Перитектическая реакция оливина в алмазообразующей системе карбонат-силикат-(C-O-Н) при 6 ГПа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально при 6 ГПа и 700-1200°С (условия верхней мантии) исследовано влияние компонентов сверхкритического С-О-Н-флюида (при содержании 7.5 мас.%) на фазовые отношения при плавлении многокомпонентной алмазообразующей системы оливин-жадеит-диопсид-(Mg-Fe-Ca-Na-карбонаты)-(С-О-Н). Установлена перитектическая реакция оливина и жадеит-содержащего расплава с образованием граната как ключевой механизм ультрабазит-базитовой эволюции алмазообразующих расплавов. СО2-компонент C-O-H-флюида реагирует с силикатными компонентами с образованием карбонатов. Н2О-компонент совместно с карбонатными соединениями алмазообразующей системы существенно понижает температуру ее ликвидусной и солидусной границ. После завершения кристаллизации полностью смесимого силикат-карбонат-(С-O-H-флюидного) расплава в субсолидусе алмазообразующей системы появляются фаза сверхкритического водного флюида и водосодержащий карбонат несквегонит MgCO3·3H2O, идентифицированный методом КР-спектроскопии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Кузюра

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shushkanova@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 4, Черноголовка, Московская область, 142432

А. В. Спивак

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Email: shushkanova@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 4, Черноголовка, Московская область, 142432

Ю. А. Литвин

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Email: shushkanova@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 4, Черноголовка, Московская область, 142432

Список литературы

  1. Zaharov A. M. (1964) State diagrams of quadruple systems. M.: Metallurgiya, 240 pp.
  2. Kadik A. A. (2003) Mantle-derived reduced fluids: relationship to the chemical differentiation of planetary matter. Geochem. Int., 41 (9), 844–855.
  3. Litvin Ju.A. (1991) Physical and chemical studies of the melting of the Earth's deep matter. M.: Nauka, 312 pp.
  4. Litvin Yu.A., Spivak A. V., Kuzyura A. V. (2016) Fundamentals of mantle-carbonatite concept of diamond genesis. Geochim. Int., 50 (10), 839–857. doi: 10.1134/S0016702916100086
  5. Litvin Yu.A., Kuzyura A. V., Limanov E. V. (2019) The role of garnetization of olivine in the olivine-diopside-jadeite system in the ultramafic-mafic evolution of upper-mantle magmatism (experiment at 6 GPa). Geochim. Int., 57 (10), 1045–1065. doi: 10.1134/S0016702919100070
  6. Litvin Yu.A., Kuzyura A. V. (2021) Peritectic reaction of olivine in the olivine-jadeite-Diopside-garnet-(C-O-H) system at 6 GPa as the key mechanism of the magmatic evolution in the upper mantle. Geochim. Int., 59 (9), 813–839. doi: 10.1134/S0016702921080048
  7. Litvin Yu.A., Shushkanova A. V., Bovkun A. V., Varlamov D. A., Limanov E. V., Garanin V. K. (2020) Genesis of diamondiferous rocks from upper-mantle xenoliths in kimberlite. Geochem. Int., 58 (3), 245–270. doi: 10.1134/S0016702920030088
  8. Marakushev A. A. (1984) Peridotite nodules in kimberlites as indicators of the deep structure of the lithosphere. Reports of Soviet geologists at the XXYII session of the International Geological Congress. Petrology. M.: Nauka, pp. 153–160 [in Russian].
  9. Palatnik L. S., Landau A. I. (1961) Phase equilibria of multicomponent systems. Kharkov, HGU publication, 406 pp.
  10. Ragozin A. L., Karimova A. A., Litasov K. D., Zedgenizov D. A., V. S. Shackii V. S. (2014) Water content in minerals of mantle xenoliths from kimberlites of the Udachnaya volcanic pipe (Yakutia). Geology and geophysics, 55 (4), 549–567 [in Russian]. doi: 10.15372/GiG20140402
  11. Sobolev N. V. (1974) Deep inclusions in kimberlites and the problem of upper mantle composition. Novosibirsk, Nauka, 264 pp. [in Russian]
  12. Tomilenko A. A., Chepurov A. I., Palyanov Ju.N., Pohilenko N. P., Shebanin A. P. (1997) Volatile components in the upper mantle from fluid inclusion studies. Geology and geophysics, 38 (1), 276–285 [in Russian].
  13. Abramson E. H., Bollengier O., Brown J. M. (2017) The water-carbon dioxide miscibility surface to 450°C and 7 GPa. Amer. J. Sci., 317 (9), 967–989. doi: 10.2475/09.2017.01
  14. Green D. H., Falloon T. J., Taylor W. R. (1987) Mantle-derived magmas – role of variable source peridotite and variable C-H-O fluid compositions. Magmatic Processes: Physicochemical Principles. A volume in honor of Hatten S. Yoder, Jr. (Mysen B. O., Ed.). The Geochemical Society Special Publication No. 1. University Park: Pennsilvania, pp. 139–154.
  15. Dawson J. B. (1980) Kimberlites and their Xenoliths. Berlin, Springer-Verlag. XII, 252 pp.
  16. Hosoya T., Kubo T., Ohtani E., Sano A., Funakoshi K. (2005) Water controls the fields of metastable olivine in cold subducting slabs. Geophys. Res. Lett., 321 (17) L17305 doi: 10.1029/2005GL023398
  17. Izraeli E. S., Harris J. H., Navon O. (2001) Brine inclusions in diamonds: a new upper mantle fluid. Earth Planet. Sci. Lett., 187 (3–4), 323–332. doi: 10.1016/S0012-821X(01)00291-6
  18. Koziol A. M., Newton R. C. (1998) Experimental determination of the reaction: Magnesite + enstatite = forsterite + CO2 in the range 6–25 kbar and 700–1100°C. Am. Mineral., 83, 213–219. doi: 10.2138/am-1998-3-403
  19. Litvin Yu.A. (2017) Genesis of diamonds and associated phases. Springer Mineralogy, 137 pp.
  20. Logvinova A. M., Wirth R., Fedorova E. N., Sobolev N. V. (2008) Nanometre-sized mineral and fluid inclusions in cloudy Siberian diamonds: new insight on diamond formation. Eur. J. Mineral., 20 (3), 317–331. doi: 10.1127/0935-1221/2008/0020-1815
  21. Navon O., Hutcheon I. D., Rossman G. R., Wasserburg G. J. (1988) Mantle derived fluids in diamond micro-inclusions. Nature, 355 (6193), 784–789. doi: 10.1038/335784a0
  22. Ohtani E., Litasov K. D. (2006) The Effect of Water on Mantle Phase Transitions. Reviews in Mineralogy & Geochemistry, 62 (1), 397–420. doi: 10.2138/rmg.2006.62.17
  23. Rhines F. N. (1956) Phase diagrams in metallurgy: their developments and application. N. Y.-Toronto-L.: McGraw-Hill Book Company, 348 pp.
  24. Schrauder M., Navon O. (1994) Hydrous and carbonatitic mantle fluids in fibrous diamonds from Jwaneng, Botswana. Geochim. Cosmochim. Acta, 58 (2), 761–771. doi: 10.1016/0016-7037(94)90504-5
  25. Weiss Ya., Kessel R., Griffin W. L., Kiflavi I., Kleim-BenDavid O., Harris J. W., Bell D. R., Navon O. (2009) A new model for the evolution of diamond-forming fluids: Evidence from microinclusion-bearing diamonds from Kankan, Guinea. Lithos, 112 (1–3), 660–674. doi: 10.1016/j.lithos.2009.05.038
  26. Zedgenizov D. A., Rege S., Griffin W. L., Kagi H., Shatsky V. S. (2007) Composition of trapped fluids in cuboid diamonds from the Udachnaya kimberlite: LAM–ICPMS analysis. Chem. Geol., 240 (1–2), 151–162. doi: 10.1016/j.chemgeo.2007.02.003

