Том 27, № 6 (2019)

Приведены результаты экспериментов при давлениях до 4 ГПа и температурах до 1400°С по частичному плавлению водосодержащих перидотита и базальта, а также перидотит-базальтовой ассоциации в присутствии щелочного водно-карбонатного флюида в качестве экспериментальной модели мантийного резервуара, включающего протолиты субдуцированной океанической коры. При частичном плавлении водосодержащего перидотита при 3.7–4.0 ГПа и 1000–1300°С критические соотношения наблюдались во всем изученном интервале давлений и температур. При частичном плавлении водосодержащего базальта критические соотношения между силикатным расплавом и водным флюидом были зафиксированы при 1000°С и 3.7 ГПа. При 1100°С Na-щелочной силикатный расплав сосуществует с гранатитом, а при 1150 и 1300°С – с клинопироксенитом. В системе перидотит–базальт–щелочно-водно-карбонатный флюид при 4 ГПа и 1400°C выявлены признаки критических соотношений между карбонатизированным силикатным расплавом и флюидом. Реакционные соотношения среди минералов рестита перидотита с замещениями типа оливин ← ортопироксен ← клинопироксен ← калиевый амфибол свидетельствовали о высокой химической активности надкритической жидкости. Результаты экспериментов дают основание полагать, что во флюидсодержащей верхней мантии в надкритических Р-Т условиях существуют области частичного плавления (астеносферные линзы), содержащие близсолидусные обогащенные несовместимыми элементами сверхкритические жидкости, которые обладают высокой реакционной способностью. Мантийные резервуары со сверхкритическими жидкостями, сходные в геохимическом отношении с недеплетированной мантией, могут служить источником обогащенных несовместимыми элементами магм. Модальный и скрытый метасоматоз верхней мантии под воздействием надкритических жидкостей приводит к рефертилизации перидотита за счет обогащения реститовых минералов несовместимыми элементами.

Приведены результаты экспериментальных исследований поведения летучих компонентов (Cl, F, CO₂ и H₂O) во флюидно-магматических системах. Максимальное содержание хлора в магматических расплавах в большой степени зависит от состава расплава и в меньшей степени от давления (10–300 МПа) и температуры (800–1000°С). Концентрация Cl в расплаве возрастает от 0.2–0.3 до 3–5 мас.% с увеличением содержания Ca при переходе от полимеризованных гранитоидных к деполимеризованным базальтовым расплавам. Барическая зависимость растворимости имеет максимум при 100–200 МПа. Установлена тенденция к увеличению концентрации Cl и уменьшению содержания F в расплаве при переходе от кислых и щелочных к основным расплавам. Максимальное содержание Cl существенно возрастает в расплаве от риолитового (до 0.25 мас.%) к фонолитовому (до 0.85 мас.%) и дацитовому (до 1.2 мас.%) при температурах 1000–1200°C и давлении 200 МПа. Добавление в систему CO₂ вызывает рост содержания Cl в расплаве на 20–25 отн.%, что, по-видимому, связано с увеличением активности Cl во флюиде. При этом содержание H₂O в расплаве понижается на ~0.5–1.0 мас.%. Показан сильный эффект гидролиза при взаимодействии глиноземистого гранитного расплава с ~ 0.5–1н хлоридным флюидом. Этот эффект показывает, что в гипабиссальных магматических условиях (P = 100 МПа, Т = 750°С) флюид является кислым (pH после опыта ~ 1–1.5) и характеризуется высокой растворяющей способностью. Экспериментально установлено, что в результате взаимодействия водного Na-K-Ca-хлоридного флюида переменного состава с гранодиоритовым и гранитным расплавами в диапазоне давлений ~ 100–200 МПа и температур 820–1000°С и при увеличении валовой солености флюида Na и K замещают Ca в силикатном расплаве, вытесняя последний во флюид, который обогащается CaCl₂ и обедняется NaCl. Экспериментальные результаты по совместному распределению Cl и F дают количественную основу для понимания процессов дегазации в ходе эволюции щелочных и базальтовых магм. Они важны для оценки масштабов выноса Cl и F в земную атмосферу в процессе вулканической деятельности и влияния этого выноса на изменение климата.

Изучена девонская магматическая ассоциация Восточного Приазовья, входящего в состав Припятско-Днепрово-Донецкой рифтовой зоны. В состав ассоциации входят габброиды, перидотиты, пироксениты и дайки лампрофиров Покрово-Киреевского массива и лавы пикритов, пикробазальтов и базальтов антон-тарамской свиты (АТС). Изучены клинопироксены разных генераций из слюдяного габбро Покрово-Киреевского массива (ПКМ) и щелочного пикрита антон-тарамской свиты. Впервые получена информация о составе мантийного источника и проведена реконструкция эволюции расплавов, определивших близкое пространственное и временное сонахождение кимберлитов, базитов, ультрамафитов, в том числе щелочных.

Клинопироксены в слюдяном габбро ПКМ сложены ядрами Cpx1 (Mg# = 0.87–0.88) или Сpx2 (Mg# = 0.80–0.81) и внешними зонами Cpx3 (Mg# = 0.70–0.76). Клинопироксены в щелочном пикрите сложены ядрами Сpx2 (Mg# = 0.80–0.84) и внешними зонами Cpx3 (Mg# = 0.71–0.78). Мультиэлементные спектры клинопироксенов имеют в целом куполовидный характер, с обогащением легкими REE, резким обеднением Ba, Nb, тяжелыми REE, выраженной Zr-Hf отрицательной аномалией, в Cpx2 и Cpx3 появляется отрицательная Sr-аномалия. Полученные составы модельного расплава для Сpx2 из слюдяного габбро ПКМ массива очень близки к составу этого габбро, а составы модельного расплава для Сpx2 из щелочного пикрита АТС совпадают с таковыми с этим пикритом и в целом оказались близки пикритовым лавам АТС. Высокая магнезиальность и хромистость Cpx1, указывают, что в качестве равновесного ему расплава мог служить наиболее ранний слабо дифференцированный состав, близкий к первичному. Присутствие в геохимических спектрах Cpx1 отрицательной Zr-Hf аномалии при Zr_РМ < Hf_РМ может быть свидетельством происхождения расплавов, когда-то содержавших эти клинопироксены, за счет плавления метасоматизированных, возможно карбонатизированных, гранатовых перидотитов.

Вероятно, ядра Срх1 представляют собой реликты фенокристов, кристаллизовавшихся из наиболее раннего расплава в ходе становления ПКМ и сопровождавших его вулканитов АТС.

Важной особенностью пород Восточного Приазовья является очень высокое содержание Ti (до 7.3 мас.% TiO₂) в наиболее высокомагнезиальных (0.48–0.65) и глубинных (СаО/Al₂O₃ > 0.8) расплавах, формировавших лавы пикробазальтов и дайки лампрофиров. Геохимические особенности ранних Cpx1 в сравнении с геохимией клинопироксенов из ильменитсодержащих мантийных метасоматитов согласуются с предположением, что источником ультравысоко-Ti первичных расплавов для лампрофиров Восточного Приазовья служили карбонатизированные ильменитсодержащие перидотиты, возможно, также флогопитсодержащие (PIC-типа).