроизводит распределение элементов в кислых расплавах. Коэффициенты распределения элементов между клинопироксеном и расплавом оказываются слишком низкими для многих некогерентных элементов, поэтому плавление клинопироксенового материала не может объяснить фракционирование, например, Th-Nb, Th-La и Th-Zr. Поведение некоторых элементов определенно контролируется другими фазами, причем в большинстве случаев идентификаций таких фаз достаточно очевидна – плагиоклаз для Sr, апатит для P, сульфид для S и халькофильных элементов и оксидные минералы для Cr и V. Конечно, плавление амфибол-содержащих пород или кристаллизация амфибола в основных расплавах – не единственные процессы, влияющие на отношения наиболее некогерентных элементов. К сходному результату могут привести, например, кристаллизация акцессорных минералов, отделение флюидов, контаминация и пр. Но, учитывая широкое распространение амфибола в средних и кислых породах и их источниках, можно утверждать, что амфибол, несомненно, играл важную роль в формировании геохимических характеристик кислых расплавов.

Другой интересный вопрос – причина значительно больших различий между геодинамическими обстановками в отношении составов основных расплавов по сравнению с кислыми. Эта разница хорошо проявлена на рис. 6а. Такая особенность кислых расплавов вряд ли может быть следствием процессов частичного плавления и кристаллизации. По нашему мнению, возможное объяснение заключается в том, что источник кислых расплавов (коровый разрез) может быть гетерогенным и включать породы, образовавшиеся в разных геодинамических обстановках. В результате, разница составов источников в значительной степени нивелируется, и кислые расплавы всех обстановок оказываются похожими друг на друга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Существенно расширена фактическая основа базы данных по составу расплавных включений в минералах и в закалочных стеклах магматических пород (более 1 500 000 определений по 75 элементам). На этой основе выполнено обобщение по средним содержаниям петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах кислого состава, возникших в главных геодинамических обстановках: III и IV – в обстановках конвергентных границ плит (III – островные дуги, IV – активные континентальные окраины), V – во внутриконтинентальных рифтах и горячих точках мантии. Для каждой геодинамической обстановки средние содержания элементов и доверительные интервалы впервые рассчитаны в 3 вариантах: для расплавных включений в минералах, для закалочных стекол пород и совместно по всем данным.
  2. Установлены систематические различия между средними составами включений и стекол пород из одних и тех же обстановок. Эти различия связаны с тем, что включения захватывались на более глубоких уровнях и при кристаллизации в среднем менее дифференцированных расплавов по сравнению со стеклами пород, формирующимися из остаточных расплавов в поверхностных условиях.
  3. Построены спайдер-диаграммы, отражающие отношения средних содержаний элементов в магматических расплавах для III–V обстановок к содержаниям этих элементов в примитивной мантии (рис. 3). На графиках отражены характерные особенности составов расплавов каждой геодинамической обстановки.
  4. На основании обобщения данных по составам расплавных включений и стекол пород оценены средние отношения некогерентных редких и летучих компонентов (H2O/Ce, K2O/Cl, Nb/U, Ba/Rb, Ce/Pb и др.) в магматических расплавах всех выделенных обстановок. Определены вариации этих отношений и показано, что большинство отношений некогерентных элементов значимо различаются для различных обстановок. Особенно значительные различия наблюдаются для отношения элементов с разной степенью несовместимости (например, Nb/Yb) и некоторые отношения с участием летучих компонентов (например, K2O/Cl).

Благодарности

Авторы благодарят Н.Л. Миронова за обсуждение результатов и ценные замечания и пожелания к рукописи статьи.

×

About the authors

V. B. Naumov

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: naumov@geokhi.ru
Russian Federation, 19, Kosygina str., Moscow, 119991

V. A. Dorofeeva

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: naumov@geokhi.ru
Russian Federation, 19, Kosygina str., Moscow, 119991

A. V. Girnis

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: girnis@igem.ru
Russian Federation, 35, Staromonetnyi, Moscow, 119017

V. V. Yarmolyuk

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: girnis@igem.ru
Russian Federation, 35, Staromonetnyi, Moscow, 119017

