Температуры кристаллизации коматиитовых базальтов ветреного пояса, Карелия по данным распределения алюминия между оливином и хромитом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рубеж архея и протерозоя в истории Земли отмечен значительными изменениями динамики мантии и её температурных режимов. Заметным следствием является исчезновение обеднённых алюминием коматиитов в конце архея и практически полное отсутствие характерных для архея перидотитовых коматиитов начиная с протерозойского времени. В данной работе мы представляем исследование коматиитовых базальтов Ветреного пояса возрастом 2.41 млрд лет, относящихся к начальному периоду протерозоя. Представлены уникальные данные по составам оливина и хромита, а также по температурам кристаллизации по Al-геотермометру в оливине для коматиитовых базальтов Ветреного пояса. Температуры наиболее ранних стадий кристаллизации составляли приблизительно 1240±25°C, что свидетельствует о наличии воды в расплаве и согласуется с измеренными содержаниям 0.4±0.2 мас. % H2O в расплавленных включениях. При этом в процессе кристаллизации расплав коматиитовых базальтов испытал дегазацию, что привело к массовой кристаллизации системы и подъёму температур на ~20°С за счёт высвобождения скрытой теплоты плавления. Дегазация воды из расплава свидетельствует о кристаллизации в поверхностных условиях.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Асафов

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: asafoff@geokhi.ru
Россия, Москва

А. Н. Кошлякова

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук

Email: asafoff@geokhi.ru
Россия, Москва

А. В. Соболев

Университет Гренобль Альпы

Email: asafoff@geokhi.ru

академик РАН, Институт наук о Земле

Франция, CS40700, 38058 Гренобль CEDEX 9

Д. П. Тобелко

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук

Email: asafoff@geokhi.ru
Россия, Москва

Н. Н. Кошлякова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: asafoff@geokhi.ru

Геологический факультет

Россия, Москва

С. В. Межеловская

Геологический институт Российской Академии наук

Email: asafoff@geokhi.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Bickle M. J., Hawkesworth C. J., Martin A., et al. Mantle composition derived from the chemistry of ultramafic lavas // Nature. 1976. V. 263. № 5578. P. 577–580.
  2. Barnes S. J., Often M. Ti-rich komatiites from northern Norway // Contrib. Mineral. Petrol. 1990. V. 105. № 1. P. 42–54.
  3. Arndt N. T., Brügmann G. E., Lehnert K. et al. Geochemistry, petrogenesis and tectonic environment of Circum-Superior Belt basalts, Canada // Geol. Soc. Lond. Spec. Publ. 1987. V. 33. № 1. P. 133–145.
  4. Echeverria L. M. Tertiary or Mesozoic komatiites from Gorgona Island, Colombia: field relations and geochemistry // Contrib. Mineral. Petrol. 1980. V. 73. № 3. P. 253–266.
  5. Hanski E., Walker R. J., Huhma H. et al. Origin of the Permian-Triassic komatiites, northwestern Vietnam // Contrib. Mineral. Petrol. 2004. V. 147. P. 453–469.
  6. Puchtel I. S., Haase K. M., Hofmann A. W. et al. Petrology and geochemistry of crustally contaminated komatiitic basalts from the Vetreny Belt, southeastern Baltic Shield: evidence for an early Proterozoic mantle plume beneath rifted Archean continental lithosphere // Geochim. Cosmochim. Acta. 1997. V. 61. № 6. P. 1205–1222.
  7. Puchtel I. S., Touboul M., Blichert-Toft J. et al. Lithophile and siderophile element systematics of Earth’s mantle at the Archean–Proterozoic boundary: Evidence from 2.4 Ga komatiites // Geochim. Cosmochim. Acta. 2016. V. 180. P. 227–255.
  8. Nekrylov N., Kamenetsky V. S., Savelyev D. P. et al. Platinum-group elements in Late Quaternary high-Mg basalts of eastern Kamchatka: Evidence for minor cryptic sulfide fractionation in primitive arc magmas // Lithos. V. 412. P. 106608.
  9. Batanova V. G., Thompson J. M., Danyushevsky L. V. et al. New olivine reference material for in situ microanalysis // Geostand. Geoanal. Res. 2019. V. 43 № 3. P. 453–473.
  10. Sobolev A. V., Hofmann A. W., Kuzmin D. V. et al. The amount of recycled crust in sources of mantle-derived melts // Science. 2007. V. 316. № 5823. P. 412–417.
  11. Асафов Е. В., Кошлякова А. Н., Соболев А. В. и др. Температуры кристаллизации коматиитовых базальтов Ветреного пояса, Карелия // Труды ВЕСЭМПГ. 2023. Т. 782. С. 53–56.
  12. Coogan L. A., Saunders A. D., Wilson R. N. Aluminum-in-olivine thermometry of primitive basalts: Evidence of an anomalously hot mantle source for large igneous provinces // Chem. Geol. 2014. V. 368. P. 1–10.
  13. Ballhaus C., Berry R. F., Green D. H. High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: implications for the oxidation state of the upper mantle // Contrib. Mineral. Petrol. 1991. V. 107. P. 27–40.
  14. Gaetani G. A., Grove T. L. The influence of water on melting of mantle peridotite // Contrib. Mineral. Petrol. 1998. V. 131. P. 323–46.
  15. Sobolev A. V., Asafov E. V., Gurenko A. A. et al. Komatiites reveal a hydrous Archaean deep-mantle reservoir // Nature. 2016. V. 531. № 7596. P. 628–632.
  16. Blundy J., Cashman K., Humphreys M. Magma heating by decompression-driven crystallization beneath andesite volcanoes // Nature. 2006. V. 443. № 7107. P. 76–80.
  17. Danyushevsky L. V., Plechov P. Y. Petrolog3: Integrated software for modeling crystallization processes // Geochem. Geophys. Geosyst. 2011. V. 12. № 7.
  18. Ford C. E., Russell D. G., Craven J. A. et al. Olivine-liquid equilibria: temperature, pressure and composition dependence of the crystal/liquid cation partition coefficients for Mg, Fe2+, Ca and Mn // J. Petrol. 1983. V. 24. № 3. P. 256–266.
  19. Ariskin A. A., Frenkel M. Y., Barmina G. S., Nielsen R. L. COMAGMAT: a Fortran program to model magma differentiation processes // Comput. Geosci. 1993. V. 19. № 8. Р. 1155–1170.
  20. Ariskin A. A., Nikolaev G. S. An empirical model for the calculation of spinel-melt equilibria in mafic igneous systems at atmospheric pressure: 1. Chromian spinels // Contrib. Mineral. Petrol. 1996. V. 123. P. 282–292.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематический разрез лавового озера Виктория, Ветреный пояс, Карелия [7]. Стрелками на разрезе показаны участки отбора образцов из кумулятивной зоны, использованных в работе.

Скачать (991KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микрофотография оливина из образца оливинового кумулата 12103: а) изображение в отражённых электронах, б) карта распределения Р демонстрирует характерную для оливина магматическую зональность. Ol – оливин, cpx – клинопироксен.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Состав оливина из коматиитовых базальтов Ветреного пояса образца 12103 (эта работа) в сравнении с составами оливина из типичных архейско-протерозойских коматиитов [10] и образца 12105 [11].

Скачать (708KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температуры кристаллизации коматиитовых базальтов Ветреного пояса, полученные с помощью Al-термометрии в оливине [12]. Данные для образца 12105 из [11]. Пунктирными линиями показаны линии кристаллизации расплава коматиитовых базальтов без водного флюида и исходного расплава, содержавшего 1 мас. % H2O. Крупными значками показаны средние температуры кристаллизации для образцов 12105 и 12103 (для Fo <86 мол. %). Стрелка отражает повышение температуры в расплаве.

Скачать (378KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024