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема экспериментальной ячейки аппара- та “наковальня с лункой – тороид”: 1 – ячейка из литографского камня – известняка Алгети, Грузия; 2 – термостойкая втулка-держатель (смесь порошков MgO и гексагонального BN) для ампулы с исследуе- мым веществом; 3 – платиновая ампула; 4 – экспериментальное вещество; 5 – графитовая втулка-нагреватель.

Скачать (50KB)
3. Рис. 2. Экспериментальные фазовые отношения при плавлении в политермическом сечении Ol (=Fo80Fa20)- Omp (= Jd62Di38) ультрабазит-базитовой алмазообразу- ющей системы Ol-Jd-Di-(C-O-H) при 6 ГПа. Черные точки обозначают стартовые составы. Символы фаз: L – расплав, Ol – оливин, Grt – гранат, Cpx – клино- пироксен, Omp – омфацит, Carb* – все карбонаты, (Н2O) – водно-флюидный раствор. P – квазинонва- риантная перитектика L+Ol+Omp+Grt. Аналитические данные в таблице.

Скачать (146KB)
4. Рис. 3. СЭМ-фотографии экспериментальных образцов: а, г – обр. 3326; б, в – обр. 3309; д – обр. 3325; е – обр. 3292. а–в – реакционный гранат в карбонатно-силикатном раскристаллизованном расплаве, г, д – зерна клинопироксенов в локальном равновесии с карбонатно-силикатным расплавом, е – перидотитовая ассоциация Ol+Cpx+L.

Скачать (850KB)
5. Рис. 4. Строение ликвидуса алмазообразующей системы [Ol-Jd-Di-(Mg-Fe-Ca-Na-карбонаты)]92.5(С-О-Н)7.5 при 6 ГПа. Символы фаз: Jd – жадеит + см. подписи к рис. 2. Черные кружки с номерами – точки экспериментов в проекции на диаграмму.

Скачать (122KB)
6. Рис. 5. СЭМ-фотографии экспериментальных образцов, демонстрирующие реакционную активность сверхкри- тического флюидного Н2О-раствора: а – обр. 3312; б – обр. 3291; в – обр. 3297; г – обр. 3298. Coe – коэсит, здесь практически черный.

Скачать (550KB)
7. Рис. 6. Идентификация фаз жеодоподобной структуры методом КР-спектроскопии (обр. 3291): (а) – СЭМ-снимок образца; (б) – рамановские спектры андрадита (Аdr), оливина (Ol), граната (Grt), клинопироксена (Cpx), смеси не- сквегонита и андрадита (Nes+Adr); (в) – КР-спектр смеси несквегонита с андрадитом, отчетливо выделяются пики OH-групп; слева для сравнения представлен спектр несквегонита из базы данных – RRUFF ID: R050639.

Скачать (450KB)

© Российская академия наук, 2024