References

  1. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Гирнис А.В., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2006) Оценка средних содержаний H2O, Cl, F, S в деплетированной мантии на основе составов расплавных включений и закалочных стекол срединно-океанических хребтов. Геохимия (3), 243–266.
  2. Kovalenko V.I., Naumov V.B., Girnis A.V., Dorofeeva V.A., Yarmolyuk V.V. (2006) Estimation of the average contents of the H2O, Cl, F, and S in the depleted mantle on the basis of the compositions of melt inclusions and quenched glasses of mid-oceanic ridge basalts. Geochem. Int. 44 (3), 209–231.
  3. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Гирнис А.В., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2007) Средние составы магм и мантии срединно-океанических хребтов и внутриплитных океанических и континентальных обстановок по данным изучения расплавных включений и закалочных стекол базальтов. Петрология 15 (4), 361–396.
  4. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2004) Средние содержания петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах различных геодинамических обстановок. Геохимия (10), 1113–1124.
  5. Naumov V.B., Kovalenko V.I., Dorofeeva V.A., Yarmolyuk V.V. (2004) Average concentrations of major, volatile, and trace elements in magmas of various geodynamic settings. Geochem. Int. 42 (10), 977–987.
  6. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Ярмолюк В.В. (2010) Средний состав магматических расплавов главных геодинамических обстановок по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол пород. Геохимия (12), 1266–1288.
  7. Naumov V.B., Kovalenko V.I., Dorofeeva V.A., Girnis A.V., Yarmolyuk V.V. (2010) Average compositions of igneous melts from main geodynamic settings according to the investigation of melt inclusions in minerals and quenched glasses of rocks. Geochem. Int. 48 (12), 1185–1207.
  8. Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Ярмолюк В.В. (2017) Среднее содержание летучих компонентов, петрогенных и редких элементов в магматических расплавах главных геодинамических обстановок Земли. I. Расплавы основного состава. Геохимия (7), 618–643.
  9. Naumov V.B., Dorofeeva V.A., Girnis A.V., Yarmolyuk V.V. (2017) Mean concentrations of volatile components, major and trace elements in magmatic melts in major geodynamic environments on Earth. I. Mafic melts. Geochem. Int. 55 (7), 629–653.
  10. Barth M.G., Foley S.F., Horn I. (2002) Partial melting in Archean subduction zones: constraints from experimentally determined trace element partition coefficients between eclogitic minerals and tonalitic melts under upper mantle conditions. Precambrian Res. 113, 323–340.
  11. Clemens J.D., Stevens G. (2012) What controls chemical variation in granitic magmas? Lithos 134–135, 317–329.
  12. Condamine P., Medard E. (2014) Experimental melting of phlogopite-bearing mantle at 1 GPa: Implications for potassic magmatism. Earth Planet. Sci. Lett. 397, 80–92.
  13. Eby G.N. (1992) Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implications. Geology 20 (7), 641–644.
  14. Forsythe L.M., Nielsen R.L., Fisk M.R. (1994) High-field-strength element partitioning between pyroxene and basaltic to dacitic magmas. Chem. Geol. 117, 107–125.
  15. Gale A., Dalton C.A., Langmuir C.H., Su Y., Schilling J.-G. (2013) The mean composition of ocean ridge basalts. Geochem. Geophys. Geosystems. 14, doi: 10.1029/2012GC004334
  16. Gorton, M.P., Schandl, E.S. (2000) From continents to island arcs: a geochemical index of tectonic setting for arc-related and within-plate felsic to intermediate volcanic rocks. Canad. Mineral. 38, 1065–1073.
  17. Hilyard M., Nielsen R.L., Beard J.S., Patino-Douce A., Blencoe J. (2000) Experimental determination of the partitioning behavior of rare earth and high field strength elements between pargasitic amphibole and natural silicate melts. Geochim. Cosmochim. Acta 64 (6), 1103–1120.
  18. Huang F., Lundstrom C.C., McDonough W.F. (2006) Effect of melt structure on trace-element partitioning between clinopyroxene and silicic, alkaline, aluminous melts. Am. Mineral. 91, 1385–1400.
  19. Landwehr D., Blundy J., Chamorro-Perez E.M., Hill E., Wood B. (2001) U-series disequilibria generated by partial melting of spinel lherzolite. Earth Planet. Sci. Lett. 188, 329–348.
  20. Nandedkar R.H., Hurlimann N., Ulmer P., Muntener O. (2016) Amphibole–melt trace element partitioning of fractionating calc-alkaline magmas in the lower crust: an experimental study. Contrib. Mineral. Petrol. 171 (71), 1–25.
  21. Palme H, O’Neill H.St.C. (2014) Cosmochemical estimates of mantle composition. Treatise on Geochemistry (second edition) 3, 1–39
  22. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. (1984) Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. J. Petrol. 25, 956–983.
  23. Rudnick R.L., Gao S. (2014) Composition of the continental crust. Treatise on Geochemistry (second edition) 4, 1–51.
  24. Van den Bleeken G., Koga K.T. (2015) Experimentally determined distribution of fluorine and chlorine upon hydrous slab melting, and implications for F-Cl cycling through subduction zones. Geochim. Cosmochim. Acta 171, 353–373.
  25. White W.M., Klein E.M. (2014) Composition of the oceanic crust. Treatise on Geochemistry (second edition) 4, 457–496.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Fig. 1. Histograms of the distribution of SiO2 contents in natural magmatic melts of the main geodynamic settings according to the study of homogeneous melt inclusions in minerals and quenching glasses of rocks.

Download (330KB)
2. Fig. 2. Relationships of the contents of elements in glasses and inclusions of an acidic composition from geodynamic settings III – V.

Download (235KB)
3. Fig. 3. Spider diagrams for basic and acidic melts. (a) - island arcs, (b) - active continental margins, (c) - inland rifts and hot spot areas. Gray lines - the composition of the continental crust and oceanic crust. Open symbols - glasses, filled - inclusions. Vertical lines are standard deviations. The contents are normalized to the composition of the primitive mantle (Palme, O’Neill, 2014).

Download (959KB)
4. Fig. 4. Distribution of normalized REE content in basic and acid melts. Open symbols - glasses, filled - inclusions. The gray lines are the composition of the continental crust (Rudnick, Gao, 2014) and oceanic crust (White, Klein, 2014). Vertical lines are standard deviations. The contents are normalized to the composition of the primitive mantle (Palme, O’Neill, 2014).

Download (533KB)
5. Fig. 5. Average compositions of acidic (jointly glass and inclusions) melts on discriminant diagrams used to determine the geodynamic nature of acidic volcanic rocks and granitoids. Legend: WPG - intraplate granites, VAG - island arc granites, ORG - mid-ocean ridge granites, syn-COLG - syncollisional granites. III– V - geodynamic settings.

Download (296KB)
6. Fig. 6. Variations in the average ratios of rare elements in acidic and basic melts of geodynamic settings III – V. (a) Relationships normalized to the composition of the primitive mantle (Palme, O’Neill, 2014). (b) Relationships of averages of acidic and basic melts. Lines without symbols show the corresponding relations for acid melts formed during partial melting of mafic rocks, the rare elemental composition of which is determined by amphibole or clinopyroxene.

Download (324KB)

Copyright (c) 2019 